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Zu erwartender höchster Grundwasserstand (zeHGW) 2022

Die Höhe der Grundwasseroberfläche bzw. der Grundwasserdruckfläche ist für verschiedene wasserwirtschaftliche, ökologische und bautechnische Fragestellungen von Bedeutung. Insbesondere gilt das für ihren Maximalwert, den höchsten Wert, den der Grundwasserstand erreichen kann, der vor allem für die Bemessung von Bauwerken benötigt wird. Als Planungsgrundlage für die Auslegung einer Abdichtung des Bauwerks gegen „drückendes“ Wasser oder für die Bemessung der Gründung ist dieser Wert unabdingbar. Meist wird dieser Maximalwert anhand langjähriger Grundwasserstandsbeobachtungen ermittelt. Zurzeit werden im Berliner Stadtgebiet an rund 2000 Grundwassermessstellen Grundwasserstände (Standrohrspiegelhöhen) gemessen und in Form von Grundwasserstandsganglinien dargestellt (Beispiel s. Abbildung 1). Der Maximalwert einer solchen Ganglinie wird als höchster Grundwasserstand , abgekürzt HGW , bezeichnet. Der HGW ist damit also ein in der Vergangenheit gemessener Wert. Grundwasserstandsganglinien dreier Messstellen im Urstromtal: Der höchste Grundwasserstand (HGW) wurde zu unterschiedlichen Zeiten gemessen: Mst. 137: 1975, Mst. 5476: 2002 und Mst. 8979: 2011. Wenn an dem Ort, für den der höchste Grundwasserstand benötigt wird, keine Grundwassermessstelle mit hinreichend langer Beobachtungsdauer vorhanden ist, kann dieser Wert aus den höchsten Grundwasserständen benachbarter Messstellen durch Interpolation näherungsweise bestimmt werden. Ein solcher interpolierter Wert wird gleichfalls als HGW bezeichnet. Für viele Fragestellungen ist die Kenntnis eines höchsten, in der Vergangenheit eingetretenen Grundwasserstands zwar sehr hilfreich, aber nicht in allen Fällen voll befriedigend bzw. ausreichend. Soll der HGW beispielweise zur Bemessung einer Bauwerksabdichtung gegen drückendes Wasser benutzt werden, so muss dieser in der Vergangenheit beobachtete Wert selbstverständlich einer sein, der auch in Zukunft, d.h. innerhalb der Nutzungsdauer des Bauwerks, nicht überschritten wird und nur in extrem nassen Situationen auftreten kann. Wenn der beobachtete Grundwasserstandsgang im Wesentlichen durch natürliche Ursachen bedingt ist (jahreszeitlich unterschiedliche Grundwasserneubildung, Wechsel von niederschlagsarmen mit niederschlagsreichen Jahren) kann davon ausgegangen werden, dass er sich zukünftig ähnlich verhält. Das gilt auch im Fall anthropogener Eingriffe mit Auswirkungen auf die Grundwasseroberfläche, sofern diese dauerhaft sind, sich also in Zukunft nicht ändern werden. In weiten Teilen Berlins herrschen bereits seit Langem keine natürlichen Grundwasserverhältnisse mehr. Durch dauerhafte wie zeitlich begrenzte Eingriffe in den Grundwasserhaushalt ist die Höhe der Grundwasseroberfläche künstlich beeinflusst . Zu den dauerhaften Maßnahmen zählen: die Regenwasserkanalisation, die eine Verminderung der Grundwasserneubildung und damit eine Absenkung des Grundwasserstands zur Folge hat; die dezentrale Regenwasserverbringung über Versickerungsanlagen, wodurch die Grundwasseroberfläche in Abhängigkeit von den Niederschlagsereignissen örtlich angehoben werden kann; Dränagen und Gräben, mit denen der Grundwasserstand gebietsweise gezielt abgesenkt wurde; wasserbauliche Maßnahmen (Stauhaltungen, Ufereinfassungen, Gewässerbegradigungen), die sowohl zu einer Anhebung wie zu einer Absenkung des Grundwasserstandes führen können; in das Grundwasser hineinreichende Bauwerke, mit der Auswirkung eines Aufstaus des Grundwassers in Anstromrichtung bzw. einer Absenkung in Abstromrichtung. Zu den zeitlich begrenzten Maßnahmen bzw. denjenigen, die in ihrem Ausmaß stark variieren können, gehören: Grundwasserentnahmen für die öffentliche und private Wasserversorgung sowie zum Zweck der Wasserfreihaltung von Baugruben oder zur Altlastensanierung, die zur Absenkung der Grundwasseroberfläche führen; Grundwasseranreicherungen zur Erhöhung des Grundwasserdargebots für die öffentliche Wasserversorgung, die in der Umgebung der Anreicherungsanlagen den Grundwasserstand anheben; Reinfiltration von gehobenem Grundwasser, z.B. im Rahmen von Grundwasserhaltungsmaßnahmen für Bauzwecke, wodurch – meist örtlich begrenzt – ebenfalls die Grundwasseroberfläche angehoben wird. Durch diese Vielzahl möglicher künstlicher Maßnahmen mit Auswirkungen auf das Grundwasser wird deutlich, dass es im Einzelfall selbst für Fachleute mitunter schwierig zu beurteilen ist, ob und in welchem Ausmaß ein beobachteter (= gemessener) höchster Grundwasserstand (HGW) anthropogen beeinflusst ist und in wieweit ein solcher Wert auch für in die Zukunft gerichtete Fragestellungen verwendet werden kann. Um die Qualität des HGW-Wertes weiter zu erhöhen und sie für den Nutzer leichter verfügbar zu machen, ist eine Karte entwickelt worden, die den „ zu erwartenden höchsten Grundwasserstand “, abgekürzt „ zeHGW “, direkt angibt. Dieser ist folgendermaßen definiert: Der zu erwartende höchste Grundwasserstand (zeHGW) ist derjenige, der sich witterungsbedingt maximal einstellen kann. Er kann nach extremen Feuchtperioden auftreten, sofern der Grundwasserstand in der Umgebung durch künstliche Eingriffe weder abgesenkt noch aufgehöht wird. Nach dieser Definition handelt es sich um einen Grundwasserstand, der nach gegenwärtigem Wissenstand unter den folgenden geohydraulischen Randbedingungen nach sehr starken Niederschlagsereignissen nicht überschritten wird: einerseits den natürlichen Randbedingungen (z.B. Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes) und andererseits den dauerhaft künstlich veränderten Randbedingungen (z.B. Stauhaltungen der Fließgewässer, s.o.). Höhere Grundwasserstände als der zeHGW können grundsätzlich zwar auftreten, aber nur in Folge weiterer künstlicher Eingriffe. Solche Eingriffe (z.B. Einleitungen in das Grundwasser) sind langfristig natürlich nicht vorhersehbar. Sie brauchen aber auch für die meisten Fragen insofern nicht berücksichtigt zu werden, als sie in jedem Fall einer wasserbehördlichen Erlaubnis oder Bewilligung bedürfen. Sinngemäß entspricht die Definition des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands damit der Definition des „Bemessungsgrundwasserstands“ für Bauwerksabdichtungen gemäß BWK-Regelwerk, Merkblatt BWK-M8 (2009; BWK Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau e.V.). Der Begriff Bemessungsgrundwasserstand wird hier zu Gunsten des Begriffs zu erwartender höchster Grundwasserstand jedoch nicht verwendet, da die zeHGW-Karte auch für andere Fragen neben der nach einer erforderlichen Bauwerksabdichtung zur Verfügung gestellt wird. In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass die Festlegung von Bemessungsgrundwasserständen für Baumaßnahmen im Grundsatz dem Bauherrn bzw. seinem Fachplaner oder -gutachter obliegt. Da dies für den Einzelnen wegen der übergreifenden komplexen, durch den Menschen stark beeinflussten Grundwasserverhältnisse in Berlin allein auf der Grundlage von Grundwasseruntersuchungen am Ort der Baumaßnahme und dem engeren Umfeld mitunter nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich ist, stellt das Land Berlin Informationen zum Grundwasserstand für den Bürger zur Verfügung. Die Arbeitsgruppe Landesgeologie der Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz gibt seit Jahrzehnten Auskünfte zum Grundwasser, damit auch zum höchsten Grundwasserstand (HGW), der von Fachleuten auf der Basis der vorliegenden Grundwasserstandsdaten ermittelt wird. Da der HGW entsprechend seiner Definition (s.o.) kein unbeeinflusster Grundwassersstand sein muss, wird angestrebt, für das gesamte Stadtgebiet eine Karte des zeHGW zu entwickeln, der für in die Zukunft gerichtete Fragestellungen (z.B. Bauwerksabdichtung) aussagekräftiger ist. Der Zugriff auf die Karte über das Internet erlaubt es dem Nutzer, den zeHGW für den gewünschten Standort abzulesen. Bisherige Wartezeiten, die durch die schriftliche Anfrage entstanden, entfallen dadurch. Die zeHGW-Karte ist für vier Gebiete Berlins verfügbar (s. Abbildung 2). Geologisch gesehen handelt es sich um das Gebiet des Berliner Urstromtals und das Gebiet des Panketals . Beide sind dadurch gekennzeichnet, dass ihr Untergrund oberflächennah ganz überwiegend durch gut wasserleitende Sande, aufgebaut ist und sich die Grundwasseroberfläche im Allgemeinen nur in geringer Tiefe (Grundwasserflurabstand wenige Meter, stellenweise auch weniger als einem Meter) befindet (SenStadtUm). Des Weiteren wurde die zeHGW-Karte für die südlich des Urstromtals anschließenden Bereiche der Teltow-Hochfläche und der westlich der Havel gelegenen Nauener Platte entwickelt. Im östlichen Teil ist die Hochfläche von relativ mächtigem Geschiebemergel bzw. Geschiebelehm der Grundmoräne bedeckt, die z. T. auch für gespannte Grundwasserverhältnisse verantwortlich sind, im westlichen Teil sind überwiegend mächtige Sandabfolgen vorhanden. Im Bereich der Nauener Platte sind Geschiebemergel und Schmelzwassersande gleichermaßen verbreitet. Kennzeichnend für das Gebiet südlich des Urstromtales ist, dass die Grundwasseroberfläche in einer Tiefe von meist deutlich größer 10 m, im Grunewald und auf der Wannseehalbinsel teilweise auch größer 20 m anzutreffen ist. Geringe Flurabstände finden sich dagegen entlang der oberirdischen Gewässer z. B. Havel, Grunewaldseen, aber auch im Gebiet um das Rudower Fließ, im südlichen Bereich von Lichtenrade und auf den ehemaligen Rieselfeldern Karolinenhöhe. Aktuell wurde die zeHGW-Karte für den nördlich des Urstromtales und südöstlich des Panketals angrenzenden Teil der Barnim-Hochfläche ergänzt. In diesem Bereich bestimmen die ausgedehnten Geschiebemergelkomplexe der weichsel- und saalekaltzeitlichen Grundmoränen, die zumeist mit Schmelzwassersanden wechsellagern, die hydrogeologischen Verhältnisse maßgeblich. Der Grundwasserleiter ist in diesem Bereich i. A. bedeckt und in weiten Teilen gespannt, z. T. auch artesisch, das hydraulische Gefälle ist vergleichsweise hoch. Der Grundwasserflurabstand kann mehrere zehner Meter erreichen. Da über den Grundmoränensedimenten häufig Decksande abgelagert sind, ist das Vorkommen von Schichtenwasser verbreitet. Für alle Gebiete, in denen z.T. methodisch unterschiedlich vorgegangen wurde, wird hier eine Karte der Grundwasserhöhen mit der Bezeichnung „Zu erwartender höchster Grundwasserstand (zeHGW)“ veröffentlicht.

