Uferzonen von Fließgewässern in Kleineinzugsgebieten der Region Basel: geoökologische Prozesse, Nährstoff- und Wasserhaushalt, Bodendynamik, Kartierung, Funktionen und Zielbreitenermittlung ; mit 56 Tabellen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Basel
Geograph. Inst.
2007
Basel Univ., Sekretariat |
| Schriftenreihe: | Basler Beiträge zur Physiogeographie
Physiogeographica ; 39 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | XI, 299 S. Ill., graph. Darst., Kt. 24 cm |
| ISBN: | 9783952330944 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
_1_____Einleitung und Grundlagen__________________________Seite 1
1.1 Stand der Forschung 1
1.1.1 Angewandte Landschaftsökologie in Basel 1
1.1.2 Primäre Literaturquellen der vorliegenden Forschungsarbeit 3
1.1.3 Entwicklung und Stand der geoökologischen Forschung im Uferbereich 3
1.1.4 Stand der stoffhaushaltlich orientierten Prozessforschung im Uferbereich___________4_
1.2 Problemstellung 7
1.2.1 Ungeklärte geoökologische Fragen 7
1.2.2 Detailliertes Modell eines Prozess-Korrelationssystems für Uferbereiche___________
Ш_
1.3 Bearbeitungsziele 13
1.3.1 Primäre Bearbeitungsziele 13
1.3.2 Projektspezifische Detailziele_____________________________________________13_
1.4 Grundlagen - Begriffe, Definitionen, Grenzen und Funktionen 14
1.4.1 Fachtermini und räumliche Grenzen im Uferbereich 15
1.4.2 Allgemeine Uferzonenfunktionen__________________________________________19_
_2_____Charakterisierung der Untersuchungsgebiete____________23_
2.1 Das Länenbachtal im Basler Tafeljura 23
2.1.1 Überblick und Kurzcharakteristik 23
2.1.2 Charakteristik ausgewählter Geoöko
faktorén
26
2.1.2.1 Klima und Wasserhaushalt 26
2.1.2.2 Gesteinsbau, Relief und quartäre Landschafisgenese 26
2.1.2.3 Böden 30
2.1.2.4 Land- und Uferzonennutzung__________________________________________33
2.2
2.2.1
2.2.2
Der komplementäre Standort Rüttebachtal im Südschwarzwald
Überblick und Kurzcharakteristik
Charakteristik ausgewählter Geoökofaktoren
35
35
37
2.3
2.3.1
2.3.2
Zur Repräsentativität der Untersuchungsgebiete
Die Repräsentativität des Länenbachtals
Die Repräsentativität des Rüttebachtals
39
39
40
3
Methodik
41
3.1
Vorgehensweise
41
3.2
Allgemeine Methoden
42
Feldmethoden 43
Beschreibung der
Tesserae
bzw. Messstationen 43
Dokumentation der Felddaten und Kartierung 45
Meteorologische Parameter 46
Boden und Gestein 46
3.3.4.1 Projekte, Bodenaufnahme und Beprobung 46
3.3.4.2 Bodenuntersuchungen im Gelände 47
Geomorphodynamik 49
3.3.5.1 Ufererosion 49
3.3.5.2 Bodenerosion 50
Wasser 50
3.3.6.1 Messprojekte und Dimensionen 50
3.3.6.2
Drainage-
und Bachbeprobung 50
3.3.6.3 Wasserauffangbleche in der Uferböschung 51
3.3.6.4 Auffangbleche für Oberflächenabfluss 51
3.3.6.5 Bodenwasser 52
3.3.6.6 Bodensaugspannung 53
3.3.6.7 Grundwasserbeobachtung____________________________________________55________
Labormethoden 56
3.4.1
Bodenanalysen
56
3.4.1.1 Probenvorbereitung 56
3.4.1.2 Analyseparameter 57
3.4.1.3 Analyseverfahren 57
3.4.2 Wasseranalysen 59
3.4.2.1 Probenvorbereitung und Messablauf 59
3.4.2.2 Parameter und Analyseverfahren___________________________________________________59__________
3.5 Auswertung und Modellierung 60
3.5.1 Allgemeine Auswertemethoden 61
3.5.2 Spezifische Auswertemethoden 61
3.5.2.1 Digitale Bildauswertung der Farbtracer-Versuche 61
3.5.2.2 Interpolation von punktuelien Messdaten_____________________________________6J_________
Prozesse, Wasser- und Stoffhaushalt in Uferzonen - ,.
