Dränung: Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
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| Format: | Book |
|---|---|
| Language: | German |
| Published: |
Hennef
DWA
2008
|
| Series: | DWA-Themen
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturangaben |
| Physical Description: | 114 S. Ill., graph. Darst., Kt. |
| ISBN: | 9783940173362 3940173363 |
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Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Inhalt
Vorwort . 3
Verfasser. 4
Bilderverzeichnis. 9
Tabellenverzeichnis. 11
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Björn Tetzlaff, Petra Kuhr und Frank Wendland, Julien.:. 13
1 Einleitung. 13
2 Überblick über den Stand von Ableitungs-methoden für dränierte Flächen. 14
3 Ermittlung gedränter Flächen mit Hilfe von Luftbildern. 15
4 Großräumige Ausweisung künstlich entwässerter Flächen und Erstellung
einer Dränflächenkarte am Beispiel des Ems-Einzugsgebiets. 20
5 Anwendungsbeispiel: Nutzung einer räumlich hoch differenzierten Dränflächenkarte
für die Modellierung des Wasserhaushalts und P-Eintrags in Oberflächengewässer. 22
5.1 Modellierung des Wasserhaushalts unter besonderer Berücksichtigung des Dränabflusses. 22
5.2 Modellierung des diffusen P-Eintrags in Oberflächengewässer über Dränagen. 26
Danksagung. 29
Literatur . 29
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Nicola Fohrer, Frauke Deunert und Britta Schmalz, Kiel. 32
1 Einleitung. 32
2 Stand der Forschung zur Auswirkung und räumlichen Verteilung von
landwirtschaftlichen Dränagen. 32
3 Monitoring von Dränageabflüssen und zeitliche Dynamik der Stoff austräge. 33
4 Abschätzung der räumlichen Verteilung von Dränagesträngen
auf Einzugsgebietsebene. 35
5 Verbesserung der ökohydrologischen Modellierung durch
die Integration räumlich differenzierter Dränflächenanteile. 36
6 Fazit und Ausblick. 37
Literatur-und Quellennachweis. 37
DWA Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Einfluss von Skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Petra Kahle, Bärbel Tiemeyer, Bernd Lennartz, Rostock. 39
1 Einleitung und Zielstellung. 39
2 Material und Methoden. 39
3 Ergebnisse. 41
3.1 Niederschlag und Abfluss. 41
3.2 Nitrat-N-Konzentrationen. 42
3.3 Ausgetragene Frachten. 44
4 Fazit. 45
Literatur.¦. 46
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Joachim Blankenburg, Bremen und Bernhard Scheffer, Oyten. 47
1 Einführung. 47
1.1 Versuchsfiächen zum Stoffaustrag. 47
1.2 Grundlagen der Dränung. 49
2 Stoffausträge durch Dränung. 50
2.1 Phosphatausträge aus Hochmooren. 50
2.2 Stoffausträge aus Niedermooren. 51
2.3 Stoffausträge aus Podsol-Gleyen.:. 52
2.4 Stoffausträge aus Auengleyen. 53
2.5 Stoffausträge aus Marschböden. 53
2.6 Übersicht der Stoffausträge.,. 54
3 Diskussion. 55
4 Zusammenfassung. 58
Literatur .•. 58
Stickstofftransport und -Umsatz in einem Kleineinzugsgebiet des norddeutschen Tieflandes
Ralph Meißner, Tina Neef und Juliane Seeger, Falkenberg. 59
1 Einleitung. 59
2 Standortcharakteristik. 59
3 Methodik und Ergebnisse. 62
3.1 Erfassung des N-Umsatzes in der Dränzone.;. 62
3.1.2 Methodik. 62
3.1.3 Ergebnisse. 63
3.2 Erfassung des N-Umsatzes im oberflächennahen Grundwasser. 63
3.2.1 Methodik. 63
3.2.2 Ergebnisse.:. 64
3.3 Erfassung des N-Umsatzes im Gewässemahbereich. 65
3.3.1 Methodik. 65
3.3.2 Erste Ergebnisse. 67
4 Zusammenfassung.;. qq
5 Literatur- und Quellennachweis. 69
6 Januar 2008 OWA
Dränung - Nährstofffausträge, Flächenerfassung und Management
Stoffumsetzungsprozesse in natumahen, entwässerten und wiedervernässten Niedermoorböden
Jörg Gelbrecht Dominik Zak, Berlin. 70
1 Einführung. 70
2 Stoffretentionsprozesse in wachsenden Mooren (Grundlagen). 71
3 Stofffreisetzungsprozesse in entwässerten Niedermooren. 72
4 Stofffreisetzungsprozesse in wiedervernässten Niedermooren. 74
4.1 Ergebnisse zum Porenwasserchemismus in Niedermooren
(Freiland- und Laboruntersuchungen). 74
4.2 Stoffrückhalt und -freisetzung in wiedervernässten überstauten Niedermooren. 76
5 Zusammenfassung. 77
Danksagung.:. 78
Literatur . 78
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälern
Schleswig-Holsteins
Joachim Schrautzer, Veronika Breuer, Jan Kieckbusch, Claudia Scheller, Kirsten Schlange, Kiel. 80
1 Einleitung und Zielsetzung. 80
2 Untersuchungsgebiete.:. 81
2.1 Oberes Eidertal. 81
2.2 Buckener Autal. 81
3 Datensätze und Methoden. 83
3.1 Datensätze. 83
3.2 Methoden. 84
4 Ergebnisse. 85
4.1 Gebietsvergleich. 85
4.2 Beziehungen zwischen den untersuchten Parametern. 85
4.3 Ergebnisse der Clusteranalysen. 86
4.2 Zeitliche Variabilität ausgewählter Parameter. 88
4.5 Räumliche Verteilung der Wasserpfade . 89
4.6 Grabenvegetation. 89
5 Diskussion. 91
5.1 Gebietsvergleich der Wasserqualität. 91
5.2 Wechselbeziehungen zwischen den untersuchten Parametern (Korrelationsanalysen). 91
5.3 Hydrochemische Charakterisierung der Wasserpfade. 92
5.4 Gräben als Refugialräume für Pflanzen. 93
5.5 Konsequenzen für ein nachhaltiges Flusstalmanagement. 93
Danksagung. 94
Literatur . 94
DWA Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Jörg Steidl, Thomas Kalettka, Volker Ehlert, Joachim Quast und Jürgen Augustin, Müncheberg. 96
1 Einführung. 96
2 Pilotanlagen. 97
3 Methodik. 99
4 Ergebnisse. 100
5 Schlussfolgerungen. 101
Danksagung. 101
Literatur . 101
Maßnahmen zur Verbesserung der Nährstoffretention im oberen Eidertal
Veronika Breuer, Hauke Drews, Uwe Leiner und Joachim Schrautzer, Kiel. 103
1 Einleitung. 103
2 Umsetzung des Naturschutzprojektes. 103
3 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen. 105
4 Untersuchungen zum Nährstoffhaushalt vernässter Niedermoorkomplexe. 106
Literatur . 108
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag
entwässerter Flächen verringert werden?
