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Klimaresilientes Odenthal

Zielsetzung: Der Klimawandel stellt ländliche Gemeinden in Mittelgebirgen vor spezielle Herausforderungen bezüglich des Wasserressourcenmanagements. Die Ereignisse im Sommer 2021 haben gezeigt, dass auch der ländliche Raum nicht hinreichend auf Hochwasser- und Starkregenereignisse vorbereitet ist. Gleichzeitig haben die Dürrejahre 2018 und 2019 erhebliche Auswirkungen auf die Forst- und Landwirtschaft gehabt. Dies unterstreicht den dringenden Bedarf an Konzepten der Klimaanpassung, die eng mit der Landnutzung verknüpft sind. Die Gemeinde Odenthal im Dhünntal des Bergischen Landes war vom Starkregenereignis 2021 stark betroffen und konnte einschlägige Erfahrungen sammeln. Die geo-morphologischen Verhältnisse, insbesondere die Hanglage und Bodenqualität, beeinflussen die Wasserrückhaltung erheblich und sorgen für eine geringe Versickerungsfähigkeit, wodurch Niederschlagswasser aufgrund der geringen Untergrunddurchlässigkeit größtenteils oberirdisch abfließt. Gleichzeitig führt der hohe Nutzungsdruck auf die wenigen verfügbaren ebenen Flächen - oft in Auengebieten - zu Nutzungskonflikten zwischen verschiedenen Akteuren. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, müssen nachhaltige Strategien zur Wasserspeicherung und -bewirtschaftung der Flächen entwickelt und genutzt sowie Interessenkonflikte aufgelöst werden. Unter Einbeziehung der Bürger*innen und in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft, vertreten durch die TH Köln, soll nun eine wasserkompetente und klimaangepasste Siedlungsentwicklung in einer Mittelgebirgsregion geschaffen werden. Ziel ist es, durch partizipative Ansätze die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit - Wirtschaft, Soziales und Ökologie - zu stärken und die Akzeptanz der entwickelten Maßnahmen zu sichern. Die Gemeinde Odenthal wird zur Modellgemeinde und zum Reallabor für den innovativen Projektansatz und spielt eine zentrale Rolle im Modellflussgebiet Dhünn des :aqualon e.V.. In enger Zusammenarbeit mit allen Akteur*innen werden Strategien und Maßnahmen entwickelt, die den gesamten Wasserkreislauf, die Risiken des Klimawandels und die Gewässerökologie berücksichtigen. Ziel ist es, neue Wasser-Raum-Konzepte zu schaffen, die den Schutz der Gewässer fördern und die Klimaresilienz der Gemeinde stärken. Das Projekt schafft die Voraussetzungen für ein direkt anschließendes Umsetzungsprojekt, bei dem die gemeinsam entwickelten Lösungen von allen beteiligten Akteur*innen getragen und umgesetzt werden, um Odenthal als klimaresiliente Gemeinde zu etablieren.

Die Verteilung des Beregnungswassers im Boden unter besonderer Beruecksichtigung beregnungsbeduerftiger und -wuerdiger niedersaechsischer Boeden

Die mathematische Beschreibung des Kapillarpotentials als Funktion des Ortes an mehrschichtigen Boeden geht von der Bedingung aus, dass an den Schichtgrenzen in den sich beruehrenden Boeden das Kapillarpotential gleich sein muss. Das ist erforderlich, da die benetzende Phase (Wasser) auch im geschichteten Boden ihre Eigenschaften nicht aendert, somit kann an der Schichtgrenze keine Unstetigkeitsstelle vorkommen. Untersucht werden sollen feinsandige Boeden mit Schluff- und Tonanteilen. Rein tonige Boeden sind fuer die Untersuchung nicht zweckmaessig. Sie sind zwar durch ein starkes Wasserhaltevermoegen gekennzeichnet, aber ihre geringe Druchlaessigkeit laesst schon bei sehr niedrigen Beregnungshoehen einen fuer die Beregnung unerwuenschten Ueberstau auftreten. Auch Sandboeden, die eine hohe Regenintensitaet aufnehmen koennten, muessen ausgeschieden werden, wenn ein zu geringes Wasserhaltevermoegen sie fuer eine Beregnung als unwirtschaftlich ausweist.