_____Ergebnisse geoökologischer Detailstudien_________________
4.1 Geoökologische Kartierung der Uferbereiche 63
4.1.1 Methodische Probleme, unterschiedliche Kartieransätze und 63
Herangehensweisen
4.1.1.1 Zur Kartierproblematik 63
4.1.1.2 Fokusbereiche der Uferzonenkartierung unterschiedlicher Interessengruppen 64
4.1.1.3 Zur Uferzonenkartierung aus geoökologischen Gesichtspunkten 64
4.1.2 Stoffhaushaltlich orientierte Feldaufnahmen der Uferzonen in den Jahren 65
2003 und 2004
4.1.2.1 Methodik und Hintergrund der Geländeaufnahmen 66
4.1.2.2 Methodische Ergebnisse der Feldaufnahmen im Länenbachtal 67
4.1.3 Die geoökologische Kartiersystematik für Uferbereiche von 67
Fließgewässern
4.1.3.1 Feldaufnahme und Legende 68
4.1.3.2 Evaluation der Kartiersystematik 70
4.1.4 Zur digitalen Erfassung und Verwaltung der Felddaten mit
GIS
71
4.1.5 Geoökologische Karten der Uferbereiche im Länenbachtal 72
4.1.5.1 Kartographische Ergebnisse und geoökologische Rückschlüsse 72
4.1.5.2 Unterschiede bei den Kartierungen der Jahre 2003 und 2004 76
4.1.6 Geoökologische Karte der Uferbereiche im Rüttebachtal 76
4.1.7 Länenbach versus Rüttebach - Ein qualitativer Vergleich der 79
Uferzonenstrukturen
4.1.8 Regionalisierang - Ausgewählte Uferzonen in der Region Basel 80
4.1.9 Fazit - Erkenntnisse der Uferzonen-Kartierung_______________________________82_
4.2 Meteorologische und
fluviale
Dynamik 84
4.2.1 Meteorologische Dynamik im Untersuchungszeitraum 84
4.2.1.1 Niederschlag und Lufttemperatur im Oberbaselbiet 84
4.2.1.2 Bestandsniederschlag und Interzeption in den Länenbach-Uferzonen 85
4.2.1.3 Komplementärstandort Rüttebachtal 86
422 Abflussdynamik und Wasserbilanz 87
4.2.2.1 Abflussdynamik im Länenbachtal 87
4.2.2.2 Bilanz des Wasserhaushalts im Länenbach-Einzugsgebiet 89
4.2.2.3 Abflussdynamik und Wasserbilanz im Rüttebachtal 89
A
2.2 Stoffkonzentrationen im Gewässer 91
4.2.3.1 Zum Jahresgang der Stoffgehalte im Länenbach 91
4.2.3.2 Nährstoffdynamik während Hochwasserereignissen 93
4.2.3.3
Fluviale
Jahresverluste an Stickstoff und Phosphor im Länenbachtal 94
4.2.3.4 Zur Nährstoffdynamik im Rüttebach 95
4.2.3.5 Quervergleiche mit der Uferzonendynamik 95
4.2.4 Nährstoffquellen und -senken im Länenbachtal 95
4.2.4.1 Länenbach-versus Drainageabfluss 95
4.2.4.2 Räumlich hochauflösende Studien 97
4.2.4.3 Quellen und Senken für Phosphor und Stickstoff 101
4.2.4.4 Zusammenhänge zwischen Gewässernährstoffen und Uferzonenstrukturen 103
4.2.5 Fazit - Zur Bedeutung der meteorologischen und fluvialen Dynamik für 104
die Uferzonen
4.3
Boden
und Gestein im Uferbereich 106
4.3.1 Gesteinsbau und chemische Zusammensetzung 106
4.3.1.1 Das Gestein im Länenbachtal 106
4.3.1.2 Das Gestein im Rüttebachtal 107
A3.2 Ergebnisse pedogenetischer Profilaufnahmen im Länenbachtal 108
4.3.2.1 Sieben Vertikalprofile im Uferbereich des Länenbachs 109
4.3.2.2 Kausale Rückschlüsse auf die Uferzonendynamik 111
4.3.3 Bodenphysikalische Eigenschaften im Uferbereich 111
4.3.3.1 Korngrößenverteilung in Böden und Bodensedimenten 112
4.3.3.2 Dichte, Wassergehalt und Wassersättigung 113
4.3.4 Bodenchemische Eigenschaften von Vertikalsequenzen im Länenbachtal 113
4.3.5 Oberbodenproben von Uferzonen und angrenzenden 116
Landwirtschansflächen
4.3.5.1 Ergebnisübersicht 116
4.3.5.2 Oberbodeneigenschaften der einzelnen
Tesserae
118
4.3.5.3 Zum Einfluss von Uferzonen-Strukturparametern und Landnutzung 121
4.3.5.4 Zwischenfazit 122
4.3.6 Kleinräumige Oberbodeneigenschaften im Länenbach-Uferbereich 122
4.3.6.1 Ergebnisse der kartographischen Auswertungen 123
4.3.6.2 Zusammenhänge zwischen Ufernutzung und Oberbodeneigenschaften 126
4.3.6.3 Statistische Zusammenhänge zwischen Messwerten und Standorteigenschaften 128
4.3.6.4 Ergebnisdiskussion und Zwischenfazit 130