Michael Trepel, Flintbek. 109
1 Einleitung. 109
2 Bedeutung entwässerter Flächen für den Nährstoffeintrag. 109
3 Handlungsmöglichkeiten zur Verringerung von Nährstoffausträgen
aus entwässerten Flächen. 111
3.1 Landwirtschaftliche Maßnahmen. 111
3.2 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen. 112
4 Zusammenfassung. H3
Literatur-und Quellennachweis. 113
8 Januar 2008 _^.A
l/WA
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bilderverzeichnis
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Bild 1: Lage der ausgewerteten Luftbilder in Niedersachsen. 15
Bild 2: Beispiel für Dränmuster auf landwirtschaftlichen Nutzflächen, Orthofoto bei Hohenhameln. 16
Bild 3: Beispiel für die Bauphase einer Dränmaßnahme auf landwirtschaftlichen
Nutzflächen, Orthofoto bei Stadthagen. 17
Bild 4: Sichtbarkeit von Dränmustern zu unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten,
Orthofotos bei Verden. 17
Bild 5: Beispiel für die Lage visuell erfasster Dränflächen in einem Luftbild. 18
Bild 6: Dränflächenkarte für das Ems-Einzugsgebiet. 21
Bild 7: Schematische Darstellung des Wasserhaushaltsmodells GROWA. 23
Bild 8: Mittlerer Gesamtabfluss (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet. 25
Bild 9: Mittlerer Dränabfluss (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet.,. 25
Bild 10: Mittlere Grundwasserneubildung (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet. 26
Bild 11: Schematischer Überblick über das P-Modell MEPhos. 26
Bild 12: Phosphotope zur Abbildung des P-Eintrags über Dränagen im Ems-Einzugsgebiet. 28
Bild 13: Mittlere P-Einträge (1995-1999) über Dränagen im Ems-Einzugsgebiet. 29
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Bild 1: Schematische Darstellung der Messstationen. 33
Bild 2: Abfluss, Nitratkonzentration und Niederschlagsmenge der
Dränagemessstation A, kleine Hofkoppel. 34
Bild 3: Modelliertes, räumliches Muster der Dränagen im Kielstaueinzugsgebiet (50 km2). 35
Bild 4: Unkalibrierter Modelllauf mit SWAT für den Gesamtabfluss im Fließgewässer
der Kielstau vor und nach Integration der Dränageverteilung. 36
Bild 5: Modellierung der Abflussdynamik der Kielstau mittels SWAT, kalibriertes Modell. 37
Einfluss von skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Bild 1: Das Untersuchungsgebiet „Dummerstorf (Mecklenburg-Vorpommern). 40
Bild 2: Niederschlag und Abfluss an Dränfläche, Graben und Bach
in den hydrologischen Winterhalbjahre. 41
Bild 3: Dynamik der N03-N-Konzentrationen in Wässern verschiedener
Skalenbereiche während der hydrologischen Winterhalbjahre sowie
Kennzeichnung der N-Düngungsmaßnahmen in der Dränfläche. 43
Bild 4: Kumulative ausgetragene NO3-N-Frachten der verschiedenen Skalenebenen
während der hydrologischen Winterhalbjahre. 45
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Bild 1: Übersicht von Versuchsstandorten zum Stoffaustrag über Dräne. 48
Bild 2: Strömungsquerschnitt Dränversuchsfläche Nordkehdingen. 49
Bild 3: Strömungsquerschnitt Dränversuchsfläche Nordkehdingen. 50
Bild 4: Phosphatgehalte im Dränwasser nach Eisenzugabe in Form von Rotschlamm
bzw. Rotschlamm/Grünsalz-Gemisch. 51
Bild 5: Orthophosphat-P im Dränwasser eines landwirtschaftlich genutzten Niedermoores. 51
Bild 6: Nitratkonzentrationen im Dränwasser. 52
Bild 7: Nitratkonzentrationen im Dränwasser bei Düngung mit Alzon
und Kalkammonsalpeter (KAS). 52
DWA Januar 2008 9
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bild 8: Nitrat-N-Gehalte im Dränwasser eines Auenlehms (Sudweyhe). 53
Bild 9: Mittlere Stoffkonzentrationen im Dränwasser von 9 Grünlandflächen
in der Wesermarsch, senkrechte Striche = Standardabweichung. 54
Bild 10: Nitratstickstoffkonzentrationen und -austräge in Abhängigkeit
der Höhe der Stickstoffdüngung.,. 56
Bild 11: Mehrjährige mittlere P-Einträge im Einzugsgebiet der Ems (1995-1999)
differenziert nach Eintragspfaden. 57
Stickstofftransport und -umsatz in einem Kleineinzugsgebiet des norddeutschen Tieflandes
Bild 1: Einzugsgebiet Schaugraben mit Landnutzung. 60