Neue UBA-Daten zur Grundwasserneubildung in Deutschland

<p> <p>Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trinkwasser in Deutschland. Welche Mengen entnommen werden können ohne langfristig diese wichtige Ressource zu gefährden, hängt entscheidend von der Grundwasserneubildung ab. Das Umweltbundesamt (UBA) hat neue Daten zur Grundwasserneubildung und zur Nutzungsintensität in Deutschland veröffentlicht.</p> </p><p>Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trinkwasser in Deutschland. Welche Mengen entnommen werden können ohne langfristig diese wichtige Ressource zu gefährden, hängt entscheidend von der Grundwasserneubildung ab. Das Umweltbundesamt (UBA) hat neue Daten zur Grundwasserneubildung und zur Nutzungsintensität in Deutschland veröffentlicht.</p><p> <p>In Deutschland werden rund 70 Prozent des Trinkwassers aus Grundwasserressourcen gewonnen. Damit das Grundwasser auch langfristig in ausreichenden Mengen für die Wasserversorgung verfügbar bleibt und grundwasserabhängige Ökosysteme geschützt werden, sind Kenntnisse über die Menge neu gebildeten Grundwassers (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/grundwasserneubildung">Grundwasserneubildung</a>) und die Wassergewinnung (Wasserentnahmen) entscheidend.</p> <p>Für die nachhaltige Bewirtschaftung von Grundwasserressourcen, insbesondere in Trockenperioden, sind deshalb valide Daten zur Grundwasserneubildung essenziell. Auch die Wassergewinnung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Bewirtschaftung der Wasserressourcen. Erst durch die Gegenüberstellung von Wassergewinnung und vorhandener Wasserressource können Problemregionen erkannt werden. Für diese Bilanzierung wird der Grundwassergewinnungsindex (GWGI) berechnet. Der Index beschreibt das Verhältnis der Grundwassergewinnung zur -neubildung. Mit dem Index wird die Nutzungsintensität bewertet.</p> <p>In der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Studie „Auswirkung des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit − Anpassung an Trockenheit und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/duerre">Dürre</a> in Deutschland (WADKlim)“, wurden neue Daten zur Grundwasserneubildung und zu Grundwassergewinnungsindizes erarbeitet und veröffentlicht.</p> <p>Die mittlere Netto-Grundwasserneubildung wurde mit dem Modell mGROWA für den Zeitraum 1961 bis 2020 berechnet. Die Mittelwerte der Jahressummen in Millimeter können für die 10-Jahres- und 30-Jahres-Perioden abgerufen werden.</p> <p>Zusätzlich werden die Grundwassergewinnungsindizes auf Ebene der Landkreise und kreisfreien Städte (NUTS-3-Regionen) innerhalb von Deutschland und für das Jahr 2019 bereitgestellt. Der GWGI beschreibt Zusammenhänge zwischen Grundwasserneubildung und Grundwassergewinnung, basierend auf dem erneuerbaren Grundwasserdargebot. Dabei handelt es sich um Niederschlag und Zusickerung aus Oberflächengewässern.</p> <p>Die Autor:innen der Studie kommen zu dem Ergebnis, dass zukünftig in vielen Regionen Deutschlands die Verfügbarkeit von Wasser unter dem Einfluss des Klimawandels sinkt. Insbesondere in Trockenperioden kann es regional zu erheblichen Engpässen in der Wasserverfügbarkeit kommen, was zur Entstehung von Nutzungskonflikten führen oder bestehende Konflikte verschärfen kann. Um eine sichere und gerechte Versorgung für alle Nutzergruppen zu gewährleisten ist daher eine nachhaltige Wassernutzung nötig.&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Beide Datensätze werden durch das UBA als <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/open-data">Open Data</a> zur freien Nachnutzung öffentlich bereitgestellt.<br><br>Sehen Sie den WADKlim Abschlussbericht <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/112542">hier</a> und das WADKlim Factsheet <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/112543%20">hier</a>.&nbsp;</p> </p><p>Informationen für...</p>

