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Kohlenstoffeffiziente Flussrenaturierung: Mikrobielle Prozesse unter dem Einfluss von Kolmation

Angesichts der Klimakrise untersucht dieses Forschungsprojekt die Treibhausgasemissionen aus anthropogen beeinflussten kolmatierten Flüssen bezüglich physikalisch-chemischer und mikrobiologischer Ursachen für die Umsetzung kohlenstoffeffizienter Flussrenaturierungen. Die gegenwärtige wasserbauliche Praxis betrachtet mikrobielle Aktivitäten in Flussökosystemen bestenfalls als Input-Output-System und übersieht dabei kritische biodynamische Prozesse, die den Kohlenstoffkreislauf und Kohlenstoffemissionen fluvialer Umgebungen beeinflussen. Ziel dieses Projektes ist es, mikrobielle Mechanismen in stark degradierten, kolmatierten Flussökosystemen zu untersuchen, um Kohlenstoffemissionen nicht nur quantitativ zu erfassen, sondern auch deren Ursachen zu verstehen und gezielt zu adressieren. Dazu sollen durch die Kombination von wasserbaulichem und mikrobiologischem Fachwissen kolmatierte Flusssysteme mittels Feldmessungen, numerischen Simulationen und Laborexperimenten analysiert werden. Kolmation bezeichnet die Verstopfung der Porenräume grobkörniger Sedimentmatrizen durch Feinsediment, was den vertikalen hydrologischen Austausch in ökologisch sensiblen alpinen und mittelländischen Flüssen unterbricht. Kolmation ist die Folge erhöhter Feinsedimentzufuhr, die durch menschliche Aktivitäten wie Grobsedimentrückhalt hinter Staudämmen oder verstärkte Feinsedimentproduktion durch erosive Landnutzung erheblich verstärkt wird. Diese Störung des vertikalen Austauschs beeinflusst direkt den Sauerstoffgehalt des Flussbetts, was wiederum die Zusammensetzung und Aktivität mikrobieller Gemeinschaften verändert. Sauerstoff ist entscheidend für mikrobielle Prozesse, die zur Reduktion von Treibhausgasen beitragen können, insbesondere für methanreduzierende mikrobielle Gemeinschaften, deren Aktivität durch eingeschränkten Sauerstoffeintrag aufgrund von Kolmation gehemmt wird. Das Projekt untersucht die Wirksamkeit wasserbaulicher Renaturierungsmaßnahmen zur Beseitigung von Kolmation, insbesondere in Bezug auf die Etablierung von Nischen für methanreduzierende Mikroorganismen. Die interdisziplinären Feldstudien, numerischen Simulationen und Laborexperimente sollen dabei komplexe Wechselwirkungen zwischen dekolmatierenden Renaturierungsmaßnahmen und mikrobiellen Prozessen systematisch analysieren und aufschlüsseln. Erwartet werden neue wegweisende Erkenntnisse über die Wirksamkeit von Renaturierungsmaßnahmen, die nicht nur aus fischökologischer Sicht, sondern auch im Hinblick auf das Klima von Bedeutung sind.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS); Catchments as Reactors: Metabolism of Pollutants on the Landscape Scale (CAMPOS), Teilprojekt P08: Konzeptionelle Unsicherheit, Modellzulässigkeit und Optimierung von Datenerfassungsstrategien

Die landschaftsweite Modellierung des reaktiven Stofftransports beinhaltet eine nichteindeutige Auswahl von Teilmodellen (konzeptionelle Unsicherheit). Die vorliegende Komplexität der Landschaft macht den Einsatz komplexer Modelle erforderlich, wobei eine zu große Komplexität problematisch ist: solche Modelle lassen sich an eine Vielzahl von Datensätzen anpassen, besitzen aber nur begrenzte Vorhersagekraft. Das Projekt wird die konzeptionelle Unsicherheit des genutzten Modells untersuchen und quantifizieren, und prüfen, ob das Modell zulässig im Sinne der verfügbaren Daten ist. Das Modell wird dann genutzt, um Monitoringstrategien und die damit verbundene Modellierungs- und Feldaktivitäten des gesamten Konsortiums zu optimieren.

Ingenieurgeologische Karte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Salzstockhochlagen

Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte ISH50 wurde auf Basis des Geotektonischen Atlas von Nordwestdeutschland 1:100.000 Salzstockhochlagen gekennzeichnet, in denen Salzgesteine oberhalb von -200 m NN – in wenigen Ausnahme oberhalb von -300 m NN – auftreten und von Grundwasser führenden Schichten umgeben sind. Hier können durch Auslaugung im Bereich des Salzspiegels flächenhafte Senkungen und durch Auslaugung im Bereich des Gipshutes Erdfälle entstehen. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).