Bild 2: Nitrat-N-Konzentrationen und Abfluss am Gebietsauslass des Schaugrabens. 61
Bild 3: Nitrat-Frachten und Abfluss am Gebietsauslass des Schaugrabens,
die Nitrat-Frachten sind in logarithmischer Skalierung dargestellt. 61
Bild 4: Schematische Darstellung des Messplatzes. 62
Bild 5: Schematische Darstellung des Messfeldes. T0 bis T5: Messstellen reihen bestehend
aus Grundwassermessstellen; GM1, GM3, GM4: Grundwassermessstellen zur Bestim-
mung der Grundwasserfließrichtung. 63
Bild 6: Schematischer Aufbau des Reaktorversuches. 64
Bild 7: Gemessene und modellierte NO3-N-Konzentrationen sowie
Temperatur der Laborversuche 2 und 4 (LV2, LV4). 65
Bild 8: Schematische Darstellung des Messfeldes 1. 66
Bild 9: Schematische Darstellung des Messfeldes 1 im Querschnitt. 66
Bild 10: Schematische Darstellung des Messfeldes 2. 67
Stoffumsetzungsprozesse in naturnahen, entwässerten und wiedervernässten Niedermoorböden
Bild 1: Schema der landschaftsökologischen Funktionen von Mooren. 71
Bild 2: Stark vereinfachtes Schema der Wasser- und Stoffflüsse in wachsenden Niedermooren. 71
Bild 3: Schema der wichtigsten Stoffumwandlungen im oberen,
aeroben Horizont entwässerter Niedermoore. 72
Bild 4: P-Konzentrationen in Schienken bzw. kleinen Entwässerungsgräben naturnaher bzw.
schwach entwässerter Moore sowie in Entwässerungsgräben stark entwässerter Moore. 73
Bild 5: Schematische Darstellung einer häufig durchgeführten Entwässerung
von gewässerbegleitenden Niedermooren mit der Anlage von Fanggräben. 73
Bild 6: Dialysesammler zur ungestörten Entnahme des anaeroben Moorporenwassers. 74
Bild 7: Phosphor-Konzentrationen im Porenwasser wiedervernässter Moore mit hoch
zersetzten Torfen im obersten Bodenhorizont sowie in naturnahen Mooren mit
gering zersetzten Torfen im oberen Bodenhorizont. Die Phosphor-Konzentrationen
wurden als SRP (= gelöster reaktiver Phosphor) gemessen. 75
Bild 8: Abhängigkeit der SRP-Konzentrationen und der Ammonium-Konzentrationen im
Porenwasser von Niedermooren in der Tiefe 0-70 cm vom Torfzersetzungsgrad . 76
Bild 9: Zeitlicher Verlauf der Fe(ll)- und Phosphorkonzentrationen mit Schwankungs-
bereich im Laborversuch in hoch zersetzten Torfen, in mittel zersetzten Torfen
und in gering zersetzten Torfen im Vergleich zu den Freilanduntersuchungen im
wiedervernässten Polder Zarnekow. 76
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälern
Schleswig-Holsteins
Bild 1: Lage der Untersuchungsgebiete in Schleswig-Holstein. 82
Bild 2: Ausgewählte hydrochemische und physikochemische Parameter zur Charakterisierung
der geogenen Hintergrundwerte der Wasserpfade in den Untersuchungsgebieten.
Es bedeuten: EID (Oberes Eidertal), BUA (Buckener AutaJ). 85
10 Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bild 3: Zeitliche Variabilität ausgewählter Parameter an unterschiedlichen
Standorten im Eidertal. Jeweils ein Box-Whisker-Plot kennzeichnet einen Standort. 88
Bild 4: Räumliche Verteilung der Nitrat- und Ammonium-Konzentrationen
unterschiedlicher Wasserpfade in der Untersuchungsfläche Schmalstede. 89
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Bild 1: Dränsystem mit nachgeschaltetem Reinigungsteich (Pilotanlage Prädikow). 98
Bild 2: Mittlere Monatssummen der klimatischen Wasserbilanz. 98
Bild 3: Schema eines nachgeschalteten Reinigungsteiches mit den
wesentlichen Prozessen für den Nährstoffrückhalt und Messpunkten. 99
Bild 4: Abflüsse, Stickstoff- und Phosphorkonzentrationen im Reinigungsteich. 100
Bild 5: Wasser-, Stickstoff- und Phosphorrückhalt im Reinigungsteich. 100
Maßnahmen zur Verbesserung der Nährstoffretention im oberen Eidertal
Bild 1: Das Naturschutzprojekt „Oberes Eidertal". 104
Bild 2: Mittlere Wasserstände in cm über Flur auf zwei Teilflächen im
Oberen Eidertal vor und nach der Vernässung Anfang 2005. 106
Bild 3: Mittlere Nährstoffkonzentrationen (mg/l) und Frachten (mg/s) in den Sammelgräben
der Brache und Weide für den Zeitraum Mai-Dezember 2004 und 2006. 107
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag entwässerter
Flächen verringert werden?