Wasserhaushalt 2022

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Masterplan Wasserversorgung 2040

Masterplan Wasserversorgung 2040 – Saarland rüstet sich für die Zukunft Trinkwasserversorgung im Saarland muss langfristig sichergestellt werden Politik und Verbände rufen Masterplan Wasserversorgung 2040 ins Leben Masterplan definiert Leitfaden – die „Gute wasserfachliche Praxis“ Wahrung des hohen Qualitätsstandards der Wasserversorgung nicht zum Nulltarif möglich Mit dem Ziel, die saarländische Trinkwasserversorgung in Zukunft nachhaltig sicherzustellen, haben Politik und Verbände den Masterplan „Zukunftssichere Wasserversorgung im Saarland 2040“ hervorgebracht. Für die saarländischen Wasserversorgungsunternehmen (WVU) ist das jetzt in Saarbrücken vorgestellte Dokument die Chance, die Zukunft der Wasserversorgung an der Saar aktiv in Eigenregie zu gestalten und abzusichern. Für Verbraucher hingegen bedeutet der betriebswirtschaftliche Ansatz seiner zahlreichen Handlungsempfehlungen, dass die Wahrung der hohen Wasser-Qualitätsstandards hierzulande angesichts veränderter Rahmenbedingungen und dringend erforderlicher Investitionen in die Wasserinfrastruktur perspektivisch auch bezahlbar bleibt. Zahlreiche Anlagen und Leitungen der Wasserversorgung in Deutschland werden altersbedingt in den nächsten Jahren an das Ende ihrer technischen Standardnutzungsdauer kommen. Und neben einer in die Jahre gekommenen Wasserinfrastruktur drängt der unleugbare Klimawandel mit merklichen Auswirkungen die Wasserwirtschaft zum Handeln. Die Herausforderungen Auch das Saarland bleibt von lang anhaltenden Trockenperioden sowie von Hitzerekorden, der Zunahme heißer Tage pro Jahr und heißer Sommer in Folge nicht verschont. Und während die fachlichen und gesetzlichen Anforderungen an die Wasserversorgung gestiegen sind, erhöhen über den Klimawandel hinaus auch Entwicklungen wie die Urbanisierung, der demografische Wandel und ein Strukturwandel in der Landwirtschaft den Druck auf unsere Wasserressourcen. Hinzu kommen zunehmende Nutzungskonkurrenzen und -konflikte durch Industrie-, Gewerbe- und Landwirtschaftsinteressen. Trinkwasserversorgung ist Daseinsvorsorge „Wasser ist ein lebenswichtiges Gut, das geschützt werden muss“, postuliert Petra Berg, Ministerin für Umwelt, Klima, Mobilität, Agrar und Verbraucherschutz des Saarlandes. „Durch die klimabedingt gewachsenen Herausforderungen gehören die Verfügbarkeit von ausreichenden Trinkwassermengen für die saarländische Bevölkerung und die Sicherung einer stabilen Wasserversorgung für unsere Industrie, Wirtschaft und Landwirtschaft zu den wichtigsten Zukunftsaufgaben.“ „Wasser ist keine übliche Handelsware, sondern ein ererbtes Gut, das geschützt, verteidigt und entsprechend behandelt werden muss“, heißt es ferner in der Präambel der EU-Wasserrahmenrichtlinie, die die herausgehobene gesellschaftliche Bedeutung des Wassers unterstreicht [Richtline 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates]. Als ein lebensnotwendiges, unentbehrliches Gut, kann Wasser nicht ersetzt werden. So betrachtet auch der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) die Grundversorgung mit Trinkwasser als Lebensmittel Nummer eins als die zentrale gesellschaftliche und generationenübergreifende Aufgabe im Sinne der Daseinsvorsorge. Der Masterplan Vor dieser Kulisse entstand im Saarland im Jahr 2018 in intensiver und kollegialer Zusammenarbeit der Landesministerien für Umwelt, für Wirtschaft, Gesundheit und des Inneren mit dem Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz (LUA) sowie den Landesgruppen des DVGW, dem Verband kommunaler Unternehmen e. V. (VKU) und dem Verband der Energie- und Wasserwirtschaft des Saarlandes e. V. (VEWSaar) zunächst ein Letter of Intent im engen Schulterschluss mit den WVU an der Saar. In der Folge haben die aquabench GmbH und das Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) GmbH über zweieinhalb Jahre hinweg gemeinsam mit allen Protagonisten den nun vorliegenden Masterplan „Zukunftssichere Wasserversorgung im Saarland 2040“ erarbeitet. Die Orientierung Das Ergebnis bündelt die technologischen Fakten und wissenschaftlichen Grundlagen, die alle Akteure der saarländischen Wasserwirtschaft in die Lage versetzen, valide Maßnahmen zu identifizieren und zu ergreifen, die heute erforderlich sind, um die Wasserversorgung von morgen qualitativ und quantitativ langfristig und nachhaltig, das heißt auch unter ökologischen Gesichtspunkten klimafreundlich sicherzustellen. Dabei ist der Masterplan präzise auf die jeweiligen hydrogeologischen Besonderheiten aller Wassergewinnungsgebiete des Saarlandes ausgerichtet. Ferner berücksichtigt das Werk jene veränderten Rahmenbedingungen, die mit dem Klimawandel verbunden sind, aber auch erkennbare Entwicklungen in puncto Demografie oder Wasserbedarfe und sogar den wachsenden Fachkräftemangel. Mit dem übergeordneten Ziel, die Versorgung der saarländischen Bevölkerung mit hygienisch einwandfreiem Trinkwasser im Sinne einer nachhaltigen Grundwasser-Bewirtschaftung auf lange Sicht weiterzuentwickeln, adressiert der Masterplan in erster Linie saarländische WVU und Wasserbehörden. Ebenso richtet er sich an Städte und Gemeinden, die kommunale Wasserkonzepte entwickeln. Durch seinen ganzheitlichen Ansatz zeigt der Masterplan, etwa durch Digitalisierung und Standardisierung oder seine Empfehlungen in Richtung interkommunaler Kooperationen einzelner WVU, neue Möglichkeiten, Synergien bei der Sanierung bzw. dem Neubau der Wasser-Infrastruktur