Überregionale Kooperation von Wasserversorgungsunternehmen: Gemeinsames Zukunftskonzept Wassermengenmanagement als integrative Planungsgrundlage zur Sicherstellung der Versorgung und zur Vermeidung von Nutzungskonflikten

Zielsetzung: Gegenstand und Ziele des Projektes: Die Versorgung mit ausreichend Trinkwasser ist eine der Kernaufgaben der öffentlichen Daseinsvorsorge. Der Klimawandel führt jedoch zu einer zunehmenden Belastung der Wasserressourcen, was sich bereits in extremen Wetterereignissen wie Dürreperioden und Starkregenereignissen zeigt und zunehmend zu Nutzungskonflikten führt. Aus diesem Grund haben sich insgesamt 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen aus der nördlichen Region Ostwestfalen-Lippe des Landes NRW (24) und dem angrenzenden Niedersachsen (1) zum Ziel gesetzt, ein versorgungsgebietsübergreifendes Zukunftskonzept zu erarbeiten. Dieses „Zukunftskonzept Wassermengenmanagement“ ist im Sinne einer gemeinsamen Planungs- und Handlungsgrundlage zu sehen und soll zu einer effizienten, ressourcenschonenden und zukunftssicheren Wasserwirtschaft in der Projektregion führen. Neben der technischen Umsetzung liegt der Fokus auf einem aktiven Dialog mit der Öffentlichkeit, um Akzeptanz und Bewusstsein für Aufgaben und Bedeutung des Wassermanagements zu fördern. Das Projekt dient als Modell für andere Regionen, die ähnliche Herausforderungen bewältigen müssen. Innovativer Ansatz Das Projekt wird die Methode der ‚System Dynamics – Modellierung‘ anwenden, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen einer sicheren und wirtschaftlich vertretbaren Wasserversorgung und der Bevölkerung, Landwirtschaft und Wirtschaft unter den Auswirkungen des Klimawandels zu erfassen. Damit können nicht nur kurzfristige Maßnahmen, sondern auch langfristige strategische Planungen zur Wasserversorgung in der Region erstellt und in ihren Auswirkungen erprobt werden. Des Weiteren dient dieses Werkzeug dazu, die Kommunikation zwischen Fachleuten, betroffenen Bürgern und der Politik zu unterstützen. Projektdurchführung: - Ein Zusammenschluss von 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen - Consulaqua Hildesheim Projektregion: 20 Kommunen im nördlichen Ostwestfalen-Lippe (NRW) und die Stadt Melle in Niedersachsen Gemeinsam für eine langfristig sichere Trinkwasserversorgung!

Wasserstandsvorhersage fuer die Bundeswasserstrassen

Parallel zu einem rein statistischen Vorhersageverfahren wurde ein weitgehend deterministisches Flussgebietsmodell erarbeitet, das in Form einzelner hydrologisch-physikalischer Bausteine u.a. die Niederschlagskonzentration, die Abflussbildung und die Abflusstransformation beruecksichtigt. Nach Errichtung des Datenerfassungs- und Uebertragungssystems soll dieses deterministische Modell zunaechst fuer die taegliche Wasserstandsvorhersage am Pegel Maxau eingesetzt werden, wobei eine von der ETH Zuerich erstellte Wasserstandsvorhersage fuer den Pegel Rheinfelden einbezogen wird. Das Modell eignet sich auch zur Wasserstandsvorhersage waehrend fortschreitenden Ausbaus und bei kuenstlichen Abflussregulierungen. Es laesst sich daher vorrangig auch zur Steuerung von Hochwasserwellen einsetzen. Zur Zeit wird das Neckargebiet einbezogen und die Erweiterung auf den Rheinpegel Worms getestet.

Entwicklung eines elektro-optischen Pegels fuer Wasserstandsmessungen

Es ist zu untersuchen, ob und inwieweit elektro-optische, elektro-akustische oder sonstige elektro-magnetische Streckenmessverfahren fuer Wasserstandsmessgeraete (Pegel) eingesetzt werden koennen. Geraete dieser Art arbeiten ohne mechanische Bauteile und stellen die Messwerte staendig digital zur Verfuegung. Sie koennen u.a. zur Steuerung wasserstandsabhaengiger betrieblicher Einrichtungen (Schleusen, Kraftwerke u.a.) verwendet werden.

