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Stoffstromanalysen für kleine bis mittlere Flussgebiete als

1. Olatm Deposition E Grundwasser WHofabl ufe amp Abdrift OiDrainagen BAbschwemmung ElErosion Hau er rtliche Stra en amp Wege OiMischkanalisations berl ufe OlRegenwasserkan le Bildezentrale Abwasserentsorgung ElKl ranlagen 4 000 3 500 3 000 E 2 500 c 2 000 o 2 1 500 w l 1 000 4 N 0 35 35 58 5858 S 58 x6 x2 xg 58 5 35 52 s gd 837 s g 1 800 1 600 1 400 T 1 200 E 5 1 000 c e 5 80 Ky 2 E 600 W 400 200 0 4 5 26 5 ece oS 3 3 e3 e3 28 t3 amp amp s g S S N Abbildung 6 4 Summe der fl chenspezifischen Emissionen f r Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten f r das Gebiet des oberen Kraichbachs oKraich Baden W rttemberg und Deutschland Die diffusen urbanen Quellen dezentrale Abwasserentsorgung Regenwasserkan le und Mischwasserentlastungen sind im Mittel aller Schwermetalle gleich wichtig wie die Erosion Bei ihnen zeigt sich wie erwartet eine Abh ngigkeit von dem Vorkommen der entsprechen den Transportpfade in den Gebieten W hrend die dezentrale Abwasserentsorgung im 165 oberen Kraichbachgebiet und in Baden W rttemberg vernachl ssigbare Schwer metallemissionen verursacht ist sie in Deutschland insgesamt f r im Mittel 3 der Gesamt emissionen verantwortlich
2. RE I SS IS ei nn FT i j 7 FA N T INS ARN LAINE NU A nd KEN Wi O fe Sn Ss zi 1 SA NSS 5 ER gt a tz L Da AT Me ls Kaz Sip INER SY N za I ST NR u A N nutzten Methode der Abflusskonzentration mit einem Schwellenwert von 2 5 ha oben und nach MAURER 1997 unten aus MEINZINGER 2000 Der Hangl ngenexponent wurde nicht nach der von WISCHMEIER amp SMITH 1978 vorgeschlagenen Funktion bestimmt sondern ber eine von MURPHREE amp MUTCHLER 1981 entwickelte Gleichung Diese hat den Vorteil dass sie einen kontinuierlichen Verlauf aufweist Sie ist abschnittsweise definiert und lautet 230 m 1 2 sin f r lt 4 Gleichung 10 3 m 0 5 f r gt 4 Gleichung 10 4 mit Hangneigung 9 10 1 6 P Faktor Der P Faktor gibt das Verh ltnis des Bodenabtrages bei Anwendung von Schutzma nahmen zu dem ohne diese an Er ist folgerichtig ebenfalls dimensionslos Nach AUERSWALD et al 1986 werden dabei nur sich ber eine gesamte Fruchtfolge auswirkende Ma nahmen im P Faktor ber cksichtigt w hrend einj hrige Schutzma nahmen sich auf den C Faktor auswirken Als klassisch f r letzteren Fall sind Mulch und Direktsaat zu nennen siehe Beschreibung der Herleitung des C Faktors Ein Musterbeispiel f r den ersten Fall ist die Konturnutzung SCHWERTMANN et al 1987 geben Hinweise zur Wahl des P
3. 150 _ 100 zL D 5 50 Q 2 0 zZ p 5 50 K A L 100 150 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 Ver nderung der Konkavit t Abbildung 4 11 Abweichung des Nettobodenabtrags des Repr sentanzhanges von dem des konkaven Hanges bei Ver nderung der Konkavit t ver ndert nach SCHMITZ 2004 B Dieses Ergebnis stellt die G ltigkeit der Regel von YOUNG amp MUTCHLER 1969 grunds tzlich in Frage da eine Ubertragung auch auf andere Hangformen also z B konkavere H nge essentielle Voraussetzung f r eine allgemeine Anwendung dieser Regel ist So lieferte auch die Anwendung der Regel von YOUNG amp MUTCHLER 1969 an mehreren H ngen die aus dem DHM des Testgebietes extrahiert wurden keine zufriedenstellenden Ergebnisse Die Abweichungen zwischen simulierten Realhang und dem entsprechenden Repr sentanzhang betrugen zwischen 3 bis 100 Aus den eingehenden Analysen kann nur geschlussfolgert werden dass eine einfache Ab sch tzung der Nettoerosion zumindest im Sinne von YOUNG amp MUTCHLER 1969 nicht durchgef hrt werden kann Der hier letztendlich vorgeschlagene Weg zur integrierenden Absch tzung aller Sedimenta tionsprozesse Gleichung siehe oben kann nicht als sehr zufriedenstellen bezeichnet werden Er stellt jedoch Trach Einsch tzung der Autoren zur Zeit die beste verf gbare Methode dar um das Ph nomen des Sediment Eintrags zu quantifizieren Weitere Forschung auf d
4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 w0 1 2 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 n a Regen Nummer Regen Nummer Abbildung 7 11 Sortierte Darstellung der Niederschl ge mit den 15 gr ten E lso Werten f r das Jahr 1966 links ohne Grenze rechts mit einer Grenze von 0 083 mm 5min 187 7 3 4 Vergleich der bei verschiedenen Grenzen ermittelten R Fakto ren mit Regressionsgleichungen Abbildung 7 12 zeigt einen Vergleich der mit verschiedenen Grenzen ermittelten R Faktoren mit denen die mit den Regressionsgleichungen von SCHWERTMANN et al 1987 und SOMMER amp MURSCHEL 1999 berechnet wurden Es zeigt sich dass f r das NiedSim Jahr 1966 selbst der gr te der ber die NiedSim Daten berechneten R Faktoren kleiner als der ber die Gleichung von Schwertmann berechnete ist Da die von SOMMER amp MURSCHEL eigens f r den Kraichgau entwickelte Regressionsgleichung noch einmal deutlich h here Werte als die von SCHWERTMANN et al entwickelte liefert siehe Kapitel 4 2 ist dieser Wert insgesamt mehr als dreimal so gro wie die ber die NiedSim Daten berechneten R Faktoren 200 oO er oO gt oO _ D oO R Faktor kJ mm m h er oO gt oO N oO oO 0 2 4 8 3 Schwertmann Sommer amp 1987 Murschel 1999 Berechnungsart Grenze bzw Quelle d Geichung
5. 35 30 r 23 E 20 M 2 15 10 5 0 _ N e u u i u S i Z SI S 5 7 o G gt 2 2 z 2 3 5 3 2 2 2 m Fo 3 gt lt L Ss o 2 IL Sy O 9 zZ ja Abbildung 6 6 Monatliche Mittelwerte der Nitrat Konzentration mg l am Pegel in Ubstadtl a Die Konzentrationen des Gesamtphosphors schwanken deutlich st rker als die des Gesamtstickstoffs Schon alleine aus diesem Grund war es schwierig fast kritisch repr sen tative Konzentrationen f r die einzelnen Abflussklassen zu benennen Der Konzentra tionswert der ersten Abflussklasse also etwas vereinfacht des gesamten Abflussbereichs unterhalb des langj hrigen mittleren Abflusses ist zudem so niedrig dass in der Analytik mit Ungenauigkeiten gerechnet werden muss die h her als die ansonsten blichen sind Obwohl Abfl sse dieser Abflussklasse rund 50 aller Tage im Jahr vorkommen wird mit ihnen weniger als 10 der Jahresfracht realisiert Entsprechend h her und f r die Immissionen wichtiger sind die Konzentrationen in den anderen Abflussklassen Ohne eine zeitlich deutlich h her aufgel ste und damit aufw ndigere Probenahme was in diesem Projekt nicht leistbar war ist dieses Dilemma nicht zu l sen b In der Berechnung der erosionsbedingten Emissionen wurde im letzten Schritt in der Berechnung des Sediment Eintragsverh ltnisses eine empirische Formel aus der Literatur verwendet
6. Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Abbildung 2 4 Tages und Monatsmittel der Abfl sse des Jahres 2003 2 2 2 Grundwasser Grundwasser im Untersuchungsgebiet wird haupts chlich im Oberen Muschelkalk und in Teilen des Gipskeupers gebildet Das Wasser aus diesen Schichten tritt in Schichtquellen mit Sch ttungen zwischen 1 4 l s zutage BUTTSCHARDT 1994 In kl ftigen Abschnitten des ausgelaugten Grundgipses k nnen die Sch ttungen auch ein Mehrfaches hiervon betragen GEYER amp GWINNER 1985 Die Grundw sser des Schilfsandsteins sind aufgrund des geringen Sulfatgesteinsanteils und der berwiegend kurzen Verweilzeit der W sser 14 28 Jahre deutlich geringer mineralisiert als die des Mittleren Gipshorizontes Im Mittel sind ca 900 mg l gel ste Feststoffe in Schilfsandsteingrundw ssern zu erwarten eingestuft werden diese W sser als normal erdalkalisch berwiegend hydrogencarbonatisch SWOBODA 1999 Die Quelle des Kraichbaches ist eine Schichquelle an der Grenze des Schilfsandsteins zum Gipskeuper Quart re Decksedimente An der Basis der L ssdecken in der N he der Talachsen verl uft ein System kleinr umiger heterogener Grundwasserleiter Die M chtigkeit dieses aus umgelagertem L ss und Keuperverwitterungsmaterial bestehenden Horizontes betr gt bis zu drei Metern und liegt 11 dem verwitterten Festgestein direkt auf HUSMANN 1996 Durch diese direkte Abh ngigkeit von der Morphologie des
7. 0 30 Beckenvolumen o 0 25 Drosselkennlinie 0 20 0 15 T Beckenvolumen 1 000 m 0 10 N 0 05 0 00 00 00 01 00 02 00 4 03 00 04 00 4 05 00 06 00 4 07 00 08 00 Abbildung 10 13 Ganglinie des im Becken BMG gespeicherten Volumens aus SMUSI w hrend des Niedsim Ereignisses Nr 2 in der Variante mit breite Linie und ohne schmale Linie Ansatz einer Drosselkennlinie Aufgrund der geringen Intensit t des Ereignisses kommt es immer wieder dazu dass das Becken sich zumindest teilweise entleert Wie bereits am Beginn dieses Kapitels erw hnt f hrt die Drosselkennlinie dazu dass bei niedrigem Beckenf llstand die reale Drossel abflussleistung sinkt die EGL berechnet folglich zu wenig Entlastungsvolumen Ganz extrem gilt dies nat rlich f r Zeitr ume in denen das Becken vollkommen entleert ist beim Ereignis Nr 2 z B kurz nach 15 00 Uhr Durch die Ganglinie wird jedoch auch klar warum die Beckenf llung ab 15 20 Uhr bei der automatischen Abgrenzung von Regenereignissen nicht als weiteres Regenereignis erkannt wurde Ein kleiner Nachregen kurz vor 14 00 Uhr f hrte dazu dass die Grenztrockendauer erst ab diesem Zeitpunkt bemessen wurde dabei traf der Abfluss dieses Nachregens auf ein fast vollkommen entleertes Becken und reichte selbst nicht aus das Becken wieder vollst ndig zu f llen Der Zeitraum zwischen Ende des letzten Teilniederschlags und
8. 4 1 3 Umsetzungsprozesse Die dritte Gr e die bei der Absch tzung der Nitratkonzentration im Grundwasser betrachtet wird sind die Umsetzungsprozesse des Stickstoffs im Boden Die Stickstoffdynamik wird getrieben von einer Reihe biologischer Prozesse die Abbildung 4 7 illustriert 29 2 M A O gi Mineralische Ernteentzu Atmosph rische Organisch 3 D ngung e BA ip Denitrifikation a A Y z A x Be Immobilisierung 5 5 Norg Depot er e m Mineralisierung _ gt NH gt NO gt NO NO3 Eintrag in Gew sser NEE v Z5 NO Eintrag ins Grundwasser Abbildung 4 7 Stickstoffbilanz umsatz und verlagerung im Boden aus GEBEL et al 1998 Der Eintrag von atmosph rischem Stickstoff in den Boden Fixierung geschieht durch Mikro organismen Die R ckf hrung wiederum erfolgt durch Denitrifikationsprozesse verschiedener Bakteriengattungen Als Immobilisierung wird die berf hrung von mineralischem Stickstoff in organische Substanz bezeichnet Diese kann biotisch erfolgen indem Bakterien oder Pilze bevorzugt Ammonium als N hrelement f r die Zellsynthese aufnehmen oder abiotisch durch die Bindung an organische Substanz in Form von Humus Die Freisetzung oder Mobilisie rung von organischem Stickstoff findet durch die Mineralisierungsprozesse statt Die organi sche Substanz wird durch Mikroorganismen zu Ammonium Nitrit u
9. Aufgrund einer detaillierten Analyse der Sensitivit ten der Faktoren in der ABAG kommt AUERSWALD 1987 ebenfall zu dem Ergebnis dass es gerechtfertigt sei die C Faktoren auf Basis des Anbauspektrums von Gemeinden zu ermitteln In dieser Vorgehensweise wird von einem linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil einer Fruchtart in der Fruchtfolge und dem C Faktor der Fruchtfolge ausgegangen eine Voraussetzung die nach AUERSWALD et al 1986 generell erf llt ist Eine Ausnahme bilden Fruchtfolgen mit ber bis mehrj hrigen Futterpflanzen die eine Grasnarbe bilden deren erosionsmindernde Wirkung noch zwei Jahre nachwirkt AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 Futterpflanzen werden jedoch nur in drei der kleineren Gemeinden des Testgebietes zu Anteilen von mehr als 4 auf Ackerland angebaut in diesen wiederum macht Silomais mehr als 70 der Futterpflanzen aus Der Grasnarbeneffekt kann somit vernachl ssigt werden ohne dass dadurch ein nennenswerter Fehler entstehen w rde 1 Im Deutschsprachigen Raum hat sich hierf r der Begriff Relativer Bodenabtrag RBA durchgesetzt Die Angaben zum Anbau der einzelnen Kulturarten lagen gemeindebezogen vor die Angaben zu den f r das MEKA Programm gemeldeten Mulchsaatfl chen auf Gemarkungsebene 217 Auf eine zwar nicht r umliche aber kulturartspezifische Verbindung bez glich erosions mindernder Anbauverfahren wurde von SOMMER 1999 hingewiesen So ist die Praktizierung von Mulchsaat nicht g
10. Il TEIL Ergebnisse und Diskussion 6 Gesamtergebnisse 6 1 Emissionen 6 1 1 N hrstoffe Eigene Ergebnisse In Abbildung 6 1 sind die pfadspezifischen Emissionen die nach den in den vorhergehenden Kapiteln vorgestellten Ans tzen berechnet wurden den Ergebnissen f r Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor gegen bergestellt Die entsprechenden S ulen sind mit oKraich bezeichnet Die Summe bel uft sich auf 263 t Nges a bzw 16 3 t Pges a dies entspricht auf die Fl che des Einzugsgebiets bezogen 1 630 kg km a Stickstoff bzw 102 kg km a Phos phor Die Absolutwerte der einzelnen pfadspezifischen Emissionen sowie der Anteil den sie an den Gesamtemissionen haben sind in Tabelle 6 1 zusammengefasst 350 300 Datm Deposition E Grundwasser E Hofabl ufe amp Abdrift Drainagen E Abschwemmung E Erosion 50 E au er rtliche Stra en amp Wege Mischkanalisations berl ufe Regenwasserkan le E dezentrale Abwasserentsorgung BKl ranlagen 0 Nges Nges 10 x Pges 10 x Pges oKraich Kraichgau oKraich Kraichgau 250 200 150 Emissionen t a 100 Abbildung 6 1 Summe der Emissionen f r Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor 10 fach berh ht f r das Gebiet des oberen Kraichbachs In diesem Projekt berechnet oKraich und nach dem von der LfU modifizierten auf Baden W rttemberg
11. WISCHMEIER amp SMITH 1978 G NDRA et al 1995 wurde damit um gangen Eine Anwendung ber die Grenzen des Wertebereichs der empirischen Gleichung hinaus die zwangsl ufig zu falschen Ergebnissen f hrt wurde damit ausgeschlossen Einer der wesentlichen Fehler in der Ermittlung von Faktoren der ABAG WISCHMEIER 1967 Nach AUERSWALD 1999 kann diese Gleichung au erdem verwendet werden ohne dass Modifikationen bei den anderen Faktorenwerten n tig w ren Die Gleichung lautet 17 1 e 2 3 6 1 sin 0 S 1 5 Gleichung 10 2 mit Hangneigung Wischmeier und Smith arbeiteten bei der Erstellung der USLE laut G ndra et al 1995 mit Hangneigungen im Bereich von 1 7 bis 10 2 221 Dabei musste beachtet werden dass laut HICKEY et al 1994 die Neigung wenn sie ber den entsprechenden im GIS vorhandenen Befehl berechnet wird die gr te Neigung in einer 3x3 Zellen Umgebung der aktuellen Zelle darstellt nicht aber die maximale hangabw rtsge richtete Neigung ber eine Erweiterung der Programmierung im GIS konnte dieses Manko behoben werden Grundlage zur Berechnung der Neigung im GIS war das Digitale H henmodell Aufgrund der oben erw hnten Wichtigkeit dieses Parameters wurde es intensiv auf seine Tauglichkeit untersucht Zun chst wurden daf r die beiden zu diesem Zweck in der Regel verwendeten qualitativen Tests durchgef hrt Ein Vergleich von berechnetem mit digitalisiertem Flussverlauf sowie von
12. berdurchschnittlich hohe Anteil landwirtschaftlich genutzter Fl chen von mehr als 67 unterstreicht dies eindr cklich F r insgesamt 11 Eintragspfade wurden die erforderlichen Eingangsdaten recherchiert und verschiedene Modellans tze auf ihre Einsetzbarkeit zur Beschreibung der Stoffeintr ge in die Gew sser auf Flussgebietsebene untersucht Der Fokus der Datenrecherche lag auf der Gewinnung von statistischen und stofflichen Eingangsdaten mit einem m glichst hohen regionalen Bezug Es wurden daher auf eigene Messdaten und auf die im Einzugsgebiet gewonnenen Ergebnisse Dritter zur ckgegriffen Der Naturraum Kraichgau ist auf Grund des bestehenden Nutzungsschwerpunktes und der daraus resultierenden Gew sserproblematik Gegenstand einer Vielzahl von Untersuchun gen so dass auf umfangreiches Datenmaterial zur ckgegriffen werden konnte Die gepr ften Modellans tze umfassten sowohl physikalisch basierte Modelle zur Beschrei bung von Einzelpfaden als auch konzeptionelle empirische Modellbausteine Intensiv wurden m gliche Alternativen f r diejenigen nicht nur im Untersuchungsgebiet sondern allgemein als bedeutend anzusehenden Eintragspfade gepr ft f r die ein Verbesserungs m glichkeit gesehen wurde Dies sind die Erosion der Grundwassereintrag und die Entlastungen von Mischkanalisationen Entscheidungsrelevant f r die Nutzung eines Modellansatze im hier vorgestellten Gesamt modell waren e realit tsnahe Abbildung der Stoffeintr g
13. 76 2 0 4 1 4 0 0 1 3 0 0 100 0 5 1 0 0 1 3 27 3 0 2 63 3 2 2 0 1 0 0 0 2 0 1 100 0 Cu kg a 103 3 26 3 0 1 0 0 11 0 2 8 166 9 42 5 1 2 0 3 82 2 20 9 5 3 1 3 3 4 0 9 1 7 0 4 17 8 4 5 0 3 0 1 393 0 100 0 Zn kg a 359 5 22 5 0 7 0 0 70 1 4 4 717 5 44 8 6 1 0 4 356 8 22 3 45 0 2 8 16 1 1 0 5 9 0 4 18 7 1 2 4 1 0 3 1 600 5 100 0 Auch die Emissionen von Blei werden zu ber einem Viertel von Mischkanalisations ber l ufen bestimmt die Stoffquelle versiegelte urbane Fl chen ist also auch f r diesen Stoff als wichtig einzusch tzen Im Gegensatz zu den zuvor genannten Schwermetallen machen Kl ranlagen beim Blei aber nur 5 der Summe der Emissionen aus Der prim re Eintragspfad ist f r Blei eindeutig die Bodenerosion die ber 60 der Gesamtemissionen 162 verursacht hnlich prominent ist dieser Eintragspfad bei Nickel bei dem er f r ber 50 der Emissionen steht Vorherrschend ist der Einfluss der Erosion auf die Emissionen aber f r Chrom bei dem er den Berechnungen zufolge 76 2 der Gesamtfracht realisiert Kein anderer in diesem Projekt betrachteter Stoff wird so stark durch einen einzigen Eintragspfad gezeichnet Auff llig ist schlie lich auch dass die Nickelemissionen zu einem bedeutenden Anteil fast 25 durch Eintr ge ber das Grundwasser zustande kommen ein Pfad der ansonsten bei den Schwermetallen nur b
14. WALLING D E 1990 Linking the Field to the River Sediment Delivery from Agricultural Land In BOARDMAN H FOSTER 1 D L amp DEARING J A Hrsg Soil Erosion on Agricultural Land Chichester John Wiley and Sons S 129 152 Zitiert nach WALLING 1996 WALLING D E 1996 Suspended sediment transport by rivers a geomorphological nd hydrological perspective In KAUSCH H amp MICHAELIS W Hrsg Suspended Particulate Matter in Rivers and Estuaries Advances in Limnology 47 proceedings of an international symposium held at Reinbek near Hamburg Germany Stuttgart Schweizerbart S 1 27 WENDLAND F 1992 Nitratbelastung in den Grundwasserlandschaften der alten Bundesl nder BRD Berichte aus der kologischen Forschung Band 8 Forschungs zentrum J lich WERNER W amp WOobDSAK H P Hrsg 1994 Stickstoff und Phosphateintrag in Flie gew sser Deutschlands unter besonderer Ber cksichtigung des Eintragsgeschehens im Lockergesteinsbereich der ehemaligen DDR agrarspectrtum Band 22 Frankfurt Main DLG Verlag M nchen BLV Verl Ges 211 WERNER W OLFS H W AUERSWALD K amp ISERMANN K 1991 Stickstoff und Phosphoreintrag in Oberfl chengew sser ber diffuse Quellen In HAMM 1991 S 665 764 WIESER T 1992 Das Digitale Gel ndemodell Polygrid und seine Anwendungsm g lichkeiten bei Fl chenstillegungs und Extensivierungsprogrammen f r den Raum Querfurt Dissert
15. bzw SMUSI Stadt Kraichtal berechnete Entlastungswassermengen Quk m a der Kanalisationsnetze und die entsprechenden Jahresentlastungsraten E RAAE EE E E AAE 74 L nge Breite und berechnete Gew sseroberfl che des Kraichbachs und seiner Nebengew ssser uuussssnsnsssnanseenessnnennnnnnnnnnnnsnennnnnn naar 80 Anteile der Betriebsfl chen bei Marktfrucht und v ehhaltungsbelrieben una sesn en an 82 Fl che und Anzahl der Betriebe Zs die nicht an ein Kanalnetz angeschlossenen sind und prozentuale Verteilung der Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben in den Gemeinden des Einzugsgebietes KSV SE a e T N 83 Mittelwerte der prozentualen Abflussanteile von Ackerfl chen im Kraichbacheinzugsgebiet aus LARSIM MONERIS BEHRENDT 1999 nd EISELE 2003 A ee ra erea ekna Dete ata haren te taaa aaan Eh akanan i eniai han ehs 84 Xi Tabelle 4 14 Tabelle 4 15 Tabelle 4 16 Tabelle 4 17 Tabelle 4 18 Tabelle 4 19 Tabelle 4 20 Tabelle 5 1 Tabelle 5 2 Tabelle 5 3 Tabelle 5 4 Tabelle 5 5 Tabelle 5 6 Tabelle 5 7 Tabelle 5 8 Tabelle 5 9 Tabelle 5 10 Tabelle 5 11 Tabelle 5 12 Tabelle 5 13 Tabelle 5 14 Tabelle 5 15 Jahreszeitliche Mittelwerte des Direktabflusses der einzelnen Landnutzungen aus LA RSIM 0snsssnsssnsssnnennnnnnnnnnnnnnnnenneennnenn nn Anteil der in Pl ne ausgewiesenen dr nierten Fl chen und ihr Anteil an der landwirtscha
16. enzusammensetzung ab und kann nach seiner Durchl ssigkeit der Speicherkapazit t und dem Verdichtungsgrad beurteilt werden Auf der anderen Seite spielt die Nutzungsintensit t des Bodens eine gro e Rolle bei stark ged ngten Fl chen ist das Risiko der stofflichen Abschwemmung h her als bei extensiv genutzten Fl chen Berechnungsansatz Die fl chengenaue Berechnung der Stofffracht aus dem Oberfl chenabfluss erfolgte nach BEHRENDT 1999 ber die Multiplikation der Wassermengen mit den der Landnutzung entsprechenden Stoffkonzentrationen des oberfl chlich abflie enden Niederschlags und wurde wie folgt berechnet gog pr Aue Cosac om Apr Cosar 1 000 000 000 EOA Emissionen ber Abschwemmungen t a bzw kg a Gleichung 4 23 ADIR Direktabfluss ha a Aac Fl che des Ackerlandes m Coaac Konzentration des Direktabflusses von Ackerfl chen mg l oder ug l ABR Fl che des Brachlandes m Coa gr Konzentration des Direktabflusses von Brachfl chen mg l oder ug l Wasserfl sse Die Auswertungen der Abflussanteile die LARSIM ausgibt sind in Tabelle 4 13 aufgef hrt der Anteil des Oberfl chenabflusses liegt bei 22 MONERIS BEHRENDT 1999 nimmt einen Oberfl chenabfluss an der 5 h her bei 27 liegt und ber einen spezifischen Anteil am j hrlichen Gesamtabfluss berechnet wird Er leitet sich aus dem j hrlichen Sommer und Winterniederschlag ab und ist abh ngig vom Anteil der offenen Fl chen
17. erfasst Bestandsaufnahme Nach FEHR amp SCH TTE 1992 betr gt in stark l ndlich strukturierten Gebieten der Anschluss grad an Kleinkl ranlagen 25 bis 30 Der bundesweite Anteil der dezentralen Abwasser beseitigung liegt bei ca 9 5 OTTO 2000 Abbildung 4 25 zeigt bezogen auf die Kreise Baden W rttembergs den Anteil der Einwohner die an Sammelkan le nicht aber an eine Kl ranlage angeschlossen sind links sowie den Anteil der nicht an die ffentliche Abwasserbeseitigung angeschlossen ist rechts Man erkennt dass auch in den l ndlich strukturierten Kreisen Baden W rttembergs der Anschlussgrad an kommunale Kl ranlagen sehr hoch ist der Kreis Ravensburg nimmt mit 12 7 der Einwohner die nicht an die ffentliche Abwasserbeseitigung angeschlossen sind bereits deutlich die Spitzenposition ein Im gesamten Nord Westen des Landes ist der Anschlussgrad ausgesprochen hoch im hier untersuchten Gebiet liegt er ber 99 es kann in diesem Fall also bereits a priori von insgesamt niedrigen Frachten ber diesen Emissions pfad ausgegangen werden Wassergesetzt f r Baden W rttemberg WG vom 1 Januar 1999 GBI Nr 1 S 1 93 Einwohner 0 0 6 0 6 1 9 019 39 E 3 9 7 8 P gt 78 Keine Angaben Abbildung 4 25 Anteil der Einwohner die an Sammelkan le nicht aber an eine Kl ranlage angeschlossen sind links und Anteil der Einwohner der nicht an die
18. o Grenze 0 o Grenze 1 a Grenze 3 x Grenze 15 Abbildung 10 10 Unterschiedliche Definitionen von Einzelregenereignissen bei Variation des Wertes f r die Grenze Grenztrockendauer gleichbleibend 6 h Niedsim Jahr 1965 Abbildung 10 10 zeigt die unterschiedliche Definition der Einzelregenereignisse eines Jahres bei Variation allein des Wertes f r die Grenze Grenztrockendauer gleichbleibend 6 h Die Bestimmung des Wertes f r die Grenze konnte im Rahmen dieser Untersuchung nur empirisch vorgenommen werden indem die Einzelregenereignisse unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Grenze und Grenztrockendauer bestimmt wurden Das per EGL bestimmte Entlastungsvolumen wurde dann mit dem von SMUSI berechneten verglichen Iterativ konnte sich so der f r das Becken und das Niedsim Jahr optimalen Kombination gen hert werden 15 Im Gegensatz zur aus der Urbanhydrologie bekannten Grenzregenspende wird hier nur in der Festlegung von Ereignisbeginn und ende ein Vergleich mit der Grenze durchgef hrt In den der Ereignisdefinition folgenden Arbeitsschritten werden die Originalwerte genutzt 235 10 2 3 Regen berlauf Menzingen Zuerst wurde der Regen berlauf in Menzingen RMG untersucht Die EGL f r dieses Bauwerk f hrte nach keiner der untersuchten Kombinationen zu einer Entlastung In SMUSI jedoch wurde an drei Ereignissen entlastet und zwar insgesamt immerhin ein Volumen entsprechend 27 1 mm gleich 4 Entlastungsra
19. D 20 515 10 5 0 6 7 8 9 10 11 12 13 Temperatur C Abbildung 7 16 Abh ngigkeit der herbstlichen Nmin Werte Weiherbach 1990 1995 von der mittleren Oktobertemperatu Die Zusammenh nge der Witterung auf den mineralisierten Stickstoffgehalt im Boden sollten auf regionaler und lokaler Ebene weiter untersucht werden Auf regionaler Ebene bieten sich Auswertungen von Vergleichsfl chen hinsichtlich Bodenart und Standort an auf lokaler Ebene hingegen sollte der Schwerpunkt auf D ngungsempfehlung f r einzelne Kulturarten und Bewirtschaftungsmethoden gelegt werden Dazu bieten sich die herbstlichen Nmin Daten an die f r die SchALVO seit ber 10 Jahren in den Wasserschutzgebieten gezogen werden und die Daten des Nitratinformationsdienst NID im Fr hjahr Beim NID gibt es die Besonderheit dass nur 5 aller gezogener Proben auch wirklich die unterste Schicht mitbeprobt wird Bei weiteren 15 der Proben wird die 60 90 cm Schicht anhand von Vergleichsfl chen rechnerisch ermittelt Zu den restlichen 80 gibt es berhaupt keine Angaben 192 8 Schlussfolgerungen und Ausblick Nach der in diesem Vorhaben durchgef hrten Pr fung verf gbarer Berechnungsans tze zur Berechnung von Emissionen in Flussgebieten der Gr e 100 bis 200 km Mesoskala ist festzustellen dass die auf der Makroskala entwickelten empirisch konzeptionellen Ans tze nach entsprechenden Anpassungen und funktionalen Erg nzungen mit gut
20. Dazu wurde grunds tzlich die Stoffkonzentration im Grundwasser mit der ausgetragenen Wassermenge multipliziert letztere ergibt sich als Produkt aus Grund wasserneubildung und der Gr e des Einzugsgebiets siehe Gleichung 4 3 EGW Onrenas Arzo Cow Gleichung 4 3 1 000 000 000 EGW Emissionen in das Grundwasser t a Qint sas Grundwasserneubildung mm m a Aeze Gr e des Einzugsgebietes m Cew Stoffkonzentration im Grundwasser mg l W hrend f r Phosphor eine Stoffkonzentration aus der Literatur bernommen wurde und die Berechnung damit abgeschlossen ist wurde die Stickstoffkonzentration aus den Stickstoff bersch ssen der Bilanz und der Wasserspeicherkapazit t des Bodens abgeleitet U DNR AF 100 C R A Gleichung 4 4 Q nr BAs Cewn Nitratkonzentration im Grundwasser mg N I Urn Stickstoff berschuss auf der landwirtschaftlichen Fl che kg N ha a DNR Denitrifikationsrate kg N ha a AF Austauschfaktor Qinr sas Grundwasserneubildung Imm m a Cown 32 Die Denitrifikationsrate im Boden wurde in Abh ngigkeit vom Standort und den Stickstoff bersch ssen nach WENDLAND 1992 berechnet C DNR DNR x Gleichung 4 5 M pi C zop n DNR Denitrifikationsrate kg N ha a DNR max h chste Denitrifikationsbedingungen am Standort kg N ha a Csoo n N Konzentration des Bodens bezogen auf den mobilen N Anteil mg N kg Boden Michaelis Menten Konstante in Abh ngig
21. G 2001 Analyse der N hrstoffeintr ge und frachten in den Fl ssen des Landes Baden W rttemberg Studie im Auftrag der Landes anstalt f r Umweltschutz von Baden W rttemberg Institut f r Gew sser kologie und Binnenfischerei unver ffentlicht BEUDERT G 1997 Gew sserbelastung und Stoffaustrag von befestigten Fl chen in einem kleinen l ndlichen Einzugsgebiet Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 80 M nchen Oldenbourg BIELERT U HEINRICHS H amp BECKER K W 1999 Validierung von Boden Eluatgehalten zur Prognose von Inhaltstoffen des Boden Sickerwassers f r das untergesetzliche Regelwerk BbodSchV UBA Texte 86 99 Berlin BIRKE M 2003 Aktuelle Daten des Neuen Geochemischen Atlasses f r Baden W rttem berg Schriftliche Mitteilung Bundesanstalt f r Geowissenschaften und Rohstoffe Au en stelle Berlin BLEICH K E 1978 Erosion von B den infolge Bodennutzung In Daten und Dokumente zum Umweltschutz Sonderreihe Umwelttagung Nr 22 Hohenheim S 20 22 Zitiert nach SOMMER 1999 BOARDMAN J DEARING J A amp FORSTER I D L 1990 Soil erosion studies some assessments In BOARDMAN J FORSTER 1 D L amp DEARING J A Hrsg Soil erosion on agricultural land Chichester S 659 672 Zitiert nach BARSCH et al 1998 B HM E HILLENBRAND T MARSCHEIDER WEIDEMANN F SCHEMPP C FUCHS S amp SCHERER U 2001 Bilanzierun
22. Kraichgau liegt jedoch eine regionale Auswertung des R Faktors von SOMMER amp MURSCHEL 1999 vor Ihre quadratische Anpassungsfunktion lautet R Faktor 154 0 374 Na 3 91 10 N Gleichung 10 1 mit Na Jahresniederschlag mm und wurde f r die Ermittlung des R Faktors im Projekt genutzt Die mit Gleichung 10 1 berechneten R Faktoren sind um 50 60 gr er als die ber die Regressionsfunktion von ROGLER amp SCHWERTMANN 1981 berechneten SOMMER amp MURSCHEL 1999 f hren dies auf das spezifische Regionalklima im Kraichgau zur ck in dem es zu einer verst rkten Ausbildung von Gewitterzellen mit Starkregen kommt die als besonders erosiv einzustufen sind Auch GEROLD et al 1992 weisen auf diese klimatische Besonderheit und ihre Bedeutung f r die Erosionsmodellierung hin VOLK et al 2001 betonen generell als Fazit ihrer Untersuchungen zur Berechnung der ABAG Faktoren mittels verschiedener Verfahren die Bedeutung naturr umlich angepasster Algorithmen Die Differenz zwischen den beiden Rechenergebnissen erscheint damit plausibel und die Wahl der regional angepassten Funktion fachlich fundiert Als Jahresniederschlag f r die Berechnung nach Gleichung 10 1 wurde das arithmetische Mittel der von der LfU f r das Projektgebiet angegebenen Gebietsniederschl ge der Jahre 1961 bis 2000 genutzt Mit diesem Wert von 790 mm der innerhalb des von SOMMER amp MURSCHEL 1999 angegebenen Bereichs liegt wird ein R Faktor von 103
23. Pfade konzentrieren Entwicklungspotenzial wird beim Modul Mischwasser berl ufe vor allem auf Seiten der angesetzten berlaufkonzentrationen gesehen Diese k nnen gebietsspezifisch erheb lich differieren was in der derzeitigen Herangehensweise nicht ber cksichtigt wird Ziel sollte ein Verfahren sein das die unterschiedliche St rke der Verschmutzungsquellen von Trockenwetter und Oberfl chenabfluss abbildet und zugleich den Einfluss der Kanal ablagerungen ber cksichtigt Der wesentliche Punkt an dem die Absch tzung der Emissionen aus Bodenerosion verbes sert werden kann ist die Kalkulation des Sediment Eintragsverh ltnisses Es ist unzufrieden stellend dass derzeit dieser so beraus wichtige Retentionsprozess noch mit sehr einfachen Gleichungen berechnet werden muss Laufende Arbeiten die einen Beitrag dazu liefern k nnten wurden im Bericht vorgestellt Als ebenfalls entwicklungsbed rftig im Sinne einer bertragbarkeit wird der Ansatz zur Berechnung von Anreicherungsverh ltnissen gesehen Der gegenw rtig verf gbare ausschlie liche auf dem Sedimenteintrag basierende Ansatz f hrt in einigen Gebieten zur bersch tzung der Stoffeintr ge Die N hrstoffemissionen aus Kl ranlagen k nnen befriedigend abgesch tzt werden Zur zuverl ssigen Berechnung der Schwermetall fehlen vor allem aktuelle Messwerte der Ablauf konzentrationen Angesichts der von uns gesch tzten Gewichtung dieses Pfades erscheint eine en
24. aus BEHRENDT et al 2001 Betrachtet man jedoch Schwermetalle so k nnen Mischkanali sations berl ufe auf keinen Fall vernachl ssigt werden Dies zeigt die diesem Projekt vorangegangene Grobbilanz HAHN et al 2001 sowie bundesweite Emissionssch tzungen f r Schwermetalle FUCHS et al 2002 F r Cadmium Kupfer und Zink betragen die Anteile des Eintragspfads Mischkanalisations berl ufe an den Gesamtemissionen beitr gt zwischen 20 und 40 17 So liefert z B auch die gesetzliche Grundlage weder f r die Betreiber noch f r die Kontrollinstanzen einen Anlass in bestehenden Kanalnetzen Messungen durchzuf hren 56 Mai Schleswig Holstein iR Mecklenburg l Vorpommern 34 Hamburg Sachsen Anhalt burg Nordrhein 34 Westfalen 66 Hessen 12 Sachsen Rheinland Pfalz B ischsystem BER Trennsystem Saarland Ki 94 Baden W rttemberg 84 Bayern Abbildung 4 13 Prozentuale Anteile zu denen die kanalisierten Fl chen in den L ndern im Misch bzw Trennsystem entw ssert werden Daten aus STATISTISCHES BUNDESAMT 2003 Beschreibung der Kanalnetze Im Einzugsgebiet gibt es zwei Kanalisationssysteme die vollumf nglich und ausschlie lich das Abwasser der 16 im Gebiet liegenden Ortschaften ableiten fast ausnahmslos im Misch system F r den oberen Teil des Gebiets ist der Abwasserzweckverband Oberer Kraichbach zust ndig er entso
25. der Grobanalyse HAHN et al 2001 welche im Mittel 33 kleinere Werte lieferte Bereinigt um die unterschiedliche Entlastungsrate sind die Frachten der Grobanalyse im Mittel 17 gr er Ein weiterer Vergleich kann aufgrund der verschiedenen Vorgehensweise nicht stattfinden diese Berechnungen zeigen aber dass die richtige Bestimmung der Entlastungsrate der Schl ssel zu einer zuverl ssigen Sch tzung der Entlastungsfrachten sind Tabelle 5 32 Schwermetallemissionen EMKs im Testgebiet aus dem Pfad Mischkanali sations berl ufe kg a Kanalnetz Cd Cr Cu Ni Pb Zn AZV Oberer Kraichbach 1 59 27 83 119 25 15 90 53 00 512 78 Stadt Kraichtal 0 63 11 11 47 61 6 35 21 16 204 71 Summe 2 22 38 93 166 86 22 25 74 16 717 49 Summe Vorprojekt 1 78 17 80 79 90 22 46 40 73 522 37 5 2 4 Weiter Pfade 5 2 4 1 Kommunale Kl ranlagen Stoffliche Eingangsdaten Bez glich der Schwermetalle liegen Messwerte weder aus den beiden betrachteten Kl ranla gen noch aus dem Landkreis vor Als Konzentrationen wurden deswegen die mittleren Ablaufkonzentrationen von Baden W rttembergischen Kl ranlagen aus den Jahren 1997 bis 2000 angesetzt die im Rahmen eines Projektes zur landesweiten Bilanzierung von Schwer metallemissionen zusammengestellt wurden FUCHS et al 2003 Die genutzten Werte st tzen sich auf eine Datenbasis von ber 600 Werten lediglich f r Zink liegen nur 12 Messwerte zugrunde Die verwendeten Konzentrationen sind
26. die Austr ge ber die Dr nagen durchweg geringer als unter bewirtschafteten Ackerfl chen Tabelle 5 19 Stichproben aus Dr nageabfl sse im Untersuchungsgebiet n b nicht bestimmt Gew sser Landnutzung NO N mg I PO P mg l Datum Kraichbach Dr nage A Acker 15 7 n b 21 02 01 Kraichbach Dr nage A Acker 13 2 0 15 05 08 02 Kraichbach Dr nage B Acker 5 6 n b 21 02 01 Kraichbach Dr nage B Acker 12 9 0 20 05 08 02 Weiherbach Flehingen Brache 1 0 n b 18 04 01 G tzengrund Acker 14 6 0 03 25 06 02 Die Messungen der Dr nageabl ufen von BEUDERT 1997 am Weiherbach liegen zwischen 9 7 und 15 2 mg l NO N und 0 016 mg l PO P und entsprechen damit unseren Wertebereichen genau Etwas genauer analysieren lassen sich aufgrund der Datenmenge nur die regelm ig beprobten Dr nagen Abbildung 5 16 Die Dr nageausl sse wurden zwischen November 2002 und September 2003 im 14 t glichen Rhythmus beprobt W hrend die Dr nage am Humsterbach Brache regelm ig sch ttete und insgesamt 22 Proben gezogen werden konnte lag die Dr nage am Kraichbach Acker ab April 2003 trocken n 10 131 18 I 0 7 T 0 6 14 r 0 5 mn 12 7 Pe BEER Pm d E 104 04 g Z T v q T 0 3 O Z 6 o o 0 2 4 a 0 1 Stickstoff Pers BES Phosphor 9 0 0 Humsterbach Kraichbach Humsterbach Kraichbach Abbildung 5 16 Statistik d
27. die unspezifisch ist und regionale Besonderheiten nicht widerspiegelt Insbe sondere ist jedoch auch fragw rdig ob bei der Herleitung der Formel in den Immissions daten die Einzelereignisse hnlich detailliert erfasst waren wie es im vorliegenden Projekt der Fall ist Unterstellt man eine mangelnde Erfassung von Einzelereignissen so ergibt sich daraus dass der Wert des Sediment Eintragsverh ltnisses zu klein abgesch tzt wird Die verwendete Formel f r das Sediment Eintragsverh ltnis erkl rt auch warum beim Phosphor zwischen Immissionen und Summe der Emissionen keine Differenz erwartet worden war Mit diesem wird die an einem Pegel wiedergefundenen Sedimentfracht be rechnet Die als erosionsbedingte Emissionen angegebenen Gr en sind also als Immissionsfrachten zu verstehen Die meisten anderen Quellen Grundwasser Drainage Abschwemmung sind durch gel ste Stoffe bestimmt f r den Phosphor bei dem die Sedimentation in aller Regel die Retentionsprozesse pr gt ist somit nicht mit R ckhalt im Gew sser zu rechnen Emissionen und Immissionen k nnen als gleich angenommen werden Einzig die Mischwasserentlastungen k men diesbez glich in Frage die aber weniger als 10 der gesamten Emissionen verursachen und somit selbst bei pfadspezifisch hoher Retention bezogen auf die Summe der Emissionen nicht zu relevanten Gr enordnungen f r die Retention f hren k nnen 168 Ein R ckhalt von Phosphor aus Kl ranlagen d
28. f fentliche Abwasserbeseitigung angeschlossen ist rechts in den Kreisen Baden W rttembergs Die Lage des Untersuchungsgebiets ist fett umran det Daten aus STALA 1998 Erster Schritt in der Bilanzierung der Emissionen der dezentralen Abwasserentsorgung ist die Erfassung des Bestandes Im Jahre 2000 2001 als HARTENSTEIN 2001 den Bestand f r das Untersuchungsgebiet aufnahm musste dieser noch einzeln bei den Gemeinden und St dten erfragt werden dabei stellte sich nach zahlreichen Telefongespr chen heraus dass nicht selten wenig Klarheit ber die Situation der dezentralen Abwasserbehandlung in den Gemeinden vorherrscht und die Datenqualit t von der Erinnerungsleistung und dem Wohlwollen des Amtes abhing HARTENSTEIN 2001 Dies d rfte sich jedoch inzwischen bereits wieder ge ndert haben da die Verwaltungs vorschrift des Ministeriums f r Umwelt und Verkehr ber die Abwasserbeseitigung im l ndlichen Raum VwV Abwasserbeseitigung l ndlicher Raum vom 21 11 1997 BBI 1998 S 36 greift die die Gemeinden auffordert ab dem 31 Dezember 1999 die dezentrale Abwasserbehandlung mit einer Satzung ber die Entsorgung von Kleinkl ranlagen und geschlossenen Gruben zu regeln Dies wiederum umfasst auch eine genaue Erfassung des Bestandes Das Ergebnis der Bestandsaufnahme ist in Abbildung 4 26 grafisch wiedergegeben Es wird klar dass abflusslose Gruben das Spektrum der Anlagentypen dominieren und lediglich Mehrkammergruben
29. gt N oO 1 J R Faktor kJ mm m h N gt O o o o o o 966 MENE Abbildung 7 13 Vergleich der f r all 30 NiedSim Jahre berechneten R Faktoren mit den aus den Sch tzformeln anderer Autoren berechneten Werten Auf eine Auff lligkeit soll an dieser Stelle noch verwiesen werden Obwohl das NiedSim Jahr 1973 ein sehr regenarmes Jahr war besitzt es trotzdem die mit Abstand gr ten Einzelwerte 5 Minuten Intensit ten in den NiedSim Daten Zur Veranschaulichung sind die jeweils 5 gr ten Werte der NiedSim Jahre 1966 1973 und 1984 sind in Tabelle 7 2 aufgelistet Tabelle 7 2 Die jeweils 5 h chsten Einzelwerte der Niedsim Daten in 0 01 mm 5 Min 1966 1973 1984 574 1028 615 489 906 497 453 746 470 296 455 277 275 455 195 Es ist naheliegend dass diese Riesenwerte auch dazu f hren dass der ber die NiedSim Daten berechnete R Faktor im Jahr 1973 so hoch ist der h chste berechnete Wert in diesen 30 Jahren siehe Abbildung 7 13 obwohl der Jahresniederschlag vergleichsweise niedrig ausfiel Folgerichtig ist einzig im Jahr 1973 der ber die NiedSim Daten berechnete R Faktor so gro wie der ber die Gleichung von
30. je 2 Jahre vergleichen konnte nachgewiesen werden dass die berechneten Entlastungs frachten in der Realit t um den Faktor 3 resp 5 berschritten wurden Ausschlaggebend f r diesen Befund waren ausschlie lich hohe Fremdwasserspenden w hrend der Wintermo nate MICHALSKA amp PECHER 2000 berichten von einer berschreitung des erwarteten Entlastungsabflusses eines Regen berlaufbeckens einer kleinen Gemeinde in Nordrhein Westfalen um das 7 bis 10 fache Diese Beispiele verdeutlichen dass eine realit tsnahe Ber cksichtigung des Fremdwasser zuflusses zu Kanalisationen dringend geboten ist um zu belastbaren Absch tzungen der entlasteten Stofffrachten zu kommen bertragbare Daten von Regenbecken stehen dabei nicht zur Verf gung da verl ssliche Messungen fehlen Der Fremdwasserzufluss von Kl ranlagen l sst sich methodisch zuverl ssig und mit vertret barem Aufwand bestimmen Im Rahmen eines durch die LfU Baden W rttemberg gef rderten Projektes FUCHS amp LUCAS 2001 wurde gemeinsam mit dem Projektpartner UFT das Verfahren des gleitenden Minimums UFT 1998 zur Quantifizierung der saisonalen und naturr umlichen Bedeutung von Fremdwasserzufl ssen in Mischsystemen an 34 Kl ranlagen erfolgreich getestet Unter Verwendung der t glich gemessenen Zul ufe von Kl ranlagen welche vom Bauamt der Stadt Kraichtal zur Verf gung gestellt wurden kann mit dieser robusten Methode der im Gebiet anfallende Fremdwasserzuschlag best
31. muss einschr nkend 157 erw hnt werden dass speziell in der Berechnung dieses Pfads eine gro e Anzahl an schlecht verifizierbaren Annahmen getroffen werden mussten Dies wurde auch bereits in Kapitel erw hnt Eine Beurteilung kann nur nach Abschluss weiterer Untersuchungen in diesem Bereich vorgenommen werden Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren auf verschiedenen Skalen Abbildung 6 2 zeigt die fl chenspezifischen Emissionen f r Gesamtstickstoff und Gesamt phosphor von drei Gebieten 1 dem oberen Kraichbach aus diesem Projekt 2 dem Land Baden W rttemberg und 3 ganz Deutschland BEHRENDT et al 2002 Die Emissionen von industriellen Direkteinleitern in Baden W rttemberg und Deutschland wurden in diesem Vergleich au en vor gelassen um eine direkte Vergleichbarkeit mit dem Gebiet des oberen Kraichbachs zu gew hrleisten innerhalb dessen sich keine derartigen Quellen befinden 3 500 3 000 Datm Deposition m 2 500 E Grundwasser T E Hofabl ufe amp Abdrift E o Drainagen 2 000 E Abschwemmung A E Erosion S E au er rtliche Stra en amp Wege 5 1 500 Mischkanalisations berl ufe A Regenwasserkan le E dezentrale Abwasserentsorgung T e 1 000 E Kl ranlagen 500 0 Nges Nges is 10xPges 10xPges 10x Pges oKraich Ba W oKraich Ba W D Abbildung 6 2 Summe der fl chenspezifischen Emissionen f r G
32. nach der Ernte beprobt und der Nitrat Informations Dienst NID zieht im Fr hjahr Boden proben um darauf basierend die D ngeplanung zu erstellen In der Praxis gestaltet sich die Auswertung der Nmin Daten nicht problemlos So beschreibt LAMBERT 2004 dass Nmin Werte aus dem Fr hjahr 2003 berraschend hoch waren was angesichts niedriger Werte im Herbst 2002 nicht erwartet worden war In diesem Fr hjahr 2004 verh lt es sich genau umgekehrt nach hohen Herbstwerten weisen ein Teil der Proben hohe andere wiederum sehr niedrige Fr hjahrswerte auf LAMBERT 2004 weist auf Witterungs und Bewirtschaftungseinfl sse hin die einen gro en Einfluss aus bten Neben statistischen Aussagen SCHWEIGERT 2002 die generalisierbare Aussagen zulassen m ssen Einzelergebnisse in Abh ngigkeit der Standorte diskutiert werden Dazu bedarf es aussagekr ftiger Messungen Um Aussagen im Bezug auf die Mobilisierung des organischen Depots zu treffen m ssen Bodenproben stand rtlich und zeitlich gestreut werden Die Beprobung unterschiedlicher Standorte und Kulturarten erfolgt bereits die Probentermine finden bisher berwiegend im Februar statt Zu dieser Jahreszeit ist je nach Witterung der Boden noch nicht gleichm ig erw rmt und die Umsetzungsprozesse noch nicht richtig angelaufen Deswegen m ssen die Proben bis weit ins Fr hjahr gestreut werden und den Zeitpunkt kurz vor D ngung und Saat mit abdecken Die Nmin Werte sind eine wichtige landwirt