zu nutzen, um die erforderlichen Investitionen möglichst niedrig zu halten. Empfehlung – neue Kooperationen und Synergien Nach Ergebnissen und Lösungsstrategien des Masterplans wird beispielsweise eine noch intensivere Zusammenarbeit und Vernetzung der WVU untereinander notwendig werden, um künftig temporäre und punktuelle Spitzenverbräuche (Peaks) besser und wirtschaftlicher kompensieren zu können, indem sich benachbarte Versorger „gegenseitig aushelfen“. Hier spricht der Plan konkret von „Verbundsystemen zur gegenseitigen Besicherung in der Wasserwirtschaft“. Durch die vorhandenen Strukturen und die von vornherein gute, für das Saarland typische Vernetzung, sind die Voraussetzungen hierfür gegeben. „Im Unterschied zu vielen kleinteiligen Insellösungen macht der Masterplan deutlich, wie viel Potenzial in ei­ner stärkeren Vernetzung der saarländischen WVU untereinander, dem Teilen von Know-how, Engagement und Materialien, schlummert“, weiß Dr. Hanno Dornseifer, Vorstandsvorsitzender des VEWSaar. „Best Practices in diesem Kontext helfen den WVU zudem, ihre Prozesse angesichts neuer Herausforderungen schneller und effizienter zu optimieren.“ Der Masterplan evaluiert Maßnahmen aus der Vergangenheit wie das ÖWAV (Ökologische Wasserversorgungskonzept Saar von 1996), analysiert die Ist-Situation der saarländischen Wasserversorgungslandschaft und definiert schließlich die notwendigen Handlungsempfehlungen in technischer und betriebswirtschaftlicher sowie in struktureller und personeller Hinsicht. Konkret beschreibt er mit Blick auf seine Empfehlungen für die WVU die relevanten Parameter der einzelnen Wassergewinnungsgebiete. Dabei umfassen die zugrunde gelegten Erhebungen das nutzbare und zukünftig zur Verfügung stehende Grundwasserdargebot inklusive Grundwasserneubildung, die Leistungsfähigkeit der bestehenden Infrastruktur (Status quo von Brunnen, Aufbereitung, Transport und Speicherung) sowie Hochrechnungen der zukünftigen Trinkwasserbedarfe im Kontext von Faktoren wie Klimawandel, Demografie oder Urbanisierung. Leitfaden – die „Gute wasserfachliche Praxis“ An der Erstellung des Masterplans Wasserversorgung 2040 waren strukturell fünf sog. Themenkreise beteiligt, die sich um die Evaluierung des Ökologischen Wasserversorgungskonzeptes Saar (ÖWAV 1996), um Kennzahlen und die Ist-Situation der Unternehmen, Herausforderungen und notwendige Antworten sowie kaufmännische Fragestellungen und Managementsysteme drehten. In Summe sind alle daraus abgeleiteten Erkenntnisse in die Definition des Leitfadens der „Guten wasserfachlichen Praxis“, der für die saarländischen Wasserversorgungsunternehmen verpflichtend werden soll, eingeflossen. Dieser liefert die wasserwirtschaftlichen, technischen und betriebswirtschaftlichen Leitlinien für eine nachhaltige Wasserversorgung. Darauf aufbauend wird mit Zukunftsszenarien bis 2040 der jeweils zu erwartende Handlungsbedarf abgeleitet. Grundwasserneubildung Die Grundwasserneubildung, ein zentraler Bestandteil des Masterplans, gehört im Saarland insofern zu den bedeutendsten wasserwirtschaftlichen Kenngrößen, als Grundwasser hier die wichtigste Trinkwasserquelle ist. Ergebnisse der Untersuchungen, die aus dem Masterplan hervorgehen, zeigen, dass das Saarland in dieser Beziehung die vergleichsweise komfortabelste Position unter allen Bundesländern in Deutschland einnimmt. Im Vergleich zu den Jahren 1961 - 1990 gehen die Experten in der aktuellen Periode von 1991 - 2020 von einer rechnerisch um circa 5,9 % marginal geringeren Neubildung aus. Grundsätzlich wird daher zukünftig aus Vorsorgegründen eine mögliche Abnahme von 10 % bei den Grundwasserneubildungsdaten des ÖWAV für die nächsten Jahrzehnte veranschlagt. „Mit dem Masterplan setzt das Saarland deutschlandweit frühzeitig Maßstäbe in puncto Zukunftssicherheit seiner Wasserversorgung“, erklärt Dr. Ralf Levacher, Landesgruppenvorsitzender des VKU Saarland. „Angesichts der großen und vielschichtigen Herausforderungen gilt es jedoch jetzt, sich nicht auf dem Erreichtem auszuruhen, sondern in einem ständigen Verbesserungsprozess dieses existenzielle Element der Daseinsvorsorge auch in den kommenden Jahrzehnten sicherzustellen. Dies bedarf weiterer erheblicher Anstrengungen und wird auch eine Menge zusätzlicher Investitionen erfordern“, gibt der Manager zu bedenken. „Dies leisten zu können und dabei den Wasserbezug für die saarländischen Verbraucher bezahlbar zu erhalten, wird dabei eine besondere Herausforderung sein und möglicherweise die eine oder andere strukturelle Veränderung erforderlich machen.“ Wasserpreis für die Endkunden Den hohen Qualitätsstandard der Wasserversorgung in Deutschland unter schwierigeren Rahmenbedingungen zu halten, wird nicht zu Nulltarif möglich sein. Hier stellen Ansatz und Systematik des Masterplans für das Saarland sicher, dass flächendeckend alle Einsparpotenziale auch genutzt und umgesetzt werden. Folgende abschließende Betrachtung verdeutlicht besonders gut den Status quo und die reale Verhältnismäßigkeit vor dem Hintergrund der Dimension der Herausforderungen, denen sich die Wasserwirtschaft an der Saar gegenübersieht: Derzeit kostet der Liter Trinkwasser im Saarland durchschnittlich 0,0025 Euro (ein Viertel Cent). Das sind bei einem Durchschnittsverbrauch von circa 47.000 Litern pro Person und Jahr circa 117,50 Euro jährlich. Sollte der durchschnittliche Wasserpreis z.B. um ein Drittel steigen, liegen wir hier bei einem Mehraufwand von circa 40,10 Euro pro Person und Jahr. Das sind ungefähr 11 Cent pro Person und Tag.