4.3.7 Weiterfuhrende bodenchemische Studien im Uferbereich 130
4.3.7.1 Bodenchemische Eigenschaften der Uferböschungen 131
4.3.7.2 Phosphor-Rücklöseversuche 131
4.3.7.3 Probleme bei der Interpretation von Analysewerten des Uferbodens 134
4.3.8 Fazit - Funktion und Ausprägung von Boden und Gestein im Uferbereich_________134
Oberflächenprozesse und Geomorphodynamik im Uferbereich 137
Oberflächenabfluss und Bodenerosion auf Landwirtschaftsflächen 137
Oberflächenabfluss und Bodenerosion in den Uferzonen 139
Erosive
Prozesse an den Uferböschungen des Länenbachs 142
4.4.3.1 Zeitliche Variabilität der diffusen Böschungsausträge 142
4.4.3.2 Räumliche Heterogenität der diffusen Bodensediment-Austräge 145
4.4.3.3 Parallelstudien zur effektiven Ufererosion mittels Erosionsnägeln 146
4.4.3.4 Absolute Böschungsausträge im Jahr 2004 147
4.4.3.5 Absolute Böschungsausträge versus
fluviale
Gebietsausträge 148
Fazit - Zur Bedeutung von Oberflächenprozessen für die 149
Uferzonendynamik________________________________________________________
Bodenwasser, Grundwasser und subterraner Stofftransport 151
Präferenzielle Fließpfade des Oberflächenwassers im Boden 151
4.5.1.1 Resultate der digitalen Bildauswertung von Farbtracer-Experimenten 152
4.5.1.2 Zusammenhänge zwischen Fließpfaden und Uferstrukturen 154
Bodeninfiltration und krWerte bei gesättigten Bodenwasserverhältnissen 155
4.5.2.1 Die kf-Werte der Uferzonenböden im Länenbachtal 155
4.5.2.2 Zur räumlichen Heterogenität der kj-Werte in den Uferzonenböden 157
Bodeninfiltration und ku-Werte bei ungesättigten 157
Bodenwasserverhältnissen
4.5.3.1 Die ku-Werte der Uferzonenböden im Länenbachtal 158
4.5.3.2 Einflussfaktoren der ku-Wert-Schwankungen in Uferzonenböden 159
4.5.3.3 Zwischenfazit - Die ku- Werte von Uferzonenböden 160
Bodenfeuchte - Tensiometermessungen im Uferbereich 160
4.5.4.1 Räumliche Heterogenität und Jahresgang der Bodensaugspannung 160
4.5.4.2 Einflussfaktoren der Bodenfeuchte-Variationen in den Länenbach-Uferzonen 162
4.5.4.3 Räumlich hochauflösende Studien zur Bodensaugspannung 163
4.5.4.4 Zeitlich hochauflösende Studien zur Bodensaugspannung 164
4.5.4.5 Zur Bodenfeuchte am Komplementärstandort im Rüttebachtal 167
4.5.4.6 Zwischenfazit ¡67
Zur Nährstoffverteilung im Bodenwasser - Ergebnisse der Saugkerzen- 168
messungen
im Uferbereich
4.5.5.1 Jahresgang der Nährstoffkonzentrationen im Bodenwasser 168
4.5.5.2 Standortunterschiede der Bodenwassergehalte am Länenbach und Rüttebach 170
4.5.5.3 Nährstoffreduktion im Bodenwasser in Abhängigkeit, v.
Reliefu.
Landnutzung 172
4.5.5.4 Zwischenfazit 173
4.5.6 Monitoring des
effluenten
Uferböschungswassers mit Wasserauffang¬
blechen
4.5.6.1 Zum Jahresgang der Nährstoffgehalte im Uferböschungswasser 174
4.5.6.2 Standortunterschiede bei der Zusammensetzung des Uferböschungswassers 176
4.5.6.3 Vertikale Unterschiede bei der Zusammensetzung des Uferböschungswassers 178
4.5.6.4 Zur quantitativen Bedeutung des Böschungswassers beim Gewässereintrag 179
4.5.6.5 Emßussfaktoren der Nährstoffvariationen im Uferböschungswasser 179
4.5.6.6 Zwischenfazit 182
4.5.7 Grundwasser am Unterlauf des Länenbachs
4.5.7.1 Nährstoffzusammensetzung des Grundwassers im Vergleich zum Bachwasser 183
4.5.7.2 Pegelstände von Länenbach und Grundwasser im Jahresgang 184
4.5.7.3 Kurzzeitige Schwankungen des Grundwassers 185
4.5.7.4 Kurzzeitige Interaktionen zwischen Grund- und Bachwasser 187
4.5.7.5 Wassertemperaturen von Länenbach und Grundwasser 187
4.5.7.6 Zwischenfazit 188
4.5.8 Auswaschungsversuche mithilfe von Bodensäulen
4.5.9 Fazit - Die subterrane Prozessdynamik im Uferbereich______________________
4.6 Komplementärstudie zur Uferzonendynamik am Länenbach
_______und Rüttebach__________________________________________
4.7 Fazit der Geländeuntersuchungen___________________________