33. so sind diese aufgrund des deutlich geringeren Datenbedarfs hydrodynamischen Modellen vorzuziehen Auch R DDER amp GEIGER 1996 schlagen f r die regionale Berechnung von Mischwasserentlastungen hydrologische Modelle vor Positiv an der Nutzung von Simulationsmodellen ist zudem dass man mit ihnen anders als mit allen anderen genannten Methoden in der Lage ist Aussagen ber das zeitgerechte Zusammenwirken von Regenentlastungen und Gew sser zu treffen ATV 1992 Dies ist insofern interessant als der Eintragspfad Mischkanalisations berl ufe der erste wenn nicht gar einzige ist bei dem auch akute Wirkungen eine entscheidende Rolle spielen FUCHS 1997 BORCHARDT 1999 Werden Simulationsmodelle verwendet besteht zudem die M glichkeit das Modell zu kalibrieren plausibilisieren und die Rechenergebnisse somit abzusichern Die anderen Verfahren bieten diese M glichkeit mit Ausnahme der Entlastungsgrenzlinie nicht Anzumerken ist schlie lich noch dass mit der Nutzung von hydrologisch deterministischen Modellen keineswegs ein Aufbl hen der ben tigten Datenmenge einhergeht wie es vielleicht auf den ersten Blick erscheinen mag Die absolute Zahl an ben tigten Eingangsparametern ist zwar zweifelsohne gr er die wesentlichen und aufw ndig zu erhe benden Parameter jedoch gehen auch in die anderen Verfahren ein Dazu z hlt an erster Stelle aber nicht nur die befestigte Fl che Sie stellt den sensitivsten Parameter da
34. ufe Au engebietseinl ufe und Schachtdecken gelangte ein nicht ab sch tzbarer Anteil des oberfl chigen Gebietsabflusses in die Kanalisation Dadurch wurde die Kl ranlage mit einer nicht mehr mit blichen Ma nahmen handhabbaren Menge an Feststoffen beschickt Der Schlamm musste mit mobilen Pumpen aus den Becken der Anlage abgepumpt werden und wurde nach einer Analyse gem AbfKl rV in Abstimmung mit dem Amt f r Landwirtschaft Bruchsal wieder ausgebracht 7 2 2 Ortsbegehung und Probenahme Ein paar Tage nach dem Unwetter f hrte das ISWW eine Ortsbegehung durch um das Aus ma der Sch den dokumentieren und eine Probenahme der betroffenen Fl chen durchf h ren zu k nnen Ziel war die Absch tzung des Gebietsaustrags die Eingrenzung der betroffenen Fl chen und die Berechnung eines ereignisbezogenen Anreicherungsfaktors s Kapitel WB Eson Letzteres war m glich da dieses Ereignis auch am Pegel Ubstadt beprobt w rde s Kapitel 3 Die Spuren von erheblicher Bodenerosion waren deutlich zu erkennen siehe Abbildung 7 5 auch linienf rmige Erosionsformen sind aufgetreten Entsprechend Ausma e nahmen auch die Ablagerungen am Handfu an die ebenfalls zu den onsite Sch den gez hlt werden m ssen siehe Kapitel 5 Erosion wie Abbildung 7 6 zeigt Abbildung 7 5 Deutliche linienhafte Erosionsformen im Diebsgrund Gewann Hunds eich Foto FUCHS IS 180 Abbildung 7 6 Deposition von Erosionsgut Gew
35. ug l 4 ng 3 5 ug 2 8 ug l 33 pg 0 16 kg d 13 93 kg d 9 29 kg d 17 23 kg d 9 75 kg d 20 90 kg d 152 Ergebnisse Abbildung 5 25 zeigt die Ergebnisse der Immissionsberechnung der Schwermetalle unterteilt in die Basis und Ereignisfracht 100 90 80 c e Ke 70 D 0 60 E 50 N o o 40 E i 30 S c lt 20 10 0 Cd Cr Cu Ni Pb Zn BEreignisfracht 1 3 111 0 74 0 138 0 78 0 167 0 Basisfracht 4 7 109 0 181 0 139 0 156 0 1 450 0 Abbildung 5 25 Anteil der Basis und Ereignisfracht an den Immissionen der Schwermetalle Bei der Betrachtung und Analyse des hier als Basisfracht dargestellten Anteils an den Gesamtimmissionen muss ber cksichtigt werden dass die diesem zugrundeliegenden Konzentrationen nicht vom Pegel Ubstadt stammen sondern aus Proben des Kraichbachs in Ketsch an der M ndung in den Rhein s o Dies ist aus zweierlei Gr nden nicht ganz unproblematisch Zum Einen durchflie t der Kraichbach unterhalb des Pegels Ubstadt die Hardtebene danach die n rdliche Oberrheinniederung Diese beiden Naturr ume unterscheiden sich grund legend vom Kraichgau innerhalb dessen das Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs liegt Insbesondere f r die diffusen l ndlichen Quellen ist deswegen mit grunds tzlich anderen Ver
36. und der Nutzung der detaillierten Daten des BMBF Vorhabens Weiherbach PLATE 1992 1996 sollen Metho den zur Stoffstromanalyse im Einzugsgebiet des Kraichbaches angewandt auf die speziellen Verh ltnisse angepasst und weiterentwickelt werden Der Kraichbach unterscheidet sich von der Seefelder Aach neben der deutlich h heren Belastung mit Pflanzenn hrstoffen landwirtschaftliches Vorzugsgebiet dadurch dass auf Grund der Belastungssituation und der bereits vorhandenen Datenlage auch ein erster Versuch zur Analyse des Schwermetall eintrages unternommen werden kann Im Endergebnis soll ein Modell zur Quantifizierung der Eintr ge von Phosphor Stickstoff und Schwermetallen f r kleine bis mittlere Flie gew sser bereitgestellt werden Das Modell wird entsprechend der M glichkeiten und Bed rfnisse der Vollzugspraxis entwickelt Das Vorhaben wurde daher in enger Abstimmung mit der LfU und der Gew sserdirektion N rdlicher Oberrhein GWD NOR durchgef hrt um sicherzustellen dass die Belange der Praxis bei der wissenschaftlichen Bearbeitung in ausreichendem Umfang ber cksichtigt werden Des weiteren waren auch Vertreter der Landwirtschaftsverwaltung des zust ndigen Landratsamtes und des Regierungspr sidiums in die Projektarbeit involviert Zur Frage des Stickstoffeintrages ber das Grundwasser wurde eine Zusammenarbeit mit dem Institut f r Bodenkunde der Universit t Hannover initiiert 1 3 Planung und Ablauf des Vorhabens Ent
37. und einer Wichtungsformel zur Ber cksichtigung des Hangl ngsprofils auf beliebig langen Teilst cken Die dABAG wurde auf Basis eines TIN H henmodells vorgestellt konnte im Rahmen des Projekts jedoch ber eine Programmierung im GIS auch auf Rasterdatengrundlage angewendet werden Ein hnliches Vorgehen w hlten auch LAnG 1997 und L WA 1997 allerdings auf einem Gebiet von nur ca 1 44 km bzw im Ma stab 1 10 000 arbeitend Eine Berechnung der dABAG Faktoren erfolgt zellenweise ber die Gleichung j jr pr A aRKCSLP a R Ki Ci Sih Er Pi Gleichung 4 10 mit aRKCLSP Bodenabtrag des Einzelhanges t ha a a Formparameter des Einzelhanges Hangl nge l ngste Flie l nge m m Hangl ngenexponent des i ten Teilst ckes der i ten Zelle Der Index i zeigt den Wert des entsprechenden Faktors auf dem i ten Teilst ck der i ten Zelle des Hangs an Auf die Bestimmung der einzelnen Faktoren der dABAG wird im folgenden Unterkapiteln kurz eingegangen Eine ausf hrliche Erl uterung und Dokumentation dieses teilweise sehr aufw ndigen Schrittes befindet sich im Anhang dieses Berichts Kapitel 3 TIN Triangulated Irregular Network unregelm ige Dreiecksvermaschung 36 Die einzigartige weltweite Verbreitung der USLE ist sicherlich der einfachen Handhabbarkeit und Parameterbestimmung zuzuschreiben Diese verf hren jedoch auch zu einer missbr uchlichen Anwendung der Gleichung vor der WISCHMEIER
38. unterst tzt durch die Unter legung eines Orthophotos 12 Typen von Wohnbebauung und ein Gewerbegebiet ausgewiesen die Wohnbebauungstypen reichen von lockerer Bebauung bis zum hochgradig versiegelten Ortskern Abbildung 4 19 zeigt die ausgewiesenen Typen 67 wir lt Abbildung 4 19 Abgegrenzte Typen von Wohnbebauung und das Gewerbegebiet der Ortschaft Ober wisheim unterlegt mit einem Orthophoto Grundlage Digi tale Orthophotos von Baden W rttemberg DOP Landesvermessungs amt Baden W rttemberg www lv ow de vom 28 10 02 Az 2851 2 D 2130 Z In einem GIS wurden f r jeden dieser Bebauungstypen sehr detailliert der Versiegelungsgrad bestimmt Nach diesem Schritt konnten die Bebauungstypen in sechs Gruppen aggregiert werden Tabelle 4 6 zeigt diese sowie die ihnen zugeh rigen Versiegelungsgrade Jeweils eine dieser Gruppen wurde im Folgenden jedem kanalisierten Teileinzugsgebiet aller Ortschaften der Stadt Kraichtal zugewiesen Anhaltspunkte f r die bertragung lieferten die Kanalisationspl ne die Topografische Karte TK 25 sowie Ortsbegehungen Tabelle 4 7 listet die ermittelten befestigten Fl chen je Ortschaft im Testgebiet auf 68 Tabelle 4 6 Aus den Bebauungstypen gebildete Gruppen und deren Versiegelungsgrad Gruppe Bebauungstypen Versiegelungsgrad 1 wi 0 55 2 W2 amp W7 0 50 3 WA amp WS5 0 45 4 W8 W12 0 30 5 W3 amp W6 0 25 6 Gewerbe 0 65 Tabelle 4 7 Befestigte Fl che und
39. 0 14 0 12 0 8 0 4 8 6 1 4 5 4 0 KA Unter wisheim 10 x Pges 11 8 12 5 13 4 13 7 12 2 11 6 11 5 10 3 Jahr Abbildung 5 12 F r die Sch tzung der Emissionen ber den Pfad kommunale Kl ranla gen genutzte Jahresmittel der Konzentrationen von anorganischem Stick stoff Cka nanorg Und Gesamtphorphor Cra P Imon Da der in der Abwasserverordnung festgelegte Stickstoffparameter Gesamtstickstoff nur die anorganischen Stickstoffspezies beinhaltet muss zur Sch tzung der gesamten Stickstoff emissionen noch der organische Teil addiert werden Zum Zwecke der Frachtsch tzung wurde deswegen h ufig ein pauschaler Ablaufwert f r organischen Stickstoff von 2 oder 2 5 mg l angesetzt s B SINGER 2000 Mit der neuen Eigenkontrollverordnung vom 20 Februar 2001 wurde f r das Land Baden W rttemberg jedoch auch der Gesamtstickstoff als Summe von TKN NO N und NO N in den Katalog der in der Eigenkontrolle zu erfassenden Parameter aufgenommen Es ist also damit zu rechnen dass sich die Datenlage bez glich des Ablaufs von organischem Stickstoff in der n chsten Zeit deutlich verbessert F r die Frachtsch tzung im Rahmen dieses Projekts standen nur Daten bis einschlie lich des Jahres 2002 zur Verf gung Aus dieser Zeit liegt nur f r die Kl ranlage Flehingen ein Jahresmittelwert des organischen Stickstoffs im Ablauf vor Der Wert betr gt 0 80 mg l F r die Berechnungen wurde von einer Konzentration des organischen Stickstoffs von 1 0
40. Abbildung 7 12 Vergleich der mit verschiedenen Grenzen ermittelten R Faktoren mit den aus den Sch tzformeln anderer Autoren berechneten Werten 7 3 5 Vergleich der in verschiedenen Jahren ermittelten R Faktoren Leider zeigt sich bei dem Vergleich der R Faktor Berechnung in verschiedenen NiedSim Jahren das gleiche Bild wie im Jahr 1966 Der Wert nach SOMMER amp MURSCHEL ist deutlich am h chsten aber selbst der nach SCHWERTMANN et al kann nicht von den errechneten Werten erreicht werden s Abbildung 7 13 In diesen Vergleich gingen die Werte ein die mit einer Grenze von 0 01 mm 5 Min berechnet wurden Da die R Faktoren nach SCHWERTMANN et al bzw SOMMER amp MURSCHEL direkt proportional zum Jahresniederschlag sind l sst sich aus der Grafik auch erkennen dass das NiedSim Jahr 1966 ein extrem regenreiches war hn 1033 mm weshalb genauere Untersuchungen Analysen bei verschieden gro en Grenzen auch f r die Jahre 1984 und 1973 durchgef hrt wurden 1984 durchschnittliches Jahr hn 819 mm 1973 sehr regenarmes Jahr hn 646 mm Die Ergebnisse f hrten jedoch zu keinen qualitativ neuen Beobachtungen 188 200 Niedsim m Schwertmann Sommer Murschel no Y A N oOoog0ooOr a von oo n oO ayto D e eT b N N OO 2 Q Q Q 9900 B e2 9 09 09 0 9090909 09 09 09 09 09 09 09 0 O 2 9 2 5 SE Te ei TEE EEE EEE FE FE FE FE FE ES oO D oO ie
41. Aktivierung von Leistungsreserven im System Abwasserkanal Regenwasserbehandlung und Kl ranlage Forschungsprojekt im Auftrag des Landes Baden W rttemberg Bad Mergentheim Umwelt und Fluid Technik Dr H Brombach GmbH Schlussbericht unver ffentlicht UMWELTBUNDESAMT UBA 1994 Hrsg Projektgruppe N hrstoffeintr ge in die Nordsee Stoffliche Belastung der Gew sser durch die Landwirtschaft und Ma nahmen zur Verringerung Umweltbundesamt Berlin VOLK M STEINHARDT U GR NITZ S amp PETRY D 2001 Probleme und M glichkeiten der mesoskaligen Absch tzung des Bodenabtrages mit einer Variante der ABAG Wasser und Boden 53 12 S 24 30 VON WERNER M 1995 GIS orientierte Methoden der digitalen Reliefanalyse zur Modellierung von Bodenerosion in kleinen Einzugsgebieten Dissertation am Fachbereich Geowissenschaften der Freien Universit t Berlin WAGNER G amp B HRER H 1989 Die Belastung des Bodensees mit Phosphor und Stickstoffverbindungen organisch gebundenem Kohlenstoff und Borat im Abflussjahr 1985 86 Bericht Internationale Gew sserschutzkommission f r den Bodensee Nr 40 Reichenau Internationale Gew sserschutzkommission f r den Bodensee WAGNER S 1991 Bodendifferenzierung in einer landwirtschaftlich genutzten Region des Kraichgaus Geo kodynamik 12 207 236 Zitiert nach HUSMANN 1996 WALLING D E 1983 The Sediment Delivery Problem Journal of Hydrology 65 S 209 237
42. Angaben Siedlung k A 1 sehr gering bis mittel lt 0 3 2 mittel bis hoch 0 2 0 5 3 hoch bis sehr hoch 0 3 0 7 4 sehr hoch bis u erst hoch gt 0 5 5 stark wechselnd k A 6 Rebland k A 7 Gr nland Obstwiesen Wald k A 8 Akkumulation in ebener Lage k A Den im Kartenblatt CC7118 nicht erfassten Teilen des oberen Kraichbachs 5 der Fl che wurden die Attribute der Rahmenlegende ber eine Extrapolation unter Zugrundlegung der B K 350 zugewiesen F r die Fl chen f r die keine Angaben zum K Faktor vorliegen wurde dieser abgesch tzt Der m gliche Fehler zufolge unrichtig angenommenen K Faktoren wird als deutlich geringer angesehen als die sichere Untersch tzung die bei einer kompletten Herausnahme dieser Fl chen aus den Berechnung der Bodenerosion erfolgt Bei der Zuweisung von K Faktoren wurde vor allem auf die der Rahmenlegende entsprechenden Angaben zum Substrat der B den aufgebaut die konkreten Werte wurden entsprechend der Bodenkundlichen Kartieranleitung AG BODEN 1996 gew hlt Tabelle 10 2 gibt eine bersicht ber diesen Arbeitsschritt der im Folgenden detailliert beschrieben wird Die Fl chen die mit der Rahmenlegendennummer Rahmenleg nr 103 attributiert sind werden als skelettfreie bis arme B den der Bodenarten Schluff und Lehm bezeichnet Sie werden der K Faktor Grobeinteilung 0 3 bis 0 7 zugewiesen da Schluff eine sehr hohe Erodibilit t besitzt die von Lehm hingegen von gering bis hoch schwanken k
43. Auch der Anteil den die Emissionen aus Regenwasserkan len an den Emissionen von urbanen befestigten Fl chen haben steigt stetig vom Gebiet des oberen Kraichbachs 7 ber Baden W rttemberg 26 nach Deutschland 52 hin an Dies zeichnet das Vorkommen des Trennsystems in der urbanen Entw sserung in den jeweiligen Gebieten nach Die Emissionen aus Kl ranlagen der insgesamt drittwichtigste Eintragspfad stehen im Ein zugsgebiet des oberen Kraichbachs und in Deutschland f r rund 15 der Gesamteintr ge In Baden W rttemberg hingegen haben sie einen Anteil von ber 25 Mit einer Ausnahme Kupfer sind auch die fl chenspezifischen Emissionen aus Kl ranlagen in Baden W rttem berg gr er als im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs zwischen 9 und 44 In Deutschland sind sie mit einer Ausnahme Nickel geringer zwischen 11 und fast 50 Wie auch beim Phosphor nehmen die fl chenspezifischen Emissionen aus Drainagen vom oberen Kraichbachgebiet ber Baden W rttemberg nach Deutschland hin deutlich zu plus 90 Ba W bzw plus 225 D Eine Tatsache die eindeutig im Zusammenhang mit dem Anteil an drainierten Fl chen steht Die Eintr ge ber das Grundwasser stehen ebenfalls wie beim Phosphor in starker Abh ngigkeit zu den jeweiligen B den und deren Nutzung Die fl chenspezifischen Frachten liegen in Baden W rttemberg im Mittel 130 in Deutschland 290 ber denen im oberen Kraichbachgebiet Diese Tend
44. BROMBACH amp MICHELBACH 1998 FUCHS amp HAHN 1999 FUCHS et al 2002 G DE et al 1999 IKSR 1999 u a Mit Hilfe der Stoffstromanalysen k nnen die Emissionen aus diffusen und punktuellen Quellen pfadspezifisch quantifiziert und Wirkungen im Gew sser gegen bergestellt werden Sie erm glichen damit die Beurteilung der Relevanz einzelner Eintragspfade f r den Ist Zustand und f r Szenarien nach Umsetzung wasserwirtschaftlicher Ma nahmen Sie sind eine fachliche Grundlage f r die Aufstellung von zielf hrenden Ma nahmenprogrammen wie sie die EU Wasserrahmenrichtlinie zur Verbesserung des chemischen und kologischen Gew sserzustandes fordert Die genannten und weitere Arbeiten lieferten die Grundlage zur Festlegung der Bearbeitungsschwerpunkte in diesem Vorhaben Einzelne Eingangsdaten und Modellans tze konnten direkt bernommen werden Neben den oben genannten Arbeiten lieferten eine Vielzahl von Forschungsvorhaben zur modellhaften Beschreibung von Stofftransporten teilweise auf der Ebene von ganzen Einzugsgebieten teilweise zur detaillierten Beschreibung eines einzelnen Transportpfades oder Prozesses wesentlichen Input f r die Bearbeitung diese Vorhabens Tabelle 1 1 fasst beispielhaft einige der dabei ber cksichtigten Vorhaben zusammen Umf nglich sind die gepr ften Modellbausteine in dem Methodenteil zu den einzelnen Eintragspfaden dokumentiert Tabelle 1 1 Vorhabens Autor Forschungsvorhaben und Modellan
45. Erosionsversuchsfeldern Albacher Hof I Erndtebr ck Il und Marburg Ill In Kuron H Jung L amp Schreiber H Messungen von oberfl chlichem Abfluss und Bodenabtrag auf verschiedenen B den Deutschlands Schriftenreihe des Kuratoriums f r Kulturbauwesen Heft 5 Hamburg Verl Wasser u Boden S 25 68 JUNG L BRECHTEL R 1980 Messungen von Oberflaechenabfluss und Bodenabtrag auf verschiedenen Boeden der Bundesrepublik Deutschland Schriftenreihe des Deutschen Verbandes f r Wasserwirtschaft und Kulturbau Heft 48 Hamburg Parey 203 KERN R 2003 Kern ALLB Bruchsal pers nliche Mitteilungen ber i den gesch tzten Anteil der einzelnen Kulturarten auf Ackerfl chen der in Mulchsaat angebaut wird ii die gesch tzte Verteilung der verschiedenen Anbauverfahren im Weinbau im Testgebiet iii zum Streifenanbau bzw dem Anlegen von Getreidestreifen im Testgebiet sowie iv die Ver nderung der Summe der Ackerfl chen im Laufe der Zeit KHANBILVARDI R M amp ROGOWSKI A S 1984 Quantitative evaluation of sediment delivery ratios Water Resource Bull 20 S 865 874 Zitiert nach WERNER et al 1991 KLIK A 2003 Einfluss unterschiedlicher Bodenbearbeitungs auf Oberfl chenabfluss Bodenabtrag sowie auf N hrstoff und Pestizidaustr ge O sterreichiche Wasser und Abfallwirtschaft 55 5 6 S 89 96 KNISEL W Hrsg 1980 CREAMS A Field Scale Model for Chemicals Runoff and Erosion From Ag
46. Faktor Kulturart Anteil an Anteil der in C Faktor C Faktor ackerbaulicher Mulchsaat konv Mulchsaat Fl che angebaut wird Weizen 31 50 0 17325 0 04559 Sommergerste 17 50 0 12962 0 03836 K rner amp Silomais 17 90 0 38953 0 06595 restl Getreidesorten 8 30 0 08000 0 02368 Zuckerr ben 5 90 0 34286 0 06384 Winterraps 8 30 0 06556 0 02081 Rauhfutter 3 0 00400 Brache 7 0 00400 restl Ackerkulturen 4 0 0 06000 Quelle Bodennutzung nach Fruchtarten Struktur und Regionaldatenbank des Statis tischen Landesamtes Baden W rttemberg Quelle KERN 2003 Gesamtfl che in Mulchsaat ist der gemeldeten gleichgesetzt nach KoL 1999 nach AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 gt Wert gesch tzt nach G NDRA et al 1995 3 Die Daten wurden vom EBZI aggregiert zur Verf gung gestellt Entwicklungs und Betreuungszen trum f r Informations und Kommunikationstechnik des Ministeriums f r Ern hrung und l ndlichen Raum Baden W rttemberg Kornwestheim Die Verteilung auf die Kulturarten wurde gesch tzt die Gesamtfl che in Mulchsaat ist der gemel deten angepasst 218 Die Felder die im Direktsaatverfahren bestellt werden sind ebenfalls in den hier als Mulch Fl chen bezeichneten Angaben enthalten Zum Anteil der Direktsaatfl chen liegen jedoch keine Daten vor Im Testgebiet ist jedoch nicht mit einer nennenswerten Verbreitung dieses Verfahrens
47. Faktors f r Ackerfl chen die h henlinienparallel bewirtschaftet werden Das Problem dieser Ma nahme ist jedoch dass sie abh ngig von der Hangneigung nur bis zu einer bestimmten Hangl nge und nur bei schwach erosiven Niederschl gen wirksam ist Zudem ist sie aufgrund betrieblicher Anforderungen nicht immer durchf hrbar Schlie lich gibt es keine Datenbasis aus der die Nutzungsrichtung abgelesen werden kann so dass diese Ma nahme bei Projekten der vorliegenden Skala nicht ber cksichtigt werden kann Auch zum Streifenanbau bzw dem Anlegen von Getreidestreifen machen SCHWERTMANN et al 1987 Angaben bez glich der Wahl eines P Faktors diesen Verfahren wird jedoch im Testgebiet keine Bedeutung zugesprochen KERN 2003 Andere Erosionsschutzma nahmen hingegen werden von der dABAG indirekt ber cksich tigt Eine Terassierung f hrt zu geringeren Hangneigungen mit k rzeren Hangl ngen LS Faktor die damit einhergehende Konturnutzung allerdings muss im P Faktor ber ck sichtigt werden Auch eine in Falllinie k rzere Feldeinteilung als weitere kulturtechnische Ma nahme wird in erster Linie ber den L Faktor abgebildet Der Erosion entgegenwirken k nnen auch eine regelm ssige Kalkung bzw die D ngung mit organischem D nger Diese Aktionen verbessern pflegen die Bodenstruktur ber eine verbesserte Aggregatstabilit t bzw die Erh hung des Humusgehalts des Bodens FELD WISCH 1998 Dieser Effekt findet in einer Abminderu
48. Fremdwasserzuschl ge sind trotz der Betrachtung der Monatsmittelwerte deutlich h her als allgemein angenommen F r die Kl ranlage Kraichtal betr gt der Mittelwert 250 f r die Kl ranlage Flehingen 215 Einschr nkend muss hinzugef gt werden dass keine Methode bekannt ist mit der die Fremdwasserzuschl ge innerhalb des Kl ranlagen Einzugsgebiets regionalisiert werden k nnen Es kann somit nur eine ber das gesamte Einzugsgebiet konstante Fremdwasserspende angenommen werden Indes kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden dass diese Homogenit t nicht gegeben ist Vielmehr werden zum Einen aufgrund unterschiedlicher Lagen von Siedlungen am Hang in der Aue unterschiedliche Fremdwasserspenden erwartet zum Anderen gibt es Punktquellen von Fremdwasser wie z B angeschlossene Brunnen gefasste Quellen oder Au engebiete die per Definition nicht gleichm ig verteilt sind Insbesondere die Elimination der Punktquellen kann ggf eine sinnvolle Ma nahme darstellen Aufschluss k nnten hier jedoch nach heutigem Kenntnisstand nur gezielte Messungen im Gebiet selbst liefern Versiegelungsgrad Der Versiegelungsgrad der multipliziert mit den kanalisierten Fl chen die befestigten Fl chen ergibt wurde in einer Mischung aus klassischem Sch tzverfahren und Luftbildauswertung verarbeitung ermittelt BUTZ amp FUCHS 2003b Als Testgebiet wurde die Ortschaft Ober wisheim ausgew hlt In dieser wurden zun chst
49. Gehalt aus den Grundunter suchungen der Jahre 1999 und 2000 vor LUFA Augustenberg 2001 Diese wurden ausgewertet bez glich Bodenart Nutzung und Lage Gemarkung der beprobten Parzelle 117 Als sinnvollste Differenzierung ergab sich dabei die nach der Nutzung sie ist in Abbildung 5 11 dargestellt 1000 900 800 L 700 8 AVE Std 2 600 MAX_P205 T MIN_P205 g 500 AVE Std 8 400 X Median Wert A X 350 arithm Mittel 300 E 200 K150 X 150 100 0 Acker Reben sonstige 652 58 40 Nutzung Anzahl Werte Abbildung 5 11 Pecar Gehalte des Oberbodens im Testgebiet differenziert nach der Nutzung der Parzelle senkrechter Strich Wertebereich Box Mittelwert Standardabweichung Stern Median Zahl Wert d Medians waagerechter Balken Mittelwert Die Abbildung zeigt dass die Gehalte auf Ackerfl chen am geringsten schwanken w hrend die Gehalte unter Wein weitaus mehr schwanken und zudem deutlich h her sind Dies entspricht den Erfahrungen von WERNER et al 1991 dass Sonderkulturen allgemein h ufig weit ber dem Bedarf ged ngt werden Erwartungsgem schwankt der Wert f r sonstige Nutzungen am st rksten Der Median ist jedoch mit dem der Ackerfl chen gleich so dass eine Differenzierung der P2Os car Gehalte nach Acker und sonstiges sowie Reben am sinnvollsten erscheint Es liegt nahe aus den P gt O car Gehalten O
50. Kapitel 7 2 Im Winterhalbjahr hingegen kann bei milden Temperaturen ber die Humusschicht im Oberboden viel Stickstoff mineralisiert werden der bei entsprechenden Witterungsbedingungen ebenfalls abgesp lt wird F r die N hrstoffkonzentrationen im Oberfl chenabfluss wurde auf die Untersuchungen im Weiherbach zur ckgegriffen einem Teileinzugsgebiet des Kraichbachs Mit Messungen des Oberfl chenabflusses bei Starkregenereignissen Beregnungsversuchen und Laborextraktionen liegen spezifische Daten vor die eine hohe regionale Aussagekraft besitzen Tabelle 5 15 Tabelle 5 15 Mittlere N hrstoffkonzentrationen von Messungen im Oberfl chenabfluss aus BEUDERT 1997 N mg l P mg l Mittelwert 4 03 0 37 Die Berechnung des Oberfl chenabflusses erfolgt ausschlie lich auf den landwirtschaftlichen Fl chen F r Brachfl chen und unversiegelte unbewachsene Fl chen wurde von geringeren Stoffkonzentrationen im abgeschwemmten Wasser ausgegangen und nur die H lfte der Konzentrationen eingesetzt Ergebnisse Die Emissionen ber Abschwemmung werden unter Verwendung der von LARSIM ausgegebenen Direktabflussmengen und der N hrstoffkonzentrationen berechnet Der Unterschied im Abflussverhalten zwischen des Sommer und Winterhalbjahres zeichnet sich in den absoluten Frachten ab wie in Tabelle 5 16 zu sehen ist Tabelle 5 16 F r das Einzugsgebiet des Kraichbachs berechnete Stickstoff und Phosphorfrachten N t a P t a So
51. Kolluvien am Hangfu entstehen eine berdecken der Pflanzen mit Abschwemmassen sch digende Anreicherungen von Agrochemikalien und berd ngung Wasser berschuss und die Ausbildung einer ung nstigen Bodenstruktur St rmer et al 1982 55 Schmutzwasser dem Regenwasserabfluss und von Kanalablagerungen bzw aus der Sielhaut stammen Das Verhalten der Regen berlaufbauwerke ist in hohem Ma e instation r Dies erschwert Messungen in diesem Bereich erheblich was zusammen mit weiteren Gr nden dazu f hrt dass die Datengrundlage als u erst d rftig bezeichnet werden muss Diese Aussage trifft f r quantitative und erst recht f r qualitative Aspekte zu Die hohe Komplexit t bei zugleich schlechter Datenlage ist vermutlich ein Grund warum dieser Pfad in manchen Projekten Programmen zur Absch tzung von Emissionen in Oberf chengew sser schlichtweg vernachl ssigt wird GEBEL amp GRUNEWALD 2001 F amp N UMWELTCONSULT 1997 PRASUHN amp BRAUN 1994 Erlaubt erscheint dies in Deutschland vor allem f r Einzugsgebiete in den n rdlicheren Teilen Deutschlands in denen Trenn kanalisationen deutlich vorherrschend sind wie Abbildung 4 13 zeigt und in der Bilanzierung von N hrstoffen f r die Mischkanalisations berl ufe keine bedeutende Rolle spielen Selbst im berwiegend im Mischkanal entw sserten Land Baden W rttemberg machen sie gerade einmal einen Anteil von 2 4 Stickstoff bzw 10 1 Phosphor der Gesamtemissionen
52. Mehrkammergruben MK Mischkan le OA Oberfl chenabfluss RK Regenkan le SW au er rtliche Stra en amp Wege Anreicherungsfaktor engl enrichment ratio Einwohnerwert Einwohnerzahl Indizes AG Abflusslose Gruben DA dezentrale Abwasserreinigung KA Kl ranlage MG Mehrkammergruben Mi in Mischkanalisation entw ssert Tr in Trennkanalisation entw ssert Gehalt Indizes BOD Boden MD mineralischer D nger OD _ organischer D nger K Faktor der ABAG t h ha N L Faktor der ABAG Michaelis Menten Konstante xix N Niederschlag Indizes a Jahres Som Sommer Win Winter P P Faktor der ABAG Q Abfl sse 1 Indizes BAS Basis DIR Direkt DR Drainspende INT Interflow KA Kl ranlagen OA Oberfl chen 2 Indizes Som Sommer Win Winter R R Faktor der ABAG kJ mm m h S S Faktor der ABAG SDR Sediment Eintragsverh ltnis SL Hangneigung TR Evapotranspiration mm a Bilanz bersch sse kg ha a Indizes LF landwirtschaftliche Fl che Wpfl pflanzenverf gbares Wasser mm a Y Sedimentfracht t a Z Anzahl Indizes B landwirtschaftliche Betriebe Kleinbuchstaben a Formfaktor in der Berechnung der Erosion b Breite einer Zelle m e spezifische Frachten Indizes EW einwohnerspezifische Fracht B betriebsspezifische Fracht in der Landwirtschaft f spezifisc
53. Nutzung eines GIS in der Verwaltung der nach MEKA veranlagten Fl chen MENGEL K 1991 Ern hrung und Stoffwechsel der Pflanze 7 Aufl G Fischer Verlag Jena MEYER L D 1971 Soil Erosion by Water on Upland Areas In SHEN H W Hrsg River Mechanics Volume Il Fort Collins Colorado U S A S 27 1 27 25 MICHALSKA A amp PECHER K H 2000 Betriebliche und kostenm ige Auswirkung des Fremdwassers auf die Kanalisation und die Kl ranlage Gew sserschutz Wasser Abwasser Band 177 Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft RWTH Aachen MINISTERIUM F R UMWELT BADEN W RTTEMBERG UM 1991a Verordnung des Umwelt ministeriums ber Schutzbestimmungen in Wasser und Quellenschutzgebieten und die Gew hrung von Ausgleichsma nahmen Schutz und Ausgleichsverordnung SchALVO Gesetzblatt BaW vom 27 9 1991 545 574 MINISTERIUM F R UMWELT BADEN W RTTEMBERG UM 1991b Gesetz zum Schutz des Bodens Bodenschutzgesetz BSchG Gesetzblatt f r BaW vom 24 6 1991 434 440 MINISTERIUM F R UMWELT UND VERKEHR 1997 Verwaltungsvorschrift ber die Abwasser beseitigung im l ndlichen Raum vom 17 November 1997 In GABI vom 15 01 1998 Nr 1 MINISTERIUM L NDLICHER RAUM MLR 1998 G lled ngung im Ackerbau Merkbl tter f r die umweltgerechte Landbewirtschaftung Nr 15 2 Auflage MINISTERIUM L NDLICHER RAUM MLR 2000a FS NEABI2 Version 1 1 Stand 03 00 MINISTERIUM L NDLICHER RAUM MLR 2000b Stickstoff
54. SOMMER amp MURSCHEL berechnete 7 3 6 Fazit Setzt man wie es an dieser Stelle getan wird voraus dass die ber die Regressions gleichung von SOMMER amp MURSCHEL 1999 berechneten R Faktoren der Realit t ent sprechen so kann die Schlussfolgerung aus den hier vorgestellten Analysen nur lauten 189 dass es mittels den NiedSim Daten zumindest in der vorliegenden Version nicht m glich ist den R Faktor der ABAG abzusch tzen Selbst unter Verwendung des wesentlich kleineren R Faktors entsprechend der Gleichung von SCHWERTMANN et al 1987 als Vergleichsgr e sind die NiedSim R Faktoren im Mittel 20 zu klein Angesichts der Vorteile die eine solche Vorgehensweise hat ist dieses Ergebnis bedauerlich Ein Vorwurf den NiedSim Daten gegen ber kann daraus jedoch nicht abgeleitet werden da diese f r Zwecke der Siedlungsentw sserung erstellt wurden und nicht f r die Bodenabtragsberechnung Denkbar ist es gleichwohl schon dass die hier pr sentierten Ergebnisse auf eine Schw che der NiedSim Daten zumindest im Kraichgau hinweisen M glich w re es jedoch auch dass im Bestimmungsalgorithmus zur Berechnung des R Faktors indirekt die Art und Weise wie ein Regenereignis von einem realen Regenschreiber erfasst wird ber cksichtigt wird Eine Kl rung kann an dieser Stelle nicht erfolgen 7 4 Berechnung des Eintrags in das Grundwasser mit Nmin Daten Verschiedene Autoren HONISCH 1996 SCHWEIGER 1973 konstatieren Zusamme
55. Schwermetalle k nnen im Boden geogenen Ursprungs sein sie gelangen aber auch durch die atmosph rische Deposition und die D ngerausbringung in den Boden Mineralische P D nger weisen relevante Cadmium Chrom und Zinkgehalte auf Wirtschaftsd nger hingegen enthalten gro e Mengen an Kupfer und Zink WILCKE amp D HLER 1995 BANNICK et al 2001 Haupteintragspfad f r die anthropogene Belastung von Blei stellt nach wie vor die atmosph rische Deposition dar FUCHS et al 2002 An der Oberfl che werden die Schwermetalle von Bodenpartikeln adsorbiert und akkumulieren sie sind bei neutralem pH Wert nur gering l slich SCHEFFER SCHACHTSCHNABEL 1998 Konzentrationen Die in der Literatur vorhandenen Daten zur Schwermetallkonzentrationen sind l ckenhaft haben einen starken Einzelcharakter und sind daher nicht geeignet um den Austrag aus Dr nagen abzusch tzen FUCHS 2003 Daher wurden von FucHs et al 2002 Sickerwasserkonzentrationen von landwirtschaftlichen B den herangezogen die innerhalb eines UBA Forschungsvorhabens zu Lysimeterversuchen an unterschiedlichen Standorten in Deutschland BIELERT et al 1999 gemessen wurden Eine Regionalisierung war aufgrund des fehlenden Zusammenhangs zwischen Bodenart und Schwermetallkonzentrationen im 148 Sickerwasser nicht m glich Selbst Sickerwasserkonzentrationsdaten hnlicher Standorte weisen sehr gro e Unterschiede auf Verwendet wurden die Medianwert aller 340 Sickerwasserprobe
56. Strecke wird er als Flachlandbach typifiziert sein mittleres Gef lle bel uft sich auf ca 3 2 o Kurz nach dem Pegel Ubstadt erreicht der Kraichbach die Hardtebene danach die n rdliche Oberrhein niederung in der er nach insgesamt ca 60 km Flie l nge bei Ketsch in den Rhein m ndet Der Verlauf des Kraichbachs durch das Gebiet ist auch aus Abbildung 2 1 ersichtlich BUTTSCHARDT 1994 LFU 2003 1 Strenggenommen geh rt auch das Strombergvorland zum Kraichgau 7 Pegel Ubstadt C oberer Kraichbach geschlossene Ortschaften Kraichbach WV Nebengew sser Landnutzung Landsat BEE versiegelte besiedelte Fl chen Acker Weinbaufl chen __ Brache Gr nlandfl chen BE wald BEE Wasser Feuchtfl chen Abbildung 2 1 Der Pegel Ubstadt der Verlauf des Kraichbachs und seiner Nebengew sser und die geschlossenen Ortschaften im Gebiet hinterlegt mit einem vereinfacht klassifizierten Satellitenbild der Landnutzung Im Testgebiet ist der Kraichbach weder schiffbar noch staugeregelt Am Oberlauf befindet sich der von kl sterlichen Besitzungen als Fischteich angelegte Kraichsee Der Schlangen bach ein Nebengew sser des Humsterbachs welcher in Flehingen ber den Kohlbach in den Kraichbach m ndet ist kurz oberhalb von K rnbach durch ein kleines Hochwasser r ckhaltebecken aufgestaut Die mittleren j hrlichen Niederschl ge betragen im Kraichgau zwischen 720 und 830 mm SOMMER 1999 im Testgebiet
57. Tabelle 4 13 Mittelwerte der prozentualen Abflussanteile von Ackerfl chen im Kraich bacheinzugsgebiet aus LARSIM MONERIS BEHRENDT 1999 und EISELE 2003 Direktabfluss Interflow Sickerwasser LARSIM 22 13 64 MONERIS 27 11 62 EISELE 2003 Die von EISELE 2003 berechneten Wasserbilanz f r das Kraichbacheinzugsgebiet auf Basis fl chenhaft verf gbarer Daten liegt mit einem Anteil von 2 des Direktabflusses am Gesamtabfluss deutlich unter den Werten der beiden anderen Modelle Das Vorgehen von EISELE 2003 beruht auf einer Abwandlung der empirischen Gleichung vom DVWK 1989 Aufgrund von Untersuchungen die belegen dass an bewaldeten Steilh ngen im Schwarzwald selbst bei extremen Abflussereignissen kein Oberfl chenabfluss stattfand wurde dieser Anteil in der Gleichung vom DVWK 1989 als zu hoch eingesch tzt und entsprechend abgewandelt Die Regionalisierung erfolgte unter Anwendung der Curve Number Methode in die Landnutzungsfaktoren und als bodenkundliche Werte kf Werte eingehen 84 Auch in LARSIM ist eine Ausgabe der Direktabfl sse entsprechend der Landnutzung m glich Die Auswertung der Direktabfl sse wurde unterteilt in Sommer und Winterhalbjahr vorgenommen siehe Tabelle 4 14 Tabelle 4 14 Jahreszeitliche Mittelwerte des Direktabflusses der einzelnen Landnutzungen aus LARSIM Landnutzung Direktabfluss 1 5 31 10 Direktabfluss 1 11 30 4 Sommerhalbjahr mm Winterhalbjahr
58. Water CAB International S 253 271 BRUNNER P 1995 Regenwasserbehandlung in Bodenfilterbecken Wasserwirtschaft 85 3 S 134 138 BUTTSCHARDT T 1994 komorphologische Flie gew sserbewertung und ihre Bedeutung f r die Biotopverbundplanung am Beispiel des Kraichgau Karlsruher Berichte zur Geogra phie und Geo kologie Heft 3 Institut f r Geographie und Geo kologie Universit t Karlsruhe BUTZ J 2004 Stoffeintr ge in kleine bis mittlere Flussgebiete Pfad Erosion Vortrag beim Siedlungswasserwirtschaftlichen Seminar WS 2003 04 13 02 2004 Institut f r Siedlungs wasserwirtschaft Universit t Karlsruhe BUTZ J amp FUCHS S 2003a Ergebnisbericht zur Messkampagne der Drosselabfl sse der Regen berlaufbecken des Kanalnetzes der Stadt Kraichtal Institut f r Siedlungs wasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht BUTZ J amp FUCHS S 2003b Estimation of Sealed Surfaces in Urban Areas and the Impact on Calculated Annual Pollution Load due to Combined Sewer Overflows In J RGENS C Hrsg Remote Sensing of Urban Areas Proceedings of the ISPRS WG VII 4 Symposium REMOTE SENSING OF URBAN AREAS 27 29 Juni 2003 Regensburg S 35 40 CLEMENS G amp STAHR K 1994 Present and past soil erosion rates in catchments of the Kraichgau area SW Germany Catena 22 2 S 153 168 DABBERT S HERRMANN S KAULE G amp SOMMER M Hrsg 1999 Landschaftsmo dellierung f r die
59. als Mischsystem ausgebildet Sie wurde 1978 als mechanisch biologische Kl ranlage fertiggestellt Die Kl ranlage konnte die Grenzwerte der neuen Abwasserverordnung nicht erf llen und wurde deswegen in den Jahren 1995 bis 1998 aufwendig erweitert dabei wurden u a eine F llmitteldosieranlage sowie Nitrifikations und Nachkl rbecken neu gebaut Auf inzwischen 30 000 EW ausgelegt behandelt sie derzeit das Abwasser von rd 21 000 Einwohnern Diese wohnen in den Gemeinden Oberderdingen mit den Ortschaften Oberderdingen und Flehingen Zaisenhausen K rnbach Sulzfeld im Ortsteil Bauerbach der Stadt Bretten alle Kreis Karlsruhe sowie in der Ortschaft Sternenfels der gleichnamigen Gemeinde im Enzkreis Alle im Testgebiet liegenden Ortschaften sind somit an eine ebenfalls im Testgebiet liegende Kl ranlage angeschlossen Ans tze zur Frachtsch tzung Verschiedene Methoden zur Sch tzung von Kl ranlagenablauffrachten werden in der Litera tur erw hnt dabei kann generell eine Sch tzung der Zulauffrachten und des Eliminations grades erfolgen oder eine direkte Sch tzung der Ablauffrachten Die jeweilige Fracht wiederum ist berechenbar aus spezifischen Frachten im Zu oder Ablauf und Angaben zu den angeschlossenen Verursacherbereichen Einwohner Industrie oder aus dem Produkt von jeweils gesch tzten bzw gemessenen Wassermengen und Konzentrationen B SINGER 2000 verglich verschiedene Methoden zur Frachtsch tzung anhand eines Daten sa
60. aus Hofabl ufen berechnet wurde Die Berechnung nach der folgenden Gleichung wurde f r Mineral und Wirtschaftsd nger getrennt durchgef hrt Dabei wurde von der Annahme ausgegangen dass von 81 viehhaltenden Betrieben berwiegend Wirtschaftsd nger von viehlosen nur Minerald nger ausgetragen wird EHOsm a EHO Gup sm EHO Gop sm Gleichung 4 22 MD N Gop n EHOsm Schwermetallemissionen ber Hoffl chen kg a EHO Stickstoffemissionen ber Hoffl chen kg a Gmp sm durchschnittlicher Schwermetallgehalt im Minerald nger mg kg oder mg kg TS Guo n durchschnittlicher Stickstoffgehalt im Minerald nger mg kg oder mg kg TS Goo sm durchschnittlicher Schwermetallgehalt im Wirtschaftsd nger mg kg oder mg kg TS Gopn durchschnittlicher Stickstoffgehalt im Wirtschaftsd nger mg kg oder mg kg TS Hoffl chen Zur Ermittlung der Hoffl chen die in offene Gew sser oder Gr ben entw ssern wurde eine Analyse in ArcView durchgef hrt Als Grundlage diente ein Objekt aus den ATKIS Daten das alle siedlungsgepr gten Objekte zusammenfasst und damit auch die au erhalb der geschlossenen Ortschaften vorhandenen versiegelten Fl chen einschlie t Um die Anwesen herauszufiltern die nicht an einen Kanal angeschlossen sind wurden die ATKIS Daten mit den Kanalpl nen verschnitten die innerhalb dieses Projektes digitalisiert wurden Bei den berstehenden Fl chen wurde einzeln berpr ft ob es sich um einen Hof
61. beim Pfad Dezentrale Abwasserentsorgung werden die nach einer gezielten Versickerung den Vorfluter erreichenden Frachten ber den Pfad Grundwasser abge sch tzt Von einem auch nur nachweisbaren Beitrag wird allerdings nicht ausgegangen Selbst unter ung nstigsten Bedingungen an einer h chstbelasteten Stra e AVUS Berlin auf sandigen und sauren B den konnten Wissenschaftler der TU Berlin keine Gefahr f r das Grundwasser durch versickernden von Stra en stammenden Oberfl chenabfluss erkennen KROHN 2001 Die relevanten Emissionsquellen liegen f r die Stra en im Bereich der verkehrsb rtigen Schmutzstoffe also bei Schwermetallen die z B aus Bremsen Reifen und Fahrbahnabrieb und Tropfverlusten stammen Die Verschmutzung der Wege ist gepr gt durch landwirt schaftliche Schmutzquellen wie z B Transportverluste von D ngemitteln und Erntepro dukten von Ger ten und Fahrzeugen abgefallener Boden und Abdrift und Applikationsfehler auf benachbarten landwirtschaftlich genutzten Fl chen Er ist damit eher n hrstoffseitig belastet Bestandsaufnahme Erster Schritt jeder Absch tzung der Emissionen von au er rtlichen Stra en und Wegen ist die Ermittlung der Fl chen die diese im betrachteten Gebiet einnehmen Dazu konnten die Themen 3a 3b und 3c der ATKIS Daten ATKIS DLM 25 BW genutzt werden die das Stra en und Wegenetz als Linien enthalten ber eine Verschneidung mit dem Thema 2a Ortslagen und dem Einzugsge
62. berechneten und digitalisierten H henlinien Abbildung 10 2 zeigt den der TK 25 entsprechenden Flussverlauf aus dem ATKIS Datensatz auf der linken Seite Auf der rechten Seite ist der aus dem DHM berechnete Flussverlauf dargestellt Der Verlauf wird in seiner Struktur ohne Ausnahme korrekt widergegeben Die einzige Abweichung die sich im S d Osten des Gebietes befindet ist auf eine fehlerhafte Digitalisierung der TK im Bereich der Ortschaft Oberderdingen zur ckzuf hren wie sich durch einen direkten Vergleich mit der TK 25 herausstellte Abbildung 10 2 Digitalisierter Flussverlauf links aus den ATKIS Daten und der aus dem Digitalen H henmodell berechnete Flussverlauf rechts Zu einer Flie umkehr kommt es im berechneten Flussverlauf nicht dies m sste nach VON WERNER 1995 zu einer manuellen Nachf hrung des H henmodells f hren oder zum Ausschluss dieser Datengrundlage In einer Detailansicht der berlagerung der beiden Flussverl ufe Abbildung 10 3 ist zu erkennen dass allerdings teilweise eine Verlagerung des Flussverlaufes auftritt die Werte von bis zu 150 m erreichen kann 7 Als Fluss wurden alle Zellen definiert die ein Einzugsgebiet von gr er als 65 ha besitzen dieser Grenzwert wurde iterativ ermittelt 222 Abbildung 10 3 berlagerung von digitalisiertem Flussverlauf Linie und dem aus dem Di gitalen H henmodell berechneten Flussverlauf Raster Detailansicht Abbildung 10 4 Die aus dem