Integration von Qualitätsparametern bei der Energieoptimierung von Wassergewinnungen - Entwicklung eines ganzheitlichen Optimierungsansatzes, Teilvorhaben: Praktische Anwendung der erarbeiteten Optimierungsansätze

In zahlreichen Forschungsprojekten wurden bereits Energieverbräuche und Energieeinsparpotentiale in den Bereichen Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung über separate Systemanalysen untersucht. Nur wenige Forschungsprojekte, wie z.B.das BMBF-geförderte ENERWA-Vorhaben, haben durch die gekoppelte Betrachtung der genannten Bereiche einen ganzheitlichen energetischen Betrachtungsansatz der wasserwirtschaftlichen Wertschöpfungskette erarbeitet. Aber auch diese Ansätze haben bei der energetischen Betrachtung die Wasserressource ausgegrenzt. Ein wichtiger Grund für das Fehlen solcher integrativer Betriebsstrategien ist, dass die Entwicklung innovativer Ansätze mit einem hohen Personalaufwand und finanziellen Risiko verbunden ist, welche im Betrieb durch die Wasserunternehmen nicht geleistet werden kann. Optimierungsmaßnahmen orientieren sich deshalb gemeinhin ausschließlich an den allgemein anerkannten Regeln der Technik und können nur selten darüber hinaus erprobt werden. Das vorliegende Vorhaben zielt daher darauf ab, diese Lücke bestehender Optimierungsansätze zu schließen, indem es intelligente, praxisorientierte Analysewerkzeuge zur integrierten qualitäts- und energieoptimierten Steuerung von Brunnengalerien für Anlagenbetreiber entwickelt. Hierbei kommen innovative Analysemethoden aus den Bereichen Big Data und KI zur Anwendung, um die bereits in der Praxis angewendete Methoden zur energetischen Optimierung von Pump- und Verteilungssystemen in der Wassergewinnung und die durch Grundwasserdargebot und -qualität vorgegebenen Limitierungen bzw. Optimierungspotentiale zu verbinden. Aufbauend auf den praktischen Erkenntnissen wird eine fachlich anerkannte Optimierungsmethodik, bestehend aus praxisorientierten Leitfäden und Tools, entwickelt, welche die wasserwirtschaftliche Nutzung von Einzelbrunnen und Brunnengalerien fokussiert und somit Wasserversorgungsunternehmen und Industriebetriebe mit eigener Wassergewinnung adressiert.

GWGI - Grundwassergewinnungsindizes in Deutschland (Datensatz)

Bereitgestellt werden die Grundwassergewinnungsindizes (GWGI) in Bezug auf die NUTS-3 Geometrien und das Bezugsjahr 2019. Der GWGI beschreibt Zusammenhänge zwischen Grundwasserneubildung und Grundwassergewinnung, basierend auf dem theoretisch nutzbaren oder erneuerbaren Grundwasserdargebot. Es liegen jedoch für Deutschland weder eine flächendeckend anwendbare Methodik zur Bestimmung des nutzbaren Grundwasserdargebots vor, noch kann die Verteilung aus Regionalstudien lückenlos und konsistent zusammengesetzt werden. Aus diesem Grund basiert im Rahmen des Projektes WADKlim die Berechnung des GWGI für die NUTS-3-Regionen auf der mit dem Wasserhaushaltsmodell mGROWA bilanzierten Grundwasserneubildung außerhalb der Grundwasserzehrgebiete (z. B. Feuchtgebiete), d.h. in den für die Grundwasserbewirtschaftung relevanten sogenannten Neubildungsgebieten. Das Risiko, mit Nachteilen oder Schäden in Zeiten länger anhaltender Trockenheit konfrontiert zu sein, wächst für einzelne Regionen, wenn zusätzlich zur klimatologischen Gefährdung relevante Grundwassergewinnung stattfindet oder zukünftig vermehrt stattfinden soll, was sich in hohen GWGI widerspiegelt. Die Methodik wird in den Kapiteln 2.3., 2.3.3., 2.3.5.1, 2.3.9, 2.3.13 und 2.3.15 des WADKlim-Berichts beschrieben (https://openumwelt.de/handle/123456789/10430). Die Daten wurden durch das Forschungszentrum Jülich erstellt und bereitgestellt. Weitere Details werden im Begleitdokument beschrieben.

Schutzpotenzial der Grundwasserüberdeckung (WMS)

Das Schutzpotenzial der Grundwasserüberdeckung bewertet die Schutzwirkung der ungesättigten Zone einschließlich des Bodens über dem oberen zusammenhängenden, wasserwirtschaftlich nutzbaren Grundwasserleiter mit potenziellem Grundwasserdargebot gegenüber dem vertikalen Eindringen von Schadstoffen. Die Erarbeitung bundesweiter flächendeckender Informationen zum Schutzpotenzial der Grundwasserüberdeckung in den Jahren 2002 bis 2005 war ein Beitrag der Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) zur erstmaligen Beschreibung der Grundwasserkörper im Rahmen der Berichtspflichten zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie. Die Ermittlung des Schutzpotenzials folgte methodisch grundsätzlich den Vorgaben der LAWA-Arbeitshilfe (Stand 2003) und sieht in der Kartendarstellung eine Einstufung in die Kategorien „günstig“, „mittel“ und „ungünstig“ vor. In Abhängigkeit von der digitalen Verfügbarkeit der benötigten Informationsgrundlagen ergaben sich in den geologischen Diensten der einzelnen Bundesländer im Wesentlichen zwei Lösungsverfahren: 1). In den Bundesländern Berlin, Brandenburg, Bremen, Hamburg, Hessen, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Schleswig-Holstein, dem Saarland und Sachsen wurden mit konventionellen empirischen Methoden vorhandene Flächeninformationen (Hydrogeologische Übersichtskarte HÜK250 oder andere landesspezifische Grundlagen) und/oder Punktinformationen (Schichtenverzeichnisse aus Bohrungen) mit hydrogeologischem Informationsgehalt hinsichtlich einer potenziellen Schutzwirkung gegen Schadstoffeintrag klassifiziert und nach den Vorgaben der LAWA interpretiert. 2). In Baden-Württemberg, Bayern, Sachsen-Anhalt und Thüringen wurde die von den SGD entwickelte Methodik zur Ermittlung der Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung (HÖLTING et al. 1995) angewendet. Sie führt zu differenzierteren Aussagen, setzt aber flächendeckende Informationen über Sickerwasserrate/Grundwasserneubildung, nutzbare Feldkapazität des Bodens, Gesteinsart und Mächtigkeit der Grundwasserüberdeckung unterhalb des Bodens, Gefügeeigenschaften der Festgesteine und artesische Druckverhältnisse voraus. Die auf einem Punktbewertungsschema beruhende Klassifikation wurde in die Kategorien nach Vorgabe der LAWA-Arbeitshilfe übersetzt. Flächen mit stehenden Oberflächengewässern und Gebiete mit bisher unzureichender Informationsdichte wurden nicht bewertet.

LURCH - KIMoDIs: KI-basiertes Monitoring-, Datenmanagement- und Informationssystem zur gekoppelten Vorhersage und Frühwarnung vor Grundwasserniedrigständen und -versalzung, Teilprojekt 8

Natural Radionuclides in Groundwater (NORM) (WMS)

Considering water as the primary resource necessary for social life, agriculture, industry, and wealth, the importance of groundwater investigation is clear. Apart from many other pollutants, this work focusses on geogenic uranium (U) and radium (Ra), which both stand for natural radionuclides (NORM) that need to be considered frame of groundwater exploration and monitoring programmes due to their specific mobility and chemo-/radiotoxicity. As investigation of U and – to a lesser extent - Ra is done by an increasing number of scientific working groups, the global dataset is improving continuously. In order to give a summarized overview on available and recent literature, scientific papers, reports, and governmental documents have been reviewed for U-238 mass concentrations and Ra-226 and Ra-228 activity concentrations and collected in tables and global maps. Further natural isotopes of U and Ra have been rarely subject of investigation. The collected data were evaluated and interpreted in frame of an associated scientific publication (see citation). From the available data it can be concluded that high geogenic U occur mainly under oxidizing conditions and carbonate rich groundwater, which might be seen as indicator for elevated U concentrations. Certain geological formations, as for example sedimentary, granitic, and volcanic host rocks, promote high U concentrations in groundwater. For geogenic Ra, the search for definite indications proved difficult, since less clear correlation is given for any observed factor. In a global perspective, the most promising evidence for elevated Ra are highly reducing redox conditions, as well as the occurrence of Fe/Mn mineral phases. Furthermore, barite represents a sink for Ra due to its ability to incorporate Ra isotopes. Dissolution of those mineral phases eventually results in co-dissolution of Ra, when Ra is found in host rocks of investigated aquifers, or downstream of such groundwater reservoirs. Furthermore, cation exchange might enhance Ra mobility process, especially in case of sedimentary aquifers with low sorption capacity and/or aquifers with high salinity. Given those chemical requirements for the occurrence of U and Ra, a negative correlation between mother and daughter nuclide can be established. When knowledge on present geological and geochemical constraints is available, elevated U and Ra concentrations might be predictable, as long as anthropogenic influence is excluded.