Bild 1: Mittlere jährlicher N-Austrag aus Dränagen in Oberflächengewässer bei
unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutzung. 111
Tabellenverzeichnis
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Tabelle 1: Übersicht über Methoden zur Ableitung gedränter Flächen
für große Untersuchungsgebiete. 14
Tabelle 2: Zur Verschneidung der Dränflächen mit Flächeneigenschaften
verwendete Datengrundlagen. 19
Tabelle 3: Ausgewählte Parameterkombinationen und Anteil gedränter Flächen
an den Parameterkombinationen. 20
Tabelle 4: Konstanten für die Verdunstungsberechnung nach Renger und Wessolek. 22
Tabelle 5: Mittlere jährliche Dränabflusshöhe als Anteil an der mittleren Gesamt-
Sickerwasserhöhe für verschiedene Regionen und Standortbedingungen. 23
Tabelle 6: Phosphotope zur Modellierung des P-Eintrags über Dränagen
und kalibrierte Exportkoeffizienten. 27
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Tabelle 1: Fruchtfolgen auf der Messfläche A, kleine Hofkoppel. 33
DWA Januar 2008 11
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Einfluss von Skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Tabelle 1: Faichtarten, Ertrag, N-Düngung und N-Bilanz der Dränfläche. 40
Tabelle 2: Niederschlag, Abfluss, NO3-N-Konzentrationen und NO3-N-Frachten
der Skalenebenen Dränfläche, Graben und Bach. 42
Tabelle 3: Beziehungen zwischen den Skalenebenen, dargestellt anhand linearer
Regressionsgleichungen (y=ax+b) und Bestimmtheitsmaße (R ) für die
Abflüsse und NO3-N-Frachten. 44
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Tabelle 1: Einfluss der Dränung auf Erträge in bu/ac. 47
Tabelle 2: Standortinformationen zu den Versuchen. 48
Tabelle 3: Stoffeintrag (Niederschlag) und Stoffaustrag (Gruppen, Böschungswasser,
Dränwasser) in kg/ha/Winterhalbjahr im Mittel der Abflussperioden 1991/92 bis
1995/96 * (Min.-Max.) des Gewässerrandstreifenversuch Infeld. 54
Tabelle 4: Mittlerer jährlicher Nährstoffaustrag aus nordwestdeutschen Böden. 55
Tabelle 5: Effekte der Dränung auf N- und P- Austräge aus drei ähnlichen Standorten,
(Böden und Nutzung) in North Carolina. 55
Tabelle 6: Stickstoffausträge bei Oberflächenentwässerung und Dränung. 57
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälem
Schleswig-Holsteins
Tabelle 1: Datensätze und Untersuchungsparameter. Es bedeuten: EID (Oberes Eidertal),
BUA (Buckener Autal), GR (Gräben), DR (Dränagen), Q (Quellen), S (einmaliges
Screening, Z (Zeitreihen). 83
Tabelle 2: Beziehungen (Spearman's Rangkorrelation) zwischen ausgewählten physiko- und
hydrochemischen Parametern (Datensätze 1 und 3) in den Untersuchungsgebieten.
* = p 0.05; ** = p 0.001. 86
Tabelle 3: Ergebnisse der Clusteranalysen (Datensätzer 1,2,3) für die untersuchten physiko-
und hydrochemischen Parameter (Mediän und 25/75 % Perzentile). Es bedeuten:
GR = Gräben, DR = Dränagen, Q = Quellen, EZG = Einzugsgebiet, MF = Moorflächen. 87
Tabelle 4: Flächenanteile (%) der Landnutzungsformen bezogen auf die
ermittelten Cluster zur Wasserqualität der untersuchten Wasserpfade. 87
Tabelle 5: Synthetische Tabelle für die Vegetationstypen der untersuchten Gräben im Oberen
Eidertal. 1 = grundwasser-beeinflusste Gräben; 2 = Oberflächenwasser gespeiste
Moorgräben. Es bedeuten: EG (Extensivgrünland), IG (Intensivgrünland). 90
Tabelle 6: Synthetische Tabelle für die Vegetationstypen der untersuchten Gräben im Buckener
Autal. 1 = grundwasserbeeinflusste Gräben; 2 = Oberflächenwasser gespeiste
Moorgräben. Es bedeuten: EG (Extensivgrünland), IG (Intensivgrünland). 90
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Tabelle 1: Pilotanlagen für Reinigungsteiche von Abflüssen aus Dränanlagen. 97
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag entwässerter
Flächen verringert werden?