Bekanntmachung gem. § 5 UVPG - Renaturierung und Aufweitung von Engstellen an der Bocholter Aa in Borken von km 37,8 bis km 38,5 (GSK3e)

Das Vorhaben der Stadt Borken erwächst aus den Ergebnissen des Hochwasserschutzkonzepts Bocholter Aa und soll den Hochwasserschutz für die Ortslage Gemen verbessern. Durch die Nutzung von Synergien wird zudem eine ökologische Verbesserung erzielt. Die Bocholter Aa wird im Bereich der Ortslage Gemen oberhalb der Schönstatt-Aue durch zwei ehemalige Bahndämme eingeengt. Dies führt im Hochwasserfall zu einem Rückstau und einem stärkeren Anstieg der Wasserspiegel. Im Sommer 2016 führte dieser Umstand zu einer Betroffenheit zahlreicher Gebäude. Das Vorhaben umfasst die Aufweitung dieser Engstellen, durch den teilweisen Rückbau der Bahndämme und alter Brückenwiderlager. Im westlichen Bahndamm soll eine zusätzliche Flutöffnung entstehen. Im Bereich des östlichen Bahndamms soll der von Norden kommende und in der Achse des alten Bahndamms verlaufende Regenwasserkanal auf einer Teilstrecke zu einem offenen Entwässerungsgraben umgebaut werden. Die Renaturierung der Bocholter Aa soll auf einer Fläche am heutigen rechten Ufer, zwischen dem Marienkloster und der Neumühlenallee umgesetzt werden. Dort ist vorgesehen die Bocholter Aa aus ihrem alten geradlinigen Gewässerbett, mäandrierend in die Fläche zu verlegen. Die Gewässermorphologie wird durch die Gleit- und Prallhänge, sowie zahlreiche Strukturelemente verbessert. Das unmittelbar angrenzende Gelände soll insgesamt abgesenkt werden, um Retentionsraum zu generieren und gleichzeitig Auenbereiche zu schaffen. Am südlichen Ende des renaturierten Bereichs, ist unmittelbar an den Bahndamm und damit an den Fahrradweg anschließend, ein Aussichtshügel geplant, welcher die neu gestaltete Bocholter Aa in diesem Bereich erlebbar machen soll.

Reliefklassifikationsindex (10 m Rasterdaten) (WMS Dienst)

Der Terrain Classification Index = (TCIlow) ist ein dimensionsloser Index im Wertebereich von 0-2. Er überhöht geringste Höhendifferenzen, insbesondere in Tiefenbereichen. Auch bei geringsten Reliefunterschieden werden Gerinne und flache Senken erkennbar. In der Nähe von anthropogenen Bauwerken wie Deichen, Dämmen oder Halden können Reste oder Artefakte die Werte verfälschen. Der Reliefklassifikationsindex TCIlow beruht auf dem nach 10m generalisierten digitalen Höhenmodel von Niedersachsen (DGM1) und wird aus den komplexen Reliefparametern Höhe über Tiefenlinie, Einzugsgebietsgröße und modifizierten Bodenfeuchteindex berechnet (BOCK, BÖHNER, CONRAD, KÖTHE & RINGELER (2007)). BOCK, M., BÖHNER, J., CONRAD, O., KÖTHE, R. & RINGELER, A. (2007): Methods for creating Functional Soil Databases and applying Digital Soil Mapping with SAGA GIS. - In: Hengl, T. et al. (Eds.) Status and prospect of soil information in south-eastern Europe: soil databases, projects and applications. - EUR 22646 EN, 149-163, Scientific and Technical Research series, Office for Official Publications of the European Communities; Luxemburg.

Geologische Karte 1:50.000 von Schleswig-Holstein

Die geologische Karte von Schleswig-Holstein 1:50.000 stellt die oberflächennahen geologischen Verhältnisse bis zwei Meter Tiefe im Land flächendeckend dar. Den im Bereich jeder abgegrenzten Fläche übereinander anstehenden Schichten werden Alter (Stratigraphie), Gesteinszusammensetzung (Lithologie) und Entstehung (Geogenese) zugeordnet. Die Symbolfarbe der Legende wird i. d. R. durch die Eigenschaften der oberen Schicht bestimmt. Die Zeichen in den Flächen stehen i. d. R. für die unterlagernde Schicht. Die Gesteine von Gewässerbetten werden nicht ausgewiesen. Wattflächen werden undifferenziert dargestellt. Die Bezeichnung der geologischen Einheiten beziehen sich auf den Symbolschlüssel Geologie. Die geogenetischen Begriffsdefinitionen gehen auf die geologische Kartieranleitung (AG Geologie) zurück. Informationen zum Symbolschlüssel und zu den Begriffsdefinitionen stehen im Internet zur Verfügung. Die Symboleinheiten der Legende entstehen durch die Vereinfachung und Zusammenfassung (Generalisierung) von Kartiereinheiten (KE), die aus bis zu vier Schichten bestehen können. Sie sind in Kurzform für jede Fläche beschrieben. Erläuterungen zu den Attributen der Flächen und die Generallegende stehen als PDF-Dateien begleitend zur Verfügung.

Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50 000

Die Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50.000 stellt die Bodenverbreitung im Land flächendeckend dar. Jeder Fläche ist eine bodensystematische Einheit (Bodentyp) eine Bodenartenschichtung, eine Schichtung des Ausgangsgesteins der Bodenbildung und eine stratigraphische Schichtung der Ausgangsgesteine zugeordnet. Die Farbe der Legendeneinheiten wird durch die Bodentypen bestimmt. Über- und unterlagernde Böden oder Sedimente werden durch Schraffuren gekennzeichnet. Die Böden werden bis 2m unter Geländeoberfläche beschrieben. Böden von Gewässerbetten werden nicht ausgewiesen. Wattflächen werden undifferenziert dargestellt. Die Bezeichnungen der Bodentypen (bodensystematischen Einheiten) und Bodenarten beziehen sich auf die Bodenkundliche Kartieranleitung (Ad-hoc-AG Boden 2005). Übersetzungen (Volltexte) aller Kürzel sind in den Begleittabellen enthalten.

Überschwemmungsgefährdetes Gebiet der Vereinigten Weißeritz (WFS Dienst)

Das in Kartenform dargestellte überschwemmungsgefährdete Gebiet beruht auf § 75 Abs. 1 Nr.1 und Abs. 2 SächsWG. Es handelt sich um ein Gebiet, das erst bei Überschreiten eines Hochwasser-Ereignisses, wie es statistisch einmal in 100 Jahren zu erwarten ist, überschwemmt wird. Gemäß § 75 Abs. 2 S. 2 SächsWG wurde das Extremereignis gemäß Gefahrenkarte des Hochwasserschutzkonzeptes für die Weißeritz (Zuständigkeit: Freistaat Sachsen, Landestalsperrenveraltung) herangezogen. Es entspricht dem Überschwemmungsgebiet des Hochwassers der Weißeritz vom 12./13. August 2002. Das Wiederkehrintervall dieses Ereignisses wurde vom LfULG mit 500 Jahren (Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie; Ereignisanalyse Hochwasser 2002 in den Osterzgebirgsflüssen; Juli 2004) angegeben, die Abflussmenge wurde mit etwa 450 m3/s angegeben. Es handelte sich um das größte bisher beobachtete Hochwasser der Weißeritz. Die Abflussmenge betrug in etwa das 1,5fache des bis dahin größten Hochwassers vom 30. Juli 1897. Im Juni 2013 ereignete sich das viertgrößte Weißeritzhochwasser seit Beobachtungsbeginn. Die Abflussmenge lag zwischen 150 und 170 m3/s, die abschließende Auswertung seitens der zuständigen Behörden des Freistaates steht noch aus. Bis voraussichtlich 2020 wird die Vereinigte Weißeritz in Dresden so ausgebaut, dass ein Hochwasser wie im August 2002 ohne großflächige Ausuferungen im Flussbett abgeführt werden kann. Die Leistungsfähigkeit des Gewässerbettes liegt gegenwärtig etwa bei HQ100 (Abflussmenge 234 m³/s). Bis dahin ist bei extremen Ereignissen noch mit großflächigen Überschwemmungen und in der Folge mit Gefahren und Beeinträchtigungen des Wohls der Allgemeinheit und öffentlichen Sicherheit und Ordnung zu rechnen (Gefährdung von Leben bzw. erhebliche Gesundheits- und Sachschäden). Im dargestellten überschwemmungsgefährdeten Gebiet sind gemäß § 75 Abs. 5 SächsWG dem Risiko angepasste planerische und bautechnische Maßnahmen zu ergreifen, um Schäden durch eindringendes Wasser soweit wie möglich zu verhindern. Insbesondere sind bautechnische Maßnahmen vorzunehmen, um den Eintrag wassergefährdender Stoffe bei Überschwemmungen zu verhindern.