63. dem Projektrat und den Fachgutachtern f r die F rderung und das in uns gesetzte Vertrauen bedanken Besonderer Dank gilt weiterhin den Mitgliedern der Arbeitsgruppe die unsere Arbeit mit gro em Interesse und zahlreichen fachlichen Anregungen begleitet haben und insbesondere aufgrund Ihre Kenntnisse der konkreten Situation vor Ort und ihrem Wissen ber die Belange der Praxis sehr hilfreich waren Folgende Personen konnten f r die Mitarbeit in der Arbeitsgruppe gewonnen werden e Herr Dr Ing J Ruf Herr Dipl Geogr K Henning Herr Dipl Ing V Kolokotronis amp Herr Dipl Ing J Heimler Landesanstalt f r Umweltschutz Karlsruhe e HerrR Kern amp Frau B Straub Amt f r Landwirtschaft Landschafts und Bodenkultur Bruchsal e Herr Prof Dr F Timmermann amp Herr Dr M Mokry Staatl Landwirtschaftl Untersuchungs und Forschungsanstalt Augustenberg Karlsruhe Durlach e Herr Dr Ing H Behrendt Institut f r Binnenfischerei und Gew sser kologie Berlin e Frau Dipl Ing I Steger Regierungspr sidium Karlsruhe e Herr Dipl Ing A Ehrl Herr Dipl Ing W Heidelberger amp Herr Dipl Ing G Werner Gew sserdirektion N rdlicher Oberrhein e Herr Dipl Ing W Merz Landratsamt Karlsruhe e Herr Dr Ing U Weidner Institut f r Photogrammetrie und Fernerkundung Universit t Karlsruhe Unser Dank gilt weiterhin den zahllosen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der St dte amp Ge meinden unseres Testgebietes und d
64. den Ans tzen von FUCHS et al 2003 Retention SM Moneris BW ber der Retention die sich aus der Differenz von Immissionen und Summe der Emissionen Anteil den die Ereignisfracht an den gesamten Immissionen hat ber dem Anteil den der Pfad Erosion bzw Mischkanalisations berl ufe an den gesamten Emissionen hat Schwermetalle mern Meere een Korngr enspezifische Transportkapazit ten unter verschiedenen Modellierungsans tzen GERLINGER 1997 Sensitivit tsparameter nach MCCUEN amp SNYDER 1986 ausgew hlter Eingabeparameter von Erosion 2D 3D uuuuunesssssnnnnennennnnnnnnnnnnnnnnn nenn Mit Erosion 2D 3D simulierte Erosion und Deposition f r das Jahr 1992 aus KUHNIMHOF 2001 Aufr umarbeiten nach dem Regenereignis vom 30 03 2003 Hauptstra e Gochsheim Foto SZAUNTER Stadtverwaltung Kraichtaln s N EAE A E A rer ert erkenne Deutliche linienhafte Erosionsformen im Diebsgrund Gewann Hundseich Foto FucHs ISWW viii 170 Abbildung 7 6 Abbildung 7 7 Abbildung 7 8 Abbildung 7 9 Abbildung 7 10 Abbildung 7 11 Abbildung 7 12 Abbildung 7 13 Abbildung 7 14 Abbildung 7 15 Abbildung 7 16 Abbildung 10 1 Abbildung 10 2 Abbildung 10 3 Abbildung 10 4 Abbildung 10 5 Abbildung 10 6 Abbildung 10 7 Deposition von Erosionsgut Gewann Eigen an der L554 zwischen Flehingen und Gochsheim Foto FUCHS ISWW se
65. den Emissionen aus den Pfaden Kl ranlagen und Abschwemmung haben eine Gr enordnung von ca 10 der Differenz in beiden Modellen Angesichts der Ungenauigkeiten die sich aus der fl chenproportionalen Umrechnung der Frachten aus der Punktquelle Kl ranlage ergeben erscheint die Differenz in diesem Emissionspfad nicht weiter erkl rungsbed rftig sie betr gt auch im direkten Vergleich der beiden berechneten fl chenspezifischen Emissionen lediglich 13 Die Frachten aus Abschwemmung werden hingegen im landesweiten Modell 40 niedriger gesch tzt Das landesweite Modell kalkuliert den Direktabfluss nach EISELE 2003 mit nur 2 im Gegensatz zu dem im oberen Kraichbach verwendeten Modell LARSIM dass einen Direktabfluss von 22 ausgibt Wie schon im Kapitel 4 4 4 Abschwemmung von unbefestigten Fl chen erl utert weisen allerdings beide Modelle hier Schw chen auf Des weiteren wird im Kraichgau eine geringere Stickstoffkonzentration im Oberfl chenabfluss angenommen die im oberen Kraichbach verwendeten h heren Konzentrationen sind durch ortsspezifische Messungen belegt Die Summen der pfadbezogenen Emissionen des Phosphors weichen um ca 2 2 Va von einander ab was einem Anteil von 14 entspricht Der Betrag der Differenz l sst sich alleine aus der bersch tzung des landesweiten Modells von den Emissionen aus Erosion erkl ren die 2 4 t a betr gt Hauptursache f r diesen Unterschied ist das Rechnen mit einem erh h
66. den Transport entscheidend ist Der Abfluss wird in Erosionsmodellen meist durch ein hydrologisches Teilmodell erfasst In diesem ist dabei nicht nur entscheidend was in einem bestimmten Hangsegment geschieht sondern auch was diesem Hangsegment aus dem dar ber liegenden zustr mt Damit wird die Kontinuit tsgleichung zur mathematischen Grundlage fast aller physikalisch begr ndeten bzw prozessorientierten Erosionsmodelle Unter der Vorraussetzung innerhalb eines Berechnungsschrittes zeitlich station rer Verh ltnisse und der Annahme dass sich nur durch Niederschlag und Infiltration nderungen des Abflusses innerhalb eines Segmentes ergeben kann sie wie folgt vereinfacht werden nach SCHMIDT 1999 Gout fo I AX in Gleichung 7 1 mit ro r cos a r Niederschlagsintensit t m s Hangneigung i Infiltrationsrate m s Ax L nge des Hangsegments m qin Zufluss aus dem oberhalb liegenden Hangsegment m m s Gout Abfluss aus dem betrachteten Hangsegment m m s 173 Zur Berechnung der Infiltration greifen alle drei Modelle auf einen auf GREEN amp AMPT 1911 basierenden Ansatz zur ck In diesem wird die Versickerung durch Makroporen nicht ber ck sichtigt Man geht davon aus dass das Niederschlagswasser gleichm ig als Befeuchtungs front von der Oberfl che aus in den homogenen Boden eindringt und dabei den Porenraum vollst ndig ausf llt In diesem vereinfachten Modell gibt es nur zwei Feuch
67. der Niederschlagsmenge abgezogen werden Dabei geht der Niederschlag als langj hriger Mittelwert der Verdunstungswert meist als Standardwert nach HAUDE und der Oberfl chenabfluss als prozentualer Anteil ein Gleichung 4 3 zeigt die hydrologische Grundgleichung Q ras N TR Qpr Gleichung 4 2 Qsas Grundwasserneubildung mm a N langj hriges Niederschlagsmittel mm a TR langj hriges Verdunstungsmittel mm a Qpr Oberfl chenabfluss mm a Die Grundgleichung wurde auf das Untersuchungsgebiet angewendet das Ergebnis ist in Abbildung 4 3 zu sehen 24 Grundwasserneu bildungsrate mm a 100 180 niedrig niedrig 180 240 mittel Bu 240 320 hoch BE gt 320 sehr hoch No Data 0 5 10 Kilometer p Abbildung 4 3 Grundwasserneubildung berechnet nach der hydrologischen Grundgleichung Das Untersuchungsgebiet unterteilt sich in zwei Gebiete mit jeweils gleicher Grundwasser neubildungsrate Die Regionalisierung wird durch die unterschiedliche Niederschlagsmenge in den Teileinzugsgebieten und Unterschiede im Oberfl chenabfluss aufgrund der Topographie erreicht Die Niederschlagsmenge im oberen s d stlichen Teil des Kraichbach einzugsgebietes ist 30 mm h her als im unteren Teil Dem Oberfl chenabfluss wird in diesem Teil des Einzugsgebiet bei dem anstehenden Gestein des Keupers eine gr ere Bedeutung beigemessen Der Unterschied zwischen den beiden Grundwasserneubildungs stufen betr gt 20 mm Ei
68. der den Kl ranlagen zuflie enden Konzentrationen und auf der Kl ranlage selbst in Form einer Verbesserung der Reinigungsleistung Die Aufnahme von h uslichem Schmutzwasser und damit auch den darin enthaltenen Schmutzstoffen ist der ausgewiesene Zweck von Kl ranlagen Zur Verminderung der ge Die Angabe ist damit nicht vergleichbar mit den Angaben der Kl ranlagenbetreiber die im Rahmen der Erkl rung zur Abwasserabgabe gemacht werden m ssen 78 samten Emissionen in die Gew sser kann es bez glich der N hrstoffe sogar sinnvoll sein h here Zulauffrachten in Kauf zu nehmen wenn dadurch z B Anlagen dezentraler Abwas serentsorgung stillgelegt werden Anschluss der Anliegen die ber Mehrkammergruben entw ssern an das zentrale Kanalnetz Bei Neuerschlie ungen Neubau k nnte es auch sinnvoll sein auf neue nachhaltige Sanit rkonzepte zur ckzugreifen um somit Teilstr me auszuschleusen Ein Umbau bestehender Systeme ist keine Handlungsoption Die der Kl ranlage zugeleiteten Schwermetalle stammen gr tenteils aus dem Trinkwas ser dem Dachablaufwasser dem Verkehr und aus Reinigungsw ssern von Haushalten Nur zu 10 bis 20 bez glich Kupfer Blei und Zink stammen sie aus Ausscheidungen und Speiseresten HILLENBRAND et al 2003 und sind damit mehr oder weniger nicht beein flussbar Obwohl jedoch Ma nahmen zur Reduzierung der Hauptquellen n tig und wirksam sind z B Einf hrung von unverbleitem Benzin 1986
69. der mittlere Sedimentr ckhalt ber 2 5 gemessene Jahre betrug 66 3 Ein Ber cksichtigen von Retentionsfl chen und Sedimentationsbecken im Modell w rde sich wiederspiegeln in einer Reduzierung des Sediment Eintragsverh ltnisses eine Quantifi zierung dieses Effektes kann jedoch nicht geleistet werden Der fl chenhafte Stoffeintrag in die Gew sser wiederum kann entweder durch ein Absenken der Stoffgehalte im Oberboden oder durch eine Verringerung des Sedimenteintrags bewirkt 53 werden Auf die Absenkung der Oberbodengehalte soll an dieser Stelle dezidiert eingegangen werden da sie hier nicht nur im Rahmen einer m glichst vollst ndigen Aufz hlung genannt wird sondern ihr durchaus eine besondere Rolle zukommt Zum Einen wirkt sie sich im Gegensatz zur Reduzierung des Sedimenteintrags im vollen Umfang auf den Stoffeintrag aus der Erfolg reduzierter Sedimenteintr ge wird auf den meisten B den durch erh hte Anreicherungsfaktoren ged mpft Zum Anderen besteht f r den Phosphor aufgrund der hohen Versorgung vieler B den mit diesem N hrstoff die deutlich ber dem pflanzenbaulich notwendigen Ma liegt zunehmend die Gefahr einer vollst ndigen Belegung der Sorptionspl tze in oberfl chennahen Boden schichten Dies w rde zu einem Anstieg der Phosphorkonzentrationen im Oberfl chen abfluss und somit zu h heren Stoffeintr gen in Oberfl chengew sser f hren Vor allem aber gel nge Phosphor damit zunehmend auch in tiefere B
70. der unbefestigten Fl chen ben tigte CN Wert wurde anhand des Handbuchs IHWB 1998 aufbauend auf den Bodenverh ltnissen festgelegt Er wurde konstant zu 69 angenommen was der Bodennutzung Weide normal und dem Bodentyp mittleres Versickerungsverm gen z B L ss entspricht Die Rauhigkeit der Sammler wurde mit 1 5 mm beziffert Au engebiete Wie auch in Kapitel d Beschreibung der Kl ranlagen erw hnt sind Au engebiete mit einer Gesamtfl che v n ca 550 ha an das Kraichtaler Kanalnetz angeschlossen Dies entspricht fast dem Dreifachen der angeschlossenen befestigten Fl che bzw grob 90 der kanalisierten Fl che 71 Trotz dieser Gr e wurden Au engebiete im Modell nicht ber cksichtigt Dies ist in bereinstimmung mit dem Arbeitsblatt A 128 der ATV 1992 nach dem Au engebiete in der Regel vernachl ssigt werden k nnen was vor allem auf das unterschiedliche Abflussverhalten zur ckzuf hren ist ATV 1999 Die Belastung der Kl ranlage mit dem zus tzlichen und in der Regel eher unverschmutzten Abfluss ist f r das Kanalnetz ohne Relevanz Systembelastung Niederschlag Der Niederschlag mit dem das in SMUSI bzw KOSIM aufgebaute System zur Berechnung der mittleren j hrlich entlasteten Wassermengen belastet wurde ist die 30 j hrige NiedSim Niederschlagsreihe Die genutzten Dateien wurden f r den Ort M nzesheim erstellt sie wurden als f r das gesamte Testgebiet repr sentativ ange
71. des Direktabflusses und Sedimentaustrags aus dem Gebiet verglichen werden die von BEUDERT 1997 erhoben wurden Von der Definition her entsprechen die Direktabfl sse genau den von Erosion 2D 3D ausgegebenen Abfl ssen Die simulierten Abfl sse berragen jedoch die Pegelmessungen um ein Vielfaches In der Einzelereignis Simulation errechnete Erosion 2D 3D einen mehr als doppelt so gro en Abfluss in der Simulation der 21 gr ten Ereignisse eines Jahres war er fast acht Mal so gro wie der Direktabfluss des gesamten Jahres Analog verhalten sich folgerichtig auch die Fehler in der Berechnung des Sedimentaustrags W hrend die berechnete Sedimentfracht des Ereignisses vom 27 06 94 etwas mehr als 75 der gemessenen Jahresfracht von 1994 ausmacht was angesichts des Ausma es des Ereignisses nicht als unplausibel erscheint ist der f r das Jahr 1992 in den 21 gr ten Ereignissen berechnete Sedimentaustrag ber 100 Mal so gro wie der tats chliche Abbildung 7 3 zeigt die Ergebnisse der Simulation des Abtrags der Deposition im Weiherbach Gebiet des Jahres 1992 Zu erkennen sind die teilweise extrem hohen Werte die immerhin f r eine Fl che von 12 5 x 12 5 m repr sentativ sind 5 Aus diesem Jahr wurden die 21 st rksten Regenereignisse einzeln simuliert 177 Erosion Deposition 1992 nach E 3D E o iha B 20 60tna BE 50 30 Una B o iE tha BE 15 3t ha BE 4 t ha 4 2 tfha FD 11 ha N otha BE 10t ha E10 100
72. des oberen Kraichbachs emittieren fl chenbezogen deut lich weniger als im Baden W rttembergischen Mittel welches 80 h her liegen Vergleichbar sind die fl chenspezifischen Emissionen mit denen in Deutschland Da das Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs im Vergleich dieser drei Gebiete die geringste Einwohnerdichte aufweist sind die auf die Einwohner bezogenen Emissionen von Baden W rttemberg nur 35 gr er 2 04 kg E a von Deutschland sogar 8 geringer 1 40 kg E a als im oberen Kraichbach 1 51 kg E a Addiert man zu den Emissionen aus Kl ranlagen noch die aus der dezentralen Abwasserentsorgung um auch den unterschied lichen Anschlussgrad zu ber cksichtigen so liegen der obere Kraichbach und Deutschland gleich auf 1 51 kg E a bzw 1 54 kg E a w hrend die einwohnerbezogenen Emissionen von Baden W rttemberg fast 40 gr er sind 2 09 kg E a Die Summen der fl chenspezifischen Phosphoremissionen der drei Gebietsmodelle sind nicht so stark unterschiedlich wie die des Stickstoffs Sie schwanken im Vergleich zum oberen Kraichbach zwischen 10 Baden W rttemberg und 11 Deutschland Die Emissionen aus Kl ranlagen sind hierf r ein ma geblicher Faktor Sie liegen fl chenspezifisch in Baden W rttemberg 14 ber in Deutschland 31 unter denen im oberen Kraichbach Einwohnerbezogen emittieren die Kl ranlagen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs sogar am meisten Die Fracht betr gt hier 0 15 V E a gege
73. die Nitratbelastung kleinr umig sehr unterschiedliche sein kann und im Untersuchungsgebiet sowohl Messstellen mit mittlerer Belastung 25 35 mg l 5 6 7 9 mg NO N I als auch hoher gt 50 mg l 11 3 mg NO N I zu finden sind Hinweise auf die Stickstoffgehalte im Boden liegen nur in Form von Tiefenmessungen des mineralisierten Stickstoffgehaltes im Boden vor die w hrend des Weiherbachprojektes gezogen wurden Bis in 3 4 m Tiefe werden im Mittel Gehalte bis zu 60 kg N ha gefunden in einer Tiefe von 8 m bersteigen die mittleren Gehalte 30 kg N ha nicht Ob es sich hierbei um Verd nnung handelt oder es eine noch wandernde Nitratschicht ist kann aufgrund der vorhandenen Informationen nicht interpretiert werden Auch wenn diese Messungen keine Aussagen zu den Nitratkonzentrationen im Sickerwasser treffen zeigen sie die hohen Stickstoffmengen im Boden Stickstoffeintr ge ins Oberfl chengew sser Um die Denitrifikationsrate in der ges ttigten Bodenzone bis zum Eintritt in das Flie ge w sser zu kalkulieren wird die berechnete Nitratkonzentration im Grundwasser der gemes senen Nitratkonzentration im Gew sser gegen bergestellt Aussagen ber die Nitratkonzen trationen im Grundwasser k nnen ber die Verh ltnisse bei Niedrigwasser im Winter gewonnen werden wenn der Zufluss ins Gew sser au er von Kl ranlagen nur vom Grundwasser gespeist wird und nur minimale Umsetzungsprozesse im Gew sser stattfinden Eine Betrachtung d
74. dies nicht praktikabel erscheint wird zudem die M glichkeit geboten diesen Parameter aus Tabellen abzulesen Dazu werden die Angaben Bodenartkategorie Nutzung und Monat des Jahres ben tigt Die Modellierung der Transportkapazit t ist die zweite entscheidende Komponente in der Erosionsmodellierung Der Ansatz der der Transportmodellierung in CREAMS und WEPP zugrunde liegt baut auf YALIN 1977 auf und unterscheidet sich grundlegend von dem 174 Transportmodell in Erosion 2D 3D das wieder auf einem impulsorientierten Ansatz basiert Eine ausf hrliche Diskussion verschiedener Ans tze zur Modellierung der Transportkapazi t t findet sich bei SCHRAMM 1994 Der Ansatz zur Transportmodellierung von YALIN wurde urspr nglich f r den Geschiebe transport entwickelt aus Mangel an speziellen Berechnungsverfahren wird f r die Erosionsmodellierung an dieser Stelle also ein Ansatz aus der Gerinnehydraulik bernommen Dem YALIN schen Ansatz liegen Daten aus Versuchen mit Gleichkorn sedimenten unter Flussbettbedingungen zugrunde SCHRAMM 1994 SCHMIDT 1998 Das Modell konzentriert sich auf den Partikeltransport an der Grenzfl che zwischen Abfluss und Boden bildet also insbesondere den Geschiebetransport ab Wie f r die Modellierung der Partikellosl sung wurde in Erosion 2D 3D auch f r den Trans port ein impulsbasierter Ansatz gew hlt Er stellt den nach unten gerichteten Impulsstrom der absinkenden Partikel dem nach oben gerichtete
75. durch Reinigung von Ger ten auf allen H fen ta Als Jahresniederschlag wurde das arithmetische Mittel der von der LfU f r das Projektgebiet angegebenen Gebietsniederschl ge der Jahre 1961 bis 2000 genutzt der Wert betr gt 790 mm Der Abflussbeiwert wurde wie f r alle Stra en und die versiegelten Wege entsprechend dem Arbeitsblatt ATV A 128 ATV 1992 mit 0 70 beziffert Die N hrstofffrachten die beim Reinigen der Maschinen und Ger te auf dem Hof anfallen wurden wir folgt berechnet EHR p Z5 65 Gleichung 4 21 EHR r N hrstoffemissionen durch Reinigung von Ger ten auf H fen t a ZB Anzahl der Betriebe im Einzugsgebiet eB betriebsspezifische N hrstofffrachten t a Der Vorteil gegen ber anderen Modellen die die Emissionen ber einen prozentualen Anteil von den verwendeten D ngemitteln berechnen ist die Lokalisierung der Eintragsquellen eine genaue Einsch tzung der relevanten H fe und die Einbeziehung der Bewirtschaftungs weise Veredlung Marktfrucht Berechnungsansatz Schwermetalle Die Absch tzung der Schwermetallemissionen ber Hofabl ufe basierte auf den berechneten Stickstoffemissionen Auf Basis der Stickstoffemissionen und dem durchschnittlichen Stickstoffanteil in D ngemitteln wurde zun chst die D ngermenge berechnet die ber Hofabl ufe abgesp lt wird Dieser D ngermenge wiederum wurde ein durchschnittliicher Schwermetallgehalt zugewiesen ber den dann die Menge der Schwermetallemissionen
76. einer Fl che von tiefer gelegenen Fl chen z T abgefangen wird e nimmt die mittlere Breite der Auen zu welche wichtige Retentionsfl chen darstellen e nimmt die mittlere Neigung der Gew ssersohle und damit das Transportverm gen des Gew ssers F hrt man sich a Einflussfaktoren vor Augen so wird klar dass die Beziehung zwischen Einzugsgebietsgr e und Sediment Eintragsverh ltnis in jedem Gebiet Naturraum qualitativ gleich im genauen funktionellen Verlauf jedoch stets verschieden ist Unterschiedliche gebiets bzw naturraumspezifische Auspr gungen dieses Verlaufs werden durch folgende Einflussgr en bewirkt RENFRO 1972 e das Auftreten von linearen Formen der Erosion Da weder Tiefenlinien noch Gerinneerosion mit dem fl chenhaften Bodenabtrag erfasst werden f hrt ihr Auftreten zu einer rechnerischen Erh hung des Sedimenteintragsver h ltnisses e die St rke der Erosionsquelle bersteigt die erodierte Bodenmenge die Transportkapazit t so treten Ablagerungen auf das Sediment Eintragsverh ltnis sinkt Auch das Gegenteil ist allerdings in der Literatur schon berichtet worden In einer L Landschaft in China traten Hyperkonzentrationen an Schwebstoffen auf AFS gt 1 500 g l die zu behindertem ara nn 42 Absetzen und u a damit einem SDR von nahe eins f hrten GONG amp XIONG 1980 MoU amp MENG 1980 e die Korngr enverteilung Da bei gleicher Transportkapazit t eine h here Me
77. emittierte Fracht t a bzw kg a Csw mittlere Konzentration des abflie enden Regenwassers mg l bzw ug l Na Jahresgebietsniederschlag mm Ym Mittlerer Abflussbeiwert Asw Fl che der au er rtlichen Stra en und Wege ha asw Anteil mit Vorfluteranbindung avy Verlustanteil Versickerung des Mulden und Gr ben zuflie enden Wassers Als Jahresniederschlag N wurde das arithmetische Mittel der von der LfU f r das Projekt gebiet angegebenen Gebietsniederschl ge der Jahre 1961 bis 2000 genutzt der Wert betr gt 790 mm Tabelle 4 19 fasst die benutzten Werte f r die weiteren Parameter differenziert nach Stra en und Wegetyp zusammen Ihre Herleitung wird im folgenden erl utert Der mittlere Abflussbeiwert f r alle Stra en und die befestigten Wege wurde entsprechend dem Arbeitsblatt ATV A 128 ATV 1992 mit 0 70 beziffert Unbefestigten Wegen wurde ein Abflussbeiwert von 0 15 zugewiesen der sich aus Ergebnissen von Simulationen ergibt die BEUDERT 1997 f r das Weiherbach Gebiet durchf hrte Grundlage zur Ermittlung des Anteils der Stra en die eine Vorfluteranbindung besitzen sind die teilweise l ckenhaften Entw sserungspl ne Lagepl ne die bei der entsprechenden Beh rde Stra enbauamt Karlsruhe eingesehen werden k nnen Als Durchschnittswerte wurden f r die Bundesstra e 10 und f r die Landes Kreis und Gemeindestra en 7 ermittelt H NBIG 2002 Verbindungs Hauptwirtsch
78. empirischen Gleichungen so dass ber den Fehler der bei einer Abweichung von mittleren Verh ltnissen gemacht wird keine Aussage getroffen werden kann Da es das erkl rte Ziel dieses Projekts war Bilanzierungsans tze zu finden die auch regionale Besonderheiten wiederspiegeln k nnen wurde somit kein auf den Gleichungen des ATV Arbeitsblatts A 128 aufbauendes Verfahren gew hlt Verfahren der Entlastungsgrenzlinie Die Methode der Entlastungsgrenzlinie EGL von XANTHOPOULOS 1990 beschrieben basiert im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Methoden auf der Auswertung einzelner Regenereignisse und besticht trotzdem durch Einfachheit und Transparenz Daraus ergibt 62 sich ein ganz direkter qualitativer Vorteil gegen ber den Simulationsmodellen Es ist m glich sie in herk mmlichen Tabellenkalkulationsprogrammen umzusetzen Aus diesem Grund wurde sie sehr genau auf ihre Anwendbarkeit zur Berechnung der entlasteten Wassermengen aus Kanalisationsnetzen hin untersucht Auch die von XANTHOPOULOS 1990 offen gelassene Frage der Brauchbarkeit in vorentlasteten Gebieten wurde analysiert Im Anhang Kapitel Er sind die berlegungen und Berechnungen detailliert dargelegt Die Ergebnisse k nnen Msgesamt als gut bezeichnet werden was jedoch mutma lich auf besondere Umst nde im zugrundegelegten Kanalisationsnetz zur ckzuf hren ist Zudem bereitet die automatische Abgrenzung von Niederschlagsereignissen aus langj hrigen Kontinua grunds
79. es wundert also nicht dass ihre Gleichung die kleinsten Werte liefert Die von AUERSWALD 1992 aus den Daten Wischmeiers hergeleitete Formel ergibt im oberen Kraichbach einen Wert der fast exakt gleich dem nach GEBEL amp GRUNEWALD 2001 errechneten Wert ist Dabei ist zu beachten dass nach AUERSWALD 1992 auch Verlustprozesse im Gew sser abgebildet werden w hrend GEBEL amp GRUNEWALD 2001 nur den direkten Eintrag ins Gew sser betrachten Der Ansatz von BORCHARDT et al 2000 liefert der Grafik nach zu urteilen einen plausibelen Wert Es ist jedoch anzumerken dass nach diesem Ansatz im vorliegenden Testgebiet aufgrund der Forderung von mindestens 10 t ha a mittlerem Bodenabtrag lediglich 4 5 aller Fl chen am Sedimenteintrag beteiligt sind Dadurch dass diese einen mittleren Boden abtrag von ber 17 ha a haben ergibt sich ein Eintragsverh ltnis von immer noch 14 Retentionsprozesse im Gew sser sind auch hier nicht ber cksichtigt Bemerkenswerterweise r hrt das h chste Sediment Eintragsverh ltnis ber 16 aus der eigenen Ausweisung der source areas nach BEHRENDT et al 1999 her deren Regressionsgleichung den kleinsten Wert lieferte Dies liegt an dem vergleichsweise hohen Anteil an Ackerfl chen und den relativ gro en Neigungen ber 70 der gesamten Ackerfl chen z hlen in unserem Testgebiet nach dieser Definition zu den sogenannten source areas Alle Werte liegen unter dem von PRASUHN am
80. f nf bewirkt eine um 10 zu hoch gesch tzte Lagerungs dichte einen um mehr als 50 zu hoch berechneten Bodenabitrag Beide Parameter waren zudem trotz der sehr guten Datenbasis im Weiherbach Einzugsgebiet nicht als direkt gemessene Gr en verf gbar sondern mussten zun chst aufbereitet werden F r die Lagerungsdichte lagen zwar an 382 Punkten in verschiedenen Horizonten Messungen vor sie entsprachen jedoch nicht dem absoluten Wert sondern einer Klassenzuweisung von 1 sehr gering bis 5 sehr dicht Diese musste den Angaben von SCHMIDT et al 1999 entsprechend in Abh ngigkeit von der Bodenart in die Lagerungsdichte in kg m berf hrt werden Die Messung der Bodenfeuchte wurde im simulierten Jahr 1992 zu insgesamt 40 Terminen an jeweils einer Vielzahl von Bodenpunkten vorgenommen Schwierigkeiten ergaben sich jedoch zum Einen aus der Extraktion von einem Wert f r den Anfangswassergehalt in 20 bis 25 cm Tiefe aus den Integralwerten der TDR Sonden zum Anderen wurden die Messungen nat rlich nicht immer unmittelbar vor einem erosiven Regenereigis durchgef hrt so dass eine manuelle Zuweisung und Absch tzung der Werte unter Ber cksichtigung vorhergehen der Regenereignisse erfolgen musste F r ein einzelnes extremes Regenereignis am 27 06 94 welches ebenfalls simuliert wurde lagen zuf llig Bodenfeuchtemessungen vom Morgen desselben Tages vor 7 1 4 Ergebnisse Die Simulationsergebnisse konnten mit Daten
81. f r die Berechnung entsprechende diskrete Zahlenwerte zugeordnet Der fl chengewichtete Mittelwert der K Faktoren im gesamten Testgebiet betr gt 0 49 t h ha N Der C Faktor quantifiziert die Schutzwirkung die der Anbau von Kulturpflanzen bez glich der Bodenerosion hat Da sich die Informationen die zur Ermittlung des C Faktors herange 3 Nicht erfasst wird damit die Grabenerosion welche jedoch selbst in Landschaften in denen lineare Erosionsfomen h ufiger anzutreffen sind nach Auerswald 1993 meist eine kleinere Bedeutung als die Fl chenerosion hat 37 zogen wurden auf statistische Auswertungen beschr nkten konnte bez glich der Kultur arten sowie der Bewirtschaftungsart keine r umliche Differenzierung vorgenommen werden Unterschieden wurde lediglich zwischen Ackerbau und Weinbau und innerhalb dieser Klassen zwischen verschiedenen Anbaumethoden Mulchsaat beim Ackerbau Begr nungsverfahren beim Weinbau Der resultierende mittlere C Faktor f r Ackerbau fl chen betr gt 0 08 f r Weinbaufl chen wurde er mit 0 20 beziffert S Faktor Hangneigung und L Faktor Hangl nge stellen die bedeutendsten Einflussgr en f r eine r umliche Differenzierung des Bodenabtrags dar SOMMER amp MURSCHEL 1999 und werden teilweise als LS Faktor Topographiefaktor zusammengefasst Sie geben in der ABAG Gleichung dasVerh ltnis des Bodenabtrags eines beliebig geneigten und beliebig langen Hanges zum Bodenabtrag des Sta
82. geliges Band aus Gipskeuper mit einer l ckenhaften L decke ausgebildet Ganz im Osten des Untersuchungsgebietes schlie t das Strombergvorland als zertalte Schilfsandsteinplatte an ber der Bunte Mergelschichten zum Stromberg ansteigen In den T lern ist der Gipskeuper angeschnitten BUTTSCHARDT 1994 2 1 2 Talmorphologie Die Hauptb che u a der Kraichbach verlaufen besonders im s dlichen Kraichgau parallel zueinander in nordwestlicher Richtung Vor der Einm ndung in den Rhein ndert sich die Ausrichtung der T ler nach Westen hin Besonders charakteristisch f r den Kraichbach ist die Asymmetrie der SSW NNE verlaufenden T ler Die Westseiten der T ler zeichnen sich durch lange flach ansteigende konkave Flanken aus die durch eine m chtige L ssschicht bedeckt sind Am Fu e der L ssh gel kommt es zum Austritt mehrerer Quellen die unter anderem den Weiherbach speisen ACKERMANN 1998 Diese Osth nge sind durch eine Vielzahl von Trockent lchen gegliedert die teilweise nebeneinander liegende L sszungen von bis zu 100 m ausbilden Die Ostseiten hingegen sind sehr viel steiler und weisen nur eine sehr gering m chtige L ssbedeckung auf so dass an den Westh ngen teilweise die Schichten des Keuper zu Tage treten Die H nge sind nur m ig zertalt und Quellgruppen wie auf den Westseiten nur einmal bei Menzingen nachgewiesen ACKERMANN 1998 5 Da die H henr cken des Kraichgau Reste des ehemaligen Flachreliefs sind zei
83. genutzt wurden Nicht immer stimmt wie im hier vorgestellten Projekt dieser Raum mit dem untersuchten Gebiet berein siehe Kapitel BB E osion R Faktor Berechnung Ein m glicher Ausweg aus diesem Dilemma wurde ifn der Nutzung von generierten Regenreihen f r die vorschriftengetreue Berechnung des R Faktors gesehen Die Idee der Simulation von langj hrigen hochaufgel sten Regenreihen stammt aus der Siedlungsentw sserung f r die eine hnliche Problematik besteht Eine L sung f r das Land Baden W rttemberg wurde 2001 von B RDOSSY et al vorgestellt Ihr Programm NiedSim erstellt Regenreihen die zwar nicht mit den tats chlich aufgetretenen Niederschl gen bereinstimmen aber mit der gleichen Wahrscheinlichkeit h tten auftreten k nnen Da diese Regenreihen f r jede beliebige Stelle in Baden W rttemberg aufgestellt werden k nnen ist die M glichkeit gegeben eine fl chenhafte differenzierte Betrachtung vorzunehmen Da die generierten Regenreihen selbstverst ndlich digital ausgegeben werden und die Vorschriften von SCHWERTMANN et al 1987 ein starres Regelwerk zur Berechnung des R Faktors vorgeben lag es nahe die Auswertung automatisiert vorzunehmen was konkret ber eine Programmierung im Tabellenkalkulationsprogramm geschah Zur Beurteilung der Berechnungen wurden die Ergebnissen mit den Werten verglichen die aus den Regressionsgleichungen von SCHWERTMANN et al 1987 und SOMMER amp MURSCHEL 1999 ermittelt wur
84. gesucht sie explizit abzusch tzen SCHMITZ 2004 In der Ver ffentlichung von YOUNG amp MUTCHLER 1969 wurde die Basis f r einen sehr interessanter Ansatz zur Berechnung des von einem Schlag ausgetragenen Bodens gesehen der intensiv untersucht wurde In den Jahren 1964 bis 1966 f hrten YOUNG amp MUTCHLER 1969 Beregnungsversuche an Erosionsmessparzellen in Minnesota U S A durch in denen sie ein besonderes Augenmerk auf den Einfluss verschiedener Hangformen auf die Nettoerosion hatten Bez glich der konkaven H nge und nur diese interessieren hier da nur bei ihnen Abla gerungen in relevanten Gr enordnungen zu erwarten sind stellten sie fest dass die Nettoerosion dieser H nge der eines geraden Hanges entspricht der eine Neigung gleich der des konkaven Hanges im Repr sentanzpunkt aufweist Der Repr sentanzpunkt liegt ca 5 m oberhalb des Hangfu es der korrespondierende gerade Hang wird entsprechend als Repr sentanzhang bezeichnet Die Messergebnisse von YOUNG amp MUTCHLER 1969 unterst tzen nach ihren Aussagen auch eine bereits zwei Jahre zuvor von ONSTAD et al 1967 aufgestellte hnliche Hypothese Dieser Zusammenhang besticht durch seine Einfachheit und kann zudem durch eine ent sprechende Erweiterung der dABAG im GIS direkt umgesetzt werden Aufgrund der Aufl sung des DHMs von 30 m konnte allerdings lediglich die Neigung des jeweils letzten Elements eines jeden Flie weges dem gesamten oberhalb liegende
85. ging es jedoch nicht um die Bestimmung des D ngebedarfs einer Kulturart sondern es sollte auf Basis eines festgelegten D ngebedarfs das entstehende N hrstoffsaldo N Saldo kalkuliert werden Dazu wurde die Gleichung mit ihren einzelnen Termen umgestellt 22 Der N hrstoffbedarf orientiert sich an der ortsspezifischen Ernteerwartung er entspricht damit den Annahmen des Landwirtes Von diesem Bedarf werden der bereits im Boden vorhandene mineralisierte Stickstoff Nmin und die Stickstofflieferungen aus den organi schen Depots Standortverh ltnis Erntereste Zwischenfr chte langj hrige organische D ngung abgezogen siehe Abbildung 4 1 Es verbleibt der D ngebedarf der in Form von organischem oder mineralischem D nger gedeckt werden muss Mathematisch betrachtet liegt das N Saldo also zun chst einmal immer bei 0 In der Realit t ist das nicht der Fall Die Gr nde sind gut nachvollziehbar Das im Boden vorhandene Mineralisierungspotenzial ist schwer absch tzbar und auch die organische D ngung schafft keine gleichm ige N hrstoffbereitstellung Die Folgen sind dass das aktuelle Stickstoffangebot von den Landwirten nicht ermittelt und somit voll auf den Pflanzenbedarf angerechnet werden kann und es so zu bersch ssen kommt Um diese Praxis in der Bilanz abzubilden wurden die folgenden Annahmen getroffen Es wurde unterstellt dass e der organische D nger nicht vollst ndig e das Mineralisierungspotential gar nicht u
86. gtd6h Quadrate ohne F llung Man erkennt in dieser Abbildung dass die EGL Methode bei einzelnen Ereignissen Entlastungsvolumina berechnet die gr er sind als die von SMUSI ohne durchl ssige Fl chen berechneten Der Grund dieser bersch tzung kann nur in der Unterschlagung der Flie zeiten in der Methode der EGL liegen 15000 12500 N un a E E 10000 z A 3 z al SMUSI 7500 z a SMUSI_o durchl Fl D r o g15_gtd2h 5 8 5000 A E N w 2 a 2500 oO 22 n oon o 8 0 r r 7 r r 7 r T 7 r r m oO D eo je eo o p oO je Q Q Q Q Q Q Q 2 Q Q Q Q Q m i eo i oO eo je pel e oO oO oO oO oO oO oO oO oO oO oO oO oO oO 1O 1O 10O 1O 1O 1O 1O t10 1O 1O 1O 1O 1O y sp lt 1O 1O o N ee ep N Q o o Q Q e 2 2 Q o T o N o o o Q o gt eo ee N N oO N oO oO oO m m n N N N N N BD Den o Beginn Regenereignis Abbildung 10 14 Entlastungsvolumen jedes Entlastungsereignisses des Niedsim Jahres 1965 aufgetragen ber dem Beginn dieses Ereignisses f r die drei Berechnungsarten SMUSI normale Berechnung SMUSI_o durchl FI Berechnung ohne durchl ssige Fl chen g15_gtd2h Berechnung der EGL Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 2 h Der Vergleich von SMUSI ohne durchl ssige Fl chen und der Kombination g15_gtd2h wurde auch f r den gesamten Zeitraum von
87. h des SMUSI Regenereignis Nr 9 des Niedsim Jahres 1983 10 2 7 Vorschlag zur Erweiterung der Methode der Entlastungs grenzlinie Das Manko der EGL das nur mit einem konstanten Trockenwetterabfluss gerechnet werden kann k nnte bez glich der jahrezeitlichen Schwankungen durch eine Ber cksichtigung des Zeitpunktes des Regenereignisses behoben werden Dies ist sinnvoll in Gegenden mit einem ausgesprochenem Jahresgang des Fremdwassers Denn da nicht nur der Fremdwasser anfall sondern auch die durchschnittliiche H he und Charakteristik von Regenereignissen einen Jahresgang besitzen kann nicht von einem sich ber l ngere Zeitr ume ausgleichen den Fehler ausgegangen werden Die Umsetzung w re in der Tabellenkalkulation mit nur geringem Mehraufwand durchf hrbar F r diese L sung gibt es allerdings die gleichen Vorbehalte wie f r die zuvor angesprochene Ber cksichtigung ereignisspezifischer Anfangsverluste eine grafische Darstellung des Entlastungsbeginns ber eine Entlastungsgrenzlinie w re nicht mehr m glich Dieser Mangel kann wiederum behoben werden indem jedem Niederschlagsereignis die H he des Trockenwetterabflussvolumens hinzuaddiert wird und dieses gleichzeitig nicht mehr als Mittelwert dem Drosselabfluss abgezogen wird Die Punkte der einzelnen Ereignisse w rden damit um variierende Betr ge heraufrutschen die EGL w rde steiler verlaufen Analog k nnten ereignisspezfische Anfangsverluste von der H he
88. handelt und ob sich ein Gew sser in der N he befindet In Einzelf llen war eine Begehung n tig um sich abzusichern ob ein Kanal vorhanden ist oder nicht Die ermittelten Anwesen ohne Anschluss an ein Kanalnetz wurden verglichen mit den von HARTENSTEIN 1999 ber dezentrale Abwasserentsorgung gesammelten Daten der Gemeinden des Einzugsgebietes Beide Arbeiten kommen auf Gemeindeebene zu derselben Gr enordnung an dezentral entw ssernden Anwesen Eine Ermittlung dieser Daten ist also ohne explizite Studie mit zus tzlichen Datens tzen allein als Analyse in einem geographischen Informationssystem m glich Die Fl che und Anzahl der H fe l sst sich ber ArcView berechnen bzw ausgeben BEUDERT 1997 f hrte Untersuchungen zu Stoffaustr gen von befestigten Fl chen am Weiherbach einem Teileinzugsgebiet des Kraichbachs durch und berechnete u a die Stoffaustr ge ber Hofabl ufe von unterschiedlichen Betriebsarealen und Betriebstypen Wie in Tabelle 4 11 zu sehen ist haben Dachfl chen einen durchschnittlichen Anteil von 52 an der gesamten Betriebsfl che die Fl chen der verschmutzten bzw gering verschmutzten Areale wurden von BEUDERT 1997 bei Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben unterschied lich gro bestimmt Da diese Untersuchung aus einem Teileinzugsgebiet des Kraichbachs stammt das dem brigen Einzugsgebiet in Bezug auf die landwirtschaftliche Struktur entspricht wurde die Verteilung auf das gesamte Einzugsgebiet des Kr
89. hat das Mittel der Jahre 1961 bis 2000 einen Wert von 790 mm In diesem Zeitraum betrug der niedrigste Jahresniederschlag 535 mm 1971 der h chste 1154 mm 1968 Das Maximum der Niederschl ge liegt in den Sommermonaten Die mittlere Niederschlagsh he der Jahre 1976 bis 2000 betrug 372mm 47 im Winterhalbjahr und 426 mm 53 im Sommerhalbjahr LFU 2003 Eine verst rkte Ausbildung von Gewitterzellen und Starkregen kann zu Niederschlagsereignissen mit bis zu 75 mm h f hren nach QuisT 1984 Entgegengesetzt zu den Niederschl gen wird der Abfluss zu 55 im Winterhalbjahr reali siert Abfl sse entsprechend 119 mm werden im 25j hrigen Mittel im Winter erzielt im Sommer sind es 98 mm Die gew sserkundlichen Hauptwerte des Pegels Ubstadt sind als Abfl sse und Abflussspenden in Tabelle 2 1 dargestellt Tabelle 2 1 Gew sserkundliche Hauptwerte des Pegels Ubstadt Jahre 1976 2000 MMQ MNg MQ Mq MHQ MHq Abfluss m s 0 612 1 11 7 74 Abflussspende I s km 3 81 6 89 48 2 Beschreibung der Abfl sse im Untersuchungszeitraum Der Untersuchungszeitraum von 2001 2003 war bez glich der Niederschl ge durch zwei nasse und ein sehr trockenes Jahr gekennzeichnet Tabelle 2 2 f hrt die Niederschl ge im Untersuchungsgebiet w hrend des Untersuchungszeitraums auf Tabelle 2 2 Sommer Winter und Gesamtniederschlag im Kraichbacheinzugsgebiet der Jahre 2001 2003 im Vergleich zum langj hrigen Mittel Niederschlag 2001
90. in Erosion 2D 3D der mehr auf die Suspensa ausgerichtet ist die durch Turbulenzen in Schwebe gehalten werden oder absinken Abbildung 7 1 zeigt eindrucksvoll das Ausma der 175 Unterschiede der kongr enspezifischen Transportkapazit ten bei der Anwendung verschie dener Ans tze Die Berechnung der Deposition schlie lich wird in allen drei Modellen gleicherma en ber eine Bilanzierung von Losl sung und Transportkapazit t vorgenommen Der Vergleich der Modelle zeigte dass die Erosion wesentlich detaillierter betrachtet werden kann als dies mit der dABAG geschieht Dadurch tut sich allerdings ein Dilemma auf Der Einzelprozess kann weitestgehend auf die physikalischen Vorg nge abzielend modelliert werden s Losl sungsprozess bei WEPP dann jedoch wird eine erhebliche Menge an spezifischen Daten ben tigt die zu erheben auf der hier ben tigten Skala nicht realisierbar ist Als M glichkeit den einzugebenden Parametersatz zu verkleinern bietet sich wiederum nur an intern oder extern abzusch tzende empirische Faktoren einzuf hren die f r bestimmte B den tabelliert und dem Nutzer zur Verf gung gestellt werden k nnen oder Regressionsgleichungen aufzustellen die unbekannte Parameter auf bekannte zur ck f hren Das Modell ist damit jedoch nur auf die B den anwendbar die tabelliert sind bzw f r die die Regressionsgleichungen erarbeitet wurden das Ergebnis von der Zul ssigkeit und G te der Zuweisung der Parameter bzw
91. inklusive der Summe der Entlastungsvolu mina oberhalb des betrachteten Beckens erfolgen Wird nun die EGL auf das BMG angewendet so ergab die beste Kombination von Grenze und Grenztrockendauer 915 gtd2h ein Jahresentlastungsvolumen welches gerade einmal 48 des von SMUSI berechneten Wertes entsprach Als sensitiv stellten sich die in der EGL zu definierenden Mulden und Benetzungsverluste heraus wurden sie versuchsweise zu Null gesetzt so wird eine Jahresentlastungsvolumen berechnet welches 65 des von SMUSI berechneten entspricht Dabei ist es nicht unseri s die Verluste zu Null zu setzen Durch die kurze Grenz trockendauer welche wiederum durch die kurzen Flie zeiten zum und Entleerungszeiten des Beckens gerechtfertigt sind werden Regenereignisse die durch mehrere Teilereignisse gekennzeichnet sind als Einzelregenereignisse ausgewiesen Ihnen werden in der Logik der EGL die vollen Verlusth hen abgezogen obwohl sie gut zwei Stunden nach dem letzten Niederschlagsereignis sicher auf zumindest noch teilgef llte Mulden treffen und auch Benetzungsverluste nicht in voller H he anzusetzen w ren Problematisch an diese L sung ist nat rlich dass die Frage der Verlusth hen bzw von Vorregen zwar im Einzelfall gekl rt werden kann jedoch nicht in der hier anvisierten automatisierten Herangehensweise Ein Sch nheitsfehler bei der Definition ereignis spezifischer Verlusth hen w re zudem der Verlust f r die Einfachheit
92. ndlich landwirtschaftliich gepr gte Struktur des Testgebiets aus im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs betr gt dieses Verh ltnis 1 19 durchschnittlich sind es im Land Baden W rttemberg 1 53 SLA 2004 Das Acker Gr nlandverh ltnis betr gt 9 1 es dominieren die Marktfruchtbetriebe Typische Fruchtfolgen sind Winterweizen Sommergerste und Mais bzw Zuckerr ben Des weiteren dienen gr ere Fl chen insbesondere an den L ssh ngen dem Obst und Weinanbau Aufgrund der r umlichen Zuordnung der zugrundeliegenden statistischen Daten zu den Gemeinden beziehen sich die Angaben auf die Ortschaften im Testgebiet abz glich der Ortschaft Bauerbach Stadt Bretten und zuz glich der Ortschaft Diefenbach Gemeinde Sternenfels 14 2 3 4 Siedlungswasserwirtschaft Alle Ortschaften die sich im Einzugsgebiet befinden haben ein Kanalnetz das sie an eine der beiden Kl ranlagen die sich ebenfalls im Einzugsgebiet befinden anschlie t Beide Kl ranlagen geh ren der Gr enklasse 4 an und verf gen ber eine Nitrifikation Denitri fikation sowie eine gezielte Phosphorelimination Au erhalb liegende Ortschaften sind nicht an diese Kl ranlagen angeschlossen Die Entw sserung erfolgt berwiegend im Mischsystem lediglich 5 der befestigten Fl chen wurden im Trennsystem erschlossen S mtliche Industrie und Gewerbebetriebe sind an das Kanalnetz angeschlossen es gibt also keine industriellen Direkteinleiter Der Anteil der Einwo
93. ngigkeit vom Niederschlag 191 Abh ngigkeit der herbstlichen Nmin Werte Weiherbach 1990 1995 von der mittleren Oktobertemperatur 44444444482440Rnn nennen 192 Ver nderung des Bodenabtrages bei Ver nderung der Einflussfaktoren relativ zum bayerischen Standardfall 9 Neigung 22 1 m Hangl nge 33 Hackfruchtanteil K Faktor 0 3 R Faktor 70 aus AUERSWALD 1 IS PS nenn a nee tere dere 221 Digitalisierter Flussverlauf links aus den ATKIS Daten und der aus dem Digitalen H henmodell berechnete Flussverlauf rechts 222 berlagerung von digitalisiertem Flussverlauf Linie und dem aus dem Digitalen H henmodell berechneten Flussverlauf Raster Detailansicht Rasierer art hear name erkennen 223 Die aus dem Digitalen H henmodell berechneten H henlinien schwarze breite Striche H he 200 und 220 ber NN unterlegt mit der TK 25 entsprechende H henlinien hervorgehoben Detailansicht des Tesigebieles u ee ee 223 Kumulierte Neigungen der Digitalen H henmodelle des USGS GTOPO30 des Landes Baden W rttemberg DHM BW und des Weiherbach Projektes DHM Whbach 4urssssr sen nnnnnnnnnnennn nen 224 Relative Schlaggr en im Kraichgau nach InVeKoS dem Modell von M v us 1999 und den im Projekt genutzten ATKIS Daten 228 Gerinnenetz im Einzugsgebiet des Weiherbachs nach der im Projekt genutzten Methode der Abflusskonzentration