Tabelle 1: Mittlerer jährlicher Nährstoffaustrag im Zeitraum 1998 - 2000 von dränierten Flächen
und deren Anteil an den Gesamteinträgen in die Oberflächengewässer nach
Berechnungen mit dem Modell MONERIS. 1 f rj
12 Januar 2008 |
| adam_txt |
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Inhalt
Vorwort . 3
Verfasser. 4
Bilderverzeichnis. 9
Tabellenverzeichnis. 11
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Björn Tetzlaff, Petra Kuhr und Frank Wendland, Julien.:. 13
1 Einleitung. 13
2 Überblick über den Stand von Ableitungs-methoden für dränierte Flächen. 14
3 Ermittlung gedränter Flächen mit Hilfe von Luftbildern. 15
4 Großräumige Ausweisung künstlich entwässerter Flächen und Erstellung
einer Dränflächenkarte am Beispiel des Ems-Einzugsgebiets. 20
5 Anwendungsbeispiel: Nutzung einer räumlich hoch differenzierten Dränflächenkarte
für die Modellierung des Wasserhaushalts und P-Eintrags in Oberflächengewässer. 22
5.1 Modellierung des Wasserhaushalts unter besonderer Berücksichtigung des Dränabflusses. 22
5.2 Modellierung des diffusen P-Eintrags in Oberflächengewässer über Dränagen. 26
Danksagung. 29
Literatur . 29
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Nicola Fohrer, Frauke Deunert und Britta Schmalz, Kiel. 32
1 Einleitung. 32
2 Stand der Forschung zur Auswirkung und räumlichen Verteilung von
landwirtschaftlichen Dränagen. 32
3 Monitoring von Dränageabflüssen und zeitliche Dynamik der Stoff austräge. 33
4 Abschätzung der räumlichen Verteilung von Dränagesträngen
auf Einzugsgebietsebene. 35
5 Verbesserung der ökohydrologischen Modellierung durch
die Integration räumlich differenzierter Dränflächenanteile. 36
6 Fazit und Ausblick. 37
Literatur-und Quellennachweis. 37
DWA Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Einfluss von Skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Petra Kahle, Bärbel Tiemeyer, Bernd Lennartz, Rostock. 39
1 Einleitung und Zielstellung. 39
2 Material und Methoden. 39
3 Ergebnisse. 41
3.1 Niederschlag und Abfluss. 41
3.2 Nitrat-N-Konzentrationen. 42
3.3 Ausgetragene Frachten. 44
4 Fazit. 45
Literatur.¦. 46
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Joachim Blankenburg, Bremen und Bernhard Scheffer, Oyten. 47
1 Einführung. 47
1.1 Versuchsfiächen zum Stoffaustrag. 47
1.2 Grundlagen der Dränung. 49
2 Stoffausträge durch Dränung. 50
2.1 Phosphatausträge aus Hochmooren. 50
2.2 Stoffausträge aus Niedermooren. 51
2.3 Stoffausträge aus Podsol-Gleyen.:. 52
2.4 Stoffausträge aus Auengleyen. 53
2.5 Stoffausträge aus Marschböden. 53
2.6 Übersicht der Stoffausträge.,. 54
3 Diskussion. 55
4 Zusammenfassung. 58
Literatur .•. 58
Stickstofftransport und -Umsatz in einem Kleineinzugsgebiet des norddeutschen Tieflandes
Ralph Meißner, Tina Neef und Juliane Seeger, Falkenberg. 59
1 Einleitung. 59
2 Standortcharakteristik. 59
3 Methodik und Ergebnisse. 62
3.1 Erfassung des N-Umsatzes in der Dränzone.;. 62
3.1.2 Methodik. 62
3.1.3 Ergebnisse. 63
3.2 Erfassung des N-Umsatzes im oberflächennahen Grundwasser. 63
3.2.1 Methodik. 63
3.2.2 Ergebnisse.:. 64
3.3 Erfassung des N-Umsatzes im Gewässemahbereich. 65
3.3.1 Methodik. 65
3.3.2 Erste Ergebnisse. 67
4 Zusammenfassung.;. qq
5 Literatur- und Quellennachweis. 69
6 Januar 2008 OWA
Dränung - Nährstofffausträge, Flächenerfassung und Management
Stoffumsetzungsprozesse in natumahen, entwässerten und wiedervernässten Niedermoorböden
Jörg Gelbrecht Dominik Zak, Berlin. 70
1 Einführung. 70
2 Stoffretentionsprozesse in wachsenden Mooren (Grundlagen). 71
3 Stofffreisetzungsprozesse in entwässerten Niedermooren. 72
4 Stofffreisetzungsprozesse in wiedervernässten Niedermooren. 74
4.1 Ergebnisse zum Porenwasserchemismus in Niedermooren
(Freiland- und Laboruntersuchungen). 74
4.2 Stoffrückhalt und -freisetzung in wiedervernässten überstauten Niedermooren. 76
5 Zusammenfassung. 77
Danksagung.:. 78
Literatur . 78
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälern
Schleswig-Holsteins
Joachim Schrautzer, Veronika Breuer, Jan Kieckbusch, Claudia Scheller, Kirsten Schlange, Kiel. 80
1 Einleitung und Zielsetzung. 80
2 Untersuchungsgebiete.:. 81
2.1 Oberes Eidertal. 81
2.2 Buckener Autal. 81
3 Datensätze und Methoden. 83
3.1 Datensätze. 83
3.2 Methoden. 84
4 Ergebnisse. 85
4.1 Gebietsvergleich. 85
4.2 Beziehungen zwischen den untersuchten Parametern. 85
4.3 Ergebnisse der Clusteranalysen. 86
4.2 Zeitliche Variabilität ausgewählter Parameter. 88
4.5 Räumliche Verteilung der Wasserpfade . 89
4.6 Grabenvegetation. 89
5 Diskussion. 91
5.1 Gebietsvergleich der Wasserqualität. 91
5.2 Wechselbeziehungen zwischen den untersuchten Parametern (Korrelationsanalysen). 91
5.3 Hydrochemische Charakterisierung der Wasserpfade. 92
5.4 Gräben als Refugialräume für Pflanzen. 93
5.5 Konsequenzen für ein nachhaltiges Flusstalmanagement. 93
Danksagung. 94
Literatur . 94
DWA Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Jörg Steidl, Thomas Kalettka, Volker Ehlert, Joachim Quast und Jürgen Augustin, Müncheberg. 96
1 Einführung. 96
2 Pilotanlagen. 97
3 Methodik. 99
4 Ergebnisse. 100
5 Schlussfolgerungen. 101
Danksagung. 101
Literatur . 101
Maßnahmen zur Verbesserung der Nährstoffretention im oberen Eidertal
Veronika Breuer, Hauke Drews, Uwe Leiner und Joachim Schrautzer, Kiel. 103
1 Einleitung. 103
2 Umsetzung des Naturschutzprojektes. 103
3 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen. 105
4 Untersuchungen zum Nährstoffhaushalt vernässter Niedermoorkomplexe. 106
Literatur . 108
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag
entwässerter Flächen verringert werden?