Diskussion der geoökologischen Prozessdynamik
______und des Stoffhaushalts in Uferzonen__________________
5.1 Allgemeine geoökologische Systemkompartimente der
Uferzonen
5.1.1 Sy stemeingänge
5.1.2 Systemausgänge
5.1.3 Uferzoneninterne Dynamik____________________________________________
5.2 Prozess- und Nährstoffdynamik im Uferbereich
5.2.1 Wasser
5.2.2 Bodensedimente
5.2.3 Organisches Material
5.2.4 Phosphor
5.2.5 Stickstoff
5.2.6 Synopsis - Stoffliche Gewichtung der Prozesse im Uferbereich_______________
5.3 Einflussfaktoren und Konsequenzen von Prozessen und
Stoffhaushalt im Uferbereich
5.3.1 Gewichtung von Prozessreglern der Uferzonendynamik
5.3.2 Zusammenhänge zwischen Uferzonenstrukturen, Retention und
Gewässereinträgen
5.3.3 Zur
Retenti
onsfunkti
on
der Uferzonen
5.3.4 Nährstoffreduktion versus Gewässereintrag
5.3.5 Indikatoren für eine geoökologische Bewertung der Uferzonen
5.3.6 Fazit
5.4
Extrapolation, Regionalisierung und Modellierung
219
5.4.1
Räumliche Heterogenität und zeitliche Variabilität
219
5.4.2
Regionalisierung und Prognose - Möglichkeiten und Grenzen
221
5.4.3
Modellierung von Prozessen und Stoffhaushalt in Uferzonen
223
5.5
Hypothesenevaluation und Literaturdiskussion
225
5.5.1
Diskussion der eigenen Bearbeitung
225
5.5.2
Evaluation der Arbeitshypothesen
226
5.5.3
Quervergleich mit ähnlichen Studien zur Uferzonendynamik
228
5.6
Synoptische Diskussion der geoökologischen Funktion von
229
Uferzonen
Umweltpolitische Praxis - Zur Breite und Struktur
von Uferzonen______________________________________
Umweltpolitik, Gesetze und Vollzug - Uferzonen im 231
politischen Spannungsfeld__________________________________________
Uferzonenbreite - Schlüsselparameter der umweltpolitischen 234
Praxis
Gesetzliche Bestimmungen zur Uferzonenbreite 234
Geowissenschaftliche Empfehlungen für die Uferzonenbreite 235
Zur Ermittlung der optimalen Uferzonenbreite nach geoökologischen 236
Kriterien
6.2.3.1 Einflussfaktoren der standortspezifischen Uferzonen-Zielbreiten 236
6.2.3.2 Empirische Vorgaben an die Uferzonen-Zielbreiten 238
6.2.3.3 Empirische Formeln zur Ermittlung der standortspezifischen Uferzonen- 239
Zielbreiten
6.2.3.4 Praxisbeispiele berechneter Uferzonen-Zielbreiten 241
Fazit und Ausblick 243
6.3
Zur Struktur, Nutzung und Pflege von Uferzonen in der
Praxis
243
6.4
Synoptische Diskussion der umweltpolitischen Praxis
249
7
Schlussfolgerungen und Perspektiven
251
7.1
Prozesse und Stoffhaushalt in Uferzonen - Schlussfolgerungen
251
7.2
Leitbild einer nachhaltigen und ökologischen Bewirtschaftung
von Uferbereichen
255
7.3
Wissenschaftlicher Ausblick
258
8
Zusammenfassung und
Summary
259
8.1
Zusammenfassung
259
8.2
Summary
261
9
Schriftenverzeichnis
263
9.1
Literaturqueüen
263
9.2
Internetquellen
276
9.3
9.3.1
9.3.2
Gesetzestexte
Schweiz
Deutschland
276
276
276
10
Glossar
277
A
Anhang
281
АІ
Beschreibung der
Tesserae am
Länenbach 282
A II
Profilaufnahmeblätter pedogenetischer Studien am Länenbach 289
A III
Bodeneigenschaften
im Uferbereich 296
Uferzonen sind wichtige Geoökosysteme in Flusslandschaften der mittleren Breiten, denn sie
sind Übergangsräume zwischen dem gewässernahen terrestrischen Bereich und dem
Vorfluter. Die Dynamik der Wechselwirkungen zwischen den Uferzonen, Fließgewässern und
angrenzenden Flächen im Uferbereich in der Region Basel steht im Fokus dieser Arbeit. Den
Schwerpunkt bilden geoökologische Prozesse, Nährstoff- und Wasserhaushalt und die
Bodendynamik im Uferbereich, aber auch umweltpolitische Aspekte der Ufer¬
zonenproblematik. Die Systematik zur geoökologischen Kartierung der Uferbereiche und die
Formeln zur Ermittlung von standortspezifischen Uferzonen-Zielbreiten eignen sich für eine
Anwendung in der umweltpolitischen Praxis.