Land Use and Water Resources Management under Changing Environmental

Intensive agricultural production in the Hai River catchment had detrimental impacts on the quantity and quality of ground and surface water. High cropping intensity, irrigation and fertilizer applications of more than 300 kg N/ha resulted in a decrease of the ground water table by more than 30 m within the last decades and severe deterioration of water quality in the Piedmont Plain Region, a part of the Hai River catchment. The shortage of water resources in the Hai River basin not only hinders the development of the local economy, but also results in severe environmental problems such as:- subsidence of the ground surface due to over-exploitation of groundwater, - degradation of ecosystems, - shrinking of rivers and lakes, - non point source pollution of soil and ground water - serious water pollution in the main channels and tributaries. Sustainable land use in that region requires a sound knowledge of the effects of single management measures. However, subsoil heterogeneity is one of the major obstacles, impeding relating cause and effect at larger scales and to assess the effect of single management strategies. In this study, a three-step up-scaling approach is suggested that combines some innovative methodologies, and enables to grasp the heterogeneities usually encountered at the management scale. First, a recently developed robust methodology will be applied to determine deep percolation and groundwater recharge in situ without requiring a fully-fledged soil hydrological model. The results can be compared to seepage data from lysimeters of the Luancheng station. Moreover, spatial heterogeneities and temporal patterns can be determined and can be related to soil hydrological properties. Second, spatial functional hydrological heterogeneity can be assessed based on principal component analysis of time series of soil water content and groundwater recharge, allowing to up-scale detailed measurements from single field sites. Third, processes affecting groundwater quality, and exchange between groundwater and surface water can be investigated using non-linear PCA of soil water, groundwater, and stream water quality data, combined with stable isotope data. The outcome of the project is expected to provide valuable contributions to scale-specific simulation of water and solute fluxes at the management scale.

Potentiale einer am Kreislaufgedanken orientierten Wasserbewirtschaftung in urbanen Oekosystemen

Die bestehende Stadtentwaesserung ist auf die schnelle Ableitung von Abwaessern inkl. des Niederschlagswassers optimiert. In einem extrem dicht besiedelten und durch vielfaeltige Flaecheninanspruchnahme gekennzeichneten Gebiet wird abgeschaetzt, welches Potential die am Prinzip von Nachhaltigkeit und Kreislauffuehrung von Stoffen orientierten alternativen Vorgehensweisen der Wasserbewirtschaftung besitzen. Dabei werden die Wahrung des Entwaesserungskomforts und die Preisgestaltung beruecksichtigt.

Co-Design eines hydrometeorologischen Informationssystems für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Wasserressourcen im südlichen Afrika, Teilprojekt 1

Water use characteristics of bamboo (South China)

Bamboos (Poaceae) are widespread in tropical and subtropical forests. Particularly in Asia, bamboos are cultivated by smallholders and increasingly in large plantations. In contrast to trees, reliable assessments of water use characteristics for bamboo are very scarce. Recently we tested a set of methods for assessing bamboo water use and obtained first results. Objectives of the proposed project are (1) to further test and develop the methods, (2) to compare the water use of different bamboo species, (3) to analyze the water use to bamboo size relationship across species, and (4) to assess effects of bamboo culm density on the stand-level transpiration. The study shall be conducted in South China where bamboos are very abundant. It is planned to work in a common garden (method testing), a botanical garden (species comparison, water use to size relationship), and on-farm (effects of culm density). Method testing will include a variety of approaches (thermal dissipation probes, stem heat balance, deuterium tracing and gravimetry), whereas subsequent steps will be based on thermal methods. The results may contribute to an improved understanding of bamboo water use characteristics and a more appropriate management of bamboo with respect to water resources.

Hydraulische Berechnungsgrundlagen fuer den Sickerstollen als Regelorgan der Grundwasserspeicherbewirtschaftung

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