Michael Trepel, Flintbek. 109
1 Einleitung. 109
2 Bedeutung entwässerter Flächen für den Nährstoffeintrag. 109
3 Handlungsmöglichkeiten zur Verringerung von Nährstoffausträgen
aus entwässerten Flächen. 111
3.1 Landwirtschaftliche Maßnahmen. 111
3.2 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen. 112
4 Zusammenfassung. H3
Literatur-und Quellennachweis. 113
8 Januar 2008 _^.A
l/WA
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bilderverzeichnis
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Bild 1: Lage der ausgewerteten Luftbilder in Niedersachsen. 15
Bild 2: Beispiel für Dränmuster auf landwirtschaftlichen Nutzflächen, Orthofoto bei Hohenhameln. 16
Bild 3: Beispiel für die Bauphase einer Dränmaßnahme auf landwirtschaftlichen
Nutzflächen, Orthofoto bei Stadthagen. 17
Bild 4: Sichtbarkeit von Dränmustern zu unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten,
Orthofotos bei Verden. 17
Bild 5: Beispiel für die Lage visuell erfasster Dränflächen in einem Luftbild. 18
Bild 6: Dränflächenkarte für das Ems-Einzugsgebiet. 21
Bild 7: Schematische Darstellung des Wasserhaushaltsmodells GROWA. 23
Bild 8: Mittlerer Gesamtabfluss (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet. 25
Bild 9: Mittlerer Dränabfluss (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet.,. 25
Bild 10: Mittlere Grundwasserneubildung (1995-1999) für das Emseinzugsgebiet. 26
Bild 11: Schematischer Überblick über das P-Modell MEPhos. 26
Bild 12: Phosphotope zur Abbildung des P-Eintrags über Dränagen im Ems-Einzugsgebiet. 28
Bild 13: Mittlere P-Einträge (1995-1999) über Dränagen im Ems-Einzugsgebiet. 29
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Bild 1: Schematische Darstellung der Messstationen. 33
Bild 2: Abfluss, Nitratkonzentration und Niederschlagsmenge der
Dränagemessstation A, kleine Hofkoppel. 34
Bild 3: Modelliertes, räumliches Muster der Dränagen im Kielstaueinzugsgebiet (50 km2). 35
Bild 4: Unkalibrierter Modelllauf mit SWAT für den Gesamtabfluss im Fließgewässer
der Kielstau vor und nach Integration der Dränageverteilung. 36
Bild 5: Modellierung der Abflussdynamik der Kielstau mittels SWAT, kalibriertes Modell. 37
Einfluss von skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Bild 1: Das Untersuchungsgebiet „Dummerstorf (Mecklenburg-Vorpommern). 40
Bild 2: Niederschlag und Abfluss an Dränfläche, Graben und Bach
in den hydrologischen Winterhalbjahre. 41
Bild 3: Dynamik der N03-N-Konzentrationen in Wässern verschiedener
Skalenbereiche während der hydrologischen Winterhalbjahre sowie
Kennzeichnung der N-Düngungsmaßnahmen in der Dränfläche. 43
Bild 4: Kumulative ausgetragene NO3-N-Frachten der verschiedenen Skalenebenen
während der hydrologischen Winterhalbjahre. 45
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Bild 1: Übersicht von Versuchsstandorten zum Stoffaustrag über Dräne. 48
Bild 2: Strömungsquerschnitt Dränversuchsfläche Nordkehdingen. 49
Bild 3: Strömungsquerschnitt Dränversuchsfläche Nordkehdingen. 50
Bild 4: Phosphatgehalte im Dränwasser nach Eisenzugabe in Form von Rotschlamm
bzw. Rotschlamm/Grünsalz-Gemisch. 51
Bild 5: Orthophosphat-P im Dränwasser eines landwirtschaftlich genutzten Niedermoores. 51
Bild 6: Nitratkonzentrationen im Dränwasser. 52
Bild 7: Nitratkonzentrationen im Dränwasser bei Düngung mit Alzon
und Kalkammonsalpeter (KAS). 52
DWA Januar 2008 9
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bild 8: Nitrat-N-Gehalte im Dränwasser eines Auenlehms (Sudweyhe). 53
Bild 9: Mittlere Stoffkonzentrationen im Dränwasser von 9 Grünlandflächen
in der Wesermarsch, senkrechte Striche = Standardabweichung. 54
Bild 10: Nitratstickstoffkonzentrationen und -austräge in Abhängigkeit
der Höhe der Stickstoffdüngung.,. 56
Bild 11: Mehrjährige mittlere P-Einträge im Einzugsgebiet der Ems (1995-1999)
differenziert nach Eintragspfaden. 57
Stickstofftransport und -umsatz in einem Kleineinzugsgebiet des norddeutschen Tieflandes
Bild 1: Einzugsgebiet Schaugraben mit Landnutzung. 60
Bild 2: Nitrat-N-Konzentrationen und Abfluss am Gebietsauslass des Schaugrabens. 61
Bild 3: Nitrat-Frachten und Abfluss am Gebietsauslass des Schaugrabens,
die Nitrat-Frachten sind in logarithmischer Skalierung dargestellt. 61
Bild 4: Schematische Darstellung des Messplatzes. 62
Bild 5: Schematische Darstellung des Messfeldes. T0 bis T5: Messstellen reihen bestehend
aus Grundwassermessstellen; GM1, GM3, GM4: Grundwassermessstellen zur Bestim-
mung der Grundwasserfließrichtung. 63
Bild 6: Schematischer Aufbau des Reaktorversuches. 64
Bild 7: Gemessene und modellierte NO3-N-Konzentrationen sowie
Temperatur der Laborversuche 2 und 4 (LV2, LV4). 65
Bild 8: Schematische Darstellung des Messfeldes 1. 66
Bild 9: Schematische Darstellung des Messfeldes 1 im Querschnitt. 66
Bild 10: Schematische Darstellung des Messfeldes 2. 67
Stoffumsetzungsprozesse in naturnahen, entwässerten und wiedervernässten Niedermoorböden
Bild 1: Schema der landschaftsökologischen Funktionen von Mooren. 71
Bild 2: Stark vereinfachtes Schema der Wasser- und Stoffflüsse in wachsenden Niedermooren. 71
Bild 3: Schema der wichtigsten Stoffumwandlungen im oberen,
aeroben Horizont entwässerter Niedermoore. 72
Bild 4: P-Konzentrationen in Schienken bzw. kleinen Entwässerungsgräben naturnaher bzw.
