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Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Stauseen sind in vielen Teilen der Erde für Trinkwassergewinnung und Stromerzeugung unerlässlich. Sie bilden für Nähr- und Schadstoffe aus dem Einzugsgebiet eine Senke. Eine Folge davon ist die Gewässereutrophierung. Klimawandel, Intensivierung der Landnutzung sowie Siedlungstätigkeit verschärfen die Probleme. Langfristige, integrierte Managementstrategien, welche die Wasser- und Stoffflüsse in Einzugsgebieten ebenso wie die wesentlichen Reaktionen in Wasserspeichern adäquat berücksichtigen, sind gefragt. Die Anwendung verfügbarer Softwarepakete ist jedoch in vielen Regionen der Welt aufgrund des Fehlens von Daten in adäquater räumlicher und zeitlicher Auflösung stark limitiert. Aktuell verfügbare Methoden des Einzugsgebiets- und Gewässermonitorings stoßen an ihre Grenzen. Es ergeben sich daraus vier zentrale Aufgaben: 1. Reduktion der Komplexität der Modellansätze und der damit verbundene Datenbedarf. 2. Ableitung zentraler Parameter zur Beschreibung von Einzugsgebiets- und Gewässereigenschaften aus weltweit verfügbaren fernerkundlichen Datensätzen 3. Entwicklung von Methoden für ein der Aufgabenstellung angepasstes hocheffizientes on-site Mindest-Monitoring. 4. Entwicklung angepasster Strategien zur Implementierung der Modelle und Maßnahmen gemeinsam mit zukünftigen (lokalen) Anwendern. Die Aufgaben werden am Beispiel von zwei Stauseen im Südosten Brasiliens und einem Stausee in Deutschland bearbeitet. Der Zusammenhang zwischen Umweltveränderungen in Einzugsgebieten, den daran gekoppelten Wasser- und Stoffflüssen und den Konsequenzen für die Nutzbarkeit der Wasserressourcen soll durch ein angepasstes und übertragbares Einzugsgebiets- und Wassergütemodell transparent und damit planungsverfügbar gemacht werden. In enger Zusammenarbeit mit den zukünftigen Nutzern und der verantwortlichen Administration werden Monitoringkonzepte und Managementprogramme im Sinne von Produkten entwickelt, welche die Optimierung der Ressourcennutzung erlauben. s. beigefügte Teilanträge

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HYDRON Ingenieurgesellschaft für Umwelt und Wasserwirtschaft mbH durchgeführt. Stauseen sind in vielen Teilen der Erde für die Trinkwassergewinnung und Stromerzeugung unerlässlich. Sie bilden insbesondere Nähr- und Schadstoffe aus dem Einzugsgebiet eine Senke. Eine Folge davon ist die Gewässereutrophierung. Klimawandel, Intensivierung der Landnutzung sowie Siedlungstätigkeit verschärfen die Probleme. Langfristige, integrierte Managementstrategien, welche die Wasser- und Stoffflüsse in Einzugsgebieten ebenso wie die wesentlichen Reaktionen in Wasserspeichern adäquat berücksichtigen, sind gefragt. Die Anwendung verfügbarer Softwarepakete ist jedoch in vielen Regionen der Welt aufgrund des Fehlens von Daten in adäquater räumlicher und zeitlicher Auflösung stark limitiert. Aktuell verfügbare, konventionelle Methoden des Einzugsgebiets- und Gewässermonitorings stoßen an ihre Grenzen. Es ergeben sich daraus vier zentrale Aufgaben: 1.Reduktion der Komplexität der Modellansätze und der damit verbundene Datenbedarf. 2.Ableitung zentraler Parameter zur Beschreibung von Einzugsgebiets- und Gewässereigenschaften aus weltweit verfügbaren fernerkundlichen Datensätzen 3.Entwicklung von Methoden für der Aufgabenstellung angepasstes hocheffizientes on-site Mindest-Monitoring. 4.Entwicklung angepasster Strategien zur Implementierung der Modelle und Maßnahmen gemeinsam mit den zukünftigen (lokalen) Anwendern. Die Aufgaben werden am Beispiel von zwei Stauseen im Südosten Brasiliens und einem Stausee in Deutschland bearbeitet. Der Zusammenhang zwischen Umweltveränderungen in Einzugsgebieten, den daran gekoppelten Wasser- und Stoffflüssen und den Konsequenzen für die Nutzbarkeit der Wasserressourcen soll durch ein angepasstes und übertragbares Einzugsgebiets- und Wassergütemodell transparent und damit planungsverfügbar gemacht werden. In enger Zusammenarbeit mit den zukünftigen Nutzern und der verantwortlichen Administration werden Monitoringkonzepte und Managementprogramme im Sinne von Produkten entwickelt, welche eine Optimierung der Ressourcennutzung erlauben.