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
_1_Einleitung und Grundlagen_Seite 1
1.1 Stand der Forschung 1
1.1.1 Angewandte Landschaftsökologie in Basel 1
1.1.2 Primäre Literaturquellen der vorliegenden Forschungsarbeit 3
1.1.3 Entwicklung und Stand der geoökologischen Forschung im Uferbereich 3
1.1.4 Stand der stoffhaushaltlich orientierten Prozessforschung im Uferbereich_4_
1.2 Problemstellung 7
1.2.1 Ungeklärte geoökologische Fragen 7
1.2.2 Detailliertes Modell eines Prozess-Korrelationssystems für Uferbereiche_
Ш_
1.3 Bearbeitungsziele 13
1.3.1 Primäre Bearbeitungsziele 13
1.3.2 Projektspezifische Detailziele_13_
1.4 Grundlagen - Begriffe, Definitionen, Grenzen und Funktionen 14
1.4.1 Fachtermini und räumliche Grenzen im Uferbereich 15
1.4.2 Allgemeine Uferzonenfunktionen_19_
_2_Charakterisierung der Untersuchungsgebiete_23_
2.1 Das Länenbachtal im Basler Tafeljura 23
2.1.1 Überblick und Kurzcharakteristik 23
2.1.2 Charakteristik ausgewählter Geoöko
faktorén
26
2.1.2.1 Klima und Wasserhaushalt 26
2.1.2.2 Gesteinsbau, Relief und quartäre Landschafisgenese 26
2.1.2.3 Böden 30
2.1.2.4 Land- und Uferzonennutzung_33
2.2
2.2.1
2.2.2
Der komplementäre Standort Rüttebachtal im Südschwarzwald
Überblick und Kurzcharakteristik
Charakteristik ausgewählter Geoökofaktoren
35
35
37
2.3
2.3.1
2.3.2
Zur Repräsentativität der Untersuchungsgebiete
Die Repräsentativität des Länenbachtals
Die Repräsentativität des Rüttebachtals
39
39
40
3
Methodik
41
3.1
Vorgehensweise
41
3.2
Allgemeine Methoden
42
Feldmethoden 43
Beschreibung der
Tesserae
bzw. Messstationen 43
Dokumentation der Felddaten und Kartierung 45
Meteorologische Parameter 46
Boden und Gestein 46
3.3.4.1 Projekte, Bodenaufnahme und Beprobung 46
3.3.4.2 Bodenuntersuchungen im Gelände 47
Geomorphodynamik 49
3.3.5.1 Ufererosion 49
3.3.5.2 Bodenerosion 50
Wasser 50
3.3.6.1 Messprojekte und Dimensionen 50
3.3.6.2
Drainage-
und Bachbeprobung 50
3.3.6.3 Wasserauffangbleche in der Uferböschung 51
3.3.6.4 Auffangbleche für Oberflächenabfluss 51
3.3.6.5 Bodenwasser 52
3.3.6.6 Bodensaugspannung 53
3.3.6.7 Grundwasserbeobachtung_55_
Labormethoden 56
3.4.1
Bodenanalysen
56
3.4.1.1 Probenvorbereitung 56
3.4.1.2 Analyseparameter 57
3.4.1.3 Analyseverfahren 57
3.4.2 Wasseranalysen 59
3.4.2.1 Probenvorbereitung und Messablauf 59
3.4.2.2 Parameter und Analyseverfahren_59_
3.5 Auswertung und Modellierung 60
3.5.1 Allgemeine Auswertemethoden 61
3.5.2 Spezifische Auswertemethoden 61
3.5.2.1 Digitale Bildauswertung der Farbtracer-Versuche 61
3.5.2.2 Interpolation von punktuelien Messdaten_6J_
Prozesse, Wasser- und Stoffhaushalt in Uferzonen - ,.
_Ergebnisse geoökologischer Detailstudien_
4.1 Geoökologische Kartierung der Uferbereiche 63
4.1.1 Methodische Probleme, unterschiedliche Kartieransätze und 63
Herangehensweisen
4.1.1.1 Zur Kartierproblematik 63
4.1.1.2 Fokusbereiche der Uferzonenkartierung unterschiedlicher Interessengruppen 64
4.1.1.3 Zur Uferzonenkartierung aus geoökologischen Gesichtspunkten 64
4.1.2 Stoffhaushaltlich orientierte Feldaufnahmen der Uferzonen in den Jahren 65
2003 und 2004
4.1.2.1 Methodik und Hintergrund der Geländeaufnahmen 66
4.1.2.2 Methodische Ergebnisse der Feldaufnahmen im Länenbachtal 67
4.1.3 Die geoökologische Kartiersystematik für Uferbereiche von 67
Fließgewässern
4.1.3.1 Feldaufnahme und Legende 68
4.1.3.2 Evaluation der Kartiersystematik 70
4.1.4 Zur digitalen Erfassung und Verwaltung der Felddaten mit
GIS
71
4.1.5 Geoökologische Karten der Uferbereiche im Länenbachtal 72
4.1.5.1 Kartographische Ergebnisse und geoökologische Rückschlüsse 72
4.1.5.2 Unterschiede bei den Kartierungen der Jahre 2003 und 2004 76
4.1.6 Geoökologische Karte der Uferbereiche im Rüttebachtal 76
4.1.7 Länenbach versus Rüttebach - Ein qualitativer Vergleich der 79