schwach entwässerter Moore sowie in Entwässerungsgräben stark entwässerter Moore. 73
Bild 5: Schematische Darstellung einer häufig durchgeführten Entwässerung
von gewässerbegleitenden Niedermooren mit der Anlage von Fanggräben. 73
Bild 6: Dialysesammler zur ungestörten Entnahme des anaeroben Moorporenwassers. 74
Bild 7: Phosphor-Konzentrationen im Porenwasser wiedervernässter Moore mit hoch
zersetzten Torfen im obersten Bodenhorizont sowie in naturnahen Mooren mit
gering zersetzten Torfen im oberen Bodenhorizont. Die Phosphor-Konzentrationen
wurden als SRP (= gelöster reaktiver Phosphor) gemessen. 75
Bild 8: Abhängigkeit der SRP-Konzentrationen und der Ammonium-Konzentrationen im
Porenwasser von Niedermooren in der Tiefe 0-70 cm vom Torfzersetzungsgrad . 76
Bild 9: Zeitlicher Verlauf der Fe(ll)- und Phosphorkonzentrationen mit Schwankungs-
bereich im Laborversuch in hoch zersetzten Torfen, in mittel zersetzten Torfen
und in gering zersetzten Torfen im Vergleich zu den Freilanduntersuchungen im
wiedervernässten Polder Zarnekow. 76
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälern
Schleswig-Holsteins
Bild 1: Lage der Untersuchungsgebiete in Schleswig-Holstein. 82
Bild 2: Ausgewählte hydrochemische und physikochemische Parameter zur Charakterisierung
der geogenen Hintergrundwerte der Wasserpfade in den Untersuchungsgebieten.
Es bedeuten: EID (Oberes Eidertal), BUA (Buckener AutaJ). 85
10 Januar 2008
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Bild 3: Zeitliche Variabilität ausgewählter Parameter an unterschiedlichen
Standorten im Eidertal. Jeweils ein Box-Whisker-Plot kennzeichnet einen Standort. 88
Bild 4: Räumliche Verteilung der Nitrat- und Ammonium-Konzentrationen
unterschiedlicher Wasserpfade in der Untersuchungsfläche Schmalstede. 89
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Bild 1: Dränsystem mit nachgeschaltetem Reinigungsteich (Pilotanlage Prädikow). 98
Bild 2: Mittlere Monatssummen der klimatischen Wasserbilanz. 98
Bild 3: Schema eines nachgeschalteten Reinigungsteiches mit den
wesentlichen Prozessen für den Nährstoffrückhalt und Messpunkten. 99
Bild 4: Abflüsse, Stickstoff- und Phosphorkonzentrationen im Reinigungsteich. 100
Bild 5: Wasser-, Stickstoff- und Phosphorrückhalt im Reinigungsteich. 100
Maßnahmen zur Verbesserung der Nährstoffretention im oberen Eidertal
Bild 1: Das Naturschutzprojekt „Oberes Eidertal". 104
Bild 2: Mittlere Wasserstände in cm über Flur auf zwei Teilflächen im
Oberen Eidertal vor und nach der Vernässung Anfang 2005. 106
Bild 3: Mittlere Nährstoffkonzentrationen (mg/l) und Frachten (mg/s) in den Sammelgräben
der Brache und Weide für den Zeitraum Mai-Dezember 2004 und 2006. 107
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag entwässerter
Flächen verringert werden?