Bestimmung von C/N, C/P, C/Si Verhältnissen in Planktonzellen sowie dem absoluten Kohlenstoffgehalt mit Hilfe der FT-IR Spektroskopie

Das Projekt "Bestimmung von C/N, C/P, C/Si Verhältnissen in Planktonzellen sowie dem absoluten Kohlenstoffgehalt mit Hilfe der FT-IR Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biologie I, Abteilung Pflanzenphysiologie durchgeführt. Die Wachstumsrate von Phytoplankon ist nach dem DROOP Modell direkt von den zellinternen Nährstoffvorräten bestimmt, die bislang messtechnisch nicht zugänglich sind. Dies hat die Qualität der Phytoplanktonbausteine in Wassergütemodellen bisher erheblich eingeschränkt. Im Rahmen des Vorhabens soll die FT-IR Spektroskopie genutzt werden, die zellinternen Gehalte an N, P und Si zu bestimmen. Das Verfahren soll mit Hilfe von Laborkulturen entwickelt werden, dann auf natürliche Teilpopulationen übertragen werden und schließlich mit Hilfe der FT-IR Mikroskopie bis auf der Ebene von wenigen Zellen auch eine taxonomische Auflösung zu erreichen. Verschiedene Phytoplanktonarten werden im Labor kultiviert und in verschiedenen Nährstoffzuständen mittels Elementaranalyse das C/N, C/P und C/Si Verhältnis bestimmt. Vergleichend werden von diesen Zellen IR-Spektren aufgenommen aus daraus der Zellzusammensetzung errechnet. Die Methode wird in die Neufassung von Phytoplanktonbausteinen in Wassergütemodelle einfließen, die marine Phytoplanktonforschung qualitativ verbessern und die Marktchancen für bio-optische Methoden in der Zellbiologie verbessern.

Teilprojekt 6: Modellierung des Einflusses von Nitrat auf die Phosphorrücklösung

Das Projekt "Teilprojekt 6: Modellierung des Einflusses von Nitrat auf die Phosphorrücklösung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. In NITROLIMIT II sollen fundierte wissenschaftliche Grundlagen zur Beurteilung des Einflusses von Stickstoff auf die Gewässergüte geschaffen, die Kosten und Nutzen von Maßnahmen zur Verringerung von Stickstoffeinträgen analysiert und darauf basierend Empfehlungen für eine nachhaltige Gewässerbewirtschaftung erarbeitet werden. Die TUD trägt im Verbundprojekt zur Aufklärung des Nitrateinflusses auf den Phosphorkreislauf bei. Mit Hilfe prozessbasierter Modelle (TUD) und Messungen (BTU, IGB) wird in Modul 2.5 untersucht, welche Relevanz das Oxidationsmittel Nitrat für Phosphorbindung und Rücklösung im Sediment hat. Als Ergebnis werden gewässerspezifische Entscheidungskriterien zum Einfluss von Nitrat, Sulfat und Eisen auf die P-Rücklösung entwickelt. (1) Ausgehend von vorhandenen Modellen wird ein 1D-Modell der Sediment-Wasser-Kontaktzone entwickelt, dass P-Bindungsformen, Eisen- und Schwefelumsatz berücksichtigt. Für die Parametrisierung dienen vorhandene Daten und neue Untersuchungen mit Mikrokosmen (IGB) und Benthoskammern (BTU). (2) Das Sedimentmodell wird in das Seenmodell aus Nitrolimit I integriert. (3) Zur Bewertung von Schwellenwerten und N-Eintragsszenarien wird eine Szenarioanalyse für den Langen See, den Müggelsee und ggf. weitere Gewässer durchgeführt. Dabei werden externe Einträge und gewässerinterne Retentionsmechanismen berücksichtigt. Die Erkenntnisse dienen zur Ableitung gewässerspezifischer Entscheidungskriterien zum Einfluss der P-Rücklösung in Flachseen.

