Die Untersuchungen dienen zur Bestimmung der Wasserqualität und des ökologischen Zustands im Wolgaflusssystem und ihrer zeitlichen Entwicklung. Es werden eutrophierungsrelevante Parameter im Detail untersucht. Durch kompartiment-übergreifende Untersuchungen sollen Ergebnisse zum Phosphorkreislauf als einer der wesentlichen Einflussfaktoren für die Eutrophierung von Gewässern erhalten werden. Daneben werden auch die mit einer Eutrophierung einhergehenden Probleme der Trinkwassergewinnung untersucht und Lösungswege erarbeitet. Die Untersuchungen in Russland erstrecken sich über mehrere Probenahmestellen unter Beachtung saisonaler Schwankungen. Diese werden flankiert durch Laboruntersuchungen zur P-Spezierung im Fluss-, Porenwasser und Sediment. Dazu kommen Arbeiten zur Trinkwassergewinnung aus stark DOC-haltigen und eutrophierten Oberflächengewässern, die teilweise vor Ort durchgeführt werden sollen. Die Ergebnisse sollen veröffentlicht und auf dem geplanten Workshop den Entscheidungsträgern aus Russland und deutschen Wirtschaftsunternehmen präsentiert werden. Die aus der Durchführung des Projektes zur Verfügung stehenden Daten können eine sichere Grundlage zur Marktanalyse bilden.
Das Verbundprojekt integriert die Aspekte der Wiederherstellung eines funktionsfähigen Ökosystems und der nachhaltigen Nutzung von Oberflächengewässern mit einer Entwicklung von technologischen Lösungen zur Trinkwasserversorgung. Dabei werden sowohl langfristige Konzepte zur Verringerung der Belastung des Ökosystems Wolga als auch end-of-pipe-Maßnahmen zur kurz- und mittelfristigen Sicherstellung der Trinkwasserversorgung erarbeitet. Dies geschieht anhand von Untersuchungen in einer größenmäßig überschaubaren Modellregion. Die wissenschaftlichen Arbeitsziele dieses Teilprojektes lassen sich wie folgend beschreiben: - Tieferes Verständnis der Bindung, Remobilisierung und Freisetzung von Schwermetallen aus Flusssedimenten durch Untersuchung der Vorgänge an der Sediment-Wasser-Grenzschicht und die sie beeinflussenden Umgebungsparameter. - Differenzierte Analytik der Nährstoffe (C, N und P) unter den Aspekten der Aufklärung der Herkunft, Eintragspfade und Bindungsformen um hieraus Empfehlungen für eine zukünftige Verringerung im Hinblick auf eine Gewässereutrophierung abzuleiten. Bestimmung der aktuellen Flussqualität durch Jahreszeiten übergreifende Beprobung der Moskva, Oka und Wolga an ausgewählten Probenannahmestellen. Differenzierte Analytik der Nährstoffe (C, N und P) unter den Aspekten der Aufklärung der Herkunft, Eintragspfade und Bindungsformen um hieraus Empfehlungen für eine zukünftige Verringerung im Hinblick auf eine Gewässereutrophierung abzuleiten. Die Daten sollen anderen Projektspartner zur gesamten Bewertung des Systems zur Verfügung gestellt werden. Die Ergebnisse sollen veröffentlicht und den Entscheidungsträgern aus Russland und deutschen Wirtschaftsunternehmen bekannt machen.
Für die DOC Belastung von Gewässern und der damit verbunden Probleme bei der Trinkwasseraufbereitung ist die Identifikation der Randbedingungen für den Umsatz von DOC im Boden und Gewässer unter den russischen Witterungsbedingungen, vor allem im Winter, und der daraus resultierenden Differenzierung der DOC Eintragspfade in die Gewässer von Bedeutung. Zur Erreichung der Zielstellungen ist ein skalenübergreifender Ansatz vorgesehen, der auf dem bestehenden Einzugsgebietsmonitoring aufbaut und weitere Methoden einbindet. So sollen i) Lysimeter generelle Aussagen über DOC Leaching und DOC Formen ermöglichen, ii) Intensivmessfelder aufgebaut werden, um den Bodenwasserhaushalt zu quantifizieren und DOC zu charakterisieren und iii) das Modellsystems IWAN zur Bewertung von Maßnahmenszenarien zur Verminderung des DOC Eintrags in Gewässer modifiziert werden. Durch die angestrebte Verbindung der erwarteten Ergebnisse mit praxisnaher Umsetzung und Demonstration im russischen Einzugsgebiet Lubazhinkha mit KMU und Landwirtschaftsbetrieben in Russland soll ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von Techniken zur nachhaltigen Sicherung der Wasserqualität im Wolgaeinzugsgebiet geleistet werden.