Überschwemmungsgefährdetes Gebiet der Vereinigten Weißeritz (WMS Dienst)

Das in Kartenform dargestellte überschwemmungsgefährdete Gebiet beruht auf § 75 Abs. 1 Nr.1 und Abs. 2 SächsWG. Es handelt sich um ein Gebiet, das erst bei Überschreiten eines Hochwasser-Ereignisses, wie es statistisch einmal in 100 Jahren zu erwarten ist, überschwemmt wird. Gemäß § 75 Abs. 2 S. 2 SächsWG wurde das Extremereignis gemäß Gefahrenkarte des Hochwasserschutzkonzeptes für die Weißeritz (Zuständigkeit: Freistaat Sachsen, Landestalsperrenveraltung) herangezogen. Es entspricht dem Überschwemmungsgebiet des Hochwassers der Weißeritz vom 12./13. August 2002. Das Wiederkehrintervall dieses Ereignisses wurde vom LfULG mit 500 Jahren (Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie; Ereignisanalyse Hochwasser 2002 in den Osterzgebirgsflüssen; Juli 2004) angegeben, die Abflussmenge wurde mit etwa 450 m3/s angegeben. Es handelte sich um das größte bisher beobachtete Hochwasser der Weißeritz. Die Abflussmenge betrug in etwa das 1,5fache des bis dahin größten Hochwassers vom 30. Juli 1897. Im Juni 2013 ereignete sich das viertgrößte Weißeritzhochwasser seit Beobachtungsbeginn. Die Abflussmenge lag zwischen 150 und 170 m3/s, die abschließende Auswertung seitens der zuständigen Behörden des Freistaates steht noch aus. Bis voraussichtlich 2020 wird die Vereinigte Weißeritz in Dresden so ausgebaut, dass ein Hochwasser wie im August 2002 ohne großflächige Ausuferungen im Flussbett abgeführt werden kann. Die Leistungsfähigkeit des Gewässerbettes liegt gegenwärtig etwa bei HQ100 (Abflussmenge 234 m³/s). Bis dahin ist bei extremen Ereignissen noch mit großflächigen Überschwemmungen und in der Folge mit Gefahren und Beeinträchtigungen des Wohls der Allgemeinheit und öffentlichen Sicherheit und Ordnung zu rechnen (Gefährdung von Leben bzw. erhebliche Gesundheits- und Sachschäden). Im dargestellten überschwemmungsgefährdeten Gebiet sind gemäß § 75 Abs. 5 SächsWG dem Risiko angepasste planerische und bautechnische Maßnahmen zu ergreifen, um Schäden durch eindringendes Wasser soweit wie möglich zu verhindern. Insbesondere sind bautechnische Maßnahmen vorzunehmen, um den Eintrag wassergefährdender Stoffe bei Überschwemmungen zu verhindern.

Retentionsflächen Überschwemmung BB

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Retentionsflächen Überschwemmung Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Hochwasserereignisse der letzten Jahre an Oder und Elbe, von denen auch das Land Brandenburg betroffen war, zeigten, dass der zeitliche Ablauf der Hochwässerwelle im Vergleich zu früheren Ereignissen deutlich verkürzt war, was eine höhere Amplitude, d.h. höhere Wasserstände zur Folge hatte. Eine der Hauptursachen hierfür ist in einem drastischen Rückgang der natürlichen Retentionsräume, hervorgerufen durch eine verstärkte oberflächennahe Wasserabführung in den Einzugsgebieten und durch die Verringerung der natürlichen flussnahen Überschwemmungsgebiete zu sehen. Unter Retention im hydrologischen Sinne versteht man die Verringerung, die Hemmung oder die Verzögerung des Abflussgeschehens. Diese Prozesse können sich in den Fließgewässern und ihren Überschwemmungsgebieten direkt auf die Hochwasserwelle auswirken (Gewässerretention) oder auch die Entstehung einer Hochwasserwelle im Einzugsgebiet steuern (Gebietsretention). Maßnahmen zum Erhalt und zur Erweiterung von Retentionsräumen am Fluss selbst bilden die wirksamste Methode, den Wasserstand bei Hochwasserabfluss in einem Gewässer abzumildern, da die Hochwasserwelle während ihres Laufes im Flussbett und in der Aue durch verschiedene Rückhaltemechanismen verformt wird (Böhm et al. 1999). Dem technischen Hochwasserschutz (Deiche, Rückhaltebecken, Talsperren) sind dabei Grenzen gesetzt, da Rückhaltebecken nicht beliebig groß und Deiche nicht immer höher gebaut werden können. (Landesumweltamt 2003). Die Gebietsretention dagegen zielt darauf ab, die Abflusswelle dadurch zu verkleinern, dass das Wasser möglichst am Ort des Niederschlags am Abfluss gehindert bzw. der Abfluss verzögert wird (Böhm et al. 1999). Ein Ziel der Hochwasservorsorge muss daher sein, abflusserhöhende und abflussbeschleunigende Maßnahmen zu verhindern und bereits eingetretene negative Effekte weitestgehend rückgängig zu machen oder zumindest abzumildern. Hierzu bedarf es der Kenntnis über geeignete potenzielle Retentionsflächen.

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