Wassergütemodellierung als Beitrag zur Bewertung des chemisch/ökologischen Zustandes von Gewässern nach der EU-WRRL - Fallbeispiel: Die obere Modau bis zur Waldmühle

Das Projekt "Wassergütemodellierung als Beitrag zur Bewertung des chemisch/ökologischen Zustandes von Gewässern nach der EU-WRRL - Fallbeispiel: Die obere Modau bis zur Waldmühle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Ingenieurhydrologie und Wasserbewirtschaftung durchgeführt. 1. Hintergrund: Die EU-Wasserrahmenrichtlinie hat das Ziel, einen guten ökologischen und chemischen Zustand der Fließgewässer und des Grundwassers zu erreichen sowie deren Verschlechterung zu verhindern. Des weiteren soll die Verschmutzung durch Einleitungen und Emissionen gefährlicher Stoffe eingegrenzt werden. Für alle hierzu notwendigen Maßnahmen ist ein Bewirtschaftungsplan aufzustellen. In einer ersten Phase wird der Zustand der Gewässer erfasst und in einem Bericht an die EU-Kommission gemeldet. Besteht die Annahme, dass der gute ökologische bzw. chemische Zustand nicht erreicht werden kann, sind durch Monitoring-Programme die Ursachen zu ergründen. In der EU-Wasserrahmenrichtlinie wird ein kombinierter Ansatz aus Emissions- und Immissionsbetrachtungen verfolgt. Zu dessen Umsetzung werden computerbasierte Simulationsmodelle vorgeschlagen. Bisher sind von der Wissenschaft zahlreiche Wassergütemodelle entwickelt und angewandt worden. Diese sind Voraussetzung für die Anwendung von ökologischen Modellen. Die Anwendung solcher Modelle ist ein wichtiges Hilfsmittel für die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie. Eine erfolgreiche Anwendung der Modelle erfordert jedoch eine ausreichende Datengrundlage. 2. Arbeitsplan: Für das Fallbeispiel 'Obere Modau' soll der Einsatz eines Wassergütemodells zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie erprobt werden. Im Rahmen des Untersuchungsvorhabens werden folgende Teilaufgaben bearbeitet: 1. Wassergütemodellierung mit Hilfe des Modells WASP 6.0 unter Einsatz einer hydrodynamischen Berechnung für den Abflusstransport. 2. Berechnung des Transports konservativer Stoffe unter Berücksichtigung von Punkt- und Flächeneinträgen. 3. Sedimente als Einflussfaktor für die Wassergüte. 4. Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Wasserkörper. 5. Eutrophierung des Gewässers und des Hochwasserrückhaltebeckens Ober-Ramstadt. 6. Erstellung eines Anforderungskataloges an zukünftige Monitoring-Programme zum Einsatz von Wassergütemodellen. 7. Bewertung des Wassergütemodells WASP 6.0 im Hinblick auf die Anforderungen der EU - Wasserrahmenrichtlinie. 8. Erarbeitung eines Konzeptes zur Erweiterung des Fallbeispiels auf das gesamte Einzugsgebiet der Modau.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin die grundlegenden Prozesse welche den Zusammenhang zwischen Nährstoffeinträgen und der sich daraus im Zusammenspiel mit hydro-meteorologischen und operativen Randbedingungen ergebenden Wasserqualität in Stauseen zu untersuchen. Dazu wird ein hochauflösendes Messsystem in dem brasilianischen Stausee installiert und ein umfangreiches Monitoring von physikalischen Prozessen und Wasserqualität durchgeführt. Basierend auf den erhobenen Messungen und numerischen Simulationen werden technische Lösungsvorschläge dazu entwickelt, wie die für die Algenentwicklung und Algenzusammensetzung maßgeblichen Transportprozesse prinzipiell in unterschiedlichen Gewässern mit einem Minimalaufwand an Messungen und vorrangiger Nutzung von Fernerkundungsdaten beschrieben werden können. Dazu werden Richtlinien und Vorschläge zur technischen Realisierung des notwendigen Messprogrammes in Abhängigkeit der geografischen, hydrologischen und meteorologischen Randbedingungen erarbeitet. Es werden die Transportpfade für partikelgebundene und gelöste Nährstoffe (N und P) im Stausee unter besonderer Berücksichtigung von vertikaler Dichteschichtung, dichtegetriebenen Strömungen und vertikaler Durchmischung des Wasserkörpers mit Hilfe von umfangreichen Feldmessungen und prozessorientierten numerischen Simulationen untersucht. Als maßgebliche Wasserqualitätsparameter werden die Phytoplanktonkonzentrationen in unterschiedlichen Algenklassen, inklusive Cyanobakterien, über den Zeitraum von einem Jahr kontinuierlich gemessen. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für die prozessorientierte Modellierung der güterelevante Speicher- und Transformationsprozesse im Stausee und stellen gleichzeitig Ground Truth Daten für die Kalibration und Validierung von Fernerkundungsdaten zur Verfügung.