Wasserhaushalt 2022

Mitte der 90er Jahre wurde in Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Außenstelle Berlin, ein Modell entwickelt, programmiert und angewendet, das die wichtigsten Größen des Wasserhaushaltes berechnet. Das von Glugla entwickelte Wasserhaushaltsmodell ABIMO ist auf der Grundlage bereits seit den 70er Jahren entwickelter Modelle zur Berechnung des Grundwasserdargebots entstanden, und um Bausteine erweitert worden, die der speziellen Situation in urbanen Gebieten Rechnung tragen. Diese Erweiterung wurde gutachterlich durch das Institut für Ökologie (Bodenkunde) der TU Berlin und durch eine Diplomarbeit am Fachbereich Geographie der FU Berlin unterstützt. Bei der rechentechnischen Realisierung, die durch ein externes Softwarebüro erfolgte, wurde es außerdem an die spezielle Datenlage in Berlin angepasst. Seit 2022 ist ABIMO als freie Software in der Version 3.2 unter https://github.com/umweltatlas/abimo verfügbar. Im Rahmen des Forschungsprojekts AMAREX wurde ABIMO 3.2 weiterentwickelt. Dabei erfolgte ein technischer Umbau der C++-Anwendung zu einer R-Anwendung. Diese Version ist unter https://github.com/KWB-R/kwb.rabimo ebenfalls frei verfügbar. Mit diesem weiterentwickelten Modell wurden die Karten 2022 aktualisiert. Eine Übersicht der Arbeitsschritte wird im Schema 2025 dargestellt. Das Berechnungsverfahren ermittelt zunächst die tatsächliche Verdunstung, um den Gesamtabfluss (Niederschlag minus Verdunstung) zu errechnen. Im zweiten Arbeitsschritt wird der Oberflächenabfluss als Teil des Gesamtabflusses bestimmt. Die Differenz aus Gesamtabfluss und Oberflächenabfluss bildet dann den Versickerungsanteil. Einen Eindruck von der Komplexität des Verfahrens vermittelt Abb. 2. Der Gesamtabfluss wird aus der Differenz der langjährigen Jahresmittelwerte des Niederschlags und der realen Verdunstung berechnet. Die reale Verdunstung, wie sie im Mittel tatsächlich an Standorten und in Gebieten auftritt, wird aus den wichtigsten Einflussgrößen Niederschlag und potentielle Verdunstung sowie den mittleren Speichereigenschaften der verdunstenden Flächen berechnet. Bei ausreichender Feuchtezufuhr zur verdunstenden Fläche nähert sich die reale Verdunstung der potentiellen. Die reale Verdunstung wird zusätzlich durch die Speichereigenschaften der verdunstenden Fläche modifiziert. Höhere Speicherwirkung (z. B. größere Bindigkeit des Bodens und größere Durchwurzelungstiefe) bewirkt eine höhere Verdunstung. Dem aufgezeigten Zusammenhang zwischen den mehrjährigen Mittelwerten der realen Verdunstung einerseits sowie des Niederschlags, der potentiellen Verdunstung und der Verdunstungseffektivität des Standorts andererseits genügt die Beziehung nach Bagrov (vgl. Glugla et al. 1971, Glugla et al. 1976, Bamberg et al. 1981 und Abb. 3). Die Bagrov-Beziehung beruht auf der Auswertung langjähriger Lysimeter-Versuche und beschreibt das nichtlineare Verhältnis zwischen Niederschlag und Verdunstung in Abhängigkeit von den Standorteigenschaften. Mit der Bagrov-Beziehung kann bei Kenntnis der Klimagrößen Niederschlag P und potentielle Verdunstung EP (Quotient P/EP) sowie des Effektivitätsparameters n der Quotient reale Verdunstung / potentielle Verdunstung (ER/EP) und somit die reale Verdunstung ER für Standorte und Gebiete ohne Grundwassereinfluss ermittelt werden. Zur Berechnung der grundwasserbeeinflussten Verdunstung wird ebenfalls das Bagrov-Verfahren in modifizierter Form genutzt, indem die mittlere Kapillarwasserzufuhr aus dem Grundwasser dem Niederschlag zugerechnet wird. Mit wachsendem Niederschlag P nähert sich die reale Verdunstung ER der potentiellen Verdunstung EP, d. h. der Quotient ER/EP nähert sich dem Wert 1. Bei abnehmendem Niederschlag P (P/EP geht gegen den Wert 0) nähert sich die reale Verdunstung ER dem Niederschlag P. Die Intensität, mit der diese Randbedingungen erreicht werden, wird durch die Speichereigenschaften der verdunstenden Fläche (Effektivitätsparameter n) verändert. Die Speichereigenschaften des Standorts werden insbesondere durch die Nutzungsform (zunehmende Speicherwirksamkeit in der Reihenfolge versiegelte Fläche, vegetationsloser Boden, landwirtschaftliche, gärtnerische bzw. forstliche Nutzung) sowie die Bodenart (zunehmende Speicherwirksamkeit mit höherer Bindigkeit des Bodens) bestimmt. Maß für die Speicherwirksamkeit des unversiegelten Bodens ist die nutzbare Feldkapazität als Differenz der Feuchtewerte des Bodens für Feldkapazität (Beginn der Wasserversickerung im Boden) und für den permanenten Welkepunkt (bleibende Trockenschäden an den Pflanzen). Weitere Landnutzungsfaktoren, wie Hektarertrag, Baumart und -alter, modifizieren den Parameterwert n. Der Parameter n wurde in Auswertung von Beobachtungsergebnissen zahlreicher in- und ausländischer Lysimeterstationen und von Wasserhaushaltsuntersuchungen in Flusseinzugsgebieten quantifiziert. Für Standorte und Gebiete mit flurnahem Grundwasser tritt infolge Kapillaraufstiegs von Grundwasser in die verdunstungsbeeinflusste Bodenzone je nach Grundwasserflurabstand und Bodeneigenschaften eine gegenüber grundwasserunbeeinflussten Bedingungen erhöhte Verdunstung auf. Die Abflussbildung vermindert sich. Übersteigt die reale Verdunstung den Niederschlag, tritt Wasserzehrung auf, und die Werte für die Abflussbildung werden negativ (z. B. Fluss- und Seeniederungen). Bei Gewässerflächen tritt infolge höheren Wärmeangebots (geringeres Reflexionsvermögen der Einstrahlung) eine gegenüber Landflächen erhöhte potentielle Verdunstung auf. Die tatsächliche Gewässerverdunstung wird näherungsweise dieser erhöhten potentiellen Verdunstung gleichgesetzt. Punktuelle Versickerung, z. B. durch die Grundwasseranreicherungsanlagen der Wasserwerke wurde nicht berücksichtigt. Bei gärtnerischer Nutzung (Kleingärten, Wochenendhäuser, Parks, Friedhöfe, Baumschulen/Gartenbau und z.T. bei Wohn- oder Gemeinbedarfs- und Sondernutzungen) wurde zum Niederschlag für die Bewässerung ein Näherungswert addiert (50 – 100 mm/Jahr). Nachdem der mittlere Gesamtabfluss als Differenz aus Niederschlag und