94. schutz und Landespflege in Baden W rttemberg 87 432 S HICKEY R SMITH A amp JANKOWSKI P 1994 Slope Length Calculations from a DEM within Arc Info GRID Comput Environ and Urban Systems 18 5 S 365 380 202 HILLENBRAND T TOUSSAINT D B HM E FUCHS S amp SCHERER U 2003 Stofffl sse und Emissionen der Schwermetalle Kupfer Zink und Blei in Gew sser und B den Arbeitspapier im Rahmen des Vorhabens Freisetzung von Schwermetallen aus Materialien in die Umwelt Teilvorhaben 2 unver ffentlicht HOHEISEL K 2000 Erfahrungen einer Beh rde bei der berwachung von Kleinkl ranlagen mit biologischer Stufe Korrespondenz Abwasser 47 10 S 1506 1513 HONISCH M 1996 Abh ngigkeit des Wasser und Stoffhaushalts einer L landschaft von Standorten und Bewirtschaftungsintensit t Hohenheimer Bodenkundliche Hefte Nr 38 HUBER P 1996 GIS gest tze Modellierung des erosionsbedingten Eintragspotentials in Flie gew sser am Beispiel der Erpe Diplomarbeit am Institut f r Physische Geographie der Freien Universit t Berlin unver ffentlicht HUSMANN M 1996 Innomogener Sickerwassertransport in der unges ttigten Zone des Weiherbach Gebietes Schriftenreihe Angewandte Geologie Karlsruhe 43 Lehrstuhl f r Angewandte Geologie der Universit t Karlsruhe HuwE B 1992 Deterministische und stochastische Ans tze zur Modellierung des Stickstoffhaushalts landwirtschaftlich genutzter Fl chen a
95. tha BE gt 100 ha Abbildung 7 3 Mit Erosion 2D 3D simulierte Erosion und Deposition f r das Jahr 1992 aus KUHNIMHOF 2001 Vor allem f r den Parameter Direktabfluss w re nat rlich eine Anpassung der Simulations ergebnisse an die tats chlichen Werte m glich die Ergebnisse auch der Berechnung des Sedimentaustrags w rden damit sicher den gemessenen Gr en n her kommen Dies w re jedoch nicht mehr als ein Abstimmen der Simulationsergebnisse mit den Messungen und darf nicht verwechselt werden mit einer Kalibrierung bei der Gr en die nicht bekannt sind ber einen Vergleich von simulierten und gemessenen Werten der Realit t angen hert werden In diesem Fall lagen jedoch die beiden sensitivsten Parameter als gemessene bzw aus Messungen hergeleitete Gr en vor Auch aus dem Gesichtspunkt der verlangten Prognosef higkeit ist dieses Vorgehen nicht zul ssig da zumindest der Anfangswasser gehalt bei jedem Regenereignis einen anderen Wert annimmt und es somit keine Kali brierung f r diesen Parameter geben kann 7 1 5 Fazit Prozessorientierte physikalische Modelle berechnen die Teilprozesse des Erosionsgesche hens teilweise sehr detailliert Sie alle haben jedoch im eher mehr als weniger starken Ausma auch empirische Komponenten die eine bertragung ohne vorherige berpr fung in Gebiete die bei der Modellerstellung nicht ber cksichtigt wurden nicht erlauben Es werden zudem Eingangsdaten in einer Aufl s
96. trockenen durch Partikel oder Gase N hrstoffe werden berwiegend in Form der nassen Deposition eingetragen Schwermetalle in Abh ngigkeit von der Partikelgr e sowohl durch nasse als auch trockene Deposition Berechnungsansatz Die Absch tzung der durch atmosph rische Deposition bedingten Emission auf die Gew sser erfolgte auf Basis der Fracht pro Fl che und der Gew sseroberfl che Die Stoffemissionen aus atmosph rischer Deposition auf alle anderen Oberfl chen werden bei 7 iw aus Zuleitungen Armaturen und metallischen Hausinstallationen 8 Ausnahmen Die Nachr stung kleinerer Kl ranlagen und der Anschluss des mitunter gro en Teils der Bev lkerung in l ndlichen Gebieten der an keine geordnete Abwasserentsorgung angeschlossen ist 79 der Beschreibung der entsprechenden Eintragspfade abgehandelt Mischkanalisations berl ufe Abschwemmung von unbefestigten Fl chen A EAD Berle Gleichung 4 19 EAD Emission durch atmosph rische Deposition t a oder kg a Acsw Fl che der Oberfl chengew sser ha fap Depositionsfracht des Stoffes kg ha a oder g ha a Gew sseroberfl che Die Gew sseroberfl che wurde bestimmt indem zun chst die L nge der im Untersuchungs gebiet flie enden Gew sser des Kraichbachs und seiner Nebengew sser in ArcView mit Hilfe des digitalisierten Gew ssernetzes ermittelt wurde Die Breite wurde beim Kraichbach mit 1 5 m bei den Nebengew ssern mit 0 6 m abgesch
97. tzen zusammengestellt werden Unterschieden wurde dabei nach Trockenwetterabfl ssen Regenwasserabfl ssen im Trennkanal Mischwasser abfl ssen und berl ufen Zudem wurden statistische Auswertungen f r einen weltweiten Datensatz und einen aus Zentraleuropa dokumentiert Der Median erscheint als der Wert der am besten zur Berechnung von mittleren j hrlichen Entlastungsfrachten herangezogen werden kann gew hlt wurde der des Datensatzes aus Zentraleuropa f r den Phosphor Der entsprechende Wert beim Stickstoff basiert auf nur zwei Messungen so dass der Median der Konzentrationen im berlaufwasser des Datensatzes Welt gew hlt wurde Die Zahlenwerte sind in Tabelle 5 8 zusammengestellt Der f r den Gesamtstickstoff im berlaufwasser ermittelte Konzentrationswert von 12 61 mg l erschien den Bearbeitern zun chst als zu hoch Die LFU RUF 2003 nutzt in ihrer Modifikation des Modells MONERIS BEHRENDT et al 2001 f r unser Gebiet einen nicht einmal halb so gro en Wert 5 39 mg l Er wurde der Arbeit von BROMBACH amp MICHELBACH 1998 entsprechend ermittelt Diese baut was den Gesamtstickstoff angeht auf einem einzigen Literaturwert auf welcher zudem durch ein Sichten des Originals SCHULZ et al 1992 nicht best tigt werden konnte Auf der anderen Seite konnte der hier genutzte Wert durch Vergleiche mit Konzentrationen von TKN im berlaufwasser der beiden Datens tze Welt und Zentraleuropa in der Literaturst
98. und Forschungsanstalt Augustenberg LUFA berlie uns anonymisierte Messergebnisse die im Rahmen der sog Grundunter suchung landwirtschaftliich genutzter B den in den Jahren 2000 und 2001 von ihr zusammengestellt wurden Eine r umliche Zuordnung der Daten konnte ber die Attribute Gemarkung Nutzung und Bodenart vorgenommen werden das Ergebnis lag jeweils f r den Parameter P gt Os5 cAL vor Oberbodengehalte von den Schwermetallen die aus der sog Bodensonderuntersuchung des Landes stammen wurden uns von der LfU zur Verf gung gestellt Sie wurden im Jahr 2000 erhoben und stammen von insgesamt 10 Ackerstandorten aus dem gesamten Land Messungen zum Anteil des mineralisierten Stickstoffs im Boden Nmin Werte auf landwirtschaftlichen Fl chen in Wasserschutzgebieten wurden von der Landesanstalt f r Pflanzenbau Forchheim LAP zur Verf gung gestellt In drei Bodenschichten von 0 30 30 60 und 60 90 cm Tiefe werden die Messungen im Fr hjahr zur D ngeplanung und im Zuge der SchALVO UM 1991a ein zweites Mal im Herbst nach der Ernte durchgef hrt Auf den Kl ranlagen obliegt den Betreibern aufgrund der Eigenkontrollverordnung die gesetzliche Pflicht den Abfluss und seine Beschaffenheit regelm ig zu erfassen Neben den Tageswerten des Abflusses waren f r das Projekt die Ablaufkonzentrationen von Stickstoff und Phosphor zu beschaffen sie wurden teilweise von den Betreibern selbst zur Verf gung gestellt tei
99. und f r ganze Einzugsbebiete gemittelte Bodenabtr ge unter den heute praktizierten Anbaume thoden dienen Deutlich hilfreicher sind diesbez glich die Ergebnisse langj hriger Abtragsmessungen die jedoch entsprechend aufw ndiger und damit auch seltener sind Die Erfahrungen von KLIK 2003 unterstreichen diese Aussage Sein Feldversuch mit mehreren Parzellen erstreckt sich auf sechs bzw neun Jahre Rund 80 des gesamten in dieser Zeit gemessenen Bodenabtrags wurde durch ein bzw zwei Ereignisse verursacht SCHAUB amp PRASUHN 1993 weisen darauf hin dass selbst ein Zehn Jahres Mittel des Bodenabtrags durch zwei aufeinander folgende nasse und erosive Jahre deutlich ver ndert werden kann Die zeitliche Extrapolation weniger gemessener Erosionsereignisse gestaltet sich angesichts dieser Verh ltnisse als nahezu unm glich Literatur ber langj hrige Messungen des Bodenabitrags gibt es ber die Versuchsstation Albacher Hof welche bereits 1951 etwa 15 km s d stlich von Gie en eingerichtet wurde JUNG 1956 JUNG amp BRECHTEL 1980 Diese liegt zwar nicht im Kraichgau der Bodentyp ist aber eine Parabraunerde und die Bodenart wird mit schluffigem Lehm angegeben so dass eine gewisse Vergleichbarkeit gegeben ist Die Bodenverluste ber die Zeitspanne von 1951 bis 1967 wurden gemessen und ver ffentlicht Die j hrlichen Abtr ge schwanken stark zwischen 0 065 t ha a und 20 4 t ha a was erneut die Notwendigkeit von langj hr
100. verteilt um den Konzentrations gradienten in Abh ngigkeit von der Landnutzung beschreiben zu k nnen Auf die Berech nung der Emissionen und Immissionen hatte diese weitergehende Analyse jedoch keinen Einfluss Die 14 t glichen Routinemessungen Sch pfproben wurden auf folgende Parametern analy siert Leitf higkeit Temperatur alle gel sten Stickstoffkomponenten Phosphat Sulfat und Chlorid 137 Teileinzugsgebiete N i l W Gew sser Probenahmepunkte 0 5 10 Kilometer aa Abbildung 5 19 Probenahmepunkte der 14 t glichen Routineproben im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Zus tzlich zu den Routineproben die den stofflichen Zustand des Gew ssers bei Mittel bzw Niedrigabfluss beschreiben wurden zur Erfassung von Extremereignissen bei denen ein Vielfaches der normalen Stofffrachten im Gew sser transportiert werden kann Abflusswellen beprobt Zu diesem Zweck wurde am Pegel Ubstadt eine ereignisgesteuerte Probenahme installiert die es erm glichte erh hte Abflusswellen automatisch zu beproben Durch die von der Gew sserdirektion Nord durchgef hrten Pegelmessungen konnte auf genaue Abflussdaten zugegriffen werden Der Grenzwert zum Ausl sen der Probenahme wurde in Abh ngigkeit des aktuellen Basisabflusses gew hlt Aus den Abflusswellen wurden dann st ndliche Mischproben gezogen die einzeln analysiert wurden Neben dem Standardanalyseprogramm der Routineproben wurden die Ereignisproben zus tzlich auf pa
101. vollst ndiger Entleerung des Beckens war also bei diesem Ereignis sehr kurz Die Ganglinie des im Becken gespeicherten Volumens einer weiteren SMUSI Simulation dieses Ereignisses allerdings ohne Drosselkennlinie mit einer Trennsch rfe von 1 ist in Abbildung 10 13 als schmale Linie eingezeichnet Wird das Ergebnis der EGL auf diese SMUSI Berechnungsvariante bezogen so gleicht sich das Ergebnis der EGL f r das Ereignis Nr 2 dem SMUSI Ergebnis um 2 Punkte besser an Aus Abbildung 10 13 ist auch zu erkennen warum die Ann herung nicht gr er ausf llt Bei der zweiten Berechnung ergeben sich l ngere Leerstandszeiten f r das Becken die den positiven Effekt auf das Ergebnis teilweise wieder ausgleichen Der Abfluss von durchl ssigen Fl chen ist auch f r das BMG eine nicht zu vernach l ssigende Fehlerquelle Das von SMUSI berechnete Jahresentlastungsvolumen sinkt um 17 wenn dieser von der Simulation exkludiert werden Das von der EGL berechnete Volumen betr gt auf diese Berechnung bezogen 56 239 Dabei sind nicht nur die kurzen intensiven Ereignisse von Relevanz f r den Abfluss von unversiegelten Fl chen sondern auch langgestreckte Ereignisse mit Intensit ten von bis zu 100 0 01 mm 5 min entsprechend 33 V s ha Der Anteil des Abflusses unbefestigter Fl chen am Gesamtabfluss einzelner Ereignisse betr gt bis zu 48 Anzumerken bleibt noch dass Regenereignisse wie das Ereignis Nr 2 langestreckt niedrige Intensi
102. wW N Tage vs mittlere Werte A Ae ee A untere H llwerte a ee pe I n Q T T T T T T T Unterschreitungsdauer Tage o 50 100 150 200 250 300 350 Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Abbildung 2 3 Tages und Monatsmittel der Abfl sse sowie Dauerlinie des Jahres 2002 und mittlere Werte obere und untere H llwerte der langj hrigen Dauerlinie F r das Jahres 2003 liegen nur Daten bis zum 18 09 2003 vor Danach wurden am Pegel Ubstadt Umbauma nahmen f r eine Rauhe Rampe durchgef hrt und der Pegel einige 10 Wochen au er Betrieb genommen Dadurch bedingt konnte kein Vergleich des Kalenderjahres mit dem langj hrigen Mittel erstellt werden siehe Abbildung 2 4 Es kann ein nasser Winter konstatiert werden in dem der mittlere Abfluss mit MQwinter 1 75 m deutlich ber dem langj hrigen Mittel lag 1976 2000 MQwinter 1 22 m s Aussagen ber die mittleren Abflusswerte im Sommer zu machen ist nicht m glich da 6 Wochen Daten fehlen In der Abbildung sieht man jedoch gut dass ab Mitte Februar bis mindestens Anfang September eine quasi lineare Abnahme des Basisabflusses stattgefunden hat Das niedrigste Tagesmittel des Abflusses liegt entsprechend mit 0 28 m s deutlich unter dem 25 j hrigen Wert 1976 2000 NQ 0 34 m 2003 5 4 R 3 ai v Ly E 2 J 1 Tagesganglinie m s Monatsmittel m s 0
103. werden iii die Basisgr e landwirtschaftliche Fl che anders definieren als es in der Erhebung der Mulchsaatfl chen getan wird und iv nach dem Betriebsprinzip und nicht nach dem Fl chenprinzip erhoben werden Die C Faktoren f r Weingarten wurden der Ver ffentlichung von AUERSWALD amp SCHWAB 1999 entnommen die relevanten Anbauverfahren sind in Tabelle 10 6 dargestellt Die Aufteilung der Fl chen auf die verschiedenen Anbauverfahren erfolgte nach den Angaben von KERN 2003 sie ist ebenfalls in Tabelle 10 6 gezeigt Tabelle 10 6 C Faktoren f r Weinanbaufl chen verschiedener Anbauverfahren aus AUERSWALD amp SCHWAB 1999 sowie deren Verbreitung im Testgebiet Kern 2003 Anbauverfahren C Faktor Vorkommen im Testgebiet ohne Schutzma nahme 0 80 lt 3 mit Herbst Winter Begr nung 0 40 39 mit anges ter Dauerbegr nung 0 03 58 genutzter Mittelwert 0 20 219 Ber cksichtigt wurden nur die C Faktoren f r Ertragsanlagen was bei langj hrigen Betrachtungen zul ssig ist Der Einfluss geringerer Schutzwirkung von Neuanlagen ist bei Anlagedauern gr er gleich 10 Jahren vernachl ssigbar AUERSWALD amp SCHWAB 1999 Die Bodenerosion unter Wald Dauergr nland und Dauerkulturen au er Wein wurde als so gering eingesch tzt siehe z B DIKAU 1986 dass diese Fl chen von der Berechnung des Bodenabtrags ausgeschlossen wurden Eine deutliche Verbesserung in der Ermittlung des C Faktors wird eventuell
104. wurde an zwei Kontrollpegeln ein Programm zur Erfassung von Ereignisproben durchgef hrt Es komplettiert die Eingangsdaten zur Jahresfrachtberechung und erlaubt erstmals eine Absch tzung der Frachtanteile die in Zeiten mit erh htem Oberfl chenabfluss im Gew sser transportiert werden 1 4 Wissenschaftlich technischer Kenntnisstand an den gekn pft wurde Zwei Arbeitsbereiche der angewandten wasserwirtschaftlichen Forschung bildeten die Grundlagen zu diesem Vorhaben und wurden teilweise unmittelbar in die Prokjetarbeit eingebunden Dies sind zum einen die in der j ngeren Vergangenheit durchgef hrten allgemeinen Arbeiten zum Gew sserschutz Zum anderen die heute verf gbaren Modellan s tze zur Bearbeitung von Fragestellungen zum Stofftransporte in Gew ssereinzugsgebieten auf verschiedener Ma stabsebene Ein Anliegen des Gew sserschutzes ist der Schutz der Gew sser vor u eren Einwirkungen allgemein also vor punktuellen und diffusen Emissionen aus anthropogenen Quellen Der Schutz von Oberfl chengew ssern verfolgt damit in erster Linie die Verbes serung der physikalisch chemischen Qualit tskomponenten des kologischen Gew sser zustandes bzw des chemischen Gew sserzustandes im Sinne der EU Wasserrahmen richtlinie EU 2000 In diesem Zusammenhang wurden in verschiedenen Einzelstudien zur Belastung von Oberfl chengew sser verst rkt die diffusen Stoffeintr ge ber cksichtigt BEHRENDT et al 1999 BORCHARDT et al 2000
105. zu den entsprechenden differenzierten Berechnungen auf im Vergleich zu der Variante mit grob aufeinander abgestimmten Drosselabfl ssen betr gt die Differenz weniger als 5 Die in der Grobanalyse HAHN et al 2001 zugrunde gelegte Entlastungsrate betrug 29 und war damit ber 40 kleiner als die nun detailliert ermittelte Tabelle 4 9 Von KOSIM AZV Oberer Kraichbach bzw SMUSI Stadt Kraichtal berechnete Entlastungswassermengen Qu M a der Kanalisationsnetze und die entsprechenden Jahresentlastungsraten Kanalnetz Entlastungswassermenge Qu M a Entlastungsrate AZV Oberer Kraichbach 1 325 009 53 Stadt Kraichtal 528 912 46 Summe Durchschnitt 1 853 921 51 74 S oO gt a gt oO o amp z o amp e N oO Entlastungsrate e0 N 61 _ o _ oO oa o A Q x to N cr A Se lt I 9 I a 2 9 s a mr E L1 A o 209 0 I os 2 oo zma go O 5 X r Et A A r gart ER z ss 2 ih Sonderbauwerk Abbildung 4 21 Entlastungsraten der Entlastungsbauwerke im Kraichtaler Kanalnetz Regen berlaufbecken Stauraumkan le B mit fettem Rahmen Regen berl ufe R mit schmalem Rahmen 4 3 6 Ma nahmen Wie oben erw hnt war das Potenzial zum Nachbilden von Ma nahmen zur Emissions reduktion ma gebendes Kriterium in der Auswahl der Methode die zur Absch tzung der entlasteten Mischwassermengen verwen
106. zu rechnen da es im Kraichgau unter konomischen Gesichtspunkten der Mulchsaat deutlich unterlegen ist ALLB BRUCHSAL 2003 Auch AUERSWALD amp HAIDER 1992 stellen die Mulchsaat als besonders wirksame in der Praxis erprobte und konomisch vorteilhafte Ma nahme heraus Einen berblick ber die Verbesserung im Erosionsschutz die durch Direktsaat gegen ber der Mulchsaat erreicht wird ist in Tabelle 10 5 dargestellt Die differenzierteste bersicht wird dabei von FELDWISCH et al 1993 gegeben so dass empfohlen wird auf ihre Angaben zur ckzugreifen falls dies bei der Arbeit in anderen Gebieten notwendig ist Tabelle 10 5 Prozentuale Verminderung der Bodenerosion durch Direktsaat gegen ber Mulchsaat Quelle Verminderung ALLB BRUCHSAL 2003 80 KLIK 2003 40 FELDWISCH et al 1993 0 bis 50 WERNER et al 1991 50 Auf den ersten Blick mag der hier beschrittene Weg vielleicht schwammig erscheinen Deswegen soll an dieser Stelle noch einmal betont werden dass mit den derzeit zur Verf gung stehenden Datenbest nden nur auf diese Art und Weise die zentrale Verkn pfung zwischen den Kulturarten und dem Anteil zu dem sie in Mulchsaat angebaut werden her gestellt werden kann Alleine die exakte Ermittlung der Fruchtfolgen auf den Ackerfl chen innerhalb einer Gemarkung scheitert daran dass die Daten zu den angebauten Kulturarten i nur auf Gemeindeebene ver ffentlicht werden ii nicht jedes Jahr erhoben
107. zur Absch tzung der entlasteten Mischwassermengen empfohlen wird Mischwasserbilanz Methoden FUCHS amp HAHN 1999 und GEIGER amp NAFO 2002 nutzen Mischwasserbilanzen zur Ermittlung von j hrlichen Entlastungswassermengen Diese Methode verbl fft aufgrund ihrer Einfachheit Abbildung 4 15 stellt die prinzipielle Vorgehensweise dar Q Q Kl ranlage Regen NA CO entlastet TO Wn Na behandelte Abwasser lt menge Q ka Q ka Q Q S A Abbildung 4 15 Schaubild der Berechnungsmethode Mischwasserbilanz 18 Mit Ausnahme der Ma nahme Ausbau der Volumina der Regenwasserbauwerke nat rlich 60 Betrachtet wird zun chst die gesamte auf der Kl ranlage den Kl ranlagen behandelte Abwassermenge Ok iraniage Diese wird separiert in ein Volumen welches aus Trocken wetterabfluss stammt und wiederum aus methodischen Gr nden oft in Schmutzwasser Qs und Fremdwasser Q unterteilt wird und ein Volumen das aus Regenwasserabfluss stammt und ebenfalls auf der Kl ranlage behandelten wurde Q xa Auf der anderen Seite wird die Regenwassermenge bestimmt die j hrlich ins Mischkanalisationsnetz eingeleitet wird QRregen berechnet als Produkt aus mittlerem Abflussbeiwert wm Jahresnieder schlagsh he N und den befestigten Fl chen Ap Sind diese Gr en bestimmt so ergibt sich die entlastete Wassermenge Q entaste aus der Differenz zwischen der insgesamt ins Kanalis
108. 0 209 200 3 0 62 76 Wirtschaftswege 735 000 versiegelte Wirtschaftswege 33 245 000 3 0 73 50 unversiegelte Wirtschaftswege 67 490 000 2 2 107 80 Summe versiegelte Wege 159 80 Bundesstra e BLandstra en Kreisstra en 7 O Gemeindestra en E Verbindungswege E Hauptwirtschaftswege E versiegelte Wirtschaftswege Dunversiegelte Wirtschaftswege 22 Abbildung 4 27 Prozentuale Verteilung der Fl chen der verschiedenen Stra en und Wegetypen im TestgebielZ Berechnungsansatz Die Datenlage zum Schmutzstoffabtrag von au er rtlichen Stra en ist sehr schlecht in der Literatur finden sich fast ausschlie lich Angaben zu Ablaufkonzentrationen Die Ermittlung 99 der Abtragsfrachten wurde daher nicht direkt ber fl chenspezifische Stofffrachten sondern ber das Produkt aus Ablaufkonzentration Jahresniederschlag und Abflussbeiwert vorgenommen In die Frachtberechnung flie t weiterhin der Anteil des jeweiligen Stra en bzw Wegetyps ein der eine Vorfluteranbindung besitzt sowie ein Verlustanteil zur Ber cksichtigung der Versickerungsverluste des Mulden und Gr ben zuflie enden Wassers Die Gleichung mit der die Emissionen von au er rtlichen Stra en und Wegen ermittelt wurden und die f r jeden Stra en bzw Wegetyp separat berechnet wurde lautet damit Gleichung BJ ESW Csw Na Ym Asw asw 1 ay Gleichung 4 29 mit ESW ber au er rtliche Stra en und Wege
109. 0 11 1972 S 61 65 BRAUN M 2001 Evaluation komassnahmen Abschwemmung von Phosphor AgrarFor schung 8 1 S 36 41 BREMICKER M 200 Das Wasserhaushaltsmodell LARSIM Modellgrundlagen und Anwendungsbeispiele Institut f r Hydrologie der Universit t Freiburg i Br Freiburger Schriften zur Hydrologie Band 11 BRIESE D amp ERPENBECK C 1986 Landwirtschaftliche Wege im Rahmen des Boden und Gew sserschutzes Probleme und L sungsm glichkeiten Zeitschrift f r Kulturtechnik und Flurbereinigung 27 S 158 164 BROMBACH H J amp FUCHS S 2003 Datenpool gemessener Verschmutzungskonzen trationen in Misch und Trennkanalisationen KA Abwasser Abfall 50 4 S 441 450 BROMBACH H J amp MICHELBACH S 1998 Absch tzung des einwohnerbezogenen N hr stoffaustrags aus Regenentlastungen im Einzugsgebiet des Bodensees Bericht Inter nationale Gew sserschutzkommission f r den Bodensee Nr 49 Reichenau Internationale Gew sserschutzkommission f r den Bodensee BRONSTERT A 1994 Modellierung der Abflussbildung und der Bodenwasserdynamik von H ngen Mitteilungen des Instituts f r Hydrologie und Wasserwirtschaft Universit t Karls ruhe Heft 46 Zitiert nach BEUDERT 1997 BROOKES P C HECKRATH G DE SMET J HOFMANN G amp VANDERDEELEN J 1997 Losses of Phosphorus in Drainage Water In TUNNEY H CARTON O T BROOKES P C amp JOHNSTON A E Phosphorus Loss from Soil to
110. 0 mg l f r beide Kl ranlagen ausgegangen Ergebnisse Die berechneten Emissionen von N hrstoffen aus den beiden kommunalen Kl ranlagen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs betragen f r die Jahre 2001 2002 54 4 t a Gesamt stickstoff und 5 35 t a Gesamtphosphor Um den Erfolg des Ausbaus der Kl ranlage Flehingen zu demonstrieren sind in Abbildung 5 13 die Frachten von anorganischem Stick 3 Verordnung des Ministeriums f r Umwelt und Verkehr ber die Eigenkontrolle von Abwasseranlagen Eigenkontrollverordnung EKVO vom 20 Februar 2001 GBI Nr 7 30 M rz 2001 S 309 322 123 stoff und Gesamtphosphor aus den Jahren 1995 95 und 2001 02 differenziert nach den Kl ranlagen dargestellt Deutlich ist die enorme Verringerung der aus der Kl ranlage Flehingen stammenden N hrstofffracht zu erkennen die um 68 anorganischer Stickstoff bzw 41 Gesamtphosphor sanken Die aus Punktquellen stammenden N hrstoffemis sionen konnten so um 40 bzw 20 reduziert werden Bezogen auf den gesamten Stickstoff errechnet sich eine Reduktion von 35 Der gew sser kologische Nutzen ist noch h her zu bewerten als es durch den Vergleich der Stickstofffrachten demonstriert werden kann da vor dem Ausbau die gr te Menge des Stickstoffes als Ammonium emittiert wurde danach als Nitrat 90 80 N oO fi ez oO a oO f E KA Unter wisheim KA Flehingen Jahresfracht t
111. 1 44 310 63 100 1 985 Ergebnisse Die Jahresfrachten von Schwermetallen in kg a die ber Regenwasserkan le in die Ge w sser gelangen sind in Tabelle 5 45 dargestellt Gegen ber den N hrstoffen hat dieser Pfad f r die Schwermetalle eine vergleichsweise gro e Bedeutung 149 Tabelle 5 45 Schwermetallemissionen aus Regenwasserkan len ERKs im oberen Kraichbach in kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zn 0 18 1 55 10 59 2 23 3 53 70 12 5 2 4 7 Dezentrale Abwasserentsorgung Stoffliche Eingangsdaten Die einwohnerspezifischen Emissionen f r Schwermetalle few sm die zur Berechnung der Emissionen aus dezentraler Abwasserentsorgung ben tigt wurden konnten FUCHS et al 2002 entnommen werden die diese im Rahmen einer deutschlandweiten Bilanzierung f r das Bezugsjahr 2000 erhoben Sie lauten Tabelle 5 6 Tabelle 5 46 Einwohnerspezifische Emissionen eew sm f r Schwermetalle mg EW d aus FUCHS et al 2002 Cd Cr Cu Ni Pb Zn 0 14 4 1 11 3 8 4 4 36 Bez glich des Wirkungsgrades von Mehrkammerausfaulgruben wurde von einer Analogie zum Phosphor ausgegangen Auch bei Schwermetallen wird kein R ckhalt der gel sten Phase angenommen der Anteil der partikul ren Stoffe die sich absetzen wird mit 50 angesetzt Der Anteil an der Emissionsfracht der den absetzbaren Partikeln entspricht wurde den Berechnungen des Projektes NIEDERSCHLAG entnommen HAHN et al 2000 Der sich schlie lich stoffspezifisch daraus f r die Schwerme
112. 11 0 053 0 246 0 157 0 285 2 109 O Kreis und Gemeindestra en 0 002 0 036 0 156 0 023 0 072 1 776 BLandesstra en 0 003 0 056 0 417 0 069 0 130 1 442 2 Bundesstra e 0 003 0 042 0 356 0 061 0 102 0 757 Summe 0 019 0 186 1 175 0 310 0 589 6 084 Abbildung 5 24 Anteile der verschiedenen Stra entypen und der Wege an der Gesamtfracht der au er rtlichen Stra en und Wege sowie die entsprechenden absoluten Zahlen in kga 5 2 5 Immissionsdaten Stoffspezifische Eingangsdaten Aus Kostengr nden war es leider nicht m glich die 14 t glichen Sch pfproben auch auf Schwermetalle analysieren zu lassen Schwermetallanalysen wurden nur von den Ereignis proben durchgef hrt Der Abflussbereich der Basisfracht wurde deswegen durch die Routineproben der LfU 2000 am Pegel Ketsch aus den Jahren 1990 bis 1998 abgedeckt Eine Aufteilung in Abflussklassen konnte bez glich dieser Messwerte nicht stattfinden Die Mediane der von der LfU 2000 gemessenen Schwermetall Konzentrationen die folglich f r den gesamten Basisfracht Abflussbereich zur Anwendung kamen sind in Tabelle 5 50 zusammengestellt Auch die tagesbezogenen Ereignisfrachten sind in der Tabelle angege ben Sie wurden analog dem Vorgehen bei den N hrstoffen aus den Analysen der Ereignis beprobung berechnet Tabelle 5 50 Median der Schwermetallmessungen ug l LfU 2000 aus den Jahren 1990 1998 sowie tagesbezogene Ereignisfracht kg d Cd Cr Cu Ni Pb Zn 0 1 ug l 2 8
113. 1976 ausdr cklich warnte Im Rahmen des Projektes wurde deswegen nicht nur der berechnete Bodenabtrag durch Vergleiche mit Literaturquellen auf Plausibilit t gepr ft sondern ebenfalls das berechnete Wertespektrum jedes einzelnen Faktors Eine wirklich Verifizierung des Ergebnisses der Berechnungen anhand der im Projekt erhobenen Immissionsdaten ist leider grunds tzlich nicht m glich Dies liegt zum einen daran dass der via ABAG berechnete Bodenabtrag als langj hriger Mittelwert zu sehen ist WISCHMEIER amp SMITH 1978 geben einen Regenzyklus von 22 Jahren an so dass die Zeitspanne der Messungen des Projektes bei weitem nicht ausreicht Zum anderen berechnet die ABAG und dies ist sicherlich als gr ter Nachteil dieses Modells zu sehen nur den Bodenabtrag durch Fl chen und Rillenerosion WISCHMEIER 1976 Dieser unterscheidet sich von der am Gebietsauslass gemessenen Sedimentfracht einerseits durch Depositionsvorg nge in der Fl che beim Passieren des Oberfl chenabflusses von dichter Vegetation und im Gew sser selbst andererseits kann es in Tiefenlinien sowie im Gew sser zu weiterer Aufnahme von Sedimenten kommen MEYER 1971 Schlie lich kann am Messort die aus Erosion herr hrende Sedimentfracht nicht eindeutig von den aus anderen Punkt und diffusen Quellen sowie von resuspendiertem Material stammenden Feststoffen separiert werden RENARD et al stellten der ffentlichkeit 1991 eine berarbeitete Version der USLE vor
114. 2002 2003 1951 2000 Sommer mm 375 528 297 424 Winter mm 468 478 367 366 Gesamt mm 843 1006 664 790 Die Pegelabfl sse verhalten sich entsprechend siehe Tabelle 2 3 das Jahr 2001 ist ein normales Jahr das weder durch einen extremen Tiefst oder H chststand auff llt Das Jahr 2002 hingegen weist ein Extremereignis auf dessen Scheitelwert einen Wasserstand von 1 58 m bzw einen Abfluss von ca 20 m s erreicht Als Tagesmittelwert w re dieser Wert bereits nahe dem h chsten Abfluss der Jahre 1976 bis 2000 Im Jahr 2003 ereignet sich das Extemereignis am anderen Skalenende es war ein sehr trockenes Jahr und es wird ein neuer Tiefstand erreicht Tabelle 2 3 H chster niedrigster Wert sowie arithmetisches Mittel der Pegelabfl sse aus den Jahren 2001 2003 im Vergleich zu den entsprechenden Abfluss werten der Jahre 1976 bis 2000 Daten nur bis zum 18 09 2003 2001 2002 2003 1976 2000 NQ m s 0 68 0 77 0 28 0 34 MQ m s 1 37 1 50 1 37 1 11 HQ m s 4 73 9 21 5 18 20 9 Auch die Betrachtung der Tages und Monatsmittel der Abfl sse und der Jahres bzw langj hrigen Dauerlinie in der Abbildung 2 2 und Abbildung 2 3 lassen die eben getroffenen Aussagen sehr gut nachvollziehen Im Abflussjahr 2001 liegt die Dauerlinie durchweg ber den langj hrigen Werten Deutlich zu erkennen ist auch der erh hte Basisabfluss von Februar bis Mai der ann hernd 2 m s erreicht Durch die etwas h heren Winter niederschl ge und vor al
115. 3 f r einzelne als dominant anzusehende Eintragspfade weiterer Entwicklungsbedarf besteht und 4 eine einfache bertragung der f r gro r umige Betrachtungen entwickelten Ans tze zu einer deutlichen Fehleinsch tzung der im Gebiet gegebenen Problemstellung f hren kann muss 1 2 Zielsetzung Aus den oben skizzierten Randbedingungen ergibt sich unmittelbar die Zielsetzung des durchgef hrten Vorhabens F r mittlere bis gro e Flussgebiete Aeze 1 000 100 000 km liegen Ans tze vor die einen berblick ber die Eintragssituation erlauben so dass auf dieser Ebene grunds tzliche Handlungspriorit ten abgeleitet und Zielvorgaben festgelegt werden k nnen Am anderen Ende der Raum Zeit Skala also f r sehr kleine Gebiete wurde ebenfalls eine Reihe von Simulationsmodellen entwickelt die dem Verst ndnis einzelner Prozesse bzw der Beantwortung spezieller Fragestellungen dienen f r die Praxis jedoch kaum anwendbar sind da sie h chste Anforderungen an Umfang und Qualit t der Eingabedaten stellen F r kleine bis mittlere Flussgebiete fehlen bislang Instrumente die die Bedeutung einzelner Emissionspfade transparent machen um die Planung und Umsetzung konkreter Ma nah men zur Belastungsminderung zu unterst tzen In der Entwicklung eines derartigen Instru mentes und der Ableitung von praxisrelevanten Ma nahmen ist das Ziel des beantragten Vorhabens zu sehen Unter Einbeziehung der Erfahrungen aus dem Projekt Seefelder Aach
116. 30 Jahren durchgef hrt Der Anteil zu dem die von SMUSI berechneten Entlastungswassermengen von der EGL Methode erfasst wurden sank in dieser Gegen berstellung auf 83 Eine Verschlechterung des Ergebnisses wurde 241 erwartet Da alle Untersuchungen auf das Jahr 1965 beschr nkt waren etwas anderes w re vom Arbeitsaufwand her nicht m glich gewesen bestand die Gefahr einer beranpassung Das dies jedoch nicht so ist demonstriert eine bersicht ber den Vergleich der einzelnen Jahre Abbildung 10 15 120 100 80 4 60 4 40 1 20 4 0 I Ko e2 Or TO RI I I O RT ID O O Bestimmungsanteil 30 Jahre Niedsim Jahr Abbildung 10 15 Prozentsatz zu dem mit der EGL das Jahresentlastungsvolumen der SMUSI Berechnungen bestimmt wurde f r jedes vorliegende Niedsim Jahr sowie im Durchschnitt Es zeigt sich dass der Anteil zu dem das Volumen bestimmt wurde gro e Schwankungen aufweist und nicht unbedingt im Jahre 1965 am besten war In manchen Jahren wurden gerade einmal 60 oder sogar weniger erreicht berraschenderweise gab es aber auch Jahre in denen ein Ergebnis von ber 100 erreicht wurde Das in dieser Hinsicht extrem ste Jahr 1983 wurde nun genauer untersucht Es zeigt sich dass das zu hohe Ergebnis von einem einzigen Ereignis gepr gt wurde Der Verlauf dieses Ereignisses zusammen mit den automatisiert abgegrenzten Blockregen ist in Abbildung 10 16 zu sehen
117. 337 HW 5446680 am Kraichbach gibt es innerhalb des Testgebiets einen Pegel Menzingen am Weiherbach RW 3481499 HW 5444357 Beide werden von der Gew sserdirektion N rdlicher Oberrhein GWD NOR in Karlsruhe betreut Zum Pegel Ubstadt konnte eine Reihe st ndlicher Mittelwerte des Abflusses f r den Zeitraum vom 01 11 1975 bis zum 23 07 2001 von der LfU bezogen werden Durch die GWD NOR konnte diese Zeitreihe um gleiche Messdaten f r die Monate Oktober und November des Jahres 2002 sowie Februar bis September des Jahres 2003 erweitert werden Zus tzlich lagen durch die GWD NOR die Tagesmittelwerte des Abflusses der hydrologischen Jahre 2001 bis 2003 vor F r das hydrologische Jahr 2003 liegen keine vollst ndigen Pegelmessungen vor weil der Pegel aufgrund von Umbauarbeiten ab Mitte September 2003 au er Betrieb genommen wurden Auf Tagesmittelwerte kann somit f r den Zeitraum vom 01 11 2000 bis zum 01 09 2003 zugegriffen werden F r den Pegel Menzingen waren nur Tagesmittelwerte des Abflusses ber die GWD NOR verf gbar sie decken die hydrologischen Jahre 2001 und 2002 sowie zum gr ten Teil 2003 ab insgesamt den Zeitraum vom 01 11 2000 bis zum 30 09 2003 3 3 Statistische Daten Folgende statistische Daten wurden f r die Berechnungen im Rahmen des Projekts ben tigt und bei den St dten Gemeinden an entsprechender Stelle erfragt e Anzahl der Einwohner je Ortsteil e Trinkwasserverbrauch je Ortsteil e Anzahl u
118. 422 B nennen en en nen nnnnnn nennen Anteile zu denen die N hrstoffemissionen von au er rtlichen Stra en und Wegen kommen sowie die berechneten diskreten Zahlenwerte der Emissionen ESW in V a 4 00 gt Probenahmepunkte der 14 t glichen Routineproben im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs scan nseiinanssennn ne enger reden den ae Statistische Auswertung Box Plots aller Phosphatmessungen der Routineproben an den einzelnen Untersuchungsstellen N hrstoffimmissionen differenziert in Basis und Ereignisfracht Mittlere Nitratkonzentrationen der einzelnen Abflussklassen Verteilung der Schwermetallemissionen von Wirtschafts und Minerald ngern aus Hofabl ufen Anteile der verschiedenen Stra entypen und der Wege an der Gesamtfracht der au er rtlichen Stra en und Wege sowie die entsprechenden absoluten Zahlen in kg a 222242224200 gt vii Abbildung 5 25 Abbildung 6 1 Abbildung 6 2 Abbildung 6 3 Abbildung 6 4 Abbildung 6 5 Abbildung 6 6 Abbildung 6 7 Abbildung 6 8 Abbildung 6 9 Abbildung 7 1 Abbildung 7 2 Abbildung 7 3 Abbildung 7 4 Abbildung 7 5 Anteil der Basis und Ereignisfracht an den Immissionen der Schwermetalle ee Summe der Emissionen f r Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor 10 fach berh ht f r das Gebiet des oberen Kraichbachs In diesem Projekt berechnet oKr
119. 5 0 08 0 06 5 87 Minerald nger kg a 0 0001 0 004 0 004 0 0065 0 009 0 011 Summe kg a 0 004 0 095 1 65 0 084 0 066 5 88 100 80 60 40 20 0 Cd Cr Cu Ni BMinerald nger EWirtschaftsd nger Abbildung 5 23 Verteilung der Schwermetallemissionen von Wirtschafts und Minerald ngern aus Hofabl ufen Der Anteil den die Minerald nger an den Schwermetallfrachten einnehmen ist bei Kupfer und Zink praktisch Null w hrend er bei Cadmium Chrom und Nickel um die 5 betr gt und bei Blei mit ca 13 am h chsten liegt Es wurde auch hier ein Vergleich mit der Methode der IKSR 1999 vorgenommen und die Schwermetallfrachten von Hofabl ufen durch einen Anteil am gesamten D ngeraufkommen berechnet Der Berechnung der D ngermenge zugrundegelegt wurde anstelle der Stickstofffrachten aus den Hofabl ufen die Stickstofffrachten der N hrstoffbilanz welche in Wirtschafts und Minerald nger unterteilt wurden Dieser Aufstellung zufolge liegen die Schwermetallfrachten aus Wirtschaftsd nger nach der IKSR 1999 20 ber unseren Ergebnissen w hrend die Frachten aus Minerald nger 60 geringer sind 5 2 4 4 Abschwemmung von unbefestigten Fl chen Stoffkonzentrationen Im Rahmen dieser Studie wurde auf die Schwermetallkonzentrationen im Niederschlag zur ckgegriffen Unter der Annahme dass aufgrund der kurzen Kontaktzeit und der relativ stabilen Bindung d
120. 6 2 2 Hydrologie 2 2 1 Klima Niederschlag und Oberfl chengew sser Beschreibung der mittleren Verh ltnisse Der Kraichgau zeichnet sich aufgrund seiner Beckenlage durch ein besonders mildes Klima aus Die mittlere Jahresdurchschnittstemperatur liegt ber 9 C Auch im Januar sinkt die Durchschnittstemperatur nur auf 0 C so dass weniger als 10 der Jahresniederschl ge in Form von Schnee fallen Die Vegetationszeit im Kraichgau betr gt 230 240 Tage Die Hauptwindrichtung ist S dwesten mit Nebenmaxima bei westlichen und nordwestlichen Winden SCHOTTM LLER 1961 Das Einzugsgebiet des Pegels bstadt Nr 2336 ist das in diesem Projektvorhaben gew hl te Testgebiet Der Kraichbach bis zu diesem Pegel wird im Rahmen dieses Projektes auch als oberer Kraichbach bezeichnet Die Gr e des oberirdischen Einzugsgebietes betr gt 161 km das Gebiet hat im Gew sserkundlichen Jahrbuch LFU 2003 die Gebietskennzahl 2379250 Der Kraichbach entspringt im Osten des Gebiets auf einer H he von ca 290 m NN und kann bis zur Ortschaft Oberderdingen nach 4 bis 5 km Laufl nge H he ca 180 m NN dem Gew ssergrundtyp eines Bergbachs zugeordnet werden seine mittlere Neigung betr gt ca 24 4 0 Er durchflie t dabei die naturr umliche Einheit von Strom und Heuchelberg das Strombergvorland Den Pegel Ubstadt H he 113 71 m NN erreicht der Kraichbach nach ca 25 km Flie l nge bis dahin flie t er durch den Kraichgau Auf dieser
121. 60 mg NaHCO extrahierbares P kg Olsen P und d rfte vergleichbar sein mit der CAL Methode Auch MOKRY 1999 konnte f r einen sehr hoch versorgten Acker gt gt 100 mg P20Os5 100 g Boden mit 0 42 mg l Pges einen geringf gig h heren Austrag feststellen als gegen ber einer gering versorgten Vergleichsfl che 10 mg P O 100g Boden mit mittleren Konzentrationen zwischen 0 12 und 0 32 mg l Pges Bei normal versorgten Ackerfl chen ca 20 mg 100 g Boden D ngungsstufe C ist der Austrag an gel stem Phosphor gering BEUDERT 1997 konnte bei Messungen im Weiherbach feststellen dass neben Zeitr umen in denen die Vorkommen von Phosphor in Dr nagen unter der Nachweisgrenze lagen es wahrscheinlich bei Niederschlagsereignissen durch Makroporenfluss zu Konzentrationsspitzen bis 0 19 mg l PO P kam partikul res Phosphor konnte er im Dr nagewasser nicht nachweisen N hrstoffkonzentrationen Die Dr nagekonzentration f r Stickstoff basieren auf den bersch ssen der Stickstoffbilanz Es wurde die Annahme getroffen dass nicht die gesamten errechneten Stickstoff bersch sse die Dr nagekonzentrationen bestimmen sondern dass von dem errechneten Mineralisierungspotential 50 im Boden immobilisiert werden und daher nicht austragsgef hrdet sind Zur Berechnung der Dr nagekonzentrationen werden f r Phosphor der Mittelwert von Messungen aus dem Untersuchungsgebiet verwendet siehe weiter unten Die eingesetzten N hrstoffkonzentrationen
122. 7 aufgelistet Es f llt auf dass das Verh ltnis der Gesamtemissionen des Stick stoffs zu dem des Phosphors kleiner als 2 1 ist wohingegen es zum Beispiel bei Kl ranlagen und in der Summe der Emissionen in der Grobbilanz HAHN et al 2001 eher 10 1 oder mehr betr gt Dies verdeutlicht dass der Eintragspfad Erosion f r Phosphor eine deutlich wichtigere Rolle spielt als f r Stickstoff Die Ergebnisse der Grobbilanz HAHN et al 2001 bzw bundesweiter Emissionssch tzungen BEHRENDT et al 1999 best tigen dies Ihnen zufolge verursacht die Bodenerosion 35 bzw 21 7 der Phosphoremissionen aber nur 2 7 bzw 1 5 der Stickstoffemissionen Tabelle 5 7 N hrstoffemissionen EER n p zufolge Bodenerosion im oberen Kraichbach in t a N P 9 08 5 86 5 1 3 Mischkanalisations berl ufe Stoffspezifische Eingangsdaten In der Festlegung von Konzentrationen mit denen die berechneten Entlastungswasser mengen beaufschlagt werden wird auf den von BROMBACH amp FUCHS 2003 zusammenge stellten Datenpool zur ckgegriffen Dieser ist das Ergebnis eines ATV Forschungsprojekts welches das Ziel hatte weltweite Daten von Konzentrationen verschiedener Schmutzstoffe zu sammeln und zu analysieren Mehr als 400 Berichte aus dem Zeitraum von 1968 bis 2001 wurden gesichtet Nachdem alle mehrfachen Zitate Simulationsergebnisse und 119 Messergebnisse ohne Angabe des Probenahmeortes eliminiert wurden konnte eine Datenbank mit 425 Datens
123. 89 Morphogenese im s dlichen Kraichgau unter besonderer Ber cksichtigung terti rer und quart rer Decksedimente Ein Beitrag zur Landschaftsgeschichte S dwestdeutschlands Stuttgarter Geographische Studien 111 205 S ENTELMANN l BENN O amp WICHMANN K 2003 Einfluss von Kleinkl ranlagen auf die N hrstoffbilanz l ndlich gepr gter Flusseinzugsgebiete KA Abwasser Abfall 50 11 S 1434 1440 199 ERNSTBERGER H amp SOKOLLEK V 1983 Der Einfluss land und forstwirtschaftlicher Bodennutzung auf die Absickerung aus dem durchwurzelten Bodenraum Zt Dt geol Ges 134 723 734 Zitiert nach HUSMANN 1996 EU 2000 Richtlinie 2000 60 EG des Europ ischen Palaments und des Rates vom 23 Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens f r Ma nahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik Amtsblatt der Europ ischen Gemeinschaften L 327 22 12 2000 S 1 72 F amp N UMWELTCONSULT 1997 Mobineg Handbuch zum Modell zur Bilanzierung von N hrstoffen in Gew sser F amp N Umweltconsult Hannover FABIS J 1995 Retentionsleistung von Uferstreifen im Mittelgebirgsraum Schriftenreihe zur Bodenkunde Landeskultur und Landschafts kologie Band 2 Justus Liebig Universit t Gie en FASCHING R A 2003 Fasching USDA Natural Resources Conservation Service m nd liche Mitteilung ber den aktuellen Stand des Projektes zum Bau von Filterstreifen in den U S A FASCHING R A amp BAUDER J W 2001 Eval
124. ANDES ANSTALT F R UMWELTSCHUTZ BADEN W RTTEMBERG 2000 und dienen im Allgemeinen der Behandlung eines im Trennverfahren erfassten h uslichen Schmutzwassers aus einzelnen oder mehreren Geb uden Das Abwasser wird nach Durchflie en einer solchen Anlage entweder ber einen Kanal bzw direkt in den n chsten Vorfluter eingeleitet oder soweit der Untergrund dies zul sst versicker Nach DIN 4261 k nnen Kleinkl ranlagen einen Abwasserzufluss bis zu 8 m d aufnehmen Eine besondere Form der dezentralen Abwasserbehandlung stellt die abflusslose Grube dar Dort wird das Abwasser gespeichert und muss sp ter in einer kommunalen Kl ranlage ent sorgt werden In Baden W rttemberg ist es landwirtschaftliichen Betrieben zudem unter bestimmten Voraussetzungen erlaubt das F kalabwasser der geschlossenen Gruben aus 92 zubringen 845 b Abs 1 S 2 WG Eine analoge Regelung gilt f r den in Kleinkl ranlagen anfallenden Schlamm Im Rahmen dieses Pfades wird dabei nur der Stoffstrom bilanziert der ber eine direkte Versickerung oder Einleitung in den oberen Kraichbach und seine Nebengew sser gelangt Die ber die landwirtschaftliche Verwertung ins Grundwasser und via kommunale Kl ran lage in das Gew sser gelangenden Stofffrachten werden ber die entsprechenden Einzel pfade an anderer Stelle ber cksichtigt Das von den versiegelten Fl chen dieser Anwesen abflie ende Regenwasser wird ber den Emissionspfad Hofabl ufe und Abdfrift
125. Beckenkombination da genau die entgegengesetzte Annahme zu der bisherigen getroffen werden kann wann immer das BO entlastet entlastet sicher auch das BMH Der Drosselabfluss des BO wird somit um den des BMH reduziert und das BO wird als Zentralbecken f r den oberhalb 240 liegenden Bereich ausschlie lich des Bereichs des BMH berechnet Dieser umfasst Ober wisheim Neuenb rg und Teile von M nzesheim Das BO wird somit mit einer undurchl ssigen Fl che berechnet die halb so gro ist wie die vom BMH Auch in den Ergebnissen spiegelt sich wieder dass das BO im Modell eine kleinere Einzugsfl che hat als das BMH die Kombination von Grenze und Grenztrocken dauer die zum besten Ergebnis f hrte war 15 0 01 mm 5 min und 2 h W hrend die Grenze also wiederum gleich anzusetzen ist muss die Grenztrockendauer verkleinert wer den um dem kleineren Einzugsgebiet und dem verschiedenen Beckenverhalten Rechnung zu tragen Der Anteil zu dem die Jahresentlastungswassermenge von der EGL bestimmt wurde betrug 85 Ein Vergleich mit den Ergebnissen von SMUSI unter Ausklammerung von durchl ssigen Fl chen ergab eine Steigerung des Anteils auf 97 Abbildung 10 14 zeigt das berechnete Entlastungsvolumen jedes Entlastungsereignisses ber dem Beginn dieses Ereignisses und zwar f r die normale Berechnung von SMUSI ausgef llte Rauten die Berechnung ohne durchl ssige Fl chen Dreiecke ohne F llung und die Berechnung der EGL g15
126. Bio und Geowissenschaften USLE Universal Soil Loss Equation dt Allgemeine Bodenabtragsgleichung xvii Formelzeichen Gro buchstaben A Bodenabtrag t ha a A Fl chen 1 Indizes AC Ackerfl chen b befestigte Fl che BR Brachfl chen DACH Dachfl chen DR drainierte Fl che E durch Entw sserung erfasstes Einzugsgebiet EZG Einzugsgebiet EZGZ Einzugsgebiet der Zelle GEW Gew sseroberfl che HO Hoffl chen LF landwirtschaftliche Fl che Mi in Mischkanalisation entw ssert nb nicht befestigte Fl che SW ausser rtliche Stra en amp Wege Tr in Trennkanalisation entw ssert 2 Indizes gv gering verschmutzt v verschmutz AF Austauschfaktor AH Austaush ufigkeit C _ C Faktor der ABAG C _ Konzentration 1 Indizes AD atmosph rische Deposition BOD Boden DR Drainage GW Grundwasser HO Hofabl ufe KA Kl ranlage OA Oberfl chenabfluss 2 Indizes AC Ackerfl chen BR Brachfl chen gv gering verschmutzt xviii Som Sommer vV verschmutzt Win Winter DNR Denitrifikationsrate kg N ha a E ER EW EZ Zr A Index max maximale Emission 2 weitere Buchstaben f r den Pfad AD atmosph rische Deposition AG Abflusslose Gruben DA dezentrale Abwasserreinigung DR Drainagen ER Erosion GW Grundwasser HA Hofabl ufe amp Abdrift HO Hofabl ufe HR Hofreinigung KA Kl ranlage MG
127. Blockform ab so gibt es w hrend eines Ereignisses Zeitpunkte zu denen die Drossel weniger als den eigentlichen Drosselabfluss realisiert Die EGL Berechnung geht jedoch von einem definierten konstanten Drosselabfluss aus bilanziert somit zu viel Volumen als ber die Drossel abgef hrt und untersch tzt in der Konsequenz in solchen F llen die entlasteten Wassermengen Diese berlegung zeigt aber auch dass ein Netz mit gro en Speichern in Form von Becken oder aktivierbarem Kanalvolumen blockregen un hnliche Niederschlags ereignisse durch die Speicherwirkung ausgleichen kann womit die Ergebnisse der EGL wieder besser werden Ein weiteres Problem ergibt sich im vorliegenden Anwendungsfall durch die Nutzung gro er Datenmengen alleine ein Jahr Niedsim Daten entspricht ber 100 000 einzelnen 5 Minuten Werten Diese lassen nur eine automatisierte Umwandlung des Niederschlagskontinuums in einzelne Regenereignisse zu W hrend dies technisch mittels der Programmsprache der Tabellenkalkulation mit vertretbarem Aufwand gel st werden konnte war es nicht so einfach die Regeln f r die Abgrenzung der Regenereignisse zu Parametrisieren Zum Einen muss dabei die Grenztrockendauer bestimmt werden also der zeitliche Abstand ab dem zwei Niederschlagsereignisse als unabh ngig betrachtet werden was im 14 N heres zum hydrologischen Modell und der Erfassung der Eingangsdaten wird in den folgenden Kapiteln erl utert 234 Wesentlichen be
128. Deutlich zu sehen ist der Unterschied der einzelnen Kulturarten die Dauerkulturen Obst Rebland zeigen die geringsten bersch sse Beim Dauergr nland kann der h here ber schuss auf einen zus tzlichen Anteil organischen D ngers zur ckgef hrt werden bei Ackerland schlie lich kommen die bersch sse durch einen h heren Anteil organischen D ngers zustande und durch das im Boden vorhandenen Mineralisierungspotential aus Ernteresten und Zwischenfrucht Diese Ergebnisse stellen Mittelwerte dar sie nivellieren damit teilweise Spitzenwerte in den Salden die sich real durch die ungleichm ige Vertei lung der Wirtschaftsd nger auf nur einigen Getreidearten ergeben Ergebnisse der N hrstoff im Vergleich Die N hrstoffbilanzen wurden ebenfalls f r Phosphor und Kalium durchgef hrt Die Ergebnisse werden in Abbildung 5 4 den N Salden gegen bergestellt 107 140 120 S 100 k 2 s80 4 5 2 60 S 9 g 40 D 20 0 Ackerland Dauerkulturen Dauergr nland Landnutzung Ackerland Dauerkulturen Dauergr nland Em Stickstoff Stickstoff 118 59 89 mE Phosphor Phosphor 16 0 13 E Kalium Kalium 12 0 2 Abbildung 5 4 Prozentualer Anteil des N hrstoff berschusses am N hrstoffbedarf der einzelnen Kulturarte Insgesamt liegen die bersch sse deutlich unter denen von Stickstoff bei den Dauerkul turen wurde methodenbedingt kein Phosphor und Kalium Saldo berechnet Die von GAMER 2001 ermittelten Phosphor bersch sse
129. Die Blockregen wurden offensichtlich sehr gut automatisiert abgegrenzt die Spitze zum Ende des ersten Regenabschnittes wurde im realen System durch die Flie zeiten abgeschw cht die berechnete Intensit t des ersten Blockregens hingegen d rfte sie stark beeinflusst haben Sie f hrte damit zu einem hohen Entlastungsvolumen im ersten Teilereignis Dies erkl rt das fehlerhafte Ergebnis der EGL denn im realen System wird diese Spitze durch die Flie zeiten abgeminder Der Fehler der h ufig zu einer Untersch tzung der Entlastungswassermengen f hrt trat einer detaillierten Analyse der SMUSI Simulation dieses Ergebnisses zufolge nicht auf W hrend der beiden Blockregen war das BO stets gef llt es gab keine Leerlaufzeiten 242 Intensit t mm 5 min eb Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q 2 2 Q 2 2 Q Q 2 Q je oO N x oo o N Q N x O ee oO N N N oO sp sp m sp pl ar sp sp sp m sp pl sp mM sp pl te re WO te te e te te re WO te WO W WO te te 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Q 2 Q Q Q Q x x x x x x x x x 1O to 1O to 1O to to gt gt gt Zeit Niedsim Regen extrahierter Blockregen Abbildung 10 16 Niedsim Ausgangsdaten sowie die daraus automatisiert hergestellten Blockregen Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 2
130. Digitalen H henmodell berechneten H henlinien schwarze breite Striche H he 200 und 220 ber NN unterlegt mit der TK 25 ent sprechende H henlinien hervorgehoben Detailansicht des Testgebietes 223 Auch der Vergleich der H henlinien aus der TK 25 mit den aus dem Digitalisierten H henmodell berechneten zeigt dass davon ausgegangen werden muss dass die Nutzung eines H henmodells der Rasterweite 30 m nicht ausreicht um auch kleinere Strukturen an H ngen wiederzugeben Einen weiteren Einblick in die Qualit t der Daten erlaubt ein Vergleich der Neigungen die aus drei Digitalen Gel ndemodellen ermittelt wurden Dies ist neben dem im Projekt genutzten zus tzlich das Gel ndemodell des Weiherbach Projektes welches in einer horizontalen Aufl sung von 12 5 m vorlag sowie das ber das Internet kostenlos verf gbare Gel ndemodell GTOPO30 vom EROS Daten Zentrum des U S Geological Survey s welches im Projektgebiet eine horizontale Aufl sung von rd 670 m hat 100 90 80 40 70 c 5 60 2 GTOPO30 5 50 DHM BW DHM Whbach 5 E E gt 7 30 20 10 0 Neigung Abbildung 10 5 Kumulierte Neigungen der Digitalen H henmodelle des USGS GTOPOS3O0 des Landes Baden W rttemberg DHM BW und des Weiherbach Projektes DHM Whbach Abbildung 10 5 zeigt die Summenkurven der Hangneigungen innerhalb der Gebi
131. ELMANN 2003 Erfahrungen aus Begehungen von Kleinkl ranlagen in einem Hamburger Wasserschutzgebiet In Hamburger Berichte zur Siedlungswasser wirtschaft 41 15 Kolloquium und Fortbildungskurs zur Abwasserwirtschaft GFEU Gesellschaft zur F rderung und Entwicklung der Umwelttechnologien an der TU Hamburg Harburg Hamburg 2003 S 28 40 LORENZ G 1992 Stickstoffdynamik in Catenen einer erosionsgepr gten L landschaft Hohenheimer Bodenkundliche Hefte Nr 1 171 L WA K 1997 Zur Anwendbarkeit der Universal soil loss equation und der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung im gro ma st bigen Bereich dargestellt am Beispiel des Quer furter Raumes Dissertation an der Mathematisch Naturwissenschaftlich Technischen Fakult t der Martin Luther Universit t Halle Wittenberg LUCAS S 2003 Auftreten Ursachen und Auswirkungen hoher Fremdwasserabfl sse eine zeitliche und r umliche Analyse Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 115 Karlsruhe Institutsverlag MAGETTE W C BRIENSFIELD R B PALMER R E amp WOOD J D 1986 Vegetated filter strips for nonpoint source pollution control American Society of Agricultural Engineers Paper 86 2024 Zitiert nach WERNER et al 1991 MAGETTE W C BRIENSFIELD R B PALMER R E amp WOOD J D 1989 Nutrient and Sediment Removal by Vegetated Filter Strips Transactions of the ASAE 32 2 S 663 667 MAILHOT A
132. ENDT et al 1999 ermittelt Vom Stickstoff wird angenommen dass die Oberfl chenfracht von der atmosph rischen Deposition gepr gt wird F r diese wurde der Wert des gleichlautenden Emissionspfades angesetzt 16 kg ha a Als Pauschalwert f r alle weiteren Quellen vor allem Laubfall und tierische Exkremente wird der Wert von 4kg ha a bernommen Daraus ergibt sich eine Oberfl chenfracht f r Stickstoff von 20 kg ha a F r Phosphor wurde ein Wert von 2 2 kg ha a festgelegt was der von HAHN et 132 al 2000 angenommenen Gr e entspricht Tabelle 5 6 zeigt die genutzten Oberfl chenfrachten von Stickstoff und Phosphor Tabelle 5 20 Stoffspezifische Oberfl chenfrachten f r N hrstoffe frr n p Kg ha a N P 20 0 2 2 Ergebnisse Die N hrstoffemissionen aus Regenwasserkan len sind in Tabelle 5 21 dargestellt Wie er wartet sind die Jahresfrachten sehr klein Zum Einen werden die befestigten Fl chen im Ge biet zum gro en Teil im Mischsystem entw ssert zum Anderen sind N hrstoffe in Kanal systemen eher abwasserb rtig und damit weniger im Abfluss von Regenwasserkan len zu finden Tabelle 5 21 N hrstoffemissionen ERK p aus Regenwasserkan len in den oberen Kraichbach in t a N P 0 707 0 078 5 1 4 7 Dezentrale Abwasserentsorgung Stoffliche Eingangsdaten Die einwohnerspezifischen Emissionsfrachten f r Stickstoff und Phosphor die zur Berech nung der Emissionen aus dezentraler Abwasserentsorgu
133. Einwohnerzahl der Ortschaften im Einzugsgebiet des oberen Kraichbach Ortschaft befestigte Fl che ha Einwohnerzahl Abwasserzweckverband Oberer Kraichbach Sulzfeld 99 26 4 366 Zaisenhausen 37 75 2 402 Sternenfeld 40 22 2 896 K rnbach 49 18 2 880 Oberderdingen 114 43 6 191 Flehingen 94 8 4 711 Bauerbach 28 24 1 225 Summe 463 88 24 671 Stadt Kraichtal Landshausen 10 86 1 066 Menzingen 25 90 2 081 Bahnbr cken 11 22 767 Gochsheim 26 63 1 690 Oberacker 9 61 704 M nzesheim 34 32 2 658 Neuenb rg 6 73 519 Ober wisheim 26 10 1 923 Unter wisheim 41 31 3 201 Summe 192 65 14 609 Drosselkennlinie Neben einer SMUSI internen Berechnung der Drosselleistung ber die Eingabe der Drosselgeometrie besteht auch die M glichkeit der direkten Definition einer gemessenen Drosselkennlinie Entsprechende Messungen wurden an den vier Regen berlaufbecken und dem Stauraumkanal im Kraichtaler Kanalnetz durchgef hrt 69 Dies geschah in Verbindung mit Wasserstandsmessungen in den Bauwerken die realisiert wurden um die Ergebnisse des Simulationsmodells zu Kalibrieren Plausibilisieren Die zus tzliche Messung des Drosselabflusses verursachte zwar einen deutlichen Mehraufwand dieser wurde jedoch als bew ltigbar und angesichts des weiteren Informationsgewinns gerechtfertigt angesehen Die gr te Abweichung des durchschnittlich gemessenen vom zuvor aus der Geometrie des Beckens berechneten Drosselabfluss betrug 13 Es kann ohne eine aktue
134. Festgesteins l sst sich das L ss Grundwassersystem mit dem oberirdischen Einzugsgebiet korrelieren SWOBODA 1999 wies eine Interaktion zwischen dem Talgrundwasser und den Keupergrundw ssern nach Neben dem teilweise stauenden L sslehmhorizont mit einer M chtigkeit von bis zu 3 m existieren an der Westseite der T ler mehrere Quellaustritte Sie treten besonders h ufig an den S dostecken der von West nach Ost verlaufenden H henr cken zu Tage Mittlerweile sind sie meist durch Drainagen ersetzt um Staun sse zu vermeiden Grundwasserneubildung Sickerwasserstrom Die Grundwasserneubildung variiert in L ssgebieten besonders stark wie Messungen im Einzugsgebiet des Weiherbachs einem 6 km gro en Teileinzugsgebiet des Kraichbachs zeigen In Abh ngigkeit von der Niederschlagsverteilung betrug die Grundwasserneubildung nach HUSMANN 1996 in den Jahren 1991 bis 1994 zwischen 35 und 328 mm a mit einem Durchschnitt von147 mm a Die Messwerte spiegeln jedoch nur die spezielle Situation an einem Messhang wider Eine pauschale bertragung der Werte auf den gesamten Kraichgau ist nicht m glich da die Grundwasserneubildung stark von Hangneigung Exposition Vegetation und Bodentyp beeinflusst wird nach ERNSTBERGER amp SOKOLLEK 1983 Im Kraichgau liegen die Sickerwassermengen im Mittel zwischen 200 250 mm k nnen jedoch zwischen 70 450 mm schwanken Einzugsgebiete mit Waldfl chen weisen im Normalfall relativ zum Niederschlag eine gering
135. Forschungsbericht FZKA BWPLUS Stoffstromanalysen f r kleine bis mittlere Flussgebiete als Grundlage f r die Planung und Umsetzung von Gew sserschutzma nahmen Stephan Fuchs Jan Butz Antje Bechtel Universit t Karlsruhe Institut f r Siedlungswasserwirtschaft F rderkennzeichen BWC 21003 Die Arbeiten des Programms Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung werden mit Mitteln des Landes Baden W rttemberg gef rdert Juni 2004 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Im Text verwendete Abk rzungen Formelzeichen Danksagung Zusammenfassung 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 2 2 2 3 3 1 3 2 3 3 3 4 EINF HRUNG Motivation Zielsetzung Planung und Ablauf des Vorhabens Wissenschaftlich technischer Kenntnisstand an den gekn pft wurde Berichtsform GEBIETSBESCHREIBUNG Naturraum 2 1 1 Geologie 2 1 2 Talmorphologie 2 1 3 Pedologie Hydrologie 2 2 1 Klima Niederschlag und Oberfl chengew sser 2 2 2 Grundwasser Anthropogene Aspekte 2 3 1 Landnutzung 2 3 2 Politische Grenzen 2 3 3 Wirtschaft 2 3 4 Siedlungswasserwirtschaft DATENGRUNDLAGEN Geodaten Karten und fl chenhafte Daten Zeitreihen Statistische Daten Sonstige Daten xi xvi xviii xxiii xX V AUO NN a ca am N N OO0UO0 0UO0OM a a he E ORE a A OO NDN 16 16 18 19 19 4 2 4 3 4 4 4 5 5 2 BERECHNUNGSANS TZE Emissionspfad Grundwasser 4 1 1 N hrstoffbilanz 4 1 2 Gr
136. GEOLOGIE ROHSTOFFE UND BERGBAU 1993 Boden bersichtskarte von Baden W rttemberg 1 200 000 Blatt CC7118 Stuttgart Nord Karte und Tabellarische Erl uterungen Freiburg LANDESAMT F R GEOLOGIE ROHSTOFFE UND BERGBAU BADEN W RTTEMBERG 1998 Geologische Schulkarte von Baden W rttemberg 1 1000 000 12 Auflage VI 142 S Landesvermessungsamt Baden W rttemberg LANDESANSTALT F R UMWELTSCHUTZ LFU 2001 Grundwasser berwachungsprogramm Ergebnisse der Beprobung 2000 Grundwasserschutz 16 LANDESANSTALT F R UMWELTSCHUTZ BADEN W RTTEMBERG 2000 Leitfaden zur Abwasserbeseitigung im l ndlichen Raum 2 ver nderte Auflage LANE L J amp NEARING M A 1989 USDA Water erosion prediction project hillslope profile model documentation NSERL Rep 2 USDA ARS National Soil Erosion Laboratory West Lafayette Zitiert nach SCHMIDT 1998 LAnG R 1997 Modellierung von Erosion und Nitrataustrag in Agrarlandschaften Forschungsverbund Agrar kosysteme M nchen Bericht 19 Aachen Shaker Verlag LFU Hrsg 2000 Beschaffenheit der Flie gew sser Jahresdatenkatalog 1998 Oberirdische Gew sser Gew sser kologie Bd 59 Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg Abteilung 4 Wasser und Altlasten CD ROM Dokumentation LFU Hrsg 2003 Deutsches Gew sserkundliches Jahrbuch Rheingebiet Teil Hoch und Oberrhein 2000 Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg Karlsruhe LINDER B amp ENT
137. In den nicht flurbereinigten Kontrollgebieten wurden hingegen maximale Bodenabtr ge von 36 t ha a gemessen Die hohen Abtr ge wurden auf Schl gen gemessen die eine L nge von 150 m unter Hangneigungen von 6 bis 7 hatten berschl gige Absch tzungen mittels der ABAG Zur Erinnerung Ein Unterschied im C Faktor zwischen Ackerfl chen 0 08 und Weinanbaufl chen 0 20 besteht obwohl alle bestehenden Schutzma nahmen f r den Weinbau in der Berechnung ber cksichtigt wurden 39 die auf diesen Angaben aufbauten lieferten uns Bodenabtr ge in gleicher Gr enordnung so dass QuisTs Messungen als Best tigung der hier verwendeten Methode angesehen werden Dikau untersuchte vegetationslose Messparzellen unter einer Hangneigung von 13 Seine Messungen in zwei Jahren ergaben Bodenabtr ge von 30 bzw 61 t ha a wobei die Hang l nge maximal 20 m betrug Obwohl diese Werte angesichts der kurzen Hangl nge in ihrer absoluten H he erschrecken sind sie doch unter Ber cksichtigung der extremen Hangneigung und dem fehlenden Schutz durch Bodenbedeckung eher noch als niedrig einzusch tzen Diese Messungen geben einen Einblick in die Intensit t die der Bodenabtrag im Kraichgau ereichen kann und k nnen die Berichte ber Extremereignisse plausibilisieren helfen die aus dem Kraichgau berichtet werden und von QuIST 1984 eindrucksvoll zusammengestellt wurden Sie k nnen jedoch kaum als Vergleichswert f r berechnete langj hrige
138. MINISTERIUM F R UMWELT UND VERKEHR 1997 die auch die Abl ufe der stark verschmutzten Hoffl chen aufnehmen sollte Bei der Umsetzung dieser Neuordnung sollte sich die Priorisierung der Ma nahmen an Immissionskriterien orientieren 4 4 4 Abschwemmung von unbefestigten Fl chen Zur Abschwemmung von unbefestigten Fl chen wurden die mit dem Oberfl chenabfluss abtransportierten gel sten Stoffe gez hlt Es wird zwischen Oberfl chenabfluss aufgrund von Infiltrations oder S ttigungs berschuss unterschieden Zum Infiltrations berschuss kommt es berwiegend im Sommer wenn die Bodenfeuchte gering ist ein Starkregen kann dann die Infiltrationsrate bersteigen und zur Verschl mmung der Oberfl che f hren Je nach dem wann in welcher Form wie viel ged ngt wurde kann es dabei zu erheblichen Abschwemmungen kommen Im Winter hingegen kann bei niedriger Evapotranspirationsrate und Wassers ttigung der B den zus tzliches Wasser nicht mehr versickern und l uft oberfl chlich ab es herrscht ein S ttigungs berschuss Der Oberfl chenabfluss wird neben der Gel ndeneigung vom vorhandenem Bewuchs bestimmt so geht von bewaldeten Fl chen auch in Steillagen ein geringeres Abschwemmungsrisiko aus EISELE 2003 Abschwemmungsgef hrdete Fl chen sind berwiegend landwirtschaftliche Nutzfl chen die ein Teil des Jahres brach liegen oder frisch bestellt sind Das Abschwemmrisiko auf landwirtschaftlichen Fl chen h ngt auch von der 83 Korngr
139. MONERIS Baden W rttemb 3 1 0 07 In MONERIS Baden W rttemberg BEHRENDT 2001 wurden sowohl beim Phosphor als auch beim Stickstoff deutlich h here Frachten f r das Einzugsgebiet des Kraichbachs berechnet Die Unterschiede sind aus den Eingangsdaten nicht nachvollziehbar da wie oben schon erw hnt die Depositionsraten vergleichbar sind Die eigentlich Gew sserfl che wird in MONERIS Baden W rttemberg um etwas 50 geringer abgesch tzt als in diesem Projekt M glicherweise ist Wasserfl che aber auch ber eine N herung ber die Einzugsgebietsgr e als wesentlich gr er angenommen als sie eigentlich ist Eine Bewertung der Ergebnisse bzw der zugrundeliegenden Eingangsdaten ist daher leider nicht m glich 5 1 4 3 Hofabl ufe Stoffliche Eingangsdaten Die N hrstoffe die ber Hofabl ufe eingetragen werden stammen aus der Bewirtschaftung des Hofes berwiegend sind dies gel ste Stoffe NH4 NO PO die aus den organischen oder mineralischen D ngern der Betriebe stammen und Schwebstoffe die bei Reinigungsarbeiten anfallen Die stofflichen Belastungen der Hoffl chen und Dachabfl sse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 12 aufgef hrt Tabelle 5 12 N hrstoffbelastung von Hoffl chen und Dachabfl ssen aus BEUDERT 1997 Hoffl chen Nges mg l Pges mg l verschmutzt Viehhaltung Chov 34 9 11 6 verschmutzt Ackerbau Chow 2 78 4 72 gering verschmutzt Cho gv 2 78 2 64 Dachfl chen Co 2 15 0 15 Die Konz
140. Mo einzelnen Faktoren werden wie folgt hergeleitet berechnet R Faktor Regressionsgleichung aufbauend auf dem langj hrigen Gebietsniederschlag K Faktor Aufbauend auf der Boden bersichtskarte B K 200 C Faktor Fruchtartenverteilung vom Statistischen Landesamt Anteile zu denen die Kulturen in Mulchsaat angebaut werden aufgrund von Expertenbefragung kontrolliert in der Summe ber Daten des EBZI alle Geometrischen Parameter im GIS berechnet aus dem Digitalen H henmodell des Landes und den landwirtschaftlichen Fl chen Bildung eines Gerinnenetzes P Faktor keine Ber cksichtigung 1 Das Sediment Eintragsverh ltnis wird ber eine empirische Gleichung ermittelt SDR 0 02 0 385 Agza Gleichung a Der Anreicherungsfaktor wird konstant zu eins gesetzt Die Gleichung zur Berechnung der Emissionen lautet somit f r die N hrstoffe Gleichung gt 1 SDR EERup A Ar ER G Gleichung 4 15 Ne 7 000 000 i g Te l gamre bzw f r die Schwermetalle Gleichung EERsyu A Ag ER G Gleichung 4 16 SM 1 000 LF 100 BOD SM g mit EER ber Bodenerosion emittierte N hrstofffracht t a EERsm ber Bodenerosion emittierte Schwermetallfracht kg a A mittlerer langj hriger Bodenabtrag t ha a Ar landwirtschaftliche Fl che ha ER Anreicherungsfaktor enrichment ratio hier ER 1 SDR Sediment Eintragsverh ltnis sediment delivery ratio Geop n p Oberboden
141. OULOS 1990 beschrieben basiert im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Methoden auf der Auswertung einzelner Regenereignisse und besticht trotzdem durch Einfachheit und Transparenz Daraus ergibt sich ein ganz direkter qualitativer Vorteil gegen ber den Simulationsmodellen Es ist m glich sie in herk mmlichen Tabellenkalkulationsprogrammen umzusetzen Aus diesem Grund wurde sie sehr genau untersucht auf ihre Anwendbarkeit zur Berechnung der entlasteten Wassermengen aus Kanalisationsnetzen hin Auch die von XANTHOPOULOS 1990 offen gelassene Frage der Brauchbarkeit in vorentlasteten Gebieten wurde analysiert Regenentlastung III Entlastungs volumen weitergef hrter Abfluss Il Speicherung im Kanalnetz Volumen des Regenbeckens Ib Regenh he mm Oberfl chenverluste la Regendauer min Abbildung 10 9 Schematische Darstellung der Speicherung bzw Entlastung des Regenab flusses im Kanalnetz anhand eines Regendauer Regenh hen Dia gramms aus XANTHOPOULOS 1990 Abbildung 10 9 zeigt das Regendauer Regenh hen Diagramm f r das Verfahren der EGL in welches jedes Niederschlagsereignis eingetragen wird Es werden drei Breiche unterschieden Der unter Bereich l beinhaltet die Oberfl chenverluste Benetzungs und Muldenverluste Teilbereich la sowie die Speicherwirkung des aktivierbaren Kanalnetz volumens und das Volumen des angeordneten Regenbeckens Teilbereich Ib jeweils bezogen a
142. Oberer Kraichbach berarbeitung Konzeption Regenwasserbehandlung Erl uterungsbericht GKW Ingenieure Ingenieurb ro f r Wasserwirtschaft Umwelttechnik und Infrastruktur GmbH Mannheim GOLUBEV G N 1982 Soil erosion and agriculture in the world an assessment and hydrological implications Int Assoc Hydrol Sci Publ 137 S 261 268 Zitiert nach WALLING 1982 GONG S amp XIONG G 1980 The origin and transport of sediment of the yellow river In Proceedings of the International Symposium on River Sedimentation Chinese Society of Hydraulic Engineering Beijing M rz 1980 Guanghua Press Beijing S 43 52 Zitiert nach WALLING 1996 GREEN W H amp AMPT G A 1911 Studies of soil physics 1 The flow of air and water through soils Journal of Agricultural Science Nr 4 S 1 24 GROTTKER M 1991 M glichkeiten der Regenwasserbehandlung KA 38 S 905 915 GRUNEWALD K 1999 Erfassung Abbildung und Reichweite von Schl sselparametern bei der Quantifizierung partikelgebundener Phosphorverlagerungen Leipziger Geowissenschaf ten Band 11 S 19 23 201 G DE H ECKENFELS S FOCKE D MCTAGGART K PALMER A amp WUHRER C 1999 Herkunft und Verbleib von F kalkeimen in Oberfl chengew ssern In Stuttgarter Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft Band 154 S 19 35 G NDRA H J GER S SCHROEDER M amp DICKAU R 1995 Bodenerosionsatlas Baden W rttemberg Agrarforschu
143. RAUTH R Wechselwirkung zwischen Einzugsgebiet und Kl ranlage Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 78 M nchen Oldenbourg S 3 23 YALIN M S 1977 Mechanics of Sediment Transport 2nd Edition Oxford YILMAZ G KANDELER E KAUPENJOHANN M amp STAHR K Hrsg 1998 Prognose und Regionalisierung des Stickstoffhaushaltes von Pararendzinen der L landschaft des Kraichgaus Hohenheimer Bodenkundliche Hefte Nr 46 YOUNG R A ONSTAD C A BOSCH D D amp ANDERSON W P 1987 AGNPS Agricultural Non Point Source Pollution Model A Watershed Analysis Tool U S Department of Agri culture Conservation Research Report 35 zitiert in RODE M 1995 Quantifizierung der Phosphorbelastung von Flie gew ssern durch landwirtschaftliche Fl chennutzung Boden und Landschaft Schriftenreihe zur Bodenkunde Landeskultur und Landschafts kologie Band 1 Justus Liebig Universit t Gie en Young R A amp Mutchler C K 1969 Effect of Slope Shape on Erosion and Runoff Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 12 2 S 231 233 239 ZHANG W amp MONTGOMERY D R 1994 Digital elevation model grid size landscape representation and hydrologic simulations Water resources research 30 4 S 1019 1028 212 10 Anhang 10 1 Ermittlung der Faktoren der dABAG 10 1 1 R Faktor Der R Faktor beschreibt den Einfluss des Niederschlags auf die Bodenero
144. RKAMP amp Toy 1997 ist der aus dem Gerinne stammende Anteil am Sedimentaustrag abh ngig von der Gebietsgr e Als Herkunftsort werden Ufer und Sohlenerosion genannt sowie tempor re Speicher im Gerinnebett die im Rahmen langj hri ger Betrachtungen aber nicht von Relevanz sind Nebenbei bemerkt wird auch die Berechnung eines Anreicherungsverh ltnisses durch diesen Tatbestand mitunter erheblich schwieriger Den oben genannten komplexen Umst nden entsprechend sind es in aller Regel empirische Ans tze die zur Berechnung des Sediment Eintragsverh ltnisses aufgestellt wurden Die Einzugsgebietsgr e ist in vielen F llen zumindest eine der unabh ngigen Variable in den Gleichungen Das Sediment Eintragsverh ltnis nimmt im Allgemeinen mit zunehmender Einzugsgebietsgr e ab ICHIM amp RADOANE 1987 KHANBILVARDI amp ROGOWSKI 1984 KOMURA 1984 BOYCE 1972 RENFRO 1972 RODE et al 2002 s hierzu auch WALLING 1983 Sie ist keine direkte kausal verantwortliche Gr e wie eine sehr detaillierte Studie in der Blackland Prairie Texas U S A ergab ist die Einzugsgebietsgr e aber signifikant korreliert mit anderen Faktoren die wiederum einen direkten Einfluss auf das Eintragsver h ltnis haben RENFRO 1972 Mit gr er werdendem Einzugsgebiet e nimmt die Dichte des Entw sserungsnetzes ab Damit wird die mittlere Entfernung zum Gew sser gr er was wiederum bewirkt dass die Wahrscheinlichkeit zunimmt dass der Abtrag
145. ROUSSEAU A N MASSICOTTE S DUPONT J amp VILLENEUVE J P 1997 A Watershed Based System for the Integrated Management of Surface Water Quality The GIBSI System Water Science and Technology 36 5 S 381 387 205 MAURER T 1997 Physikalisch begr ndete zeitkontinuierliche Modellierung des Wasser transports in kleinen l ndlichen Einzugsgebieten Mitteilungen des Instituts f r Hydrologie und Wasserwirtschaft Band 61 Dissertation Universit t Karlsruhe TH MAYER R amp FINK A 1988 Was bringt ein Gew sserrandstreifenprogramm f r den Gew sserschutz Arbeitsergebnisse 6 1988 Arbeitsgemeinschaft f r l ndliche Entwicklung Fachbereich 13 Stadtplanung Landschaftsplanung Gesamthochschule Kassel S 21 25 Zitiert nach DVWK 1990 MCCUEN R H amp SNYDER W M 1986 Hydrologic Modeling Statistical Methods and Applications Englewood Cliffs New Jersey USA Zitiert nach SCHMIDT ET AL 1999 MEINZINGER F 2000 GIS gest tzte Evaluation der Wirksamkeit von Erosionsschutzma nahmen Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft der Universit t Karlsruhe unver ffentlicht MEI BNER E 1991 Absch tzung der mittleren Jahresschmutzfracht aus Mischwasser entlastungen Wasser Abwasser Abfall Schriftenreihe des Fachgebietes Siedlungswasser wirtschaft Universit t Gesamthochschule Kassel S 69 76 MEIBNER M 2003 MEIBNER EBZI m ndliche Mitteilung ber Planungen des EBZI zur
146. Regel so hohe Anforderungen an die Eingangsdaten dass sie nur nach umfangreichen Messprogrammen einsetzbar sind F r Gew ssereinzugsgebiete der gegebenen Gr e ist der damit verbundene Aufwand nicht leistbar Die angestrebte Weiterentwicklung bezog sich damit eindeutig auf die verf gbaren konzeptionellen empirischen Ans tze Unter Nutzung der geeignetsten Ans tze und teilweise hochaufgel ster Daten wurde schlie lich ein modulares Modell aufgebaut so dass die Teilmodelle einzelne Emissions pfade unabh ngig erarbeitet ge ndert und gegebenenfalls ausgeblendet werden k nnen Auf Basis des Modellansatzes wurde nachfolgend der Ist Zustand des Kraichbaches 2 berechnet und mit Hilfe einer Immissionsanalyse validiert Die Berechnung von Szenarien nach der Umsetzung von Minderungsma nahmen konnte im Zeitrahmen dieses Vorhabens nicht vollst ndig durchgef hrt und dokumentiert werden F r die bedeutenden Eintragspfade sind aber die Ma nahmenoptionen quantitativ dargestellt und in ihrer zur erwartenden Wirkung beschrieben Die Ergebnisse der Eintragsberechnungen wurden anhand von Stoffkonzentrationen resp Stoffrachen im Gew sser plausibilisiert Hierzu wurde ein zweistufiges Messprogramm durchgef hrt ber 14t gliche Routineprobenahmen wurden die Grundlagen zur Ermittlung der im Gew sser transportierten Frachten geschaffen und wesentliche Erkenntnisse ber das Stofftransport und Retentionsverhalten im Einzugsgebiet gewonnen Dar ber
147. Technik und Kontrolle 1 Auflage Wiley VCH Verlag Weinheim NOLTE C amp WERNER W 1991 Stickstoff und Phosphateintrag ber diffuse Quellen in Flie gew sser des Elbeeinzugsgebietes im Bereich der ehemaligen DDR Agrarspectrum 19 Frankfurt Main ONSTAD C A LARSON C L HERMSMEIER L F amp YOUNG R A 1967 A method for computing soil movement throughout a field Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 10 6 S 742 745 Zitiert nach YOUNG amp MUTCHLER 1969 OSTERKAMP W T amp Toy T J 1997 Geomorphic consideration for erosion prediction Environmental Geology 29 3 4 S 153 157 Zitiert nach RODE et al 2002 OTTO U 1996 Bau und Betrieb von Kleinkl ranlagen ATV Bundestagung Leipzig Tagungsband Nr 4 S 231 253 OTTO U 2000 Entwicklungen beim Einsatz von Kleinkl ranlagen GWA Band 175 Aachen OTTO U amp DEFRAIN M 1996 Neue und angepa te Techniken unter konomischen Zw ngen 29 Essener Tagung f r Wasser und Abfallwirtschaft 1996 Korrespondenz Abwasser 43 6 PFEIFER R 1998 Schmutzstoffr ckhalt durch chemisch physikalische Regenwasserbe handlung im Trennsystem Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 92 Oldenbourg M nchen PF TZNER B SCHANZE J amp PAGENKOPF W G 2001 Lokalisiserung Bemessung und Wirkungsabsch tzung von dezentralen Stoffr ckhalter umen im Einzugsg
148. Teil jedoch liegt ausserhalb des Priorit tenplans ein Termin f r die Fertigstellung konnte deswegen nicht genannt werden PROCHASKA 2003 10 1 5 L Faktor Die ma gebende Gr e zur Ermittlung des L Faktors bildeten die ATKIS Daten ATKIS DLM 25 BW der landwirtschaftlichen Anbaufl chen Durch die Nutzung dieser Datenquelle konnte ein gro er Fortschritt in der Modellierung der Erosion gegen ber den berlegungen zu Beginn des Projektes erzielt werden KN LLER 2000 MEINZINGER 2000 Der erreichte 225 Stand ist dabei auch angesichts der vielen Probleme die es in der gro fl chigen Bestimmung gerade dieses Parameters gibt vgl HICKEY et al 1994 und HUBER 1996 als u erst zufriedenstellend zu bezeichnen Konkret genutzt wurden die folgenden Objektarten aus dem ATKIS Thema 4A Anbaufl che e 4101 Ackerland e 4102 Gr nland e 4103 Gartenland e 4109 Sonderkultur Weingarten Obstbaumplantage Hopfenfeld amp sonstige Dies entspricht dem GIS Vektordatensatz Polygon Shapes mit der Bezeichnung t4a_f im UIS Der gro e Vorteil gegen ber dem Landsat Bild besteht darin dass durch die ATKIS Daten eine genaue Abgrenzung von einzelnen Feldern Schl gen m glich ist Dies ist vor allem bei der Bestimmung der erosionswirksamen Hangl nge welche f r den L Faktor ben tigt wird eine sehr wichtiger Schritt ber eine grafische berlagerung der ATKIS Daten mit der TK 25 konnte zudem validiert werden dass die in
149. Testgebiet befinden Die Kurven verlaufen gleichsinnig aber nicht parallel was zeigt dass sich unterschiedlich trockene und nasse Jahre verschieden stark auf die Zulaufwassermengen der Kl ranlagen auswirken Das extreme Minimum der Kl ranlage Flehingen von 1998 ist auf Fehlmessungen zufolge der Umbauarbeiten zur ck zu f hren Die Formel mit der die Emissionen der Kl ranlagen abgesch tzt wurden lautete ent sprechend obiger Beschreibung Gleichung 5p Qkua C Gleichung 4 18 1 000 000 A A gta mit EKA ber Kl ranlagen emittierte Fracht t a bzw kg a Qka behandelte Jahresabwassermenge m a Cka stoffspezifische Ablaufkonzentration mg l bzw ug l 25 In Baden W rttemberg ist daf r in erster Instanz die untere Wasserbeh rde zust ndig im konkreten Fall des oberen Kraichbaches also das Landratsamt Karlsruhe Umweltamt 77 6 000 000 T 5 000 000 N p 4 000 000 E i F u 3 000 000 3 Q lt 2 2 000 000 000 ge c g 1 000 000 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 e KA Flehingen 2 590 215 2 796 105 3 548 358 1 100 375 3 477 148 3 554 373 4 256 988 4 792 435 KA Unter wisheim 2 968 700 2 747 800 2 824 000 2 303 800 2 794 200 2 894 100 3 100 700 3 207 600 Jahr Abbildung 4 22 Behandelte Abwassermengen Qka der Kl ranlagen Kraichtal und Flehingen im Verla
150. Umweltplanung Heidelberg Springer Verlag 198 DE PLOEY J 1990a Modelling the erosional susceptibility of catchment in terms of energy Catena 17 S 175 183 DE PLOEY J 1990b Threshold conditions for thalweg guliying with special reference to loess areas In BRYAN R Hrsg Soil Erosion Experiments and Models Catena Suppl 17 S 147 151 DECKER J 1998 Auswirkungen von Fremdwasser auf Abwasseranlagen und Gew sser Gew sserschutz Wasser Abwasser Band 168 Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungs wasserwirtschaft RWTH Aachen DEUTSCHER VERBAND F R WASSERWIRTSCHAFT UND KULTURTECHNIK E V Hrsg 1989 Arbeitsanleitung zur Abwendung von Niederschlag Abfluss Modellen in kleinen Einzugs gebieten Teil Il Synthese Regeln zur Wasserwirtschaft 113 1989 Paul Parey Verlag Hamburg Berlin Zitiert nach EISELE 2003 DIERKES C amp GEIGER W F 2000 Schadstoffr ckhalt in Stra enrandb den von Auto bahnen und Bundesstra en Wasserwirtschaft 90 6 S 276 281 DIKAU R 1986 Experimentelle Untersuchungen zu Oberfl chenabfluss und Bodenabtrag von Messparzellen und landwirtschaftlichen Nutzfl chen Heidelberger Geographische Arbei ten Heft 81 Selbstverlag des Geographischen Instituts der Universit t Heidelberg DIN 4261 Kleinkl ranlagen Anwendung Bemessung Ausf hrung und Betrieb Beuth Verlag K ln D RH FER G amp JOSOPAIT V 1980 Eine Methode zur fl chendifferenzierten Ermit
151. a gt O amp D oO Nanorg Nanorg 10 x Pges 10 x Pges 1995 96 2001 02 1995 96 2001 02 Abbildung 5 13 N hrstoffemissionen EKA r aus den kommunalen Kl ranlagen im Einzugs gebiet des oberen Kraichbachs in den Jahren 1995 96 bzw 2001 0 5 1 4 2 Atmosph rische Deposition auf die Gew sseroberfl che Stoffliche Eingangsdaten Die Messungen der N hrstoffemissionen durch die nasse Deposition stammen aus dem Weiherbachprojekt Die Ergebnisse der dort von 1991 bis 1994 durchgef hrten Messungen BEUDERT 1997 sind in Tabelle 5 10 aufgef hrt Sie werden auf das gesamte Untersuchungsgebiet des Kraichbachs bertragen Die Daten entsprechen in der Gr enordnung den von BEHRENDT 2001 in MONERIS Baden W rttemberg zur Anwendung kommenden Daten Tabelle 5 10 Stickstoff und Phosphatdepositionsrate aus dem Weiherbachgebiet BEUDERT 1997 N kg ha a P kg ha a 1991 1994 13 9 18 0 0 4 1 Mittlerer Wert 16 0 7 nur diese Komponente nicht der gesamte Stickstoff wurden 1995 96 gemessen 124 Ergebnisse In Tabelle 5 11 sind die ermittelten N hrstofffrachten durch die atmosph rische Deposition im Vergleich zu denen in MONERIS Baden W rttemberg berechneten Frachten BEHRENDT 2001 zu sehen Tabelle 5 11 N hrstofffrachten durch die atmosph rischen Deposition im Kraichbach und aus MONERIS Baden W rttemberg BEHRENDT 2001 N t a P t a Kraichbach 0 24 0 01
152. a Ackerfl chen haben ein Mittel von 4 6 ha a Nur rund die H lfte dieses Unterschiedes l sst sich durch die Zuweisung unterschiedlicher C Faktoren erkl ren Es zeigt sich auch hier der ma gebende Einfluss des S Faktors Dieser ist im Mittel aller Weinanbaufl chen doppelt so gro wie im Mittel der Ackerfl chen Bodenabitrag in t ha a BE kleiner 2 5 BE 2 5 bis 5 0 L_ 5 0 bis 7 5 E 7 5 bis 10 0 BEE gr er 10 0 0 5 10 Kilometer Abbildung 4 9 Mit der dABAG berechneter langj hriger Bodenabtrag im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Mittelwert je Schlag Wie bereits zu Beginn dieses Kapitels erw hnt ist es quasi unm glich eine Validierung der von der dABAG berechneten Bodenabtragsmengen vorzunehmen da es sich um langj hrige Mittelwerte handelt Es bleibt der Vergleich mit Literaturwerten der im Folgenden angestellt wird Da der Kraichgau als Landschaft mit den gr ten Erosionsproblemen in Baden W rttemberg SOMMER amp MURSCHEL 1999 bezeichnet werden kann liegen zu diesem Naturraum diverse Messungen und Berechnungen bez glich des Bodenabtrags vor In den 1980er Jahren waren es die Ver ffentlichungen von QuisT 1984 und DIKAU 1986 die durch ihre hohen im Kraichgau gemessenen Bodenabtr ge die Fach ffentlichkeit aufschreckten Quist ma auf flurbereinigten Felder auf denen Zuckerr ben angebaut wur den ber drei Jahre hinweg durchschnittliche Abtr ge von bis zu 115 t ha a
153. abelle 5 22 Tabelle 5 23 Tabelle 5 24 Tabelle 5 25 Tabelle 5 26 Tabelle 5 27 Tabelle 5 28 Tabelle 5 29 Tabelle 5 30 Tabelle 5 31 Tabelle 5 32 Tabelle 5 33 Tabelle 5 34 Tabelle 5 35 Tabelle 5 36 Tabelle 5 37 Tabelle 5 38 Tabelle 5 39 F r das Einzugsgebiet des Kraichbachs berechnete Stickstoff und Phosphorfrachten uu een ae zsn han N hrstofffrachten aus Abschwemmungen im Kraichbach und aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 2 222244440 4444444aHH HH RR Rn nn een nn Berechnete N hrstoffkonzentrationen und Frachten aus Dr nagen Stichproben aus Dr nageabfl sse im Untersuchungsgebiet n b nicht bestimmt sata seele Stoffspezifische Oberfl chenfrachten f r N hrstoffe frr np K9 ha a N hrstoffemissionen ERKy p aus Regenwasserkan len in den oberen Kraichb ch in Val Einwohnerwertspezifische Emissionsfrachten f r N hrstoffe eew np IIKEWA 2 2 AR re Stickstoff und Phosphor Konzentrationen Csw im Regenabfluss au er rtlicher Stra en und Wege mg l srmssrssennnnnnnnennnnn nen Analyseprogramm der Sch pf und Ereignisproben am Kraichbach und seiner Nebengew ssern uuumnsunsnsssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnne Abflussklassen und die ihnen zugewiesenen repr sentativen Konzentrationen bzw die mittlere Ereignisfracht Median der aktuellen Daten des Geoc
154. aft Universit t Karlsruhe HAMM A Hrsg 1991 Studie ber Wirkungen und Qualit tsziele von N hrstoffen in Flie gew ssern Sankt Augustin Academia Verlag HAMM A GLEISBERG D HEGEMANN W KRAUTH K H METZNER G SARFERT F amp SCHLEYPEN P 1991 Stickstoff und Phosphoreintrag in Oberfl chengew sser aus punkt f rmigen Quellen In HAMM 1991 S 765 799 H n IG P 2002 Quantifizierung der durch Stra enabw sser verursachten Emissionen N hrstoffe und Schwermetalle in Oberfl chengew sser Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht HARTENSTEIN D 2001 Emissionssch tzung der dezentralen Abwasserentsorgung f r N hrstoffe und Schwermetalle Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht HARTENSTEIN D 2004 Hartenstein Referendar im Fachbereich Wasser des Lands Baden W rttemberg m ndliche Mitteilung ber eigene Erfahrungen und Erfahrungen Dritter zu i Wirkungsgraden von Pflanzenkl ranlagen und Tropfk rpern als Kleinkl ranlagen und ii Wirkungsgraden von Mehrkammerabsetzgruben bez glich partikul rer Substanzen HASSLER D Hrsg HASSLER M amp GLASER K H 1995 W sserwiesen Geschichte Technik und kologie der bew sserten Wiesen B che und Gr ben in Kraichgau Hardt und Bruhrain Landesanstalt f r Umweltschutz Beihefte zu den Ver ffentlichungen f r Natur
155. afts und Wirtschaftswege wurden von BRONSTERT 1994 im Weiherbach Gebiet auf ihren Anschluss ans Vorfluternetz hin untersucht Den Grad zu dem dieser besteht gab er mit 32 an Basierend auf diesem Ergebnis wurde ein Anschlussgrad an die Vorfluter von 30 f r alle landwirtschaftlichen Wege im Testgebiet angenommen Der Anteil zu dem das den Mulden und Gr ben zuflie ende von Stra en stammende Regenwasser versickert wurde anhand von Ver ffentlichungen von PRASUHN amp BRAUN 1994 bzw KRAUTH amp STOTZ 1987 quantifiziert Ihre Angaben schwanken zwischen 60 und 65 f r die Belange dieses Projektes wurde ein Wert von 60 angenommen Den entsprechenden Wert f r die landwirtschaftlichen Wege sch tzte H NBIG 2002 mit 30 ab was auf den Untersuchung von BEUDERT 1997 und eigenen Beobachtungen im Gebiet beruht 100 Tabelle 4 19 F r die verschiedenen Stra en und Wegetypen genutzte Werte der Parameter Abflussbeiwert Anschlussgrad ans Vorfluternetz und Verlustanteil des dem Vorfluter zuflie enden Wassers Stra en Wegetyp mittl Abfluss Vorfluteranbin Verlustanteil beiwert wm dung asw ay Bundesstra en 0 70 10 60 Land Kreis und Gemeindestra en 0 70 7 60 versiegelte Wege 0 70 30 30 unversiegelte Wege 0 15 30 30 Ma nahmen Ma nahmen zur Reduzierung des hier betrachteten Eintragspfades sind grunds tzlich im Sinne einer Reduzierung der Ursachen oder des Eintragsgrades m gl
156. aich und nach dem von der LfU modifizierten auf Baden W rttemberg bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 Kraichgau se ee perl en Summe der fl chenspezifischen Emissionen f r Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor 10 fach berh ht f r das Gebiet des oberen Kraichbachs oKraich Baden W rttemberg und Deutschland Summe der Emissionen f r Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten f r das Gebiet des oberen Kraichbachs In diesem Projekt berechnet oKraich und nach Fuchs et al 2003 Kraichgau Summe der fl chenspezifischen Emissionen f r Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten f r das Gebiet des oberen Kraichbachs oKraich Baden W rttemberg und Deutschland Emissionen und Immissionen von Stickstoff und Phosphor 10 fach berh ht Emissionen als gestapelte pfadspezifische Emissionen Immissionen als gestapelte S ule aus Basisfracht und Ereignisfracht Monatliche Mittelwerte der Nitrat Konzentration mg l am Pegel in Ubstadt Emissionen und Immissionen von Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten Emissionen als gestapelte pfadspezifische Emissionen Immissionen als gestapelte S ule aus Basisfracht und Ereignisfracht Retention im Gew sser berechnet nach
157. aichbachs bertragen Tabelle 4 11 Anteile der Betriebsfl chen bei Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben Anteile gesamt Marktfrucht Viehhaltung Hofffl chen 48 verschmutzt 1 4 10 gering verschmutzt 46 6 38 Dachfl chen 52 82 Um die Verteilung von Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben im Testgebiet zu ermitteln wurden die Daten des Statistischen Landesamt SLA 1999 auf Gemeindeebene hinzugezogen siehe Tabelle 4 12 Tabelle 4 12 Fl che und Anzahl der Betriebe Zs die nicht an ein Kanalnetz angeschlossenen sind und prozentuale Verteilung der Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben in den Gemeinden des Einzugsgebietes SLA 1999 Gemeinden Beuee Fl che m Anzahl Marktfrucht Viehhaltung Bretten 13 886 6 67 33 Bruchsal 32 574 4 46 54 Kraichtal 96 426 29 50 50 Kuernbach 67 218 19 31 69 Oberderdingen 121 308 30 57 43 Sternenfels 5 728 1 28 72 Sulzfeld 29 910 11 35 65 Ubstadt Weiher 16 508 2 32 38 Zaisenhausen 20 816 4 70 30 Ma nahmen Die wichtigste Ma nahme bei Hofabl ufen ist die Vermeidung der direkten Einleitung besonders in kleine Gew sser an denen mehrere H fe liegen Durch die Neuordnung der Abwasserentsorgung in l ndlichen Gebieten d rfte dies in den n chsten Jahren auch zunehmend umgesetzt werden F r die l ndlichen Gebieten zu denen auch das Einzugsgebiet des Kraichbachs z hlt wird per Verwaltungsvorschrift eine vollbiologische Reinigungsanlage vorgeschrieben
158. alle mg EW d aus FUCHS et al 2002 nunsseeessssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 150 Wirkungsgrade f r Schwermetalle nmke sm von Mehrkammergruben RT E EPEE APE LE NE NEE EURER E EV A A TAE 150 Schwermetallemissionen aus dezentraler Abwasserentsorgung EDAsu m oberen Kraichbach in kg a een 150 Schwermetall Konzentrationen Osw sm im Regenabfluss au er rtlicher Stra en und Wege ug l 222224 002 gt 151 Median der Schwermetallmessungen ug l LfU 2000 aus den Jahren 1990 1998 sowie tagesbezogene Ereignisfracht kg d 152 Pfadspezifische Emissionen f r Nges und Pges und deren Anteil an der Summe der berechneten Emissionen 444444444444HRnn nenn nenne nnennne 156 Pfadspezifische Emissionen f r Cd Cr und Cu oben und Ni Pb und Zn unten und deren Anteil an der Summe der berechneten EfISSIONeNas ren lee han 162 Berechnete Immissionen f r die Schwermetalle am Pegel Ubstadt Ikglal ee ee le 169 Analyseergebnisse der nach dem 30 03 2003 gezogenen Oberbodenproben in der Gemarkung Gochsheim u44rsssrs seen 181 Die jeweils 5 h chsten Einzelwerte der Niedsim Daten in 0 01 mm Sn Hessen nenne 189 Angaben der Rahmenlegende der B K 350 zum K Faktor der ABAG kA keine Angaben nn ke 215 Zuweisung von fehlenden K Faktoren zu Einheiten der Rahmenlegende un cnen ee ea 216 Zuweisung von diskreten We
159. als Berechnung von Zentralbecken zu sehen Dabei d rfen die besonderen Umst nde der untersuchten Bauwerke nicht aus den Augen verloren werden Es konnte stets eindeutig bestimmt werden ob ein vorentlastendes Regenbauwerk deutlich h ufiger oder wesentlich seltener entlastet die EGL konnte entsprechend an diese Situation angepasst werden In anderen F llen w re es durch eine f r die Berechnung ung nstigere Kombination von spezifischen Drosselabfl ssen und Beckenvolumina nicht m glich diese Aussage zu treffen Die EGL kann dann nicht zur Anwendung kommen An dieser Stelle sei auf die Gefahr hingewiesen dass die guten Ergebnisse bei den vorentlasteten Bauwerke dadurch zustande gekommen sind dass die Flie zeiten in der EGL nicht ber cksichtigt werden also durch eine ausgleichende Wirkung verschiedener Fehler Zudem kann eine Untersch tzung der Entlastungswassermengen dadurch teilweise aufgehoben worden sein dass der aktivierbare Kanalspeicherraum mit einem zu kleinen Wert in die Berechnungen der EGL eingegangen ist XANTHOPOULOS berechnete diesen Wert in seiner Dissertation 1990 mit einem hydrodynamischen Abflussmodell und schloss so eine Fehleinsch tzung des Speicherraums aus Im Sinne einer einfachen Herangehens weise kann dies jedoch nicht Teil einer empfohlenen Methode sein Ein generelles Problem der EGL bleibt die Reduzierung der Niederschlagsereignisse zu Blockregen Durch diese besteht stets die Gefahr der Untersch tzung der en
160. an Tagen lt 1 0 m s 182 1 0 1 5 m s 138 1 5 2 0 m s 30 2 0 2 5 m s 7 Summe 357 Zur Ermittlung der Basisfracht wurde aus dem Routinemessprogramm f r jede der definierten Abflussklassen eine Fracht ermittelt Die Stofffracht der einzelnen Abflussklassen wurde aus der mittleren Konzentration dem mittleren Abfluss und der Anzahl der Unterschreitungstage in der jeweiligen Abflussklasse berechnet Die diskreten Zahlenwerte sind in Kapitel 5 1 5 und 5 2 5 angegeben Damit wurde die Basisfracht an 357 Tagen kalkuliert Die Ereignisfracht die an den verbliebenen 8 Tagen mit Tagesmitteln des Abflusses von ber 2 5 m s den Pegel passiert wurde aus den Ergebnissen der Ereignisbeprobung hergeleitet Aus allen automatisch beprobten Ereignissen wurden diejenigen extrahiert die einen Abfluss von gr er als 2 5 m s aufwiesen Ihre Fracht wurde ber eine abschnitts weise Multiplikation von Abfluss und Stoffkonzentration berechnet Der Zeitraum des jeweiligen Tages an dem der Abfluss kleiner als 2 5 m s betrug wurde mit der durchschnittlichen Basisfracht beaufschlagt Die Summe aller Ereignisse wurde schlie lich auf einen Zeitraum von 8 Tagen bezogen 103 5 Stoffliche Eingangsdaten und pfadspezifische Ein zelereignisse 5 1 N hrstoffe 5 1 1 Grundwasser 5 1 1 1 N hrstoffbilanz Die Berechnung der Bilanzen s Kapitel 4 1 1 wurde f r die einzelnen Kulturarten auf Gemeindeebene durchgef hrt dabei konnte nicht zwischen vi
161. an den einzelnen Untersuchungssteller Der Median fast aller Messstellen liegt bei ca 0 04 mg l Phosphat P An km 16 und Pegel Ubstadt liegen die Phosphatwerte deutlich h her und sind auf die Einleitungen der zwei Kl ranlagen im Untersuchungsgebiet zur ckzuf hren Die Kl ranlage des AZV Oberer Kraichbach liegt flussabw rts der Stadt Flehingen wird aber erst an der Messstelle km 16 unterhalb der Stadt Gochsheim erfasst Unmittelbar vor der Messstelle Pegel Ubstadt m ndet der Ablauf der Kl ranlage Kraichtal Er f hrt zu einer weiteren Erh hung der Phosphatkonzentrationen im Gew sser Zur Berechnung der Immission wurden die Messdaten am Pegel Ubstadt herangezogen Die Berechnung der Basisfracht erfolgt ber die Einteilung in Abflussklassen die der Ereignisse ber gemessene Abflusswellen siehe Kapitel 4 5 Die den Abflussklassen zugewiesenen repr sentativen Konzentrationen zur Berechnung des Basisfrachtanteils bzw die mittlere tagesbezogene Ereignisfracht Ereignisfracht der N hrstoffe sind in Tabelle 5 25 wiedergegeben 139 Tabelle 5 25 Abflussklassen und die ihnen zugewiesenen repr sentativen Konzentrationen bzw die mittlere Ereignisfracht Abflussklasse N P lt 1 0 m s 7 65 mg l 0 18 mg l 1 0 1 5 m s 7 41 mg l 0 34 mg l 1 5 2 0 m s 7 65 mg l 1 18 mg l 2 0 2 5 m s 6 58 mg l 1 57 mg l gt 2 5 m s 1 09 t d 0 47 t d Ergebnisse Die Ergebnisse der Immissio
162. an sicherlich die Fl chenstillegung bezeichnen auf die an dieser Stelle abschlie end noch hingewiesen werden soll Die Fl che w rde aus der eigentlichen Erosionsberechnung ausgeschlossen werden was der Tatsache Rechnung tr gt dass von stillgelegten Fl chen kaum Bodenabtrag zu erwarten ist Bei zuk nftig potenziell m glicher Ausweisung besonders sensitiver Fl chen k nnte ber ein Management der Stilllegung deutlich zum Gew sserschutz beigetragen werden Im landwirtschaftlichen Vorzugsgebiet Kraichgau ist die Fl chenstillegung jedoch keine in Frage kommende Ma nahme 4 3 Emissionspfad Mischkanalisations berl ufe 4 3 1 Einleitung In urbanen Gebieten die ber Mischkanalisationsnetze entw ssert werden wird das eher gleichm ig anfallende kommunale und gewerblich industrielle Schmutzwasser mit dem h chst dynamisch auftretenden Regenwasserabfluss gemeinsam in einem Kanalrohr der Kl ranlage zugef hrt Ist die Drosselleistung des Systems erreicht und die Speicherkapazit t der Kan le und Regenbecken ersch pft so kommt es zu Entlastungen des Mischwassers in Oberfl chengew sser Damit einher geht der Austrag von Stoffen die aus dem 16 Hierzu sind nicht nur die direkten Sch den durch den Bodenverlust zu z hlen neben dem Verlust wertvollen Bodens der von N hrstoffen und pflanzennutzbarem Niederschlag sondern auch die Sch den die aus bodenkundlicher land und forstwirtschaftlicher Sicht durch die Akkumulation von
163. analisationsnetzes gilt das Gleiche div Ma st be Beschreibung des hydrologischen Wasserhaushaltsmodells LARSIM Dem Projekt stand ber die LfU das Wasserhaushaltsmodell LARSIM zur Verf gung das auf Basis eines 1 km Rasters die hydrologischen Teilprozesse deterministisch berechnet Bei den Berechnung werden Interzeption Evapotranspiration und der Bodenwasserspeicher jeweils getrennt f r die einzelnen Landnutzungsklassen eines Teileinzugsgebietes modelliert Im Teilprozess Bodenwasserspeicherung wird die Abflussaufteilung in den Direkt Interflow und Grundwasserabfluss vorgenommen Anschlie end wird der laterale Wassertransport zu den Gew ssern sowie die Translation und Retention im Gew sser selbst modelliert Die zeitliche Aufl sung betr gt einen Tag Bez glich einer n heren Beschreibung des Modells sei auf BREMICKER 2000 verwiesen Im Projekt diente LARSIM dazu fl chendifferenzierte Eingangsdaten f r die Direkt Interflow und Grundwasserabfl sse zu liefert weswegen es auch hier vorgestellt wird Grundlage war eine Modellkalibrierung und verifizierung auf den im Projekt gew hlten Gebietspegel Ubstadt die vom Ingenieurb ro Ludwig im Auftrag der LfU durchgef hrt wurde Kalibrierungszeitraum waren die Jahre 1988 bis 1991 logarithmierte Modelleffizienz 0 89 verifiziert wurde f r die Jahre 1992 bis 1996 logarithmierte Modelleffizienz 0 62 3 2 Zeitreihen Niederschl ge Je nach Berechnungsziel kamen verschie
164. analysiert Zu diesem Zeitpunkt wird der Abfluss nur aus nat rlichen und Punktquellen gespeist Da die Punktquellen bekannt sind und w hrend der Trockenperiode nur aus dem Kl ranlagenabfluss bestehen kann ein R ckschluss auf den nat rlichen Teil des Abflusses vollzogen werden Die Umsetzungsprozesse im Gew sser w hrend des Winters sind minimal und daher vernachl ssigbar Bei Niedrigwasserbedingungen werden am Pegel Ubstadt im Gew sser Nitratkonzen trationen von 7 65 mg l nachgewiesen Nach Abzug des Kl ranlagenanteils der bei niedrigem Abfluss ca 1 3 des Gesamtabflusses ausmacht verbleibt eine Konzentration von 7 93 mg l Stickstoff die aus dem Basisabfluss stammt Die Denitrifikationsrate die sich daraus f r das gesamte Einzugsgebiet integrierend errechnet ergibt sich aus der berechneten Stickstoffkonzentration des neugebildeten Grundwassers 13 6 mg l vor Eintritt in die ges ttigte Bodenzone bis zum Eintritt in den Vorfluter und betr gt 3 113 Tabelle 5 3 Gemessene Stickstoffkonzentration im Basisabfluss am Pegel Ubstadt und aus der Kl ranlage und die daraus berechnete Stickstoffkonzentration des Grundwassers Abfluss m s NO N mg l Basisabfluss Gew sser gemessen 0 58 7 65 Abfluss Kl ranlage gemessen 0 19 7 07 Grundwasser berechnet 0 39 7 93 Die Denitrifikationsrate die sich bei Eintritt in die Gew sser zwischen der berechneten Stickstoffkonzentration im neugebildeten Grundwasser und der gemessenen Sti
165. anderen wesentlichen Pfade geringere Emissionen berechnet Die Unterschiede bei den Grundwasseremissionen kommen durch die unterschiedlichen Eingangsdaten bei der Grundwasserneubildungsrate zustande So werden die Stickstoffsalden aus der Bilanz im oberen Kraichbach zwar um 25 h her kalkuliert 156 jedoch bel uft sich die Denitrifikation bei der sowohl die obere als auch ges ttigte Bodenzone ber cksichtigt wird auf insgesamt 87 Sie liegt damit etwas h her als die im Kraichgau Modell ermittelten Denitrifikationsrate zwischen 70 80 Die wesentlich h heren Stickstofffrachten resultieren berwiegend aus der um ca 25 h her angenommenen Grundwasserneubildungsrate Mehr als 25 zu klein ist die Fracht aus Mischkanalisations berl ufen im Baden W rttem berg weiten Modell Dies ist das Resultat einer genaueren Berechnung der Entlastungs wassermengen die zu gr eren Werten f hrte sowie der Nutzung einer h heren Konzentra tion im berlaufwasser in unserem Modell W hrend es sich bei den differierenden Ent lastungswassermengen um das Ergebnis der notwendigerweise gr beren Berechnung des Entlastungsgeschehens auf der gr eren Skala handelt ist die Differenz in den Entlastungs konzentrationen eine Folge der zugrundegelegten Literaturquelle Kraichbach 12 61 mg l nach BROMBACH amp FUCHS 2003 Baden W rttemberg weites Modell 5 39 mg l nach BROMBACH amp MICHELBACH 1998 vgl Kapitel 5 1 3 Die Abweichungen in
166. ann Eigen an der L554 zwischen Flehingen und Gochsheim Foto FUCHS ISWI An 12 Stellen wurden Oberbodenproben genommen die auf gesamtes sowie CAL l sliches P205 und pH analysiert wurden Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 1 aufgelistet Weder nach Schl gen noch nach Lage innerhalb dieser Schl ge Kuppe oben unten Hangfu l sst sich ein Zusammenhang mit dem Gehalt an Phosphor erkennen weswegen lediglich das arithmetische Mittel aller Proben f r weitere Analysen genutzt wurde Die Bodenart aller Proben wurde bestimmt sie kann als schluffiger Lehm L angegeben werden Tabelle 7 1 Analyseergebnisse der nach dem 30 03 2003 gezogenen Oberbodenproben in der Gemarkung Gochsheim Probe P gt Os car P2Os P ees I mg kg mg kg Krumenboden 1 oben 270 1095 Krumenboden 2 unten 410 1230 Krumenboden 3 Kuppe 190 967 Krumenboden 4 unten 180 1011 Krumenboden 5 Kuppe 320 1005 Krumenboden 6 Hangfu 200 874 Krumenboden 7 oben 120 782 Krumenboden 8 unten 120 782 Krumenboden 9 Kuppe 340 795 Krumenboden 10 Kuppe 240 1149 Krumenboden 11 Kuppe 280 1122 Krumenboden 12 Kuppe 300 1244 arithmetischer Mittelwert 248 1004 181 7 2 3 Probenahme am Pegel Ubstadt Zus tzlich zu den Oberbodenproben wurden die im Gew sser gezogenen ereignisge steuerten Proben untersucht Abbildung 7 7 bis Abbildung 7 9 zeigen die Ergebnisse der stofflichen Analysen Die Abflusswelle ist gekennzeichnet von einem sehr steilen An und Abstieg der durc
167. ann Pararendzinen und Braunerden aus Flie erden Rahmenleg nr 109 wurde der Klasse 0 2 bis 0 5 zugewiesen die gro e Schwankungsbreite von Lehm wurde hier etwas eingeschr nkt durch den Lehmsand f r den die Bodenkundliche Kartieranleitung K Faktoren im engen Bereich von 0 2 bis 0 3 angibt Pararendzinen und Pelosole aus Flie erden Rahmenleg nr 110 werden bez glich ihres Substrates einfach nur mit Ton beschrieben ihre Einteilung erfolgte in die Klasse der K Faktoren von lt 0 3 B den der Rahmenleg nr 112 werden als Pelosole und Parabraunerden aus Flie erden und L lehm bezeichnet ihr Substrat ist Lehm im Wechsel mit Lehm ber Ton F r die Belange der Erosion ist also der Lehm ausschlaggebend Da sie zudem als eher skeletthaltig charakterisiert werden wird ihre Erodibilit t als mittel bis hoch eingesch tzt sie werden der Klasse 0 2 bis 0 5 zugewiesen 218 Braunerden und Parabraunerden aus lehmigen und tongr ndigen Flie erden Rahmenleg nr 125 sind in ihrem Substrat den braunen Auenb den bis Auengleyen gleich werden aber im Gegensatz zu diesen als skeletthaltig beschrieben Etwas niedrigere K Faktoren von 0 2 bis 0 5 werden deswegen diesen Fl chen zugewiesen Braunerden aus sandigen Flie erden und Schuttdecken Rahmenleg nr 127 sind im Substrat den Pararendzinen und Braunerden aus Flie erden sehr hnlich und werden in die gleiche K Faktoren Klasse eingeteilt 0 2 bis 0 5 Auch die letzte zu bearbeitende Einh
168. assung des Mesoreliefs ein Raster von 10 25 m erforderlich ist Die Ergebnisse der Sensitivit tsanalysen anderer Modelle k nnen nicht direkt auf die ABAG bertragen werden da es sich jedoch bei EROSION 3D der Name verr t es schon um ein Erosionsmodell handelt WIESER ebenfalls zu dieser Problematik arbeitete und bei TOPMODEL der Einfluss der Hangneigung auf das Ergebnis dominant ist QUINN et al 1991 k nnen die Erfahrungen mit diesen Modellen durchaus Hinweise auch f r die Anwendungsgrenzen der ABAG liefern Insgesamt wird das landesweite DHM als akzeptabel bewertet Eine Verbesserung der Datengrundlage w rde jedoch hier sicher zu einer deutlichen Verbesserung der Berechnung f hren Eine Untersch tzung der real abgetragenen Bodenmengen muss bei Berechnungen basierend auf diesem Gel ndemodell einkalkuliert werden Schlussendlich ist aber landes weit keine bessere Datenbasis verf gbar Das Landesvermessungsamt Baden W rttemberg Abteilung Geod sie arbeitet zur Zeit an der Erstellung eines neuen DHMs Dieses wird in einer horizontalen Aufl sung von 1 5 und 10 m vorliegen 97 der Rasterfl chen haben einen vertikalen Fehler von kleiner als 0 50 m Dieses DHM d rfte f r zuk nftige Aufgaben usserst interessant sein die Rohdaten f r das Testgebiet dieses Projektes liegen vollst ndig vor Die Bearbeitung des westlichen Drittels stliche Grenze auf der Linie Oberacker Neuenb rg ist bis April 2004 geplant der restliche
169. ation Fakult t f r Naturwissenschaften Martin Luther Universit t Halle Wittenberg WILCKE W amp D HLER H 1995 Schwermetalle in der Landwirtschaft KTBL Arbeitspapier 217 98S WILLIAMS J R 1975 Sediment routing from agricultural areas Water Resources Bulletin 11 S 965 974 Zitiert nach WALLING 1983 WISCHMEIER W H 1975 Esimating potential erosion In STEWART B A WOOLHISER D A WISCHMEIER W H CARO J H amp FRERE M H Hrsg Control of water pollution from cropland I A manual for guideline development USDA EPA S 7 21 Zitiert nach AUERSWALD 1992 WISCHMEIER W H 1976 Use and misuse of the universal soil loss equation Journal of soil and water conservation 31 1 S 5 9 WISCHMEIER W H amp SMITH D D 1965 Predicting rainfall erosion losses from cropland east of the Rocky Mountains Guide for selection of practices for soil and water conservation U S Dep Agric Agric Handbook No 282 WISCHMEIER W H amp SMITH D D 1978 Predicting rainfall erosion losses a guide to conservation planning U S Dep Agric Agric Handbook No 537 XANTHOPOULOS C 1990 Methode f r die Entwicklung von Modellregenspektren f r die Schmutzfrachtberechnung Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Uni versit t Karlsruhe Band 57 M nchen Oldenbourg XANTHOPOULOS C 1996 M glichkeiten und Grenzen von Ma nahmen in Einzugsgebieten In HAHN H H amp T
170. ationsnetz eingeleiteten und der auf der Kl ranlage behandelten Regenwasser menge Der Vorteil dieser Methode liegt in der geringen Anzahl an Parametern die bestimmt werden m ssen einige von ihnen sind zudem in aller Regel relativ genau bekannt und werden stetig gemessen dazu z hlen insbesondere die Jahresniederschlagsh he und die gesamte auf der Kl ranlage behandelte Abwassermenge Auch die Separierung in Q und Qy letzterer gelingt mittels der Methode des gleitenden Mittels f r die nur wenige zus tzliche Informationen n tig sind sehr gut UFT 1998 Aufw ndig zu erfassen bzw nur mit gr eren Unsicherheiten abzusch tzen ist die Gr e der befestigten Fl che Wird die befestigte Fl che f r gr ere Einzugsgebiete erfasst so k nnen Sch tzverfahren angewandt werden Es kann dann davon ausgegangen werden dass sich Fehler herausmitteln Auf der hier betrachteten Ebene erscheint jedoch eine h here Genauigkeit angemessen In einem Versuch wurden die befestigten Fl chen nach der im Projekt NIEDERSCHLAG verwendeten Methode abgesch tzt Die befestigten Fl chen wurden dabei so stark untersch tzt dass sich eine negative Entlastungsrate ergab SHAO 2002 Probleme bereitet vor allem aber die Festlegung des mittleren Abflussbeiwerts FUCHS amp HAHN 1999 und GEIGER amp NAFO 2002 rechnen jeweils mit dem in der ATV A 128 genutzten Wert von 0 70 ATV 1992 Diese Festlegung ist jedoch nicht unproblematisch da der mi
171. auf den Oberfl chen und in den Haltungen im realen System zur ckzuf hren ist eine Flie zeit wird in der EGL nicht ber cksichtigt Eine h ndische Auswertung dieses Niederschlagsereignisses h tte einen Fehler von weniger als 10 ergeben was als gutes Ergebnis zu bezeichnen ist 10 2 4 Regen berlaufbecken Menzingen Das Regen berlaufbecken Menzingen BMG ist durch den oben beschriebenen RMG vorentlastet Aufgrund der folgenden berlegung wurde die Berechnung des BMG mittels der Methode der EGL als unkritisch angesehen Regen berl ufe R entlasten gegen ber Regen berlaufbecken R B aufgrund des deutlich gr eren spezifischen Drosselabflusses 16 dabei wurde das Regenereignis definiert mit einer Dauer von 10 Minuten 237 wesentlich seltener Es kann somit davon ausgegangen werden dass wann immer der Regen berlauf RMG entlastet sein Drosselabfluss auf ein R B Menzingen trifft das ebenfalls entlastet Die Summe des entlasteten Mischwassers ndert sich somit nicht wenn man f r Berechnungen den RMG gedanklich entfernt bzw selbst wenn man dies tats chlich tun w rde Lediglich der Ort der Entlastungen verschiebt sich Wendet man die EGL auf vorentlastete Gebiete dieser Art an so muss lediglich beachtet werden dass das Ergebnis dem eines Zentralbeckens entspricht Es muss die gesamte oberhalb des Beckens angeschlossene versiegelte Fl che in die Berechnungen eingehen und der Vergleich mit anderen Methoden muss
172. aulicht die Theorie In der Abbildung zu sehen sind die Mineralstickstoffgehalte der einzelnen Bodenschichten in Abh ngigkeit der Niederschlagssumme der Monate September und Oktober des jeweiligen Probenahmejahres Die Nmin Gehalte der oberen beiden Schichten nehmen mit zunehmendem Niederschlag ab w hrend der Nmin Gehalt in der untersten Bodenschicht ansteigt Daraus ergibt sich der Hinweis auf Stickstoffverlagerungen aus der oberen in die untere Bodenschicht mit zunehmendem Niederschlag Die f r den Austrag des Stickstoffs relevante Schicht ist die unterste in der Tiefe von 60 90 cm Der Stickstoff der aus dieser Schicht weiter nach unten verlagert wird ist f r die Pflanze im Fr hjahr nicht mehr aufnenmbar Die folgende Abbildung 7 15 betrachtet ausschlie lich die Nmin Werte der untersten Bodenschicht 45 40 u 35 A 30 5 u S w 25 lt ke x 20 u E z 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Niederschlag mm Herbst m Fr hjahr Abbildung 7 15 Nmin Werte Weiherbach 1990 1995 aus Herbst und Fr hjahr der Bodenschicht 60 90 cm in Abh ngigkeit vom Niederschlag In der Abbildung 7 15 wurden die Nmin Werte aus dem Herbst und Fr hjahr in Beziehung zum Niederschlag gesetzt Im Herbst wurde der Oktoberniederschlag im Fr hjahr die Summe des Niederschlags von Oktober bis Februar des jeweiligen Probenahmejahres herangezogen Wie schon i
173. bacheinzugsgebiet der Jahre 2001 2003 im Vergleich zum langj hrigen Mittel ns ar nkenenninee te 9 H chster niedrigster Wert sowie arithmetisches Mittel der Pegelabfl sse aus den Jahren 2001 2003 im Vergleich zu den entsprechenden Abflusswerten der Jahre 1976 bis 2000 Daten nur bis 2zum 18 092008 Erna ee ee 9 Im Projekt genutzte ATKIS Objektarten 44su4044444 HaHHR HH 17 Mittlerer Niederschlag Verdunstung und Abfl sse aus LARSIM 27 Winter und Sommerabfl sse unter verschiedenen Landnutzungen 28 Sedimenteintrag in das Gew sser bezogen auf den Bodenabtrag GEBEL amp GRUNEWALD 2001 ur nee enteateieRatee 45 Von YOUNG amp MUTCHLER 1969 gemessene Nettobodenabtr ge und die Ergebnisse des kalibrierten Erosionsmodell PEPP der geleichen H nge in t ha aus SCHMITZ 2004 uuussessensnsssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 48 Auflistung der in den beiden Kanalisationssystemen liegenden Regenbauwerke ee nun en nnd Trage nR nee 58 Aus den Bebauungstypen gebildete Gruppen und deren Versiegelungsgrad teren 69 Befestigte Fl che und Einwohnerzahl der Ortschaften im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs 44444rmmnns sense 69 Drosselabfl ssse der 4 Regen berlaufbecken und des Stauraumkanals im Kraichtaler Kanalisationsnetz sowie des Regen berlaufbeckens auf der Kl ranlage uumseesersssnnnnnennnnneenne 71 Von KOSIM AZV Oberer Kraichbach
174. bachs vorgenommen Der Wasser und Stofftransport im Einzugsge biet des Weiherbachs der bei M nzesheim in den Kraichbach m ndet wurde auf Grund mehrerer Forschungsprojekte bereits genauer untersucht Abbildung 10 7 zeigt das Gerinnenetz wie es MAURER 1997 f r kleinskaligere Studien verwendet sowie das in dieser Arbeit berechnete Entw sserungssystem Zu beachten ist hierbei dass der Weiherbach bei Maurer nicht bis zur M ndung in den Kraichbach dargestellt ist vgl Ausschnitt in Bild a Beim Vergleich der beiden Abbildungen ist eine bereinstimmung der Lage und der Gr enordnungen der Tiefenlinien zu erkennen so dass die Wahl des Schwellenwerts von 2 5 ha plausibel erscheint Im Anschluss an die Berechnung des Gerinnenetzes bietet das Skript die M glichkeit dieses auszud nnen Ein Ausd nnen verhindert doppelte und parallel laufende Str nge gleichzeitig gehen jedoch auch viele kleinere ste vor allem an den Enden der Gerinnearme verloren Nach intensiven Begehungen vor Ort kam SCHMITZ 2004 zu dem Ergebnis dass das nicht ausged nnte Gerinne die tats chlichen Verh ltnisse besser wiedergeben Entsprechend wurde das Ausd nnen im Projekt nicht durchgef hrt Innerhalb der Grenzen der ATKIS Schl ge und des Gerinnenetzes wurde die f r die Berechnung der dABAG n tigen Hangl ngen im GIS ermittelt ber eine Script Programmierung wurde dabei jeder Zelle ein Wert f r die gesamte Hangl nge des Hanges auf dem sie liegt zu
175. bdrift EOlDrainagen EiAbschwemmung E Erosion Bau er rtliche Stra en amp Wege Mischkanalisations berl ufe 200 Regenwasserkan le Eidezentrale Abwasserentsorgung ElKl ranlagen 100 0 Cr Cr 100 x Cd 100 x Cd Cu Cu oKraich Kraichgau oKraichh Kraichgau oKraichh Kraichgau Emissionen kg a eb s 300 250 Dlatm Deposition 200 E Grundwasser EHofabl ufe amp Abdrift DDrainagen BAbschwemmung 150 H Erosion Wau er rtliche Stra en amp Wege OMischkanalisations berl ufe 100 Regenwasserkan le Bidezentrale Abwasserentsorgung ElKl ranlagen 50 0 Pb Pb Ni Ni Zn 10 Zn 10 oKraich Kraichgau oKraich Kraichgau oKraichh Kraichgau Emissionen kg a Abbildung 6 3 Summe der Emissionen f r Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten f r das Gebiet des oberen Kraichbachs In diesem Projekt berechnet oKraich und nach Fuchs et al 2003 Kraichgau Studiert man Abbildung 6 3 so sieht man schnell dass die Emissionen aller Schwermetalle im Testgebiet von drei Eintragspfaden bestimmt sind Kl ranlagen Mischkanalisations berl ufe und Erosion Die Summe dieser drei Pfade umfasst zwischen 72 und 96 aller berechneten Emissionen Die Auspr gung der einzelnen Pfade ist dabei metall
176. begr ndeten L Faktors der USLE zur ck Er wird ber ein Skript im Geografischen Informationssystem berechnet Die einzelnen Ein gangsparameter k nnen dabei sehr einfach aus den vorliegenden Daten bzw aus Zwischen ergebnissen vorhergehender Berechnungsschritte ermittelt werden Einzugsgebiet der Zelle flowaccumulation Breite des Hanges Breite der Zelle unter Ber cksichtigung der Flie richtung l ngste Flie l nge im Einzugsgebiet gleich f r den L Faktor berechneter Parameter li Die Werte f r den Formparameter a im oberen Kraichbach schwanken zwischen 0 72 und 4 28 der arithmetische Mittelwert betr gt 1 07 Auch dieser Faktor geht linear in die Berechnung des Bodenabtrags ein um diesen Wert wird das Ergebnis also durch die Ber cksichtigung des Hangquerprofils ver ndert Abbildung 10 8 zeigt ein Histogramm der im oberen Kraichbach ermittelten Werte f r den Formparamter Man sieht dass 70 der Werte eins sind die Verteilung ist wie zu erwarten war linksschief 80 70 60 50 40 H ufigkeit 30 20 10 0 j kleiner 0 50 0 50 bis 0 75 0 75 bis 1 00 Wer 1 1 00 bis 1 25 1 25 bis 1 50 gr er 1 50 Klasse Abbildung 10 8 Histogramm der berechneten Formparameter im oberen Kraichbach Einzugsgebiet 232 10 2 Analyse der Methode der Entlastungsgrenzlinie 10 2 1 Einleitung Die Methode der Entlastungsgrenzlinie EGL von XANTHOP
177. bengew sser zeigen mit 12 19 mg N l deutlich niedrigere Konzentrationen als die dazwischen liegenden Ackerfl chen mit 20 28 mg N I Die Gemeinden Sulzfeld und Zaisenhausen im Westen fallen durch geringere Stickstoffkonzentrationen im Grundwasser auf die auf eine h here Grundwasser neubildungsrate und damit einen Verd nnungseffekt zur ckzuf hren ist siehe Abbildung 4 5 In der s dlichen Nachbargemeinde Sulzfeld wurde dieselbe Grundwasserneubil dungsrate berechnet dort ist aber der Stickstoff berschuss h her was insgesamt zu einer h heren Stickstoffkonzentration f hrt Die h chsten sehr punktuellen Stickstoffkonzentra tionen mit 37 45 mg N I liegen ebenfalls in Sulzfeld Zur Erkl rung dieser Werte hilft die Betrachtung der eingehenden Gr en in diesem Fall des Austauschfaktors Gleichung 4 7 Er setzt die Grundwasserneubildungsh he in Beziehung zur Wasserspeicherkapazit t des Bodens und beschreibt damit wie oft sich das Bodenwasser innerhalb eines Jahres austauscht Bei diesen hot spots in Sulzfeld handelt es sich um B den des Gipskeuper h gellandes die nur eine geringe Wasserspeicherkapazit t besitzen das Bodenwasser wird einmal im Jahr komplett ausgetauscht 100 und der im Boden vorhandene gel ste Stickstoff ausgewaschen Im Mittel ber das gesamte Einzugsgebiet betr gt der Austausch faktor nur 50 d h das Bodenwasser wird nur zur H lfte ausgetauscht und ausgehend von einer gleichm igen L sung der Stic
178. ber das Schema zur D ngeplanung MLR 2000b 22 Stickststoffbedarff angebot und berschusss am Beispiel exemplarischer Daten 444444444444004000RRRRRnnnnnn onen ernennen 23 Grundwasserneubildung berechnet nach der hydrologischen GrUndgleichUng sense air AEEA pai 25 Berechnung der Grundwasserneubildungsrate nach WENDLAND 1992 links und LARSIM rechts 4444444444Hnnn nennen 26 Mittlere Basisabfl sse und Interflow im Winterhalbjahr links und im sommerhalbjahrsfrechts a 2 ee 28 Mittlere fl chendeckende Grundwasserneubildung der Jahre 1987 1996 im Einzugsgebiet des Kraichbachs aus LARSIM 29 Stickstoffbilanz umsatz und verlagerung im Boden aus GEBEL et o P Lo 323 TEREE EEE EEN RO EESE AT TE RER ECHT 30 Aufbau des Stickstoffmodells snnsenneennennnnnnnnnnnnennnn 31 Mit der dABAG berechneter langj hriger Bodenabtrag im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Mittelwert je Schlag 39 F r das obere Kraichbachgebiet nach verschiedenen Ans tzen siehe Text berechnetes Sediment Eintragsverh ltnis 4444rnee en 45 Abweichung des Nettobodenabtrags des Repr sentanzhanges von dem des konkaven Hanges bei Ver nderung der Konkavit t ver ndert nach SCHMITZ 200 222 5 Haie es 49 bersicht ber m gliche Ma nahmen zur Verminderung des Stoffeintrags in Oberfl cheng
179. berbodengehalte f r den Gesamtphosphor herzuleiten und dieses Vorgehen von anderen Autoren auch beschrieben bzw praktiziert NOLTE amp WERNER 1991 WERNER et al 1991 F amp N UMWELTCONSULT 1997 Aufgrund der gro en Unsicherheiten die dieser Methode anhaften wird von ihr hier aber Abstand genommen Versuchsweise wurde auch der von BEHRENDT et al 1999 vorgeschlagene Weg begangen Dabei wird ein mittlerer Oberbodengehalt f r Gesamtphosphor f r das Jahr 1955 als Funktion des Tongehalts des Bodens berechnet Zu diesem Startwert werden die kumu lierten aus statistischen Daten berechneten Phosphor bersch sse der Landwirtschaft addiert Der somit berechnete mittlere Bodengehalt f r das Jahr 1995 betr gt 1 162 mg kg MEINZINGER 2000 Da diese Methode jedoch regionalspezifische Umst nde nur sehr grob ber cksichtigt die Phosphor bersch sse werden auf Ebene der L nder berechnet soll der so berechnete Wert eher als Anhaltspunkt Vergleichswert dienen Einen weiteren Vergleichswert liefert die Studie von SOMMER amp MURSCHEL 1999 die mit einem Bodengehalt von 1 000 mg kg rechnen 118 Als Basis zur Ermittlung von Phosphor Oberbodengehalten f r unser Projekt dienten im Wesentlichen die Daten zweier Messkampagnen die im Einzugsgebiet stattfanden Die erste fand 1994 im Rahmen des Weiherbachprojektes statt In dessen Einzugsgebiet wurden 28 Ackerfl chen beprobt der Mittelwert der Oberbodengehalte betrug 1 180 mg kg bei e
180. berderdingen 39 7 1 8 Es wurde nach Parametern gesucht durch die der Anteil der dr nierten Fl chen auf andere Gemeinden oder Gew sserabschnitte bertragen werden kann und mit denen eine r umliche Zuweisung m glich ist Dazu wurden die bekannten Dr nfl chen der Gemeinde Oberderdingen nach landschaftstypischen Informationen wie Bodenarten Hangneigung oder Lage zum Gew sser in ArcView ausgewertet Es konnte jedoch kein eindeutiger Zusammenhang der eine bertragung auf andere Gebiete zugelassen h tte gefunden werden Bei Betrachtung des Einzugsgebietes zeigte sich au erdem dass aus s dwestlicher Richtung nur wenige nat rliche Gew sser verlaufen die in den Kraichbach m nden sondern nur Gr ben Sie verlaufen entlang der Wirtschaftswege und landwirtschaftlichen Parzellen und f hren nur periodisch Wasser s a Kapitel 5 1 4 5 Die Gr ben und Gew sser sind bis 1 50 m tief und bernehmen entw ssernde Funktion Es wurde die Annahme getroffen in Anlehnung an die Auswertung der Landschaftsinformationen und an den Abstand der Dr nagerohre in einem Dr nagesystem dass auf einer Breite von 20 m beidseitig des Gew ssers oder Grabens die anliegenden Fl chen entw ssert werden Auch ohne Dr nagesysteme ist der Grundwasserspiegel durch die eingetieften Gew sser und Gr ben k nstlich abgesenkt und das Bodenwasser bewegt sich schneller in Richtung Gew sser Eine Befragung Ortskundiger ergab Hinweise auf die Trockenlegung der Fe
181. berl ufe 200 O Regenwasserkan le E dezentrale Abwasserentsorgung E Kl ranlagen 100 0 Cr Cr 100 x Cd 100 x Cd Cu Cu Emissionen Immissionen Emissionen Immissionen Emissionen Immissionen 300 250 BEreignisfracht EBasisfracht 200 Datm Deposition E Grundwasser w E Hofabl ufe amp Abdrift 2 DDrainagen 5 150 EAbschwemmung B Erosion Bau er rtliche Stra en amp Wege 100 Mischkanalisations berl ufe Regenwasserkan le E dezentrale Abwasserentsorgung 50 E Kl ranlagen E E Ni Ni Pb Pb Zn 10 Zn 10 Emissionen Immissionen Emissionen Immissionen Emissionen Immissionen Abbildung 6 7 Emissionen und Immissionen von Cadmium 100 fach berh ht Chrom Kupfer oben Nickel Blei und Zink auf ein Zehntel reduziert unten Emissionen als gestapelte pfadspezifische Emissionen Immissionen als gestapelte S ule aus Basisfracht und Ereignisfrach Bis auf Kupfer ergibt sich f r alle Schwermetalle ein klarer linearer Zusammenhang Korrelationskoeffizent 0 92 Die im oberen Kraichbach vorgefundenen Anteile der Retention an der Summe der Emissionen sind deutlich kleiner als die aus der f r ganz Baden W rttemberg erstellten Gleichung ermittelten Dieses Verh ltnis spiegelt gut den 170 Typus des untersuchten Flie gew ssers wieder das aufgrund seiner Flie geschwindigkeit nur wenig Sedimentation damit R
182. bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 Kraichgau 5 Die Summe der Emissionen des Stickstoffs sind dominiert von den Eintr gen via Grundwas ser Ann hernd 55 der Gesamtemissionen k nnen alleine diesem Pfad zugeschrieben werden Lediglich die Abl ufe der kommunalen Kl ranlagen tragen als weiterer Einzelpfad zu mehr als 10 zu den gesamten Emissionen bei Aus Mischkanalisations berl ufen von Abschwemmungen aus Drainagen und ber Erosion werden noch einmal jeweils zwischen 4 155 und 9 der Summe der Emissionen ins Gew sser eingetragen alle weiteren Pfade sind vernachl ssigbar Tabelle 6 1 Pfadspezifische Emissionen f r Nges und Pges und deren Anteil an der Summe der berechneten Emissionen Pfad Nges Pyes Va Va Kl ranlagen 54 4 20 7 5 4 32 7 dezentrale Abwasserentsorgung 0 1 0 0 0 0 0 1 Regenwasserkan le 0 7 0 3 0 1 0 5 Mischkanalisations berl ufe 23 4 8 9 1 9 11 3 au er rtliche Stra en amp Wege 0 6 0 2 0 4 2 3 Erosion 9 1 3 5 5 9 35 8 Abschwemmung 20 0 7 6 1 7 10 4 Drainagen 12 3 4 7 0 1 0 6 Hofabl ufe amp Abdrift 1 0 0 4 0 4 2 6 Grundwasser 140 7 53 6 0 6 3 5 atm Deposition 0 2 0 1 0 0 0 1 Summe 262 6 100 0 16 3 100 0 Die Emissionen des Gesamtphosphors werden nicht so stark von einem einzigen Pfad gepr gt wie die des Gesamtstickstoffs In gleicher Gr e tragen Kl ranlagenabl ufe und Bodenerosion zu den Gesamtemissionen bei je rund ein Drittel Zwei
183. betrachteten Einzugsgebiet flie t nicht in die Formel ein Die obengenannte Problematik veranlasste BEHRENDT et al 1999 dazu f r eine Deutsch landweite Absch tzung der N hrstoffemissionen eine eigene Gleichung f r das Sediment Eintragsverh ltnis herzuleiten Zumindest in der Herleitung ihrer Gleichung machten Sie zudem einen ersten Schritt um vom reinen Black Box Ansatz weg zu kommen In einem GIS wiesen sie diejenigen Fl chen aus die einen Eintrag ins Gew sser leisten die source areas Dies sind Fl chen im GIS Zellen und deren Einzugsgebiet die eine landwirtschaftliche Nutzung und eine Mindestneigung von 1 aufweisen und in einer Entfernung von maximal 30 m zum Gew sser liegen Nachdem diese Vorgehensweise in 29 Testgebieten durchgef hrt worden war wurden in einer Regression die beiden fl chenhaft verf gbaren Parameter selektiert die den gr ten Anteil der Varianz erkl ren konnten Dies waren die Hangneigung und der Anteil der Ackerfl chen an der Einzugsgebietsfl che Abschlie end wurde das somit vorliegende Verh ltnis der bodeneintragsensitiven Fl chen zur Gesamtfl che des Einzugsgebietes anhand von Daten zu langj hrigen t glichen Abfl ssen und Schwebstoffkonzentrationen die f r 23 Messstationen in Bayern und Baden W rttemberg vorlagen in ein Sediment Eintragsverh ltnis berf hrt Dieses lautet Gleichung 5p SDR 0 012 SL 0 25 aacker Gleichung 4 13 mit SDR Sediment Eintragsv
184. bfluss aufweisen F r diesen Zweck wurden zun chst Gr ben die im ATKIS Datensatz nicht enthalten aber auf der TK 25 verzeichnet sind dem Datensatz hinzuf gt Diese Arbeit beschr nkte sich im Rahmen der Erosionsberechnung auf Gr ben die einen Anschluss an das Gew ssernetz haben und z B nicht als Au engebiet ins Kanalnetz geleitet werden Das so erhaltene Netz 228 wurde in das DHM eingebrannt um ein Flie en des sp ter berechneten Gerinnes in diesen Bahnen zu gew hrleisten Die Bestimmung der Tiefenlinien im Relief kann nun ber die Abflusskonzentration jeder Zelle erfolgen Hierzu wird der Befehl flowaccumulation verwendet der jeder Rasterzelle die Anzahl der in sie entw ssernden Zellen zuweist was der Einzugsgebietsfl che des Rasters entspricht Durch Selektion der Rasterzellen die einen benutzerdefinierten Schwellenwert berschreiten wird das Gerinnenetz gebildet SOMMER amp MURSCHEL 1999 nehmen bei einer Aufl sung ihres DHMs von 50 m 50 m an dass mindestens 10 Zellen in ein Raster entw ssern m ssen damit dort eine Tiefenlinie definiert werden kann Dies entspricht einer Fl che von 2 5 ha welche auch im Projekt genutzt wurde Im Skript kann auch die Gr e dieser Fl che vom Benutzer gew hlt werden so dass andere Werte berechenbar sind dies kann vor allem in anderen Naturr umen n tig sein Zur berpr fung des gew hlten Schwellenwertes wird eine detailliertere Betrachtung im Ein zugsgebiet des Weiher
185. bh ngige H he der Ablauf konzentration oder eine gro e Streuung derselben aus Auswahl der verwendeten Konzentrationen Um die beiden im Testgebiet liegenden Anlagen einsch tzen zu k nnen wurden von jeder Kl ranlage f r jeweils ein Jahr versuchsweise die Ergebnisse der Eigenkontrolle in ein Tabel lenkalkulationsprogramm eingegeben und das arithmetische Mittel mit dem abflussgewich teten Mittel verglichen Die Abweichung betrug bei der Kl ranlage in Unter wisheim 1 3 Stickstoff und 3 9 Phosphor bei der Kl ranlage Flehingen entsprechend 5 4 und 0 5 Alle Werte sprechen daf r die beiden Kl ranlagen in die Kategorie der zuverl ssig per aritnmetischem Mittel zu sch tzenden Anlagen einzuordnen entsprechend wurde in der Berechnung im Rahmen des Projektes auch vorgegangen Abbildung 5 12 zeigt die Konzentrationen aritnmetisches Mittel aller Eigenkontrollmessun gen eines Jahres f r anorganischen Stickstoff und Gesamtphosphor die f r die beiden be trachteten Kl ranlagen genutzt wurden Die Daten wurden von den Kl ranlagen selbst bzw vom Umweltamt Landratsamt Karlsruhe zur Verf gung gestellt 122 15 0 Jahresmittel der Ablaufkonzentration mg l 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 e KA Flehingen Nanorg 20 5 16 5 15 0 8 0 3 8 4 1 3 6 3 3 KA Unter wisheim Nanorg 10 5 9 3 10 4 9 4 9 0 8 3 9 0 10 7 KA Flehingen 10 x Pges 10
186. biet des Kraichbachs N hrstofffrachten ber das Grundwasser aus dem aktuellen Projekt Kraichbach und aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 Stoffspezifische Oberbodengehalte f r N hrstoffe Gsoo n p kg ha a N hrstoffemissionen EER nr zufolge Bodenerosion im oberen Kraichbachin Walz era Ra Rena a N hrstoff Entlastungskonzentrationen CuK n P mg l der Regenbauwerke aus BROMBACH amp FUCHS 2003 eccerre N hrstoffemissionen EMK np im Testgebiet aus dem Pfad Mischkanalisations berl ufe Va 222202000002nnenennenneeneenenn Stickstoff und Phosphatdepositionsrate aus dem Weiherbachgebiet BEUDERESTOGT N A E A A TAER N hrstofffrachten durch die atmosph rischen Deposition im Kraichbach und aus MONERIS Baden W rttemberg BEHRENDT PAO O HAT AEE A E A OE N hrstoffbelastung von Hoffl chen und Dachabfl ssen aus BEUBERT III Tee Reese Betriebsspezifische N hrstofffrachten eg aus der Fahrzeug und Ger tereinigung aus BEUDERT 1997 2 2 u s42244244444440RR RR nennen N hrstoffemissionen aus Hofabl ufen von Marktfrucht und Viehhaltungsbetrieben im gesamten Untersuchungsgelbiet Mittlere N hrstoffkonzentrationen von Messungen im Oberfl chenabfluss aus BEUDERT 1997 uuuuu4444422424nnnnnennennn nennen xii Tabelle 5 16 Tabelle 5 17 Tabelle 5 18 Tabelle 5 19 Tabelle 5 20 Tabelle 5 21 T
187. biet des oberen Kraichbachs wurden aus diesen die au er rtlichen Stra en im Testgebiet herausgefiltert Die Differenzierung der Wege in land bzw forstwirtschaftlich genutzte die f r die Frachtsch tzung n tig war geschah mittels einer berlagerung mit dem ATKIS Thema 4d Wald Geh lz Den L ngen der jeweiligen Stra en bzw Wegtypen wurden dann spezifische Breiten zuge wiesen so dass daraus die Fl chen ermittelt werden konnten die diskreten Zahlenwerte zeigt Tabelle 4 18 W hrend die Zuweisung der Breiten f r die Stra en direkt geschehen konnte mussten bez glich der Wege noch folgende Berechnungen vorangestellt werden e Verbindungs und Hauptwirtschaftswege werden in den ATKIS Daten nicht differenziert es wurde jedoch von abweichenden Breiten ausgegangen Verbindungswege weisen eine Breite von 4 5 m auf w hrend Hauptwirtschaftswege 3 m breit angelegt sind H NBIG 2002 sch tzte nach mehreren Besichtigungen vor Ort den Anteil der Verbindungswege auf 20 e Aufgrund des deutlich unterschiedlichen Abflussverhaltens m ssen die Wege in versie gelte und unversiegelte bzw unbefestigte unterteilt werden Eine belastbare statistische Auswertung gibt es auch diesbez glich nicht Ausgehend von den Angaben von PLUM 1988 wurde deswegen angenommen dass ein Drittel der Wege versiegelt sind und zwei Drittel unversiegelt Gr n Lehm und Schotterdecken Bei einer zugewie senen Breite der versiegelten Wege von 3 0 m und der u
188. ch oben EITEL 1989 Bodenfeuchte L ss ist grunds tzlich ungeschichtet und besitzt ein stark ausgepr gtes Kapillargef ge das eine besonders hohe Wasserspeicherkapazit t zur Folge hat Zwei L ssgenerationen sind meist durch einen 1 m m chtigen rotbraunen Verlehmungshorizont getrennt Teilweise 6 k nnen diese L sslehme zu stauenden Schichten in der unges ttigten Bodenzone werden und dann bilden sich ber dem Horizont schwebende Grundwasserk rper aus ACKERMANN 1998 In einem L ss betr gt der durchschnittliiche Wassergehalt 50 cm unter Gel ndeoberkante 20 Vol und kann im Hangfu bereich auf 25 30 Vol ansteigen Ein Schwemml ss oder L ssiehm mit einem durchschnittliichen Tongehalt von 25 besitzt eine bessere Speicherkapazit t als L ss Der Wassergehalt dieses Bodens liegt meist konstant zwischen 30 35 Vol Schwankungen der Bodenfeuchtigkeit sind vergleichsweise gering L ss hingegen neigt im Sommer sehr zum Austrocknen jedoch auch zur schnellen S ttigung im Herbst Die hydraulische Wasserscheide ist die Grenze zwischen aufw rts und abw rts gerichteter Wasserbewegung und orientiert sich weitestgehend an der Unterkante des f r die Pflanzen verf gbaren Bodenk rpers In L ssb den liegt diese selten tiefer als 150 cm durch jahreszeitliche Unterschiede und Schichtgrenzen z B zwischen L ss und Schwemml ss sehr viel geringere hydraulische Leitf higkeit k nnen jedoch Variationen auftreten HUSMANN 199
189. chaftsd nger eine sehr gute bereinstimmung mit dem Wert der IKSR 1999 zeigt kommt die Berechnungen des Austrags aus Minerald nger auf das Doppelte des von der IKSR 1999 kalkulierten Werts Die Gr enordnung der abgesch tzten Emissionsfrachten stimmt jedoch auch f r den Minerald nger berraschend gut berein Die betriebsbezogene Absch tzung der Emissionen ber Hofabl ufe dient dazu lokale Austragsquellen innerhalb kleinerer Teileinzugsgebiete ausfindig zu machen Insbesondere dann wenn mehrere H fe an einem kleinen Gew sser liegen und die Eintr ge im Verh ltnis zur Abflussmenge des Gew ssers ins Gewicht fallen k nnen wie dies z B am Weiherbach der Fall ist ist die in diesem Projekt genutzte Methode von Vorteil bez glich der sp teren Definition bzw Planung von Ma nahmen 5 1 4 4 Abschwemmung von unbefestigten Fl chen Stickstoff Stickstoff liegt im Boden zu ber 95 organisch gebunden vor nur in seiner anorganischen Form als Nitrat ist er pflanzenverf gbar Der Stickstoff der als organischer D nger appliziert wird ist zu ca 50 pflanzenverf gbar er wird erst nach und nach in das pflanzenverf gbare Nitrat umgesetzt anorganischer D nger hingegen ist sofort verf gbar und durch seine gute L slichkeit abschwemmungsgef hrdet Bereitgestellt bzw mineralisiert wird Nitrat aber auch best ndig durch die Humusschicht des Oberbodens bzw den organischen D nger Phosphat Phosphor kommt in Boden berwiegen
190. chbach Ursache ist der geringe Anteil an drainierter Fl che in unserem Testgebiet In Baden W rttemberg und in Deutschland betr gt der Anteil der drainierten Fl che an der landwirtschaftlichen Nutzfl che durchschnittlich bei 12 4 und ist damit um das 3 5 fache h her als im oberen Kraichbach Auch bei den urbanen Pfaden zeigen sich gro e Unterschiede zwischen den Gebieten allerdings mit gegenl ufiger Tendenz Deutlich am h chsten sind die Emissionen aus Mischwasser berl ufen im oberen Kraichbach Dieser Unterschied l sst sich auf den hohen Anteil zur ckf hren den das Mischsystem an den kanalisierten Fl chen im Testgebiet hat aber auch methodische Schwierigkeiten der Bilanzans tze auf gr eren Skalen k nnen in diesem Vergleich zum Ausdruck kommen Bei ihnen handelt es sich um Sch tzverfahren w hrend die Emissionen im oberen Kraichbach simuliert wurden und das Modell somit auch verifiziert werden konnte Zudem erlauben es die in Baden W rttemberg bzw Deutsch land angewendeten Modelle z B nicht schlecht auf einander abgestimmte Drosselabfl sse abzubilden es ist also davon auszugehen dass sie die tats chlich emittierten Stofffrachten untersch tzen Auch eine regionalisierte Ber cksichtigung des Fremdwasseranfalls wurde bislang nicht in diesen Modellen implementiert Regenwasserkan le spielen f r den Stickstoffaustrag aus urbanen Gebieten insgesamt eine untergeordnete Rolle Die Kl ranlagen im Einzugsgebiet
191. chnen sie sich durch eine vergleichsweise einheitliche H he von 230 255 m NN aus Insgesamt ist dieses flach h gelige Gebiet nur durch geringe H henunterschiede von ungef hr 100 m gekennzeichnet Lediglich die Relikte der ehemaligen Schichtstufe berragen die Gipfelflur Die L ssm chtigkeit der H henr cken l sst sich in Abh ngigkeit zur Vorflutern he differenzieren Eine vorfluternahe Lage f hrt zu erh hter Reliefenergie und Austrocknung des Standortes und f rdert dadurch die Erosion und Deflation des L sses Vorfluterentferntere Standorten weisen daher meist eine m chtigere L ssdecke auf 2 1 3 Pedologie Bodengesellschaften Der nat rliche bodenbildende Prozess in der L sslandschaft f hrt zur Ausbildung von Parabraunerden jedoch lassen sich die L ss Bodengesellschaften des Kraichgau nach dem Grad ihrer Erosion weiter unterteilen SOMMER 1999 Bei nur geringer Erosion dominiert die Parabraunerde Nach WAGNER 1991 ist dies im Untersuchungsgebiet nur noch unter Waldvegetation gegeben Parabraunerden unter Waldb den sind meist m ig oder stark versauert SCHEFFER SCHACHTSCHABEL 1998 In Bereichen mittlerer Erosion Kulminations und Hangbereiche liegen Pararendzinen Parabraunerden und Kolluvien oft zu gleichen Fl chenanteilen vor LANDESAMT F R GEOLOGIE ROHSTOFFE UND BERGBAU 1993 Bei hohem Erosionsgrad und somit einer sehr kurzen Bodenbildungsphase dominiert die Pararendzina Ihr geringer Anteil an Verwitte
192. chneten Fl chenanteil 4 5 der Gemeinde Oberderdingen durch einen 20 m Streifen zeigt eine Erh hung der entw ssernden Fl chen um mehr als das Doppelte Dieser h here Fl chenanteil kann angesichts der stark eingetieften Gew sser und Gr ben als realistische Einsch tzung der auf den Bodenwasserhaushalt einwirkende Gr e gesehen werden Dr nspende Zur Berechnung der Wasserfl sse wurde aus LARSIM die Dr nspende als Summe aus Interflow und Basisabfluss herangezogen Der Basisabfluss wurde einbezogen weil er in einer Entfernung von dem zuvor definierten 20 m Streifen zum Gew sser eine geringe Verweilzeit hat und dem Gew sser seitlich zuflie t Die f r die dr nierten Fl chen relevante Dr nspende setzt sich aus dem Anteil des Interflows und des Basisabflusses zusammen und liegt im Mittel bei 28 mm 126 mm 154 mm siehe Tabelle 4 1 Die Differenzierung einzelner Landnutzungsklassen innerhalb des 1 km Raster bietet sich hier wie bei der Berechnung der Grundwasserneubildung ebenfalls an Mit der geringeren Verdunstung auf Ackerfl chen im Vergleich zu Gr nland entsteht durch die h here Grundwasserneubildungsrate auch ein h herer Abfluss ber die Dr nagerohre siehe Tabelle 4 2 Eine Absch tzung der Emissionen aus Dr nagen wurde auf Basis des Jahresabflusses durchgef hrt es wurde keine Unterscheidung der Dr nagekonzentrationen zwischen Sommer und Winterhalbjahr vorgenommen wurde Beobachtungen der Dr nageabl ufe vor O
193. cht beeinflussen In der hier vorgestellten Analyse wurde deswegen zun chst untersucht inwieweit das Ausblenden von Einzelwerten kleiner eines im Folgenden als Grenze bezeichneten Wertes im Schritt der Extrahierung von Einzelereignissen das Berechnungsergebnis beeinflusst Ein erstes Ergebnis dieser Analysen zeigt Abbildung 7 10 Wie nicht anders zu erwarten war nimmt die Anzahl der ausgegebenen Regenereignisse bei Einf hrung einer Grenze stark ab da nur aus kleinen Werten bestehende Ereignisse ausgeblendet werden Mit gr er wer dender Grenze steigt die Anzahl der Ereignisse jedoch dann wieder kontinuierlich Ursache hierf r ist mutma lich dass durch die gr ere Grenze h ufiger l ngere Ereignisse in k rzere zerschlagen werden wenn die kleineren Werte wegfallen die die Trockendauer von 6 h berbr cken k nnen Die Anzahl erosiver Ereignisse sinkt kontinuierlich bei gr er werdender Grenze Da sie jedoch vor allem im Bereich niedriger E lso Werte abnimmt sinkt der R Faktor nicht im gleichen Ma e Vor allem bei der erstmaligen Einf hrung der Grenze sinkt die Anzahl erosiver Ereignisse die geschieht vermutlich dadurch dass die Grenze l ngere Regen ereignisse geringerer Intensit t zu mehreren Einzelereignissen zerteilt die f r sich genommen nicht mehr ber 10 mm Niederschlag liefern und somit als nicht erosiv eingestuft werden nicht aber in der sp teren Aufsummierung der kinetische Energ
194. chte aus Wasserg tewirtschaft und Gesundheitsingenieurwesen TU M nchen RICHTER G Hrsg 1998 Bodenerosion Analyse und Bilanz eines Umweltproblems Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft Ritz D 1996 Bodennutzungserhebung sowie pflanzen und ackerbauliche Unter suchungen zur Bilanzierung landwirtschaftlich relevanter Stoffe im Untersuchungsgebiet Abschlussbericht des Teilprojektes 10b im Rahmen des Weiherbachprojektes Staatliche landwirtschaftliche Untersuchungs und Forschungsanstalt Augustenberg Karlsruhe R DDER A amp GEIGER W 1996 Berechnungsgrundlagen f r Schmutzfrachtberechnungen zur regionalen Darstellung des Stoffaustrags aus Kanalisationen In Beichert J Ed Stoffaustrag aus Kanalisationen VCH Weinheim pp 294 307 RODE M OLLESCH G amp MEI BNER R 2002 Ermittlung von landwirtschaftlichen Phosphoreintr gen in Flie gew sser durch Oberfl chenabfluss KA Wasserwirtschaft Abwasser Abfall 49 6 S 837 843 ROGLER H amp SCHWERTMANN U 1981 Erosivit t der Niederschl ge und Isoerodentkarte Bayerns Zeitschrift f r Kulturtechnik und Flurbereinigung 22 S 99 112 RuF J 2003 Ruf LfU berlassung der verkn pfungsfreien Quelldateien Tabellenkalkulation des von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg modifizierten auf Baden W rttemberg bertragenen Modells MONERIS BEHRENDT et al 2001 SCH FER A 1995 Beregnungsversuche zur Untersuc
195. ckstoff konzentrationen im Gew sser ergibt 58 entspricht nahezu der maximalen Denitrifikationsrate von 55 in den Auebereichen siehe Abbildung 5 5 und best tigt die aktiven Umsetzungsprozesse in diesen B den Die Verteilung der Umsetzungsprozesse und damit der Nitratkonzentrationen sind im gesamten Einzugsgebiet kleinr umlich sehr unterschiedlich Gew ssermessungen im Weiherbach einem rein landwirtschaftliich gepr gten Teileinzugsgebiet zeigen mit 14 mg NO N Median die h chsten Nitratkonzentrationen von allen Messstellen siehe Abbildung 5 9 Die berechnete Nitratkonzentration des Grundwassers dort betr gt 18 6 mg NO N hieraus ergibt sich eine Denitrifkation im Grundwasserk rper von 25 Die gerin gere Denitrifikationsrate ist auf die k rzere Verweilzeit im Grundwasserk rper zur ck zuf hren da der Abstand zum Gew sser geringer ist Durch die Dr nierung der Quellen wurden die Feuchtwiesen in der Aue trockengelegt so dass keine erh hte Denitrifikation im Auebereich stattfindet Die gesamte Denitrifikationsrate im Einzugsgebiet des Kraichbachs als Summe aus der mittleren Rate im Oberboden und in der ges ttigten Zone betr gt 87 siehe Tabelle 5 4 Tabelle 5 4 Mittlere Dentrifikationsraten im Einzugsgebiet des Kraichbachs Oberboden Ges ttigte Zone Gesamt 29 58 87 Die Unterschiede in den Nitratkonzentrationen im Einzugsgebiet k nnen durch die Routine messungen die im Einzugsgebiet ber den Zeitra
196. d ngung im Ackerbau Merkbl tter f r die umweltgerechte Landbewirtschaftung Nr 1 2 Auflage MoKRY M 1999 Austrag von gel stem Orthophosphat aus Drainagen unterschiedlich hoch mit Phosphor versorgter Ackerfl chen In 8 Gumpensteiner Lysimetertagung 13 und 14 April 1999 Bundesanstalt f r alpenl ndische Landwirtschaft Gumpenstein A 8952 Irdning S 173 175 MOORE 1 D amp BURCH G J 1986 Physical Basis of the Length slope Factor in the Uni versal Soil Loss Equation Soil Science Society of America Journal 50 4 S 1294 1298 Mou J amp MENG Q 1980 Sediment delivery ratio as used in the computation of the water shed sediment yield Chinese Society of Hydraulic Engineering Beijing Zitiert nach WALLING 1983 M v us R 1999 Modul zur beragung aggregierter Daten in r umlich konkrete Daten In DABBERT et al 1999 S 112 125 206 MURPHREE C E amp MUTCHLER C K 1981 Verification of the slope factor in the Universal Soil Loss Equation for low slopes Journal of Soil and Water Conservation 36 S 300 302 NADLER A amp MEIBNER E 2001 Ergebnisse einer Versuchsanlage zur Versickerung des Niederschlagswassers von Stra en KA Wasserwirtschaft Abwasser Abfall 48 5 S 624 638 NEARING M A 1997 A Single Continuous Function for Slope Steepness Influence on Soil Loss Soil Science Society of America Journal 61 5 6 S 917 919 NEITZEL V amp ISKE U 1997 Abwasser
197. d des zuvor auch unter Mitwirkung des Institutes f r Siedlungs wasserwirtschaft bearbeiteten Weiherbach Projektes DFG Verbundprojek Plate 1992 au erordentlich viele Daten vor 35 Die USLE basiert auf Messungen auf Standardtestparzellen mit einer L nge von 22 1 m einer Breite von 1 87 m und 9 Neigung Die Messungen entsprechen zusammen einer Messdauer von 10 000 Parzellenjahren Mit ihr kann der langj hrige mittlere Bodenabtrag aus sechs Faktoren wie folgt berechnet werden A R K C S L P Gleichung 4 9 mit A mittlerer langj hriger Abtrag t ha a R Regen und Oberfl chenabflu faktor kj m m h K Bodenerodierbarkeitsfaktor t m ha a kj h C Bedeckungs und Bearbeitungsfaktor S Hangneigungsfaktor L Hangl ngenfaktor P Erosionsschutzfaktor Alle Faktoren werden jeweils wiederum durch Gleichungen oder davon abgeleiteten Tabellen und Nomogrammen bestimmt in die die jeweiligen Standortparameter eingehen Um den Einfluss der Hangform in Gef llerichtung sowie quer zum Gef lle ber cksichtigen zu k nnen wurde im Projekt die differenzierte Form der ABAG die dABAG angewandt wie sie von AUERSWALD FLACKE und NEUFANG 1988 ver ffentlicht wurde Die Autoren gehen davon aus dass dadurch das Ergebnis der Berechnung deutlich verbessert werden kann Konkret ergibt sich eine nderung gegen ber der ABAG durch die Einf hrung eines Formparameters a Ber cksichtigung des Hangquerprofils
198. d in Orthophosphat Verbindungen vor Als anorganisch gebundene Phosphate aus der Verwitterung von Ausgangsgestein oder als Umwandlungsprodukte aus D ngerphosphaten Den gr eren Anteil am Phosphor bilden organische Phosphorverbindungen in Phytaten oder gebunden in Pflanzen und Mikroorganismen Der bergang von Bodenphosphaten in die Bodenl sung kommt gr tenteils durch die Desorption adsorbierter Phosphate zustande W hrend das Adsorptionsverm gen eines Bodens abh ngig von seiner Entwicklung und dem Ma an Oxiden Hydroxiden und organischer Substanz ist unterliegt die Desorption dem Einfluss 127 von lIonenzusammensetzung der L sung und dem pH Wert Der Austrag l slicher Phosphat findet in erster Linie mit den oberfl chlich abflie enden Niederschl gen statt da der berwiegende Teil der Phosphate der mit dem Sickerwasser in den Boden flie t in den oberen Bodenschichten durch Adsorptions und F llungsreaktionen gebunden wird HAHN et al 1992 Stoffkonzentrationen Eine jahreszeitliche Absch tzung der gel sten Stoffkonzentrationen in Abh ngigkeit von den D ngegaben bzw von den Bilanzsalden gestaltet sich als unsicher und unpraktikabel D ngegaben k nnen bei entsprechender Witterung und geringem Oberfl chenabfluss w hrend der Vegetationsperiode vom Pflanzenbestand voll genutzt werden andererseits k nnen unvorhergesehene Regenereignisse auch dazu f hren dass der D nger praktisch komplett abgewaschen wird siehe
199. dargestellt wird sprechen ebenfalls daf r ein solches Modell nicht f r die Modellierung der Bodenerosion auf der ben tigten r umlichen Skala zu empfehlen Auch nach Bork 1991 sind die besten Resultate mit der ABAG zu erzielen solange keine Prozessmodelle auf Ereignisbasis f r gro fl chige Anwendungen entwickelt sowie berpr ft sind und die erforderlichen Parameter bestimmt und regionalisiert wurden Dies ist nach RODE et al 2002 noch immer der Fall Insgesamt ist die USLE die am intensivsten auf ihre bertragbarkeit auf europ ische Verh ltnisse getestete Gleichung dieser Art L WA 1997 Schlie lich ist es von den Anforderungen des Projektes her auch gar nicht notwendig die Bodenerosion zeitlich h her aufgel st also z B ereignisbasiert zu betrachten Dies w rde weder die Ermittlung des mittleren j hrlichen Stoffeintrages ber diesen Pfad verbessern noch zu einer anderen Wahl von Ma nahmen f hren Auch spielt zur Beurteilung der Sch den eine hohe zeitliche Aufl sung keine Rolle da sie erst ihn ihrer langfristigen Wirkung von Bedeutung sind Dies gilt f r on site Sch den den Verlust wertvollen Bodens wie f r off site Sch den also die Ablagerung erodierten Bodens auf dem Schlag der zur Innomogenit t der Fl chen f hrt und den Eintrag von Schmutzstoffen in Oberfl chengew sser kritisch ist vor allem die Akkumulation von Phosphor und Schwermetallen ber dieses Gebiet lagen aufgrun
200. den 7 3 2 Die Berechnungsvorschrift zum Ermittlung des R Faktors SCHWERTMANN et al 1987 beschreiben die Vorgehensweise zur Berechnung des R Faktors wie folgt Um einen Abtrag zu bewirken mu ein Regen bestimmte Eigenschaften haben Dabei sind nur diejenigen Eigenschaften f r den R Faktor verwendbar die eine quantitative Beziehung zum Abtrag zeigen Dies ist nach Wischmeier f r eine Gr e der Fall in die sowohl die Regenenergie als auch die Niederschlagsmenge eingeht Als solche fand Wischmeier das Produkt aus der aufsummierten Fl chendichte der kinetischen Energie eines erosiven Niederschlags E und seiner maximalen 30 Minuten Intensit t 130 Erosive Niederschl ge sind solche die mindestens 10 mm erbringen oder falls weniger als 10 mm eine I30 Intensit t von mehr als 10mm h aufweisen Regen die weniger als 6 h von einander entfernt sind werden als ein Regen gez hlt Die aufsummierte kinetische Energiedichte E kJ m eines Regens wird f r jeden erosiven Einzelregen aus Regenschreiberkurven ermittelt Dazu wird die Regenschreiberkurve in beliebig viele n Teilabschnitte i mit ann hernd konstanter Intensit t I mm h zerlegt und die zu jedem Teilabschnitt geh rende Niederschlagsmenge N wie folgt ermittelt 185 E 11 89 8 73 log l N 10 f r 0 05 lt I lt 76 2 E 0 f r l lt 0 05 E 28 33 N 10 f r I gt 76 2 Die Energiedichten E der Teilabschnitte werden dann zur Energiedichte E
201. den ATKIS Shapes abgelegten Geometrien dem aktuellen Stand entsprechen Da schon seit l ngerer Zeit ein deutlicher Trend zur Stilllegung von landwirtschaftlichen Fl chen zu verzeichnen ist zumindest keine neuen Fl chen hinzu kommen KERN 2003 kann weiterhin davon ausgegangen werden dass die vorhandenen Geodaten alle derzeitigen landwirtschaftlichen Fl chen umfassen Eine Einsch tzung von Stilllegung oder Umwidmung landwirtschaftlicher Fl che wurde ber eine Verschneidung der ATKIS Daten mit dem Landsat Bild vorgenommen Dabei wurden die ATKIS Angaben zum Anbau derjenigen Landnutzung des Landsat Bildes gegen ber gestellt die innerhalb des jeweiligen Polygons die Mehrheit der Raster Elemente beinhalten Die Entscheidung ber eine Modifikation des ATKIS Attribute wurde dabei Unterst tzt von einer grafischen berlagerung der TK 25 teilweise auch durch vor Ort Besichtigungen Es wurde schlie lich die in Tabelle 10 7 dargestellte Matrix aufgestellt und die ATKIS Attribute entsprechend ge ndert Desweiteren wurden den ATKIS Fl chen innerhalb des Testgebietes die als Hopfenfeld attributiert waren nach vor Ort Besichtigungen die Klasse Weingarten zugewiesen Die betreffenden Polygone entsprachen einer Fl che von 43 6 ha Eine abschlie ende berpr fung fand durch einen Abgleich der ATKIS Fl chen mit den insgesamt beim EBZI gemeldeten landwirtschaftlichen Fl chen statt Dies sind zwar nicht alle landwirtschaftlichen Fl chen aber
202. dene Arten von Niederschlagsdaten zum Einsatz e Gebietsniederschl ge e t gliche Niederschlagsh hen e hochaufgel ste Niederschlagsdaten e hochaufgel ste langj hrige generierte Niederschlagsdaten NiedSim Die Gebietsniederschl ge regionalisierte Monatssummen der Jahre 1951 2002 wurden f r das gesamte Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs und differenziert in zwei Teileinzugs gebiete von der LfU zur Verf gung gestellt Vom DWD wurden t gliche Niederschlagssummen der Station Kraichtal Gochsheim RR Station 70761 f r den Zeitraum 01 01 1996 31 01 2003 gekauft Hochaufgel ste Niederschlagsdaten zeitliche Aufl sung bis zu einer Minute der Station Eppingen Elsenz Messstellennummer 61374 konnten von der LfU bezogen werden Genutzt wurden die Daten aus dem Zeitraum vom 19 08 2002 bis zum 31 12 2002 Ebenfalls von der LfU wurde eine mit dem Programm NiedSim generierte 30 j hrige Niederschlagsreihe in f nfmin tiger Zeitaufl sung zur Verf gung gestellt Diese stimmt zwar nicht mit den tats chlich aufgetretenen Niederschl gen berein h tte aber mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten k nnen B RDOSSY et al 2001 und sind deswegen f r die Berechnung von statistischen Werten geeignet Ausgegeben wurde die Reihe f r den Ortsteil M nzesheim der Stadt Kraichtal Nomineller Zeitraum der Niederschlagsreihe sind die Jahre 1965 bis 1994 18 Pegeldaten Abfl sse Neben dem Pegel Ubstadt RW 3473
203. der Erh hungsfaktor ist also Eins 120 Die Wirkung von Bodenfiltern ist schwer abzusch tzen da sie sehr stark vom eingebauten Filtermaterial und der Betriebsweise z B gedrosselt ungedrosselt abh ngen In SMUSI kann zumindest die Aufteilung der Wasserstr me simuliert werden Es wird vorgeschlagen die Konzentrationen des Anteils des Entlastungsabflusses der nach einer Durchsickerung durch den Boderfilter ins Gew sser geleitet wird um einen Wirkungsgrad von Bodenfiltern abzumindern Quantifiziert werden kann dieser Wirkungsgrad als allgemeiner Wert nicht In Abh ngigkeit vom eingebauten Filtermaterial und der umgesetzten Betriebsweise muss der Wirkungsgrad f r die N hrstoffe von der dem Modellanwender in selbst abgesch tzt werden Ergebnisse Aus den mit SMUSI bzw KOSIM berechneten Entlastungswassermengen und den oben genannten Entlastungswasserkonzentrationen ergeben sich die in Tabelle 5 9 dargestellten N hrstofffrachten f r den Emissionspfad Mischkanalisations berl ufe Die Frachten der Grobanalyse waren deutlich kleiner 70 beim Stickstoff 40 beim Phos phor Nur beim Phosphor l sst sich die Differenz durch die nun gr ere Entlastungsrate erkl ren beim Stickstoff betr gt der Unterschied auch um die verschiedenen Entlastungs raten bereinigt noch 50 Tabelle 5 9 N hrstoffemissionen EMK p im Testgebiet aus dem Pfad Mischkanali sations berl ufe t a Kanalnetz Stickstoff Phosph
204. der Hof Tor Bilanzen von ganz Baden W rttemberg liegen bei 7 kg P ha a die im Einzugsgebiet des oberen Kraichbach unseren Berechnungen zufolge durchschnittlich bei 14 kg P ha a Dieser Unterschied kann nur durch eine unterschiedliche Zusammensetzung des organischen D ngers zustande kommen Da GAMER 2001 Betriebsbilanzen zugrunde lagen handelt es sich in seiner Auswertung um das vertrauensw rdigere Ergebnis F r die weiteren Immissionsbe rechnungen ist das aber nicht von Bedeutung da das P Saldo nicht als Eingangsdatensatz Verwendung findet 5 1 1 2 Umsetzungsprozesse Die Netto Mineralisierung wird innerhalb der Stickstoffbilanz berechnet siehe Kapitel 4 1 1 die Werte innerhalb des Einzugsgebietes liegen zwischen 40 und 50 kg N ha a siehe Abbildung 5 1 Auf eine fl chenhafte Darstellung wird wegen der geringen Unterschiede verzichtet Die Denitrifikationsraten im Oberboden werden auf Basis der Stickstoff bersch sse nach Abzug der Immobilisierungsraten berechnet und sind in Abbildung 5 5 fl chenhaft darge stellt Siedlungs und Waldfl chen wurden erneut ausgenommen und sind wei einge zeichnet 108 BA g Gemeindegrenzen RER E W A kg ee N mia ena A e AET 20 23 EN Dun Fa 24 27 F pe 7 In I BE 20 3 Re BE 32 35 0 5 10 Kilometer Abbildung 5 5 Fl chendeckende Denitrifikationsrate im Einzugsgebiet des Kraichbach Maximale Denitrifikationsraten sind in den Auegebieten zu finden Der gro e B
205. deren Ablauf direkt in den Vorfluter geleitet wird noch im nennenswerten Umfang auftreten die Verteilung nach angeschlossenen Einwohnern weicht davon nicht ab Aus diesem Grund wird die Mehrkammergrube deren Ablauf versickert wird sowie die Belebungsanlage die es im Gebiet gibt in der Bilanzierung nicht ber cksichtigt Angesichts der geringen Bedeutung dieses Pfades insgesamt der gro en Unsicherheiten innerhalb der Bilanzierung und der potenziell geringen spezifischen Emissionen dieser beiden Typen erscheint diese Vereinfachung gerechtfertigt Die Formel 94 mit der die Emissionen aus dezentraler Abwasserentsorgung berechnet wurden lautete damit Gleichung Zp EDA EAG EMG Gleichung 4 26 mit EAG ber abflusslose Gruben emittierte Fracht t a bzw kg a EAG ber abflusslose Gruben emittierte Fracht t a bzw kg a EMG ber Mehrkammergruben emittierte Fracht t a bzw kg a Sollen Frachtsch tzungen in anderen Gebieten vorgenommen werden in denen diese oder andere Typen dezentraler Abwasserentsorgung in nicht mehr vernachl ssigoarem Umfang vorhanden sind so k nnen die Bilanzierungsans tze von HARTENSTEIN 2001 bernommen werden Eine Modifikation w re aus heutiger Sicht des Autors HARTENSTEIN 2004 allerdings im Bereich der Wirkungsgrade von Pflanzenkl ranlagen und Tropfk rpern vor allem dann notwendig wenn keine ausreichende Wartung nachgewiesen werden kann Aktuelle Hinweise zu Ablaufkonzentrationen vo
206. des Bodenabtrags bei Ver nderung der Einflussfaktoren relativ zum bayerischen Standardfall zeigt Die Entwicklungs und Betreuungszentrum f r Informations und Kommunikationstechnik des Ministe riums f r Ern hrung und l ndlichen Raum Baden W rttemberg Kornwestheim 220 Kurven der Hangl nge und der Hangneigung haben die gr ten Steigungen die ABAG reagiert auf ihre Anderung also am sensitivsten Mathematisch ist dies mit der nichtlinearen Verkn pfung dieser beiden Parameter in den entsprechenden Faktoren zu erkl ren Einfluss der Hangl nge des K Faktors von Hangneigung des Hackfruchtanteils des R Faktors in der Fruchtfolge 7 v Ver nderung des Abtags 1 2 4 1 4 m Hangl nge m r K Faktor 0 50 100 150 200 250 300 0 1 03 05 0 7 1 8 T T T T T T T 1 0 5 10 15 20 25 30 O 20 40 60 80 100 40 50 60 70 80 90 100 L Hangneigung L Hackfruchtanteil u L R Einheiten Abbildung 10 1 Ver nderung des Bodenabtrages bei Ver nderung der Einflussfaktoren relativ zum bayerischen Standardfall 9 Neigung 22 1 m Hangl nge 33 Hackfruchtanteil K Faktor 0 3 R Faktor 70 aus AUERSWALD 1987 Zur Berechnung des S Faktors wurde auf eine erst vor wenigen Jahren von NEARING 1997 entwickelte Gleichung zur ckgegriffen Diese hat gegen ber allen Vorg ngerinnen den Vor teil dass sie auf eine Datenbasis mit Hangneigungen bis zu 30 gest tzt ist Die Nutzung der Standardgleichung
207. des Sommerhalbjahres Tabelle 4 2 zeigt den Unterschied des Basis und Interflowabflusses im Sommer und Winterhalbjahr unter verschiedenen Landnutzungen Im Vergleich mit der Landnutzung siehe Abbildung 2 1 ist zu erkennen dass die Abfl sse unter Acker und Gr nland wegen der geringeren Verdunstung h her sind als beim Wald unter Nadelwald sind sie im Winter geringer als unter Laubwald Tabelle 4 2 Winter und Sommerabfl sse unter verschiedenen Landnutzungen Basisabfluss mm Interflow mm Landnutzung Sommer Winter Sommer Winter Ackerfl chen 31 117 4 29 Gr nland 35 105 5 26 Laubwald 18 87 3 22 Nadelwald 15 56 2 10 Die gesamte fl chendeckende Grundwasserneubildungsrate als Summe des sommer und winterlichen Basisabflusses und Interflows zeigt Abbildung 4 6 28 Gemeindegrenzen mm m a 170 100 E 140 180 E 150 220 B 220 230 No Data 10 Kilometer Abbildung 4 6 Mittlere fl chendeckende Grundwasserneubildung der Jahre 1987 1996 im Einzugsgebiet des Kraichbachs aus LARSIM Deutlich zu erkennen sind die Waldfl chen unter denen die Bildung der Grundwassers durchweg geringerer ist Weiterhin zeichnet sich der s d stliche Teil des Untersuchungs gebietes durch h here Neubildungsraten aus die auf einen h heren Niederschlag einen aufgrund der Topographie h heren Anteil des Zwischenabflusses und eine geringere Wasserspeicherf higkeit des Untergrundgesteins Keupers zur ckzuf hren sind
208. des gesamten Regens aufsummiiert Die maximale 30 Minuten Intensit t 130 mm h erh lt man wie folgt Aus der Regenschreiberkurve eines erosiven Einzelregens wird die maximale Regenmenge abgelesen die innerhalb von 30 Minuten f llt Dieser Wert wird dann um ihn auf eine Stunde zu beziehen verdoppelt Dauert ein erosiver Regen weniger als 30 Minuten so ist I30 die gesamte Regenmenge ebenfalls bezogen auf eine Stunde Um schlie lich den R Faktor pro Jahr f r einen bestimmten Ort zu erhalten werden die Produkte E l30 kJ m mm h entspr N h f r alle erosiven Regen eines Jahres aufsummiert 7 3 3 Auswirkung verschiedener Grenzwerte in der Ereignisdefini tion Ein Problem in der Nutzung der NiedSim Daten f r die hier beschriebenen Zwecke besteht in der Notwendigkeit der Extrahierung von Einzelereignissen aus dem Kontinuum Die Umsetzung der scheinbar einfachen Definition von SCHWERMANN et al 1987 dass Ereignisse durch eine Trockendauer von sechs Stunden abgegrenzt werden wird durch die Eigenheit der NiedSim Daten erschwert dass diese eine Vielzahl kleiner verstreuter Werte aufweisen die h ufig nur die kleinstm gliche Intensit t von 0 01 mm 5 min aufweisen Ein solcher Wert w rde n mlich im strikten Rechengang zwei 11 Stunden lange Regenereig nisse zu einem zusammenf gen wenn er zeitlich genau zwischen ihnen auftritt In der Realit t w rde er aber das Ausma der Erosion dieser beiden Regenereignisse sicher ni
209. des jeweiligen Niederschlagsereignisses abgezogen werden statt sie einheitlich in der H he der EGL zu ber cksichtigen Das Problem der Wahl von Zahlenwerten f r die Anfangsverluste w re 2 also Trockenwetterabfluss mal Dauer d Regenereignisses durch undurchl ssige Fl che 243 damit nicht gel st Beiden Varianten l ge ein vertretbarer Mehraufwand in der Berechnung in der Tabellenkalkulation zugrunde Tageszeitliche Schwankungen des Trockenwetterabflusses k nnen nicht so einfach in der EGL ber cksichtigt werden da sie zu kurzfristig auftreten F r eine Berechnung von Entlastungswassermengen d rften sie jedoch eher eine untergeordnete Bedeutung haben Sollen jedoch auch Mischungsverh ltnisse ausgerechnet werden z B f r eine sp tere Berechnung von Entlastungsfrachten so ist keine Anpassung der EGL denkbar die brauchbare Ergebnisse liefern k nnte zu stark integriert die EGL ber ein ganzes Regen ereignis Vorentlastungen sind diesbez glich berhaupt nicht handhabbar 10 2 8 Zusammenfassung der Untersuchung der Methode der Entlastungsgrenzlinie Die Methode der EGL hat sich in dieser Untersuchung erneut als gutes Mittel erwiesen um Entlastungsvolumina auf einfachem Wege abzusch tzen Ihre Anwendung auch an vorentlasteten Bauwerken bereitet keine grunds tzlichen Probleme im Gegenteil die Ergebnisse der vorentlasteten Bauwerke fielen deutlich besser aus als die der nicht vorentlasteten Bauwerke Sie sind allerdings
210. det wurde Beide Simulationsmodelle sind zum Berechnen aller wesentlichen Ma nahmen vollumf nglich in der Lage Eine Ver nderung des Drosselabflusses oder die Erweiterung des Speichervolumens von Regen berlaufbecken k nnen in SMUSI innerhalb von k rzester Zeit vollzogen werden Ebenso einfach ist es ber eine Verkleinerung des Parameters Fremdwasserspende die Wirkung von Ma nahmen zur Reduktion des Fremdwasseranfalls im Netz nachzuvollziehen Auch Brauchwassernutzung ist als Variante bereits von SMUSI fest vorgegeben Ma nahmen zur Abflussvermeidung Abkoppelung von befestigten Fl chen mit dem Ziel der Versickerung oder oberfl chigen Ableitung als modifiziertes Mischsystem k nnen ber reduzierte befestigte Fl chen ber cksichtigt werden Da zur Abkoppelung bzw oberfl chigen Ableitung stets die eher weniger verschmutzten Fl chen ausgew hlt werden ist nach der Durchf hrung dieser Ma nahmen mit einem zwar geringerem aber h her verschmutzten Mischwasserabfluss zu rechnen Dieser Effekt muss beim W hlen der Entlastungskonzen trationen ber cksichtigt werden siehe Kapitel 3 und BE Mischwasserkonzentration en Noch deutlicher wird dies wenn die Nachschaltung von Bodenfiltern simuliert wird Letztere k nnen ebenfalls in SMUSI als Objekte definiert werden auch hier wird jedoch empfohlen 3 Einzig bekannte Ausnahme stellt die Kanalnetzsteuerung dar 75 die Ablaufkonzentrationen nicht vom Programm zu berne
211. deutet dass die Speicher geleert sind Sie ist abh ngig von der Flie zeit im Gebiet sowie der Entleerungszeit der Speicher was offenbart dass sie f r jedes Entlastungsbauwerk gesondert ermittelt gesch tzt werden muss Zum Zweiten muss eine Grenze bestimmt werden ab der ein 5 Minuten Niederschlags Wert berhaupt zur Definition von Niederschlagsbeginn oder ende herangezogen wird In dem Kontinuum der Niederschlagsdaten gibt es immer wieder Einzelwerte von z B 4 0 01 mm 5 min welche f r sich genommen keinen ernstzunehmenden Niederschlag darstellen Liegt nun ein solcher Wert genau zwischen zwei Regenereignissen die zeitlich etwas weniger als das doppelte der Grenztrockendauer voneinander getrennt sind so w rde dieser Streuwert dazu f hren dass die beiden Ereignisse zu einem zusammengefasst w rden Im Sinne obengenannter Problematik Blockregen w re eine deutliche Unter sch tzung der entlasteten Wassermenge die Folge 100 0 o amp oo a x0 x non Fa x xo 20 0 p et o xy ur PXJ 9 10 0 Eor x RR 3 x A x amp PR o x x Ve o x x o o x xx o E amp Pa o 5 x x RT RL aa 0 Pen x x pr u ax A E a EIT AIN AD ax ESN 2 De i k a x E 1 0 2x aka xx ene O x gan n 2055 r g Aanb gO Ur sata amp 0 T Pia ni N E s o gt s a a a a A 7 4 a aan 5 x N o a LE o o i ale g 1 10 100 1000 10000 100000 Dauer min
212. die RUSLE siehe auch RENARD et al 1997 W hrend die Grundgleichung erhalten blieb s Aena p wurden die Algorithmen zur Bestimmung der einzelnen Faktoren teilweise grundlege e ndert Zudem wurden die Ergebnisse neuer Messungen eingearbeitet Eine bertragung der Methode auf Deutsche Verh ltnisse steht jedoch noch aus es konnte kein Hinweis auf eine erfolgreiche Anwendung im Europ ischen Raum gefunden werden Auf eine pilothafte und damit sehr unsichere Anwendung der RUSLE im Rahmen dieses Projektes wurde verzichtet Herleitung der Faktoren der dABAG Der R Faktor beschreibt den Einfluss des Niederschlags auf die Bodenerosion Seine Einheit ist kJ m mm h Im Rahmen dieses Projekts wurde der h ufig gew hlte Weg beschritten diesen Faktor ber eine auf dem mittleren Jahresniederschlag aufbauende Regressionsgleichung zu bestimmen Eine solche liegt aus regionalen Auswertungen lang j hriger Regenreihen vor SOMMER amp MURSCHEL 1999 Mit dieser Gleichung ergibt sich f r das Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs ein R Faktor von 103 kJ m mm h Der K Faktor gibt den j hrlichen Abtrag eines Bodens pro R Faktor Einheit an seine Dimen sion ist t h ha N Die wesentliche Grundlage bei der Herleitung des K Faktors war die digitale Boden bersichtskarte 1 200 000 B K 200 des Landesamts f r Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden W rttemberg LGRB in der vier Wertespektren des K Faktors unter schieden werden Diesen wurden
213. e auch durch D nger hinzugegebene Phosphat wird im Ton gebunden Baden W rttemberg weit kommen Gebiete hinzu die nur geringe Bindungsf higkeiten besitzen z B Rheinkiese Karstgebiete Auf Deutschlandebene schlie lich sind noch die Moore anzuf hren die einen Phosphatspeicher darstellen und diesen ber Jahrzehnte freisetzen wenn sie in die Bewirtschaftung berf hrt werden Zu erw hnen sind ebenfalls die durch hohen Viehbesatz berversorgten B den der norddeutschen Tiefebene die deutschlandweit f r die hohen fl chenspezifischen Phosphorfrachten verantwortlich sind 6 1 2 Schwermetalle Eigene Ergebnisse Die Ergebnisse der pfadspezifischen Frachtsch tzungen der Schwermetalle f r das Einzugs gebiet des oberen Kraichbachs sind in Abbildung 6 3 als gestapelte S ulen dargestellt sie sind mit oKraich bezeichnet Die Summe bel uft sich f r Cadmium auf 5 7 kg a f r Chrom auf 270 kg a f r Kupfer auf 393 kg a f r Nickel auf 271 kg a f r Blei ebenfalls auf 271 kg a und f r Zink auf 1 600 kg a Fl chenspezifisch sind dies 35 2 g km a Cadmium 1 680 g km a Chrom 2 440 g km a Kupfer 1 680 g km a Nickel 1 690 g km a Blei und 9 940 g km a Zink Die Absolutwerte der einzelnen pfadspezifischen Emis sionen sowie der Anteil den sie an den Gesamtemissionen haben sind in Tabelle 6 2 zusammengefasst 160 600 500 Dlatm Deposition ElGrundwasser 400 EiHofabl ufe amp A
214. e e Ber cksichtigung operabler Gr en e fl chendeckende Verf gbarkeit der erforderlichen Eingangsdaten e Transparenz des Berechnungsansatzes e Anwendbarkeit auch au erhalb von Forschungsinstituten und e weitgehende Kompatibilit t zu bestehenden makroskaligen Flussgebietsmodellen Vollumf nglich k nnen diese Anforderungen nur durch konzeptionelle Modellans tze gegebenenfalls in Kombination mit deterministischen Einzelmodellen erf llt werden Die im Vorhaben getesteten physikalisch basierten Modelle wie z B E3D f hrten in Teilein zugsgebieten ohne aufw ndige Eichung nicht zu akzeptablen Ergebnissen und sind so xX V anspruchsvoll bez glich der Eingangsdaten dass selbst die Anwendung im kleinen und vergleichsweise gut dokumentierten Einzugsgebiet des Weiherbachs nicht gelang Die G te der Gesamtergebnisse wird weniger durch den Modellansatz als vielmehr durch die Verf gbarkeit und Qualit t der erforderlichen Eingangsdaten bestimmt Es kann daher fest gehalten werden dass die auf der Ebene gro er Einzugsgebiete entwickelten Ans tze nach einigen Modifikationen und unter Verwendung standortgerechter Eingangsdaten auch f r kleine Bearbeitungseinheiten sehr gute Ergebnisse liefern In diesem Vorhaben wurden die Ans tze folgender Eintragspfade weiterentwickelt modifiziert e Grundwasser e Erosion e Mischwasser berl ufe Zur berpr fung der G te der Modellergebnisse und zur Beschreibung der Transport und Rete
215. e bereinstimmungen bzw folgerichtige Abweichungen zwischen Eintrag und Gew sserfracht festgestellt Und mit Ausnahme des Kupfers zeigen sich auch bei den Schwermetallen trotz erhebliche gr erer Unsicherheiten sowohl auf der Emissions als auch auf der Immissionsseite gute bereinstimmungen In der Summe belaufen sich die N hrstoffeintr ge aus dem Einzugsgebiet des oberen Kraichbaches auf 263 t N a und 16 3 t P a Demgegen ber stehen die Gew sserfrachten von 232tN a bzw 18 3tP a Bez glich des Stickstoffes ist der Unterschied zweifellos und folgerichtig auf die gew sserseitige Retention zur ckzuf hren die bei diesem Vergleich noch nicht ber cksichtigt ist Beim Phosphor f r den sich rechnerisch eine negative Retention ergeben w rde ist festzustellen dass unter den gegebenen gew ssermorphologischen Bedingungen von einer Nullretention auszugehen ist Die ermittelte Differenz zwischen Gew sserfracht und Eintr gen ist auf eine geringe Untersch tzung der Eintragssituation Erosion Mischkanalisations berl ufe und besondere Unsicherheiten in der Immissionsbe rechnung zur ckzuf hren Die bedeutendsten Anteile der Stickstoffemissionen mit ann hernd 55 liefern die Eintr ge ber das Grundwasser Kommunale Kl ranlagen tragen zu weiteren 20 zur Gesamtfracht bei und alle weiteren Eintragspfade haben Emissionsanteile die deutlich unter 10 liegen XXV F r den Phosphor haben ebenfalls die kommunalen Kl ranlagen im Gebi
216. e nderung ATKIS Attribut durch TK 25 best tigt Weinbau Weingarten keine nderung Attribut verifiziert Ackerland keine nderung ATKIS Attribut durch TK 25 best tigt eine Umwidmung von Ackerland zu Weingarten erscheint zudem deutlich unwahrscheinlicher als eine Fehlklassifizierung des Landsat Bildes f r Weinbau Intensivobstbau incl Ackerland Die Klassifizierung des Landsat Bildes wird ber Strauchobst nommen vor Ort Besichtigung Brachflaechen Ackerland Keine nderung vor Ort Besichtigung bewachsen unvers unbew Flaechen Ackerland Die Fl che wurde aus den weiteren Betrachtungen Kies Steinbr Bahn exkludiert Die Fl che war zum Zeitpunkt der Satellitenaufnahme offensichtlich eine Baustelle intensive Ackerland keine nderung Es wird nach Sichtung der TK 25 und Gruenlandnutzung Weingarten vor Ort davon ausgegangen dass es sich um Fehl klassifizierungen des Landsat Bildes handelt locker baumbestandene Ackerland bernahme des Landsat Attributs Es wird angenom Bereiche Streuobst men und ist durch vor Ort Besichtigungen best tigt Kleing dass diese Fl chen zwischenzeitlich extensiviert sind Weingarten bernahme des Landsat Attributs falls in beiden LANDSAT Bildern nicht Weingarten als Landnutzung klassifiziert wurde Attributs Es wird angenommen und ist durch vor Ort Besichtigungen best tigt dass diese Fl chen zwischenzeitlich extensiviert sind Laubwald Auwald Ackerland berna
217. e 6 2 2 Schwermetalle WEITERE ANALYSEN UND UNTERSUCHUNGEN Prozessorientierte Erosionsmodellierung 7 1 1 Einleitung 7 1 2 Grundlagen der untersuchten Modelle 7 1 3 Modellierung des Weiherbach Gebietes 7 1 4 Ergebnisse 7 1 5 Fazit Unwetterereignis vom 30 03 2002 7 2 1 Allgemeines 7 2 2 Ortsbegehung und Probenahme 7 2 3 Probenahme am Pegel Ubstadt 7 2 4 Auswertungen der Analysen Berechnungen des R Faktors mit NiedSim Daten 7 3 1 Einleitung 7 3 2 Die Berechnungsvorschrift zum Ermittlung des R Faktors 7 3 3 Auswirkung verschiedener Grenzwerte in der Ereignisdefinition 7 3 4 Vergleich der bei verschiedenen Grenzen ermittelten R Faktoren mit Regressionsgleichungen 7 3 5 Vergleich der in verschiedenen Jahren ermittelten R Faktoren 7 3 6 Fazit Berechnung des Eintrags in das Grundwasser mit Nmin Daten SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK LITERATUR 155 155 155 160 166 166 169 173 173 173 173 176 177 178 179 179 180 182 183 185 185 185 186 188 188 189 190 193 195 10 ANHANG 213 10 1 Ermittlung der Faktoren der dABAG 213 10 1 1 R Faktor 213 10 1 2 K Faktor 214 10 1 3 C Faktor 217 10 1 4 S Faktor 220 10 1 5 L Faktor 225 10 1 6 P Faktor 231 10 1 7 Formparameter a 231 10 2 Analyse der Methode der Entlastungsgrenzlinie 233 10 2 1 Einleitung 233 10 2 2 Aufbereitung der Niederschlagsdaten 234 10 2 3 Regen berlauf Menzingen 236 10 2 4 Regen berlaufbecken Menzingen 237 10 2 5 Regen berlaufbecke
218. e best tigt Sie belegt dass die D ngepraxis durch individuelle Erfahrungswerte gesteuert wird Dies betrifft z B die Verteilung des Wirtschaftsd ngers auf die unterschiedlichen Kulturpflanzen wie auch die Anrechnung des ausgebrachten Wirtschaftsd ngers auf den eigentlichen Pflanzenbedarf Letzteres berpr fte er im Abgleich mit der durchgef hrten Befragung in einem Modell Er kam zu dem Ergebnis dass das Modell bei einer 100 igen Anrechnung des organischen D ngers das N Saldo aus der Befragung stark untersch tzt Mit anderen Worten das Modell ergab einen geringen Stickstoff berschuss als die Befragung Wurde hingegen der organische D nger gar nicht auf den eigentlichen Pflanzenbedarf angerechnet lag der Unterschied zwischen Modell und Befragung je nach Fruchtfolge zwischen 32 und 17 d h das Modell bersch tzt den Stickstoff berschuss um 32 bzw untersch tzt ihn um 17 im Vergleich zu den Angaben durch die Befragung 4 1 2 Grundwasserneubildung Als zweite wesentliche Gr e wurde die Grundwasserneubildung betrachtet Dazu wurden drei Modelle Ans tze herangezogen und auf ihre Tauglichkeit f r die Zwecke des Projektes untersucht Die Gleichung mit der sich grundlegende Aussagen zum Wasserhaushalt machen lassen ist die hydrologische Grundgleichung D RH FER amp JOSOPAIT 1980 Die langj hrige Grundwasserneubildungsrate kann mit ihr ermittelt werden indem das Verdunstungsmittel und der Oberfl chenabfluss von
219. e und ohne schmale Linie Ansatz einer Drosselkennlinie Entlastungsvolumen jedes Entlastungsereignisses des Niedsim Jahres 1965 aufgetragen ber dem Beginn dieses Ereignisses f r die drei Berechnungsarten SMUSI normale Berechnung SMUSI_o durchl FI Berechnung ohne durchl ssige Fl chen g15_gtd2h Berechnung der EGL Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 2 R ars esse dee Prozentsatz zu dem mit der EGL das Jahresentlastungsvolumen der SMUSI Berechnungen bestimmt wurde f r jedes vorliegende Niedsim Jahr sowie im Durchschnitt 22242244244Rnenneneennnennnnnnnennnen nennen nennen Niedsim Ausgangsdaten sowie die daraus automatisiert hergestellten Blockregen Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 2 h des SMUSI Regenereignis Nr 9 des Niedsim Jahres 1983 232 243 Tabellenverzeichnis Tabelle 1 1 Tabelle 2 1 Tabelle 2 2 Tabelle 2 3 Tabelle 3 1 Tabelle 4 1 Tabelle 4 2 Tabelle 4 3 Tabelle 4 4 Tabelle 4 5 Tabelle 4 6 Tabelle 4 7 Tabelle 4 8 Tabelle 4 9 Tabelle 4 10 Tabelle 4 11 Tabelle 4 12 Tabelle 4 13 Forschungsvorhaben und Modellans tze als Grundlage des beantragten Vorhabens u unsssnssnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnennnnnnnennnenn ern 4 Gew sserkundliche Hauptwerte des Pegels Ubstadt Jahre 1976 2000 ante ins ige 9 Sommer Winter und Gesamtniederschlag im Kraich
220. e damit eine Reduktion der Emissionen um 25 bis 90 zu erwarten HARTENSTEIN 2001 Auch f r die gro e L sung den Anschluss der entsprechenden Anwesen an die kommunale Kl ranlage sind die recht lichen Grundlagen gelegt In der VwV Abwasserbeseitigung l ndlicher Raum vom 21 11 1997 wird generell davon ausgegangen dass zentrale kommunale Abwasserbe seitigungsanlagen am besten geeignet sind Belastungen der Gew sser zu verhindern Es wird unterstellt dass diese gegen ber Kleinkl ranlagen eine bessere Reinigungsleistung und eine wesentlich bessere Betriebsleistung aufweisen Auch bei abflusslosen Gruben weist schon die o g VwV auf die besondere Bedeutung der berwachung hin Wird diese konsequent betrieben so kann mittelfristig davon ausgegangen werden dass alle abflusslosen Gruben dicht sind so dass die ber diesen Teil des Emissionspfades bilanzierten Frachten gegen Null streben 4 4 8 Au er rtliche Stra en und Wege Da au er rtliche Stra en und Wege nicht oder nur zu vernachl ssigbaren Anteilen an die kommunalen Kanalnetze angeschlossen sind sind die von ihnen stammenden Stofffrachten nicht ber die Pfade Mischwasser berl ufe und Regenwasserkan le erfasst sondern m ssen gesondert ber cksichtigt werden Belastungen der Oberfl chengew sser entstehen 97 direkt ber eine Ableitung des ablaufenden Regenwassers in die Vorfluter und indirekt wenn das ablaufende Regenwasser versickert Wie auch
221. e von HALBFA amp GRUNEWALD 2004 auf dem Siedlungswasserwirtschaftlichen Seminar des Instituts f r Siedlungswasser wirtschaft vorgestellt siehe auch HALBFA 2004 Dieser nutzt intensiv die M glichkeiten eines GIS um jeder landwirtschaftlichen Fl che einen Sedimenteintrag als Prozentanteil des Bodenabtrags zuzuweisen Als Vorarbeit dazu wird unter Ber cksichtigung linearer Landschaftselemente Stra en Waldkanten Eisenbahn die hydrologische Anbindung jeder Fl che an das Vorfluternetz bestimmt Besteht diese so wird der Fl che im n chsten Schritt eine Anbindungs wahrscheinlichkeit zugewiesen Diese liefert zusammen mit der Hangneigung die Grundlage zur Vergabe eines Wertes f r den Sedimenteintrag Die Methode erscheint den Autoren noch nicht ganz ausgereift weswegen sie f r das hier vorgestellte Projekt nicht angewendet wurde Ihr wird jedoch ein hohes Potenzial zugetraut da sie die einzige ist die sich auf empi rischen Daten aufgebaut bem ht der Tatsache gerecht zu werden dass nur wenige Fl chen diese daf r in erh htem Ma e zur Sedimentfracht eines Oberfl chengew ssers beitragen Die Sedimentation in der Fl che am Hangfu wird jedoch auch in der Vorgehensweise von HALBFA amp GRUNEWALD 2004 nur sehr grob abgebildet als Funktion der Hangneigung Da diese jedoch wie bereits oben erw hnt in der Regel den Hauptteil der Retention verursacht wurde im Rahmen des Kraichbach Projekts intensiv nach Methoden
222. e zugewiesen sie werden von insgesamt ca 36 000 Einwohnern bewohnt Zu den genannten St dten und Gemeinden geh ren nicht nur alle Ortschaften im Testgebiet sie nehmen auch den Gro teil der Fl che des Gebiets ein Den St dten Bruchsal und strin gen und der Gemeinde Ubstadt Weiher alle Landkreis Karlsruhe geh ren 4 der Einzugsgebietsfl che dem Landkreis Heilbronn Stadt Eppingen und Gemeinde Zaberfeld etwas mehr als 1 13 u BRUCHSAL L oberer Kraichbach Gemeindegrenze Abbildung 2 6 Kreis und Gemeindegrenzen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs 2 3 3 Wirtschaft In mehreren Ortschaften des Gebiets gibt es kleinere Gewerbegebiete gr ere Industrie betriebe befinden sich nur in Oberderdingen Zaisenhausen Sulzfeld und Menzingen Metallverarbeitung Elektroger te Fluidtechnik Auch in der Verteilung der Arbeitsstellen kommt die l ndliche Struktur zum Ausdruck In den Wirtschaftsbereichen Handel Gastge werbe und Verkehr und sonstige Dienstleistungen arbeiten nicht einmal o der sozialversicherungspflichtig besch ftigten Arbeitnehmer im Landesdurchschnitt sina es ber 55 Fast die H lfte der 490 landwirtschaftlichen Betriebe wird als Haupterwerbsbetrieb gef hrt der Landesdurchschnitt liegt mit 35 deutlich darunter Schlie lich dr ckt auch der Quotient aus sozialversicherungspflichtiig besch ftigten Arbeitnehmern zu landwirtschaftlichen Betrieben die l
223. ebiet der Mansfelder Seen Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 45 1 S 8 14 PLATE E 1996 Weiherbachprojekt Zwischenbericht 1996 BMBF Verbundvorhaben Prognosemodell f r die Gew sserbelastung durch Stofftransport aus kleinen Einzugs gebieten Institut f r Hydrologie und Wasserwirtschaft IHW Universit t Karlsruhe unver ffentlicht PLATE E Hrsg 1992 Weiherbach Projekt Prognosemodell f r die Gew sserbelastung durch Stofftransport aus einem kleinen l ndlichen Einzugsgebiet Schlussbericht zur 1 Phase des BMFT Verbundprojektes Mitteilungen des Instituts f r Hydrologie und Wasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Heft 41 PLUM H 1988 Amt f r Agrarordnung Euskirchen pers Mittteilung Zitiert nach WERNER et al 1991 PRASUHN V amp BRAUN M 1994 Absch tzung der Phosphor und Stickstoffverluste aus diffusen Quellen in die Gew sser des Kantons Bern Schriftenreihe der FAC Liebefeld Nummer 17 Eidgen ssische Forschungsanstalt f r Agrikulturchemie und Umwelthygiene Liebefeld Bern PROCHASKA 2003 Prochaska Landesvermessungsamt Baden W rttemberg Abteilung Geod sie m ndliche Mitteilung ber den Bearbeitungsstand des neuen landesweiten DHMs 207 QUINN P BEVEN K CHEVALLIER P amp PLANCHON O 1991 The Preciction of Hillslope Flow Paths for Distributed Hydrological Modelling using Digital Terrain Models Hydrologic Processes 5 1 S 59 79 QuisT D 1984 Zur Bodene
224. ed Herwig Finnern Stuttgart Schweizerbart AGWA 1991 Untersuchungen von KKA im l ndlichen Raum Niedersachsens mit der Zielsetzung der verfahrenstechnischen Optimierung bei Neubau und Sanierung im Auftrag des Nieders chsischen Landesamtes f r Wasser und Abfall Januar 1991 unver ffentlicht Zitiert nach KOLLATSCH 1993 ALLB BRUCHSAL 2003 Fachinformationen Erosionsschutz im Ackerbau Systemvergleich Bodenbearbeitung Standort Stifterhof Odenheim Amt f r Landwirtschaft Landschafts und Bodenkultur Bruchsal Internetseite http www landwirtschaft mir baden wuerttemberg de allb Bruchsal fachinformationen pflanzenbau stifterhof1 htm ANKENBRAND E 1988 Flurneuordnung mit besonderer Beachtung des Bodenschutzes S 9 27 In Flurbereinigungsdirektion M nchen Hrsg Flurbereinigung Freinhausen Zitiert nach WERNER et al 1991 ASSMANN A G NDRA H SCHUKRAFT G amp SCHULTE A 1998 Konzeption und Standortauswahl bei der dezentralen integrierten Hochwasserschutzplanung f r die Obere Elsenz Kraichgau Wasser und Boden 50 8 S 15 19 ATV 1985 Lehr und Handbuch der Abwassertechnik Band 1 4 ATV Handbuch Abwassertechnische Vereinigung e V St Augustin Zitiert nach IHWB 1998 ATV 1992 ATV Arbeitsblatt A 128 Richtlinien f r die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungen in Mischwasserkan len Abwassertechnische Vereinigung e V ATV Hennef erschienen bei der Gesellschaft zur F rd
225. ederschlagsmessstation des DWD in Gochsheim hergeleitet die allerdings nur als Tagessumme vorliegen Die zeitliche Aufl sung wurde deshalb angelehnt an die hochaufgel sten Daten der Niederschlagsmessstation in Eppingen ca 10 km von Gochsheim der LfU vorgenommen In der Regel bereitete diese getrennte Aufl sung keine Probleme Kritisch m ssen die eingeteilten Regenereignisse dann betrachtet werden wenn entweder die Tagessumme der Niederschl ge in Eppingen stark von der in Gochsheim abweicht oder wenn es an einem Tag mehrere relevante Regenereignisse gab so dass die Gochsheimer Tagessumme proportional zur Summe der Einzelereignisse in Eppingen unterteilt werden musste Beide F lle treten nicht h ufig auf zeigen jedoch die teilweise eingeschr nkte Aussagekraft der Ergebnisse die unter den gegebenen Umst nden erar beitet wurden insb Fehlen eines eigenen Regenmessers Eine entsprechende Nutzung innerhalb des Programms SMUSI konnte deswegen auch nicht vollzogen werden Das ermittelte Wertepaar von Dauer und H he der Regenereignisse wurde ebenfalls in die jeweiligen Diagramme der Entlastungsgrenzlinie eingetragen Aus den Messungen des Wasserstandes in den Regen berlaufbecken bzw dem Stauraum kanal die im Gebiet in der Zeit vom 20 08 2002 bis zum 17 01 2003 mit Ultraschallsonden 72 durchgef hrt wurden konnte schlie lich die Information entnommen werden zu welchem Zeitpunkt es an diesem Bauwerk tats chlich eine Entlastung g
226. ederum f hren zu einer starken Verminderung der ins Grundwasser eingetragenen Stickstofffracht die die Ergebnisse der beiden Projekte letztendlich wieder vergleichbar machen 116 Beim Phosphor kommt der Unterschied in den Emissionen durch verschiedene Grundwasserneubildungsraten zustande da bei beiden Projekten dieselbe Phosphatkonzentration im Grundwasser zugrundegelegt wurde Die im Vorprojekt eingesetzte Grundwasserneubildungsrate orientiert sich an der hydrologischen Grundgleichung siehe Kapitel 4 1 2 und liegt um ca 20 ber der in LARSIM ausgegebenen Grundwasserneubildungsrate 5 1 2 Erosion Stoffliche Eingangsdaten Die f r die N hrstoffe angesetzten Oberbodengehalte sind in Tabelle 5 6 zusammengefasst Die Herleitung dieser Werte ist in den folgenden Abschnitten beschrieben Tabelle 5 6 Stoffspezifische Oberbodengehalte f r N hrstoffe Gsoo n p Kg ha a N P 1 550 1 000 Der Stickstoffgehalt des Bodens kann durch Bewirtschaftungsma nahmen nur langfristig und auch nur in geringem Ma ver ndert werden WERNER et al 1991 Zu mehr als 95 befindet er sich in der organischen Substanz SCHEFFER amp SCHACHTSCHABEL 1992 Aus diesem Grund wird der Oberbodengehalt des Stickstoffs f r fl chenhafte Bilanzierungen h ufig aus dem Humusgehalt berechnet wenn Daten zum Stickstoffgehalt selbst nicht vorliegen siehe z B NOLTE amp WERNER 1991 WERNER amp WoDsAk 1994 F amp N UMWELTCONSULT 1997 Da f r da
227. egeben hat Den entsprechenden Ereignissen wurde im EGL Diagramm ein anderes Symbol zugewiesen im Idealfall sind es genau diejenigen die sich oberhalb der Entlastungsgrenzlinie befinden 100 Regenh he mm 3 o o o 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Dauer min o Regen ohne Entlastung mm e Regen mit Entlastung mm Entlastungsgrenzlinie mm Abbildung 4 20 Zur Plausibilisiercung des Kanalnetzmodells aufgestellte Entlastungs grenzlinie des R B Menzingen Abbildung 4 20 zeigt das EGL Diagramm f r das R B Menzingen Eingetragen sind nur diejenigen Niederschlagsereignisse bei denen ein Einstau des Beckens vorlag Das Ergeb nis kann insgesamt als sehr gut bezeichnet werden Die Ergebnisse der anderen Regenbauwerke sind mehrheitlich ebenso gut alle geben zumindest keinen Anlass die befestigten Fl chen zu ver ndern Der Regen mit einer Dauer von 315 min und einer H he von 2 7 mm Ereignis vom 26 09 2002 muss als Fehler hingenommen werden Mit einer Ver nderung von Drossel abfluss oder angeschlossener befestigter Fl che k nnte das Ergebnis nicht verbessert werden ohne zugleich mehrere korrekt als nicht entlastend erkannte Ereignisse falsch einzuordnen Angesichts der Unsicherheiten in der Bestimmung von H he und Dauer der realen Niederschlagsereignisse wundert es nicht dass es solche Fehleinsch tzungen gibt Das gleiche Regenereignis f hrte im brigen auch beim R B i
228. egriffen Tabelle 5 35 Schwermetallfrachten der atmosph rischen Deposition der IKSR 1999 und aus SM MONERIS Baden W rttemberg FUCHS 2003 g ha a Cd Cr Cu Ni Pb Zn IKSR 1999 2 5 30 40 15 250 SM MONERIS BW 0 71 2 04 22 8 5 98 18 3 274 Ergebnisse Die f r das Einzugsgebiet des Kraichbachs berechneten Schwermetallfrachten aus der atmosph rischen Deposition zeigt die folgende Tabelle 5 36 Dabei liegen dem Vorprojekt die Daten der IKSR 1999 zugrunde w hrend f r die jetzige Berechnung die Daten MONERIS Baden W rttemberg FUCHS 2003 entstammen 145 Tabelle 5 36 Schwermetallfrachten ber die atmosph rische Deposition auf die Gew s seroberfl che EAD im Kraichbach nach den aktuellen Berechnungen und aus dem Vorprojekt HAHN et al 1992 kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zn Kraichbach 0 01 0 03 0 34 0 09 0 27 4 09 Vorprojekt 0 01 0 03 0 20 0 27 0 10 1 69 Die Unterschiede der zugrundegelegten fl chenspezifischen Depositionsraten werden durch die nun deutlich gr er abgesch tzte Gew sseroberfl che bei Cadmium Chrom und Kupfer fast aufgehoben Im Vorprojekt wurde die Gew sseroberfl che dem Landsat Bild entnommen dieses weist nur 1 3 der Gew sseroberfl che die der hier vorgestellten Berechnung zugrunde liegen aus 5 2 4 3 Hofabl ufe und Abdrift Stoffliche Eingangsdaten Zur Berechnung der Schwermetallemissionen wird bei den Minerald ngern die ausgetragene D ngermenge mit dem durchschnittliichen Schwermeta
229. ehlosen und viehhaltenden Betrieben unterschieden werden Grundlage sind die Daten zur Landnutzung und der Viehz hlung aus den Ver ffentlichungen des STATISTISCHEN LANDESAMTES BADEN W RTTEMBERG SLA 1999 auf Kreis und Gemeindeebene au erdem Ertragsdaten die von den MTERN F R LANDWIRTSCHAFTS LANDSCHAFTS UND BODENKULTUR ALLB stammen Die genauen Eingangsdaten k nnen hier nicht einzeln dokumentiert werden da sie zu umfangreich sind Einen berblick ber die Daten f r die Stickstoffbilanz wird in Abbildung 5 1 gegeben dort sind die Eingangsdaten fl chengewichtet nach den Hauptkulturen aufgef hrt 100 80 60 40 20 0 m Ackerkulturen Dauerkulturen Dauergr nland o Atmosph Dep 19 19 19 m organischer D nger 17 0 10 u Mineralisationspotential 50 40 40 m D ngebedarf 194 37 212 Abbildung 5 1 Prozentuale Verteilung und absolute Zahlen der Stickstoffeintr ge kg N ha a Die in Abbildung 5 1 dargestellten Zahlen ergeben sich aus e kulturspezifischem D ngebedarf entsprechend den Ernteerwartungen mineralischer und 50 des organischen D ngers und e Stickstoffmengen aus dem organischen Pool die ber das Mineralisierungspotenzial Boden Erntereste Zwischenfrucht bereitgestellt werden e 50 des organischen D ngers der nicht auf den D ngebedarf angerechnet wird und e der atmosph rischen Deposition 104 Durch die in Kapitel 4 1 1 getroffenen Annahmen resultie
230. ei Cadmium und Kupfer noch eine nennenswerte Rolle spielt je ca 4 Erwartungsgem hat Nickel bei den Schwermetallen auch den gr ten Anteil an Emissionen die ber Drainagen in die Gew sser gelangen Er liegt bei ann hernd 3 Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren f r den oberen Kraichbach Analog zum Vorgehen bei den N hrstoffen soll an dieser Stelle ein Vergleich zwischen den Ergebnissen unseres Projekts mit denen einer Frachtsch tzung stattfinden die auf einer gr eren Skala durchgef hrt wurde Fuchs et al pr sentierten 2003 eine Emissionssch tzung der Schwermetalle f r Baden W rttemberg die auf den gleichen Einzugsgebieten basierte wie das von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg Rur 2003 modifizierte auf Baden W rttemberg bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 Entsprechend wurden die Ergebnisse f r das Teileinzugsgebiet welches den oberen Kraichbach umfasst wie schon f r den Vergleich der N hrstoffemissionen fl chenproportional auf den oberen Kraichbach umgerechnet Sie sind in Abbildung 6 3 erneut mit Kraichgau bezeichnet Der Vergleich der beiden Modellergebnisse zeigt bei allen betrachteten Schwermetallen hnliche Trends Alle qualitativen Aussagen die in der Analyse unserer Ergebnisse get tigt wurden treffen auch auf die Ergebnisse des landesweiten Modells zu Die Gesamtemissionen werden allerdings vom landesweit arbeitenden Modell zwischen 10 und 40 klei
231. eil der landwirtschaftlich genutzten Fl chen an der Gesamtfl che 59 Er liegt damit deutlich ber dem Durchschnitt von Baden W rttemberg 48 Mit nur 26 Waldfl che ist der Kraichgau heute eines der am geringsten bewaldeten Gebiete im Bundesland nach BLEICH 1978 Wie Abbildung 2 5 zeigt sind im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs die Verh ltnisse noch extremer Acker 12 und Weinbaufl chen haben einen Anteil von 68 75 inkl der Gr nlandfl chen Waldfl chen hingegen nur von 20 0 1 5 2 Bversiegelte besiedelte Fl chen m Ackerfl chen Weinbau E Gr nland o Wald O Feuchtfl chen Wasser 7 5 Abbildung 2 5 Landnutzung im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Auswertung des klassifizierten Landsat Bildes 2 3 2 Politische Grenzen Abbildung 2 6 zeigt dass 16 Ortschaften im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs liegen Zum Landkreis Karlsruhe geh ren 15 von ihnen dies sind s mtliche neun Ortsteile der Stadt Kraichtal Landshausen Menzingen Bahnbr cken Gochsheim Oberacker M nzesheim Neuenb rg Ober wisheim und Unter wisheim beide Ortsteile der Gemeinde Oberderdin gen Oberderdingen und Flehingen die Gemeinden Sulzfeld Zaisenhausen und K rnbach und der Ortsteil Bauerbach der Stadt Bretten Der Ortsteil Sternenfels der gleichnamigen Gemeinde im S dosten des Gebiets geh rt bereits zum Enzkreis Alle Ortschaften im Gebiet sind damit dem Regierungspr sidium Karlsruh
232. einfache und zugleich sehr befriedigende L sung bereit gestellt werden JUNG 1956 beschreibt das Erosionsverhalten des L bodens seiner Messparzellen als ein Zerschwimmen Sobald die zusammen haltende Wirkung des Tonanteils des Bodens durch die Prallwirkung der Tropfen und Durchfeuchtung verloren gegangen ist geraten alle Bodenteile in Bewegung Dement sprechend gleicht die Korngr enzusammensetzung des abgetragenen Bodens der des Ausgangsbodens In einer sp teren Ver ffentlichung zur gleichen Messparzelle JUNG amp BRECHTEL 1980 spricht er von einem Gesamtabtrag des Bodens Unter hnlichen Voraussetzungen machte DIKAU 1986 im n rdlichen Kraichgau die gleiche Beobachtung Seine Messungen der Korngr enverteilung von Ausgangsboden und Bodenabtrag lassen ihh zum Schluss kommen dass mit leicht erh hten Tonanteilen das gesamte 14 F r geogen gepr gte Schwermetalle z B Chrom Nickel kann davon keinesfalls immer ausgegangen werden 50 Korngr enspektrum am Bodenabtrag beteiligt ist Den gleichen Schluss legen eigene Punktmessungen anl sslich eines Gro niederschlagsereignisses nahe die in Kapitel 7 2 Unwetterereignis vom vorgestellt werden Angesichts dieser Ergebnisse wurde im Projekt der Anreicherungsfaktor gleich eins gesetzt Auch SOMMER amp MURSCHEL 1999 rechneten in ihrer Arbeit im teilweise gleichen Einzugsgebiet mit diesem Wert Zur Unterst tzung ihrer Annahme verwiesen sie zudem a
233. einzeln identifiziert F r die ABAG sind Schlaggrenzen jedoch nur relevant wenn sie Sedimentation bewirken und kein Wasser auf den darunterliegenden Schlag berlaufen kann sondern quer zum Hang langsam abgeleitet wird SCHWERTMANN et al 1987 Diese Funktion kommt den mit einer ATKIS Schlaggrenze einhergehenden Struktur sicher zu wie durch eine berlagerung im GIS best tigt werden konnte Die in der TK 25 wiedergegebenen Haupt Wirtschaftswege und Verbindungswege UIS Bezeichnung 3b_I und 3c_l grenzen in jedem Fall einen ATKIS Schlag ab und sind somit im Modell in ihrer ableitenden Funktion erfasst WIESER 1992 best tigt in hnlichem Zusammenhang die bereinstimmung von Wegenetz und Schlagstruktur im ackerbaulich genutzten Gebiet rund um Querfurt Eine Differenzierung der Ackerfr chte auf Schlagebene findet im hier genutzten Modell nicht statt s Abschnitt zum C Faktor eine Unterteilung der ATKIS Schl ge in die tats chlichen Schl ge ist also auch aus diesem Grund nicht n tig Eine weitere Grenze die bei der Berechnung der Hangl ngen gesetzt wurde stellt das Gerinnenetz dar welches den nat rlichen unteren Punkt der erosiven Hangl nge darstellt SCHWERTMANN et al 1987 Dieses wurde ausgehend vom digitalisierten Flussverlauf ATKIS Daten ermittelt ist aber nicht mit diesem identisch da auch Tiefenlinien in der Land schaft ber cksichtigt werden die nur bei st rkeren Niederschlagsereignissen Ober fl chena
234. eit der Ranmenlegende Pelosole und Braunerden aus Flie erden Nr 138 werden aufgrund des f r die Erosion wichtigen Lehmsandes auf diesen Fl chen der Klasse 0 2 bis 0 5 f r den K Faktor zugewiesen Tabelle 10 2 Zuweisung von fehlenden K Faktoren zu Einheiten der Rahmenlegende Nr der Gew hlter Rahmen Leitbodenform SUBS_BES Bereich f r den legende K Faktor 103 Braune Auenb den bis Auengleye Schluff im Wechsel mit Lehm 0 3 bis 0 7 109 Pararendzinen und Braunerden aus Flie Lehmsand im Wechsel mit 0 2 bis 0 5 erden Lehm 110 Pararendzinen und Pelosole aus Flie Ton lt 0 3 erden 112 Pelosole und Parabraunerden aus Flie Lehm im Wechsel mit Lehm 0 2 bis 0 5 erden und L lehm ber Ton 125 Braunerden und Parabraunerden aus Schluff im Wechsel mit Lehm 0 2 bis 0 5 lehmigen und tongr ndigen Flie erden 127 Braunerden aus sandigen Flie erden und Lehmsand im Wechsel mit 0 2 bis 0 5 Schuttdecken Lehm ber Ton 138 Pelosole und Braunerden aus Flie erden Lehmsand ber Lehm oder 0 2 bis 0 5 Ton Da die Berechnung des Bodenabtrags nur mit diskreten Werten nicht aber mit Wertebe reichen durchgef hrt werden kann wurden in einem letzten Schritt den definierten K Faktor Bereichen feste Werte zugeordnet Die bersetzung geschah wie in Tabelle 10 3 dargestellt und orientierte sich zum Einen an den Klassenmitteln zum Anderen aber auch an den im Gebiet des oberen Kraichbach vorkommenden B den Tabelle 10 3 Zuweisung vo
235. el besticht durch ihre Einfachheit ber den einzigen Eingabeparameter den Bodenabtrag wird ein mit steigendem Bodenabtrag kleiner werdender Anreicherungsfaktor berechnet was plausibel erscheint Wie AUERSWALD 1989 jedoch selbst schreibt kann diese Gleichung nur so gut sein wie die im Modell CREAMS implementierte Da diese den ereignisspezifischen Bodenabtrag als Eingangsgr e besitzt ist ihre G ltigkeit auf Gebiete beschr nkt die hnliche Eigenschaften besitzen wie die die in der Herleitung des Modells CREAMS ber cksichtigt wurden Ein Problem entsteht durch diesen Umstand vor allem wenn ohne vorherige Pr fung Gebiete mit verschiedenen Bodentypen berechnet werden In Ermangelung alternativer Ans tze wird dies trotzdem getan was zu teilweise physikalisch unsinnigen Berechnungsergebnissen f hrt BUTZ 2004 Da das Anreicherungsverh ltnis linear in die Berechnung der ausge tragenen Frachten eingeht k nnen deutliche Fehleinsch tzungen entstehen die den Fehler aus der Berechnung der ABAG bertreffen Landesweit besteht in diesem Gebiet noch deutlich Forschungsbedarf Da auch Feldarbeiten notwendigerweise ein Element dieser Forschung sein m ssen h tte dies den Rahmen des hier beschriebenen Projektes bei weitem gesprengt Ein entsprechender Forschungsantrag wurde vom Institut f r Siedlungswasserwirtschaft bereits erarbeitet und beim Projekttr ger BWPlus eingereicht F r den konkreten Fall des oberen Kraichbachs kann eine
236. elliert werden kann Eine bersicht geben z B BORK 1991 oder GERLINGER 1997 Aufgrund der in diesem Vorhaben zu ber cksichtigenden Randbedingungen siehe folgender Abschnitt kam jedoch f r die Berechnungen im Rahmen dieses Projektes nur das wohl bekannteste Modell die Universal Soil Loss Equation USLE in Frage Dieses wurde von WISCHMEIER amp SMITH in den 1950 er Jahren entwickelt als zentrale Ver ffentlichungen gelten die landwirtschaftlichen Handb cher Nummer 282 1965 und 537 1978 des U S Amerikani schen Department of Agriculture SCHWERTMANN et al 1987 ver ffentlichten eine auf s ddeutsche bayerische Verh ltnisse bertragene und berpr fte Berechnungsweise die allgemein mit dem Akronym ABAG bezeichnet wird Allgemeine Bodenabtragsgleichung Nur f r die ABAG liegen alle ben tigten Grundlagendaten so vor dass eine fl chen differenzierte Berechnung m glich ist Der aufgrund der zunehmenden Kapazit t von PCs st ndig wachsenden M glichkeit zur Anwendung auch physikalisch basierter Erosionsmodelle steht dagegen laut GRUNEWALD 1999 in aller Regel ein Fehlen von Eingangsdaten der ben tigten Detailliertheit gegen ber Diese Erfahrung wurde auch in diesem Vorhaben gemacht in dem das Einzugsgebiet des Weiherbaches testweise mit dem prozessorientierten Erosionsmodell Erosion 2D 3D simuliert wurde Die Erkenntnisse dieser Arbeit die in Kapitel 7 1 prozessorientierte Erosionsmodellierung n her
237. em Erfolg auf die gegebene Betrachtungsebene bertragbar sind und einen unmittelbaren Ma nahmenbezug im Einzugsgebiet erlauben Gemessen an dem zus tzlich erforderlichen Aufwand bez glich der zu recherchierenden Eingangsdaten lieferten die weiteren teilweise physikalisch basierten Berechnungsmodelle keine nennenswerte Verbesserung der Modellaussage Vielmehr ist festzuhalten dass die G te der Berechnungsergebnisse in Bezug auf die absoluten Frachten aber auch den regionalen Bezug unmittelbar von der Verf gbarkeit und Qualit t der Eingangsdaten abh ngt Es wird daher kein grunds tzlicher Bedarf zur Neuentwicklung von Quantifi zierungsans tzen gesehen Die Potenziale zur Weiterentwicklung einzelner Ans tze ist pfad und stoffspezifische sehr unterschiedlich da wie schon dargestellt eine verbesserte r umliche und zeitliche Aufl sung letztendlich von dem auf Betrachtungsebene vorhandenen Datenbestand abh ngt und z B bei den Schwermetallen auf mesoskaliger Ebene sehr schnell Grenzen erreicht Wie in anderen Studien auch wurden als mit Abstand bedeutendste Emissionspfade Mischwasser berl ufe Bodenerosion und Kl ranlagen sowie bei Stickstoff und Nickel Grundwasser identifiziert Sie verursachen bei allen betrachten Stoffen mindestens 80 der Gesamtfrachten Die Weiterentwicklung von Modellenans tzen die in Teilbereichen schon in diesem Vorhaben durchgef hrt wurde sollte sich daher ausschlie lich auf diese
238. em nicht einmal halb so gro en Abtrag es kann deshalb vermutet werden dass auch Tiefenlinienerosion siehe unten einen wesentlichen Anteil am Erosionsgeschehen hatte und die Gr ben bei der Feldbestellung wieder aufgef llt wurden Solange jedoch ber die genaue Nutzung im Einzugsgebiet der Messstellen keine Informa tionen vorliegen wird keine M glichkeit gesehen die von CLEMENS amp STAHR 1994 berech neten Bodenabtr ge zu regionalisieren und f r das hier vorgestellte Projekt zu nutzen Schlie lich sollen die eigenen Berechnungsergebnisse noch mit den Modellergebnissen anderer Autoren verglichen werden Der Mittelwert des im Bodenerosionsatlas G NDRA et al 1995 mit der ABAG berechneten Bodenabtrags im oberen Kraichbach betr gt 6 3 t ha a und liegt damit in der gleichen Gr enordnung wie der hier berechnete Wert Eine etwas gr ere Zahl im Bodenerosionsatlas wurde erwartet da in diesem keine Erosionsschutzma nahmen Mulchsaat ber cksichtigt wurden und diese auch noch nicht so weit verbreitet waren hnliches gilt f r das von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg RUF 2003 modifizierte auf Baden W rttemberg bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 welches den mittleren langj hrigen Bodenabtrag mit 8 42 t ha a beziffert Der letztgenannte Wert bezieht sich zudem auf ein etwas gr eres Einzugsgebiet im westlichen Kraichgau Kraichbach bis einschl Katzbach sowie Leimbach und Waldangelbac
239. en Versickerungsleistung und die Reten tion im Boden keine Angaben vorliegen wurde die Versickerung aus abflusslosen Gruben ber cksichtigt um zum Einen einen groben Anhaltspunkt der m glichen Emissionen zu geben und um zum Anderen auf diese Problematik aufmerksam zu machen Anhaltspunkt waren dabei die von Behrendt et al 1999 f r die alten L nder des Jahres 1995 getroffenen Annahmen dass ca 20 der abflussiosen Gruben undicht sind ca 30 der ihnen zugeleiteten Fracht versickert und schlie lich im Boden eine Retention von 50 stattfindet Im Testgebiet sind 202 Einwohnerwerte an abflusslose Gruben angeschlossen Die Formel mit der die Emissionen von abflusslose Gruben abgesch tzt wurden lautete Gleichung p 365 EAG EW c ew as 1 Gleichung 4 27 1 000 000 AG eEw Quo Qs 1 nac g mit EAG ber abflusslose Gruben emittierte Fracht t a bzw kg a EW c an abflusslose Gruben angeschlossene Einwohnerwerte EW eew Stoff und einwohnerwertspezifische Emission g EW d bzw mg EW d aup Anteil undichter abflussloser Gruben 20 as Anteil der abflusslosen Gruben zulaufenden Fracht der versickert 30 nac Retention im Boden unter abflusslosen Gruben 50 Berechnungsansatz Mehrkammergruben Mehrkammergruben k nnen je nach spezifischem Volumen als Absetzgruben oder Ausfaulgruben bezeichnet werden Einkammerabsetzgruben und Mehrkammerabsetzgruben halten
240. en aus dem Prozessleitsystem vorgenommen und beschlossen als Drosselabfluss den h chsten Wert aus der Reihe der maximalen Tagesabfl sse zu w hlen der bei leerem Regen berlauf becken realisiert wurde der maximale Tagesabfluss wird numerisch im entsprechenden Ausdruck des Prozessleitsystems angegeben Ein Verschmieren bzw eine D mpfung der Messung ergibt sich aus der Tatsache dass der Durchfluss vom Prozessleitsystem am Ablauf aufgezeichnet wird Der Fehler der dadurch entsteht ist schwer zu quantifizieren wird jedoch als eher klein eingesch tzt Tabelle 4 8 listet die ermittelten Drosselabfl sse der Regenbauwerke auf eine genaue Beschreibung der Messkampagne und ihrer Ergebnisse findet sich in BUTZ amp FUCHS 2003a Der zur Kl ranlage weitergeleitete Abfluss in diesem Fall gleich dem Kl ranlagenzufluss zum Zeitpunkt des Anspringens des Kl r berlaufs 70 Tabelle 4 8 Drosselabfl sse der 4 Regen berlaufbecken und des Stauraumkanals im Kraichtaler Kanalisationsnetz sowie des Regen berlaufbeckens auf der Kl ranlage Regenbauwerk Drosselabfluss l s SKO Landshausen 79 22 R B Menzingen 134 05 R B Gochsheim 117 14 R B M nzesheim 179 94 R B Ober wisheim 353 51 R B Kl ranlage 211 63 Weitere Parameter Die Einwohnerzahl wurde zun chst analog zum Versiegelungsgrad zugewiesen Entstand durch diese Zuweisung in der Summe einer Ortschaft eine Differenz zu der Anzahl der Einwohner die aus den sta
241. en der Emissionsberechnung angewandt Sie nutzen gesch tzte Anteile des gesamten Mischwasserzuflusses zu kommunalen Kl ranlagen z T in Abh ngigkeit des Ausbaugrads zur Kalkulation von via 59 Mischkanalisations berl ufen in die Oberfl chengew sser eingetragenen Frachten WAGNER amp B HRER 1989 HAMM et al 1991 WERNER amp WODSAK 1994 Eine Sonderstellung nimmt die Arbeit von BROMBACH amp MICHELBACH 1998 ein die funktionelle Zusammenh nge zwischen dem Ausbaugrad der Regenwasserbehandlung und einwohnerspezifischen Entlastungsfrachten f r N hrstoffe herleiteten Auch hier geht jedoch mit dem Ausbaugrad nur ein einziger Parameter in die Berechnungen ein Die Vorgehensweisen dieser Studien sind stark auf mittlere Bedingungen ausgerichtet Sie sind damit wenig geeignet regionsspezifisch oder gar ma nahmenorientiert eine Sch tzung der Emissionen aus Mischkanalisations berl ufen vorzunehmen weswegen sie aus den n heren Betrachtungen im Rahmen dieses Projekts ausgeschlossen wurden Auch hydrologisch empirische Verfahren z B Flutplan wurden nicht n her untersucht Unter Ansatz mittlerer Belastungen die auf mittlere Anfangsbedingungen im Entw sserungsnetz treffen bilden sie mittlere Verh ltnisse nach entsprechend stellen die Ergebnisse angen hert mittlere Verh ltnisse dar ATV 1992 Es liegt auf der Hand dass eine solche Vorgehensweise nicht im Sinne des hier vorliegenden Projekts
242. en vielen Ingenieur Vermessungsb ros die uns mit Rat und Tat zur Seite standen xxiii Zusammenfassung Die EU Wasserrahmenrichtlinie stellt der Wasserwirtschaft u a die Aufgabe die Stoffein tr ge in die Gew sser zu quantifizieren und in erforderlichem Umfang zu vermindern um einen guten Zustand der Gew sser zu erreichen oder zu sichern Nach Abschluss der Arbeiten zur Bestandsaufnahme Ende 2004 werden orientierende Hinweise zur Belastung der Gew sser und zur Signifikanz einzelner Verursacherbereiche vorliegen Zur Aufstellung der dann gegebenenfalls zu erstellenden Bewirtschaftungs und Ma nahmenpl ne werden nachfolgend vertiefte Analysen in kleineren Bearbeitungseinheiten durchzuf hren sein Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich auf einer ma nahmenrelevanten Ma stabsebene Instrumentarien zur Quantifizierung der Stoffeintr ge zu entwickeln und f r die Praxis bereitzustellen Ein Beitrag zur L sung dieser Aufgabe wurde in diesem Vorhaben geleistet Am Beispiel eines intensiv landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebietes wurden auf Grundlage existie render Modellans tze relevante Eintragspfade identifiziert und belastungsmindernde Ma nahmen abgeleitet Als Untersuchungsgebiet wurde das Einzugsgebiet des Oberen Kraichbachs Agzc 161 km ausgew hlt das sich insbesondere durch die dort praktizierte intensive landwirtschaftliche Produktion auszeichnet Der im Vergleich zu Baden W rttem berg 59 resp Deutschland 54
243. enen Meist wird die Evapotranspirationsrate untersch tzt die nur als langj hriges bundesweites Mittel eingeht LARSIM hingegen berechnet die aktuelle Evapotranspirationsrate u a auf Basis der Interzeption und kommt wie Messungen im Untersuchungsgebiet zeigen auf ortsspezifische Werte 90 4 4 6 Regenwasserkan le Regenwasserkan le leiten das Regenwasser der im Trennsystem erschlossenen Siedlungs gebiete in den Vorfluter Gibt es keine Fehlanschl sse wovon hier ausgegangen wird so gelangt die aus diversen Quellen stammende von D chern H fen Stra en und Wegen mit dem Regenwasser abgeschwemmte Schmutzfracht direkt in die Gew sser Bestandsaufnahme Die grundlegende Gr e zur Ermittlung von Emissionen aus Regenkan len stellt die an diese angeschlossene Siedlungsfl che dar Im Projekt wurde sie gemeinsam mit den ber Mischkan le entw ssernden Fl chen erhoben siehe a Mel Die absolut im Trennsystem erschlossenen befestigten Fl che ie der Anteil den sie an der gesamten kanalisierten Fl che ausmachen ist in Tabelle 4 17 angegeben Die Angabe erfolgt dabei getrennt nach den beiden Kanalnetzen im Testgebiet sowie in der Zusammenschau Tabelle 4 17 Im Trennsystem erschlossene befestigte Fl chen Az tk und deren Anteil an der gesamten versiegelten Fl che Agp nach Kanalnetzen der entsprechenden Kl ranlagen und gesamt r umlicher Bezug befestigte Fl che im Anteil AETR an Agp Kl ranlagenstandort Trennsy
244. entil an den einzelnen Messstellen flussabw rts beginnend am Oberlauf km 1 ganz rechts auf der x Achse und endend am Pegel Ubstadt Die grau unterlegten Box Plots zeigen den Verlauf des Hauptgew ssers die wei en die Nebengew sser die am entsprechenden Gew sserkilometer in das Hauptgew sser m nden Die Nitratkonzentration liegt im oberen Einzugsgebiet das rein bewaldet ist bei 3 7 mg NO N Der zwischen den Messstellen km1 und km2 liegende Fischteich wirkt als Nitratsenke Danach ist ein kontinuierlicher Anstieg der Nitratkonzentration bis auf 6 2 mg NO N an der Messstelle km 9 zu verzeichnen dann steigt die Nitratkonzentration im Hauptgew sser nur unwesentlich und bleibt bis zum Gebietsauslass Pegel Ubstadt gleichm ig und mit nur geringen Schwankungen bei ca 7 mg NO N Die Nitratkonzentrationen der Nebengew sser liegen im Weiherbach mit 14 mg NO N Median deutlich im Dorfbach und Kohlbach mit 8 8 bzw 8 4 mg NO N Median etwas h her Im Oberlauf des Kraichbachs hingegen sind sie mit 4 7 mg NO N Median etwas niedriger Die Unterschiede in den Nitratkonzentrationen sind auf die Landnutzung im Einzugsgebiet zur ckzuf hren mit h herem Ackeranteil nimmt auch die Nitratkonzentration im Gew sser zu Ein Vergleich der Landnutzungsverteilung in den Einzugsgebieten der Nebengew sser mit dem gesamten Einzugsgebiet zeigt Abbildung 5 10 Im Weiherbach betr gt der Anteil der Ackerfl chen an der gesam
245. entration im Dachabfluss wurde vereinfachend berechnet aus der im vorigen Kapitel benannten atmosph rischen Deposition und der erw hnten Abflussmenge von D chern Neben den Abfl ssen durch Niederschlag kommt es insbesondere durch die Reinigung von Maschinen und Ger ten zu zus tzlichen Eintragsfrachten in die Gew sser Diese Stofffrachten wurden hofbezogen ebenfalls von BEUDERT 1997 errechnet indem die Konzentration des Ablaufs vor Ort gemessen wurde und aufgrund der g ngigen Reinigungspraxis eine Abflussmenge pro Hof abgesch tzt wurde siehe Tabelle 5 13 Die 125 genannten Frachten werden ohne nderung in die Berechnungen unseres Projekts einbezogen Tabelle 5 13 Betriebsspezifische N hrstofffrachten es aus der Fahrzeug und Ger tereinigung aus BEUDERT 1997 Nges g Hof Pges g Hof Einwintern 119 73 Bedarfsw sche 124 76 Summe 243 149 Ergebnisse In Abbildung 5 14 sind die berechneten N hrstofffrachten dargestellt die in den einzelnen Gemeinden ber die Hofabl ufe ins Gew ssernetz verlagert werden Deutlichen Beitrag dazu leisten die drei Gemeinden Kraichtal K rnbach und Oberderdingen die die meisten H fe mit dezentraler Entw sserung aufweisen 300 250 200 150 kg a 100 50 Bretten Kraichtal Oberderdingen Sulzfeld Zaisenhausen Bruchsal Kuernbach Sternenfels Ubstadt Weiher Gemeinden E Noes kg a EI Pges kg a Abbildung 5 14 Stickstoff und Phosphatgesamtfrach
246. enz l sst sich hnlich aber weniger ausgepr gt auch f r die Abschwemmungen erkennen im Mittel Ba W plus 35 Deutschland plus 90 Auf der Ebene von Baden W rttemberg zeichnet sich die Einbeziehung der Wirtschaftsd ngers und Kl rschlamms in die Berechnung ab In Deutschland hingegen sind die Eingangskonzentrationen h her Vernachl ssigbar ist die atmosph rische Deposition im Gebiet des oberen Kraichbach Auch bei diesem Eintragspfad nimmt die Bedeutung ber Baden W rttemberg zu Deutschland hin zu was in erster Linie mit dem Anteil an Oberfl chengew ssern an der Gebietsfl che zu tun hat Insgesamt bleiben die Eintr ge aber auf einem niedrigen Niveau maximal 5 der ge samten Schwermetallemissionen sind auf Eintr ge aus atmosph rischer Deposition zur ck zuf hren Zink Hofabl ufe und Abdrift sowie der Abfluss von au er rtlichen Stra en und Wegen stellen f r keines der betrachteten Schwermetalle einen nennenswerten Eintragspfad dar 6 2 Vergleich von Emissionen und Immissionen 6 2 1 N hrstoffe Abbildung 6 5 zeigt einen Vergleich der gesamten Emissionen und Immissionen f r Stickstoff und Phosphor Die Emissionen sind dargestellt als gestapelte S ule aus den pfadspezifischen Emissionen die Immissionen als Stapel aus Basisfracht und Ereignisfracht Die Summe der Stickstoff Immissionen betr gt 232 t a und ist um ca 10 geringer als die Summe der Emissionen Neben Unsicherheiten in der Berechnung auf beiden Sei
247. er 14 t glichen Probenahme zweier Dr nagen Humsterbach Brache Kraichbach Acker Das Minimum der Stickstoffkonzentrationen im Dr nagewasser wurde auf dem Acker Ende November auf der Brache Mitte Dezember erreicht das Maximum auf dem Acker am Ende Februar und auf der Brache Ende M rz Beim Phosphor l sst sich kein jahreszeitlicher