Teilvorhaben 5

Das Projekt "Teilvorhaben 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann durchgeführt. TP 21: Instrumentarien für die nachhaltige regionale wasserwirtschaftliche Planung und Entwicklung - Beispiel Lausitz; Vorhabenziel: Ziel des Teilvorhabens ist die Weiterentwicklung eines modularen Gewässergütemodells aus vorhandenen Bausteinen und konzeptionellen Anätzen, das es gestattet, auf der Datengrundlage von Langfristbewirtschaftungsmodellen zur Wassermenge Prognosen zur langfristigen Entwicklung der Wasserbeschaffenheit in den Fließgewässern unter Berücksichtigung von Effekten des Klimawandels zu erstellen und Szenarien zur Gewässergütebewirtschaftung zu berechnen. Das Modell soll kompatibel zu vorhandenen Steuer- und Prognoseszenarien für die Wassermengenbewirtschaftung (WBalMo) sein. Das Modell soll in seiner Handhabung einfach, inhaltlich bedarfsgerecht erweiterbar und auf andere Flusseinzugsgebiete übertragbar sein. Arbeitsplanung: Es wird weitgehend auf vorhandene und bewährte Programmbausteine, Routinen und Methoden zurückgegriffen. Die Modellrechnungen für den aktuellen Zustand der Gewässergüte sollen durch Stichtagsmessungen unterlegt werden.

Veraenderung der Grundwasserqualitaet bei der Wassergewinnung im Einflussbereich von Oberflaechengewaessern in einer intensiv genutzten Region - Untersuchung mit numerischen Modellen

Das Projekt "Veraenderung der Grundwasserqualitaet bei der Wassergewinnung im Einflussbereich von Oberflaechengewaessern in einer intensiv genutzten Region - Untersuchung mit numerischen Modellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Kaiserslautern, Studiengang Bauingenieurwesen durchgeführt. Der Bericht besteht aus 3 Baenden (Band 1 Hauptband, Band 2 und 3 Materialien). Im Hauptteil werden die wesentlichen Ergebnisse dargestellt. Es hat sich gezeigt, dass die modellmaessige Nachbildung der Stroemungs- und Stofftransportvorgaenge im Grundwasser ein brauchbares Mittel zur Darstellung der wesentlichen Charakteristiken der Vorgaenge im Boden ist. Grundsaetzliche Bedingung hierfuer ist jedoch, dass die massgebenden Parameter bekannt sind.

Gewaesserversauerung in der Bundesrepublik Deutschland (Schwerpunkt Schwarzwald)

Das Projekt "Gewaesserversauerung in der Bundesrepublik Deutschland (Schwerpunkt Schwarzwald)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Landeskultur und Pflanzenökologie durchgeführt. '- Kartierung der Aktivitaeten hinsichtlich der Gewaesserversauerung in der Bundesrepublik Deutschland unter besonderer Beruecksichtigung der historischen Entwicklung im suedwestdeutschen Raum und methodischer Probleme bei der Erfassung der Versauerung (Sammlung und Sichtung aller Forschungsarbeiten im Bereich Quell- und Oberflaechengewaesser). - Verknuepfung der einzelnen Aktivitaeten mit dem Ziel, einen Atlas der Problembearbeitung zu schaffen (einheitl. Analysen, Verknuepfung von chem. biologischen und zoologischen Untersuchungen, Auswahl von Modellgebieten und Konzentration der Forschungskapazitaeten).

Nachhaltiges Wasserkonzept und dessen Anwendung für die Olympischen Spiele 2008 - Teilprojekt G6: Integriertes Monitoring und Informationsmanagement

Das Projekt "Nachhaltiges Wasserkonzept und dessen Anwendung für die Olympischen Spiele 2008 - Teilprojekt G6: Integriertes Monitoring und Informationsmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DHI-WASY GmbH durchgeführt. 1 Zum Vorhabenziel des Gesamtvorhabens vgl. Allg. Vorhabenbeschreibung. Ziel des Teilprojektes G6 ist, das Monitoring- und Informations-Management-System an die konkreten Planungen / Bauten für den Olympischen Park anzupassen und als Entscheidungshilfesystem zur Kontrolle / Steuerung des geplanten nachhaltigen Wassersystems einzusetzen. Im Teilprojekt erfolgt die Gesamtkoordination des Verbundprojektes. 2 Einbindung eines Gütemodells in das Entscheidungshilfesystem, Testung 2007; Kalibrierung 2008, operationeller Einsatz zur Olympia; Verifizierung des DSS, Dauerbetrieb 2009 3 Es wird erwartet, dass die entwickelten Methoden und Software über die Olympischen Spiele hinaus für Peking generell und für andere Regionen in China einsetzbar sind. Es werden Vertriebs- und Consultingaufträge erwartet.

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