Uferzonenstrukturen
4.1.8 Regionalisierang - Ausgewählte Uferzonen in der Region Basel 80
4.1.9 Fazit - Erkenntnisse der Uferzonen-Kartierung_82_
4.2 Meteorologische und
fluviale
Dynamik 84
4.2.1 Meteorologische Dynamik im Untersuchungszeitraum 84
4.2.1.1 Niederschlag und Lufttemperatur im Oberbaselbiet 84
4.2.1.2 Bestandsniederschlag und Interzeption in den Länenbach-Uferzonen 85
4.2.1.3 Komplementärstandort Rüttebachtal 86
422 Abflussdynamik und Wasserbilanz 87
4.2.2.1 Abflussdynamik im Länenbachtal 87
4.2.2.2 Bilanz des Wasserhaushalts im Länenbach-Einzugsgebiet 89
4.2.2.3 Abflussdynamik und Wasserbilanz im Rüttebachtal 89
A
2.2 Stoffkonzentrationen im Gewässer 91
4.2.3.1 Zum Jahresgang der Stoffgehalte im Länenbach 91
4.2.3.2 Nährstoffdynamik während Hochwasserereignissen 93
4.2.3.3
Fluviale
Jahresverluste an Stickstoff und Phosphor im Länenbachtal 94
4.2.3.4 Zur Nährstoffdynamik im Rüttebach 95
4.2.3.5 Quervergleiche mit der Uferzonendynamik 95
4.2.4 Nährstoffquellen und -senken im Länenbachtal 95
4.2.4.1 Länenbach-versus Drainageabfluss 95
4.2.4.2 Räumlich hochauflösende Studien 97
4.2.4.3 Quellen und Senken für Phosphor und Stickstoff 101
4.2.4.4 Zusammenhänge zwischen Gewässernährstoffen und Uferzonenstrukturen 103
4.2.5 Fazit - Zur Bedeutung der meteorologischen und fluvialen Dynamik für 104
die Uferzonen
4.3
Boden
und Gestein im Uferbereich 106
4.3.1 Gesteinsbau und chemische Zusammensetzung 106
4.3.1.1 Das Gestein im Länenbachtal 106
4.3.1.2 Das Gestein im Rüttebachtal 107
A3.2 Ergebnisse pedogenetischer Profilaufnahmen im Länenbachtal 108
4.3.2.1 Sieben Vertikalprofile im Uferbereich des Länenbachs 109
4.3.2.2 Kausale Rückschlüsse auf die Uferzonendynamik 111
4.3.3 Bodenphysikalische Eigenschaften im Uferbereich 111
4.3.3.1 Korngrößenverteilung in Böden und Bodensedimenten 112
4.3.3.2 Dichte, Wassergehalt und Wassersättigung 113
4.3.4 Bodenchemische Eigenschaften von Vertikalsequenzen im Länenbachtal 113
4.3.5 Oberbodenproben von Uferzonen und angrenzenden 116
Landwirtschansflächen
4.3.5.1 Ergebnisübersicht 116
4.3.5.2 Oberbodeneigenschaften der einzelnen
Tesserae
118
4.3.5.3 Zum Einfluss von Uferzonen-Strukturparametern und Landnutzung 121
4.3.5.4 Zwischenfazit 122
4.3.6 Kleinräumige Oberbodeneigenschaften im Länenbach-Uferbereich 122
4.3.6.1 Ergebnisse der kartographischen Auswertungen 123
4.3.6.2 Zusammenhänge zwischen Ufernutzung und Oberbodeneigenschaften 126
4.3.6.3 Statistische Zusammenhänge zwischen Messwerten und Standorteigenschaften 128
4.3.6.4 Ergebnisdiskussion und Zwischenfazit 130
4.3.7 Weiterfuhrende bodenchemische Studien im Uferbereich 130
4.3.7.1 Bodenchemische Eigenschaften der Uferböschungen 131
4.3.7.2 Phosphor-Rücklöseversuche 131
4.3.7.3 Probleme bei der Interpretation von Analysewerten des Uferbodens 134
4.3.8 Fazit - Funktion und Ausprägung von Boden und Gestein im Uferbereich_134
Oberflächenprozesse und Geomorphodynamik im Uferbereich 137
Oberflächenabfluss und Bodenerosion auf Landwirtschaftsflächen 137
Oberflächenabfluss und Bodenerosion in den Uferzonen 139
Erosive
Prozesse an den Uferböschungen des Länenbachs 142
4.4.3.1 Zeitliche Variabilität der diffusen Böschungsausträge 142
4.4.3.2 Räumliche Heterogenität der diffusen Bodensediment-Austräge 145
4.4.3.3 Parallelstudien zur effektiven Ufererosion mittels Erosionsnägeln 146
4.4.3.4 Absolute Böschungsausträge im Jahr 2004 147
4.4.3.5 Absolute Böschungsausträge versus
fluviale
Gebietsausträge 148
Fazit - Zur Bedeutung von Oberflächenprozessen für die 149
Uferzonendynamik_
Bodenwasser, Grundwasser und subterraner Stofftransport 151
Präferenzielle Fließpfade des Oberflächenwassers im Boden 151
4.5.1.1 Resultate der digitalen Bildauswertung von Farbtracer-Experimenten 152