Bild 1: Mittlere jährlicher N-Austrag aus Dränagen in Oberflächengewässer bei
unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutzung. 111
Tabellenverzeichnis
Luftbildgestützte Erfassung gedränter Flächen und deren Bedeutung für die Quantifizierung
des Wasser- und Nährstoffhaushalts in Flusseinzugsgebieten
Tabelle 1: Übersicht über Methoden zur Ableitung gedränter Flächen
für große Untersuchungsgebiete. 14
Tabelle 2: Zur Verschneidung der Dränflächen mit Flächeneigenschaften
verwendete Datengrundlagen. 19
Tabelle 3: Ausgewählte Parameterkombinationen und Anteil gedränter Flächen
an den Parameterkombinationen. 20
Tabelle 4: Konstanten für die Verdunstungsberechnung nach Renger und Wessolek. 22
Tabelle 5: Mittlere jährliche Dränabflusshöhe als Anteil an der mittleren Gesamt-
Sickerwasserhöhe für verschiedene Regionen und Standortbedingungen. 23
Tabelle 6: Phosphotope zur Modellierung des P-Eintrags über Dränagen
und kalibrierte Exportkoeffizienten. 27
Ansätze zur Integration von Dränageausträgen in die Abbildung des Landschaftswasser-
und stoffhaushalts von Tieflandeinzugsgebieten
Tabelle 1: Fruchtfolgen auf der Messfläche A, kleine Hofkoppel. 33
DWA Januar 2008 11
Dränung - Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management
Einfluss von Skalenebenen auf Stoffausträge gedränter Flächen
Tabelle 1: Faichtarten, Ertrag, N-Düngung und N-Bilanz der Dränfläche. 40
Tabelle 2: Niederschlag, Abfluss, NO3-N-Konzentrationen und NO3-N-Frachten
der Skalenebenen Dränfläche, Graben und Bach. 42
Tabelle 3: Beziehungen zwischen den Skalenebenen, dargestellt anhand linearer
Regressionsgleichungen (y=ax+b) und Bestimmtheitsmaße (R ) für die
Abflüsse und NO3-N-Frachten. 44
Nährstoffausträge gedränter landwirtschaftlicher Flächen Nordwest-Deutschlands
Tabelle 1: Einfluss der Dränung auf Erträge in bu/ac. 47
Tabelle 2: Standortinformationen zu den Versuchen. 48
Tabelle 3: Stoffeintrag (Niederschlag) und Stoffaustrag (Gruppen, Böschungswasser,
Dränwasser) in kg/ha/Winterhalbjahr im Mittel der Abflussperioden 1991/92 bis
1995/96 * (Min.-Max.) des Gewässerrandstreifenversuch Infeld. 54
Tabelle 4: Mittlerer jährlicher Nährstoffaustrag aus nordwestdeutschen Böden. 55
Tabelle 5: Effekte der Dränung auf N- und P- Austräge aus drei ähnlichen Standorten,
(Böden und Nutzung) in North Carolina. 55
Tabelle 6: Stickstoffausträge bei Oberflächenentwässerung und Dränung. 57
Ökohydrologische Charakterisierung von Gräben, Dränagen und Quellen in zwei Flusstälem
Schleswig-Holsteins
Tabelle 1: Datensätze und Untersuchungsparameter. Es bedeuten: EID (Oberes Eidertal),
BUA (Buckener Autal), GR (Gräben), DR (Dränagen), Q (Quellen), S (einmaliges
Screening, Z (Zeitreihen). 83
Tabelle 2: Beziehungen (Spearman's Rangkorrelation) zwischen ausgewählten physiko- und
hydrochemischen Parametern (Datensätze 1 und 3) in den Untersuchungsgebieten.
* = p 0.05; ** = p 0.001. 86
Tabelle 3: Ergebnisse der Clusteranalysen (Datensätzer 1,2,3) für die untersuchten physiko-
und hydrochemischen Parameter (Mediän und 25/75 % Perzentile). Es bedeuten:
GR = Gräben, DR = Dränagen, Q = Quellen, EZG = Einzugsgebiet, MF = Moorflächen. 87
Tabelle 4: Flächenanteile (%) der Landnutzungsformen bezogen auf die
ermittelten Cluster zur Wasserqualität der untersuchten Wasserpfade. 87
Tabelle 5: Synthetische Tabelle für die Vegetationstypen der untersuchten Gräben im Oberen
Eidertal. 1 = grundwasser-beeinflusste Gräben; 2 = Oberflächenwasser gespeiste
Moorgräben. Es bedeuten: EG (Extensivgrünland), IG (Intensivgrünland). 90
Tabelle 6: Synthetische Tabelle für die Vegetationstypen der untersuchten Gräben im Buckener
Autal. 1 = grundwasserbeeinflusste Gräben; 2 = Oberflächenwasser gespeiste
Moorgräben. Es bedeuten: EG (Extensivgrünland), IG (Intensivgrünland). 90
Minderung der Gewässerbelastung durch Nährstoffrückhalt aus Dränabflüssen
in nachgeschalteten Reinigungsteichen
Tabelle 1: Pilotanlagen für Reinigungsteiche von Abflüssen aus Dränanlagen. 97
Durch welche (technischen) Möglichkeiten kann der Nährstoffaustrag entwässerter
Flächen verringert werden?
Tabelle 1: Mittlerer jährlicher Nährstoffaustrag im Zeitraum 1998 - 2000 von dränierten Flächen
und deren Anteil an den Gesamteinträgen in die Oberflächengewässer nach
Berechnungen mit dem Modell MONERIS. 1 f rj
12 Januar 2008 |
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| spelling | Dränung Nährstoffausträge, Flächenerfassung und Management Hrsg.: DWA, Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Hennef DWA 2008 114 S. Ill., graph. Darst., Kt. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier DWA-Themen Literaturangaben Dränung swd Nährstoffauswaschung swd Oberflächengewässer swd Schadstoffbelastung swd Trepel, Michael 1966- Sonstige (DE-588)121839478 oth Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall Sonstige (DE-588)10092511-X oth text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=3057456&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016528449&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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