realer Verdunstung berechnet wurde, wird nun in einem zweiten Arbeitsschritt der Oberflächenabfluss bestimmt. Auf Dachflächen, die in die Kanalisation entwässern, entspricht der Oberflächenabfluss dem Gesamtabfluss. Flächen, die nicht an die Kanalisation angeschlossen sind, erzeugen keinen Oberflächenabfluss. Unbebaut versiegelte Flächen infiltrieren abhängig von der Art der Oberflächenbeläge (Belagsarten) einen Teil des Abflusses in den Untergrund. Dieser Infiltrationsfaktor ist abhängig von der Breite, dem Alter und der Art der Fugen. Der nicht versickernde Abfluss wird – abhängig von dem Anschlussgrad an die Kanalisation – als Oberflächenabfluss über die Kanalisation abgeleitet oder versickert, sofern er nicht von der Kanalisation erfasst, am Rande der versiegelten Flächen. Ebenso versickern die Anteile der nicht an die Kanalisation angeschlossenen Dachflächen (vgl. Tab. 1). Die Differenz aus Gesamtabfluss und Oberflächenabfluss entspricht somit der Versickerung als Ausgangsgröße für die Grundwasserneubildung. Die Verdunstung der Block(teil)flächen wird dann aus der Differenz von korrigiertem Niederschlag (Korrigierter Niederschlag = Niederschlag multipliziert mit dem Faktor 1,09 pauschal für Berlin) und Gesamtabfluss berechnet. Für die Anwendung des Verfahrens für urbane Gebiete mussten die Parameter n und die Infiltrationsfaktoren für die unterschiedlichen Versiegelungsmaterialien bestimmt werden. Hierzu wurden sowohl Lysimeterversuche mit verschiedenen Versiegelungsmaterialien als auch Berechnungen zum Benetzungsverlust ausgewertet (vgl. Wessolek/Facklam 1997). Die gewählten Größen für die genannten Parameter sind in Tab. 2 aufgeführt. Die mit dem Alterungsprozess durch Verdichtung und Verschlämmung der Fugen einhergehende Veränderung dieser Parameter wurde dabei berücksichtigt. Aufgrund nach wie vor unzureichender wissenschaftlicher Grundlagen sind die Angaben jedoch noch mit gewissen Unsicherheiten verbunden. Darüber hinaus wäre für hydrologische Fragestellungen eine andere Zusammenfassung der Belagsarten zu Belagsklassen wünschenswert. Für die Ermittlung der Versickerung ohne Berücksichtigung der Versiegelung (Karte 02.13.4) wurden die Eingangsdaten dahingehend verändert, dass die Versiegelung für alle Flächen auf 0 gesetzt und der Vegetationstyp Stadtparklandschaft mit einer Mischung aus begrünten und baumbestandenen Flächen angenommen wurde. Bei anderen realen Grünnutzungen wie z. B. Wald wurde sich nichts verändert. Trennung der Modellierung von Block(teil)- und Straßenflächen 2022 Das bestehende Wasserhaushaltsmodell 3.2 ist besonders auf die vorhandenen Daten Berlins und insbesondere auf den Raumbezug des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU) angepasst. Da in der ISU lange Zeit Straßenflächen nicht als eigenständige Flächen kartiert wurden, wurden die Straßenflächen anteilig in den Block(teil)flächen integriert und berücksichtigt. Für den ISU-Raumbezug 2020 stehen erstmals kleinteilige Straßenflächen mit entsprechenden Daten zur Verfügung. Innerhalb des Forschungsprojekts AMAREX wurde ABIMO so weiterentwickelt, dass die Straßenflächen getrennt von den Block(teil)flächen ausgewertet werden können. Dafür wurden die zu den Straßenanteilen bezogenen Spalten als optional für das Input Format definiert. Im neuen Datensatz besitzen die Straßenflächen die gleiche Datenstruktur als die restlichen Blockteilflächen und werden vom Modell gleich behandelt. Bei der Entwicklung dieser Trennung wurde auch ein Fehler behoben, der in der bisherigen Berechnung der Block(teil)flächen inklusive anteiliger Straßenflächen zur Überschätzung der Größe des unversiegelten Flächenanteils bei der Berechnung der Versickerung geführt hatte. Verwendung von individuellen Verdunstungsparametern 2022 Im Forschungsprojekt AMAREX wurde ABIMO so weiterentwickelt, dass die vorhandenen Daten der Grünvolumenzahl 2020 (vgl. Umweltatlaskarte 05.09 ) zur Bestimmung von individuellen Verdunstungsparametern pro Block(teil)- bzw. Straßenfläche verwendet wird. Dies ersetzt die pauschale Zuweisung über die Flächennutzung bzw. den Flächentyp im Modell. Dafür wurde basierend auf dem Verhältnis von Vegetationsvolumen zur unversiegelten Fläche aus dem Grundvolumen ein normierter Vegetationsindex berechnet. Dieser Index wurde anschließend linear auf den Wertebereich der ursprünglichen Vegetationsklassifikation skaliert, sodass typische Stadtblöcke Werte zwischen 20 und 30 und größere Parkanlagen Werte um 50 erreichten. Eine exponentielle Anpassung der Skalierung und eine Deckelung auf Maximalwerte (75, einem Wald entsprechend) sorgten für eine realitätsnahe Verteilung. Die Umsetzung wurde anhand mehrerer bekannten Parkanlagen (z. B. Tiergarten, Hasenheide) überprüft. Die resultierenden, skalierten Werte dienen nun als neue, differenzierte Eingangsgröße für die Verdunstungsmodellierung. Berücksichtigung des Einflusses begrünter Dächer auf die Daten zum Wasserhaushalt Durch die in der Umweltatlaskarte 06.11 Gründächer vorliegenden flächendeckenden räumlichen Daten zu begrünten Dachflächen konnten seit 2017 die Effekte der Gründächer auf den Wasserhaushalt mit berechnet werden. Im Forschungsprojekt AMAREX wurde die Berechnung in ABIMO integriert. Da das ursprüngliche ABIMO-Modell keine explizite Berücksichtigung von Gründächern vorsieht, wurde ein Verfahren entwickelt, um deren Effekte dennoch in die Bilanz einzubeziehen. Dazu wurde in ABIMO eine neue Flächenkategorie „Gründach“ eingeführt, der – analog zu anderen Kategorien – sowohl ein Bagrov-Wert (vgl. Abbildung 3) als auch ein Infiltrationsbeiwert (vgl. Tabelle 2) zugewiesen wurden. Wie bei der bestehenden Kategorie „Dach“ ist die Infiltration auf 0 gesetzt; ein abweichender Bagrov-Wert reguliert jedoch die Verdunstung und ermöglicht so die Abbildung des erhöhten Verdunstungsanteils von Gründächern. Zur Bestimmung dieses Bagrov-Wertes wurde das Wasserbilanzmodell WABILA (DWA, o. J.) herangezogen. WABILA erlaubt eine detaillierte Simulation von Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen und liefert