4.5.1.2 Zusammenhänge zwischen Fließpfaden und Uferstrukturen 154
Bodeninfiltration und krWerte bei gesättigten Bodenwasserverhältnissen 155
4.5.2.1 Die kf-Werte der Uferzonenböden im Länenbachtal 155
4.5.2.2 Zur räumlichen Heterogenität der kj-Werte in den Uferzonenböden 157
Bodeninfiltration und ku-Werte bei ungesättigten 157
Bodenwasserverhältnissen
4.5.3.1 Die ku-Werte der Uferzonenböden im Länenbachtal 158
4.5.3.2 Einflussfaktoren der ku-Wert-Schwankungen in Uferzonenböden 159
4.5.3.3 Zwischenfazit - Die ku- Werte von Uferzonenböden 160
Bodenfeuchte - Tensiometermessungen im Uferbereich 160
4.5.4.1 Räumliche Heterogenität und Jahresgang der Bodensaugspannung 160
4.5.4.2 Einflussfaktoren der Bodenfeuchte-Variationen in den Länenbach-Uferzonen 162
4.5.4.3 Räumlich hochauflösende Studien zur Bodensaugspannung 163
4.5.4.4 Zeitlich hochauflösende Studien zur Bodensaugspannung 164
4.5.4.5 Zur Bodenfeuchte am Komplementärstandort im Rüttebachtal 167
4.5.4.6 Zwischenfazit ¡67
Zur Nährstoffverteilung im Bodenwasser - Ergebnisse der Saugkerzen- 168
messungen
im Uferbereich
4.5.5.1 Jahresgang der Nährstoffkonzentrationen im Bodenwasser 168
4.5.5.2 Standortunterschiede der Bodenwassergehalte am Länenbach und Rüttebach 170
4.5.5.3 Nährstoffreduktion im Bodenwasser in Abhängigkeit, v.
Reliefu.
Landnutzung 172
4.5.5.4 Zwischenfazit 173
4.5.6 Monitoring des
effluenten
Uferböschungswassers mit Wasserauffang¬
blechen
4.5.6.1 Zum Jahresgang der Nährstoffgehalte im Uferböschungswasser 174
4.5.6.2 Standortunterschiede bei der Zusammensetzung des Uferböschungswassers 176
4.5.6.3 Vertikale Unterschiede bei der Zusammensetzung des Uferböschungswassers 178
4.5.6.4 Zur quantitativen Bedeutung des Böschungswassers beim Gewässereintrag 179
4.5.6.5 Emßussfaktoren der Nährstoffvariationen im Uferböschungswasser 179
4.5.6.6 Zwischenfazit 182
4.5.7 Grundwasser am Unterlauf des Länenbachs
4.5.7.1 Nährstoffzusammensetzung des Grundwassers im Vergleich zum Bachwasser 183
4.5.7.2 Pegelstände von Länenbach und Grundwasser im Jahresgang 184
4.5.7.3 Kurzzeitige Schwankungen des Grundwassers 185
4.5.7.4 Kurzzeitige Interaktionen zwischen Grund- und Bachwasser 187
4.5.7.5 Wassertemperaturen von Länenbach und Grundwasser 187
4.5.7.6 Zwischenfazit 188
4.5.8 Auswaschungsversuche mithilfe von Bodensäulen
4.5.9 Fazit - Die subterrane Prozessdynamik im Uferbereich_
4.6 Komplementärstudie zur Uferzonendynamik am Länenbach
_und Rüttebach_
4.7 Fazit der Geländeuntersuchungen_
Diskussion der geoökologischen Prozessdynamik
_und des Stoffhaushalts in Uferzonen_
5.1 Allgemeine geoökologische Systemkompartimente der
Uferzonen
5.1.1 Sy stemeingänge
5.1.2 Systemausgänge
5.1.3 Uferzoneninterne Dynamik_
5.2 Prozess- und Nährstoffdynamik im Uferbereich
5.2.1 Wasser
5.2.2 Bodensedimente
5.2.3 Organisches Material
5.2.4 Phosphor
5.2.5 Stickstoff
5.2.6 Synopsis - Stoffliche Gewichtung der Prozesse im Uferbereich_
5.3 Einflussfaktoren und Konsequenzen von Prozessen und
Stoffhaushalt im Uferbereich
5.3.1 Gewichtung von Prozessreglern der Uferzonendynamik
5.3.2 Zusammenhänge zwischen Uferzonenstrukturen, Retention und
Gewässereinträgen
5.3.3 Zur
Retenti
onsfunkti
on
der Uferzonen
5.3.4 Nährstoffreduktion versus Gewässereintrag
5.3.5 Indikatoren für eine geoökologische Bewertung der Uferzonen
5.3.6 Fazit
5.4
Extrapolation, Regionalisierung und Modellierung
219
5.4.1
Räumliche Heterogenität und zeitliche Variabilität
219
5.4.2
Regionalisierung und Prognose - Möglichkeiten und Grenzen
221
5.4.3
Modellierung von Prozessen und Stoffhaushalt in Uferzonen
223
5.5
Hypothesenevaluation und Literaturdiskussion
225
5.5.1
Diskussion der eigenen Bearbeitung
225
5.5.2
Evaluation der Arbeitshypothesen
226
5.5.3
Quervergleich mit ähnlichen Studien zur Uferzonendynamik