1. Das hydrologische Geschehen im Einzugsgebiet stellt im Flusssystem der Wolga eine wichtige Randbedingung dar. Ziel des Projekts ist die Nachbildung und statistische Beschreibung des Abflussprozesses durch hydrologische Modelle, um im Verbundprojekt Grundlagen zur Untersuchung von Abflussfolgegrößen (z.B. Wasserstandsdynamik der Wolga) zu liefern. 2. Zentrale Aufgabe ist die Anwendung und regionalspezifische Weiterentwicklung von Instrumenten zur Niederschlag-Abfluss-Modellierung. Ergänzt wird dies durch ein GIS-basiertes räumliches Datenmanagement und durch statistische Analysen des Abflussprozesses. Darauf bauen die Erstellung eines operationellen Hochwasservorhersagesystems und die Modellierung des Stofftransports in Wolga-Zuflüssen auf. 3. Gemeinsam mit der hydraulischen Modellierung der Wolga werden durch o.g. Arbeiten die Grundlagen für die technologisch orientierten Projekte im Verbundprojekt geschaffen. Diese Verwertbarkeit wird durch interdisziplinäre Schnittstellen und Abstimmungen mit den Projektpartnern gewährleistet. Besondere Bedeutung für die Verwertung vor Ort hat die Modellübergabe an die russischen Partner, sowie deren Schulung in der Modellanwendung.
Die wirtschaftliche, umweltschonende Wassermengenbewirtschaftung der Wolga erfordert Simulationswerkzeuge, mit denen die vielfältigen Aufgaben der Wasserwirtschaft umfassend behandelt werden können. Hierbei geht es aus hydraulischer Sicht um die wesentlichen Strömungskenngrößen, d.h. Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten, welche mit einem eindimensionalen hydrodynamisch-numerischen (HN-) Modell ermittelt werden. Die Kopplung des HN-Modells mit einem Geländemodell im Geografischen Informationssystem (GIS) ermöglicht eine flächenhafte, praxisbezogene Darstellung der Berechnungsergebnisse und sämtlicher anderen räumlichen Daten. Die HN- und GIS-Modelle werden im Decision Support System Wolga (DSS Wolga) zusammengefasst, welches umfangreiche Module zu hydraulischen Berechnungen und deren Darstellung bei gleichzeitig einfacher Handhabung bietet. Neben der räumlichen Ausweitung auf die Staustufen Kujbyschew (ca. Wolga-km 1184 - 1690) und Saratow (ca. Wolga-km 1690 - 2020) stehen die Weiterentwicklung des DSS Wolga und der Aufbau eines Hochwasserwarnsystems im Mittelpunkt. Das DSS Wolga dient als mächtiges Werkzeug zur Bewertung vielfältiger wasserwirtschaftlicher Aufgaben.
Erstellung eines Decision-Support-Systems für einen ca. 900 km langen Wolgaabschnitt (3 Stauhaltungen). Einsatz von GIS und HN-Modellierung. Veranlassung / Zielsetzungen: Erstellung eines Decision-Support-Systems für einen ca. 1200 km langen Wolgaabschnitt (5 Stauhaltungen). Einsatz von GIS und HN-Modellierung. Methoden/Entwicklung: - Weiterentwicklung von GIS-Technologien, insbesondere zur Erstellung von digitalen Geländemodellen (DGM) aus verschiedenen Datenquellen und zur Bearbeitung von DGMs - Handling von sehr umfangreichen Daten auf Grund der Gebietsgröße - Erstellung von HN-Modellen (1D, instationär, z.T. verzweigte und vermaschte Flusssysteme) unter Einbeziehung der Daten des DGMs - Koppelung von HN-Modellen und GIS zu einem Decision Support System DSS Wolga - Durchführung von stationären Berechnungen - Ergebnisdarstellung als Längsschnitt - Ermittlung von Überflutungsflächen und -tiefen - Übersichtliche Ablage aller verfügbaren Daten, z.B. DGM, Karten, Fotos etc. - Anwendungsoptimierte Oberfläche, d.h. auch von Benutzern ohne Vorkenntnisse leicht zu bedienen Ergebnis: Das DSS Wolga wird an die russischen Projektpartner lauffähig übergeben und diese im Umgang mit dem System geschult. Es kann in der Praxis zur Beurteilung vielfältiger Aufgabenstellungen eingesetzt werden.
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