entsprechend präzise Wasserbilanzwerte. Es wurde jeweils mit ABIMO und WABILA die Verdunstung berechnet und anschließend der Bagrov-Wert (Faktor) gewählt, der für die meisten Klimaszenarien die Verdunstungsergebnisse angeglichen hat. Möglichkeit zur Integration der Effekte von Versickerungsmulden 2022 Es besteht der Bedarf, Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung im Wasserhaushaltsmodell zu berücksichtigen. Dies konnte im Verlauf des Forschungsprojektes AMAREX für Versickerungsmulden umgesetzt werden. Da für die Gesamtstadt jedoch keine flächendeckenden Daten zu Versickerungsmulden vorliegen, wurden diese für die Karten 2022 nicht berücksichtigt. Im AMAREX Webtool ( https://amarex-staging.netlify.app/amarex ) besteht jedoch die Möglichkeit, Versickerungsmulden für die Planung zu berücksichtigen. Dafür wird der Anteil der abflusswirksamen Fläche, die einer Mulde angeschlossen ist, als weiterer Inputparameter angegeben. Es wird angenommen, dass die Versickerungsmulde ideal funktioniert, das heißt, ein kleiner Teil des Zuflusses wird in Verdunstung umgewandelt, der verbleibende Anteil versickert vollständig. Der genaue Anteil der Verdunstung wird über einem Parameter in der Konfigurationsdatei definiert und beschreibt den Bruchteil des zufließenden Wassers, der in Verdunstung übergeht. Delta-W: Abweichung vom natürlichen Wasserhaushalt 2022 Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) formuliert als Zielsetzung, „die Veränderungen des natürlichen Wasserhaushalts durch Siedlungsaktivitäten in mengenmäßiger und stofflicher Hinsicht so gering zu halten, wie es technisch, ökologisch und wirtschaftlich vertretbar ist“ (DWA, 2022). Im Forschungsprojekt AMAREX wurde aus diesem Anlass den Parameter Delta-W (ΔW) eingeführt: der die Abweichung von einem ideellen natürlichen Zustand beschreibt. Dabei werden die drei Wasserhaushaltskomponenten – Verdunstung/Evapotranspiration (ev), Versickerung/Infiltration (ri) und Oberflächenabfluss (rs) – jeweils mit ihren natürlichen Referenzwerten verglichen. Das Ergebnis wird als Zahl zwischen 0 und 100 % angegeben. Als Referenzszenario für einen natürlichen Wasserhaushalt wird eine unversiegelte und unbebaute Fläche in einer Stadtparklandschaft mit einer Mischung aus begrünten und baumbestandenen Flächen (Ertragsklasse = 50) angenommen. Technische Neuerungen im Modell 2022 Im Rahmen des Forschungsprojekts AMAREX wurde ABIMO 3.2 weiterentwickelt. Im Folgenden wird kurz auf die technischen Neuerungen im Modell eingegangen: Technischer Umbau der C++-Anwendung zu einer R-Anwendung. Der Modell-Code wurde auf Englisch übersetzt. Diese Version ist unter https://github.com/KWB-R/kwb.rabimo frei verfügbar. Zur Verbesserung der Übertragbarkeit auf andere Städte wurde die Modelllogik generalisiert. Berlinspezifische Eingangsgrößen wie der Stadtstrukturtyp oder die Nutzungskategorie wurden aus dem Modell-Code entfernt. Stattdessen werden nun daraus abgeleitete Größen, wie z. B. Ertrag und Beregnung, direkt über die Inputdaten bereitgestellt. Auch zuvor fest im Modell verankerte Parameter, wie etwa die potenzielle Verdunstung, wurden aus dem Modellkern gelöst und können nun flexibel über die Eingabedaten definiert werden. Dadurch konnte das Modell auch in Köln angewendet werden. AMAREX Webtool Das AMAREX Webtool ( https://amarex-staging.netlify.app/amarex ) ist ein Prototyp eines Planungstools, mit dem im Berliner Stadtgebiet für eine individuelle Gebietsauswahl verschiedene Maßnahmen (Entsiegelung, Dachbegrünung, Anschluss an Mulden) ausgewählt werden können. Für die gewählte Maßnahmenplanung werden anschließend die Wasserhaushaltsgrößen des Status quo und nach Umsetzung der Planungsszenarien aufgezeigt. Die Ergebnisse können gespeichert, neu geladen sowie als Report gedruckt werden. Nutzerinnen und Nutzer können dafür in zwei Modi arbeiten: Quartiersebene: Hier können mehrere Block(teil)- und Straßenflächen gleichzeitig ausgewählt werden. Die Maßnahmen werden dann mithilfe von Schiebereglern pauschal auf das gesamte Auswahlgebiet angewendet. Dabei wird darauf geachtet, dass die Maßnahmen automatisch sinnvoll verteilt werden. Beispielsweise führt die Festlegung eines Zielwerts von 30 % für begrünte Dachflächen nicht dazu, dass bereits stärker begrünte Dächer „verschlechtert“ werden, sondern lediglich un- oder weniger begrünte Dächer ergänzt werden. Lokale Ebene: In diesem Modus kann gezielt eine einzelne Fläche ausgewählt werden. Auf dieser lassen sich vordimensionierte Maßnahmen an spezifischen Stellen platzieren, wodurch eine detaillierte und ortsgenaue Planung ermöglicht wird. Der genaue Ort der Platzierung innerhalb der Fläche hat allerdings keinen Einfluss auf die Modellberechnung und dient lediglich der besseren Veranschaulichung im Planungstool. Endergebnis Im Ergebnis der Berechnungen liegen für ca. 25.000 Block(teil)flächen und ca. 32.000 Straßenflächen aktualisierte langjährige Mittelwerte für den Gesamtabfluss, die Verdunstung, den Oberflächenabfluss und die Versickerung inkl. der Berücksichtigung der Gründächer vor. Die Werte wurden klassifiziert in mm/Jahr in den vorliegenden Karten dargestellt; die Gesamtmengen in m³/Jahr wurden ebenfalls errechnet und bilanziert. Es muss beachtet werden, dass die dargestellten Werte Mittelwerte über die als einheitliche Flächen dargestellten Block(teil)- und Straßenflächen sind, die in der Realität inhomogene Strukturen aufweisen. Die Abflüsse versiegelter und unversiegelter Flächen werden hier zu einem Durchschnittswert pro Fläche gemittelt. Aus den Karten kann z. B. nicht abgelesen werden, wie hoch die Versickerungsleistung eines Quadratmeters unversiegelten Bodens ist. Hierzu ist daher eine ebenfalls flächendeckende und blockbezogene Berechnung mit veränderten Randparametern – also unter der Annahme gänzlich unversiegelter Verhältnisse – vorgenommen worden, deren Ergebnisse in der Karte 02.13.4 dargestellt sind. Erstmals wird auch Delta-W, die Abweichung vom natürlichen Wasserhaushalt dargestellt.

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