228
5.6
Synoptische Diskussion der geoökologischen Funktion von
229
Uferzonen
Umweltpolitische Praxis - Zur Breite und Struktur
von Uferzonen_
Umweltpolitik, Gesetze und Vollzug - Uferzonen im 231
politischen Spannungsfeld_
Uferzonenbreite - Schlüsselparameter der umweltpolitischen 234
Praxis
Gesetzliche Bestimmungen zur Uferzonenbreite 234
Geowissenschaftliche Empfehlungen für die Uferzonenbreite 235
Zur Ermittlung der optimalen Uferzonenbreite nach geoökologischen 236
Kriterien
6.2.3.1 Einflussfaktoren der standortspezifischen Uferzonen-Zielbreiten 236
6.2.3.2 Empirische Vorgaben an die Uferzonen-Zielbreiten 238
6.2.3.3 Empirische Formeln zur Ermittlung der standortspezifischen Uferzonen- 239
Zielbreiten
6.2.3.4 Praxisbeispiele berechneter Uferzonen-Zielbreiten 241
Fazit und Ausblick 243
6.3
Zur Struktur, Nutzung und Pflege von Uferzonen in der
Praxis
243
6.4
Synoptische Diskussion der umweltpolitischen Praxis
249
7
Schlussfolgerungen und Perspektiven
251
7.1
Prozesse und Stoffhaushalt in Uferzonen - Schlussfolgerungen
251
7.2
Leitbild einer nachhaltigen und ökologischen Bewirtschaftung
von Uferbereichen
255
7.3
Wissenschaftlicher Ausblick
258
8
Zusammenfassung und
Summary
259
8.1
Zusammenfassung
259
8.2
Summary
261
9
Schriftenverzeichnis
263
9.1
Literaturqueüen
263
9.2
Internetquellen
276
9.3
9.3.1
9.3.2
Gesetzestexte
Schweiz
Deutschland
276
276
276
10
Glossar
277
A
Anhang
281
АІ
Beschreibung der
Tesserae am
Länenbach 282
A II
Profilaufnahmeblätter pedogenetischer Studien am Länenbach 289
A III
Bodeneigenschaften
im Uferbereich 296
Uferzonen sind wichtige Geoökosysteme in Flusslandschaften der mittleren Breiten, denn sie
sind Übergangsräume zwischen dem gewässernahen terrestrischen Bereich und dem
Vorfluter. Die Dynamik der Wechselwirkungen zwischen den Uferzonen, Fließgewässern und
angrenzenden Flächen im Uferbereich in der Region Basel steht im Fokus dieser Arbeit. Den
Schwerpunkt bilden geoökologische Prozesse, Nährstoff- und Wasserhaushalt und die
Bodendynamik im Uferbereich, aber auch umweltpolitische Aspekte der Ufer¬
zonenproblematik. Die Systematik zur geoökologischen Kartierung der Uferbereiche und die
Formeln zur Ermittlung von standortspezifischen Uferzonen-Zielbreiten eignen sich für eine
Anwendung in der umweltpolitischen Praxis. |
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| spelling | Koch, Randy Verfasser aut Uferzonen von Fließgewässern in Kleineinzugsgebieten der Region Basel geoökologische Prozesse, Nährstoff- und Wasserhaushalt, Bodendynamik, Kartierung, Funktionen und Zielbreitenermittlung ; mit 56 Tabellen von Randy Koch. [Geographisches Institut der Universität Basel] Basel Geograph. Inst. 2007 Basel Univ., Sekretariat XI, 299 S. Ill., graph. Darst., Kt. 24 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Basler Beiträge zur Physiogeographie : Physiogeographica 39 Zugl.: Basel, Univ., Diss., 2007 Fließgewässer (DE-588)4017551-0 gnd rswk-swf Litoral (DE-588)4036045-3 gnd rswk-swf Geoökologie (DE-588)4137703-5 gnd rswk-swf Basel Region (DE-588)4004620-5 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Basel Region (DE-588)4004620-5 g Fließgewässer (DE-588)4017551-0 s Litoral (DE-588)4036045-3 s Geoökologie (DE-588)4137703-5 s DE-604 Basler Beiträge zur Physiogeographie Physiogeographica ; 39 (DE-604)BV000014483 39 Digitalisierung UB Passau application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016293224&sequence=000003&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis Digitalisierung UB Passau application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016293224&sequence=000004&line_number=0002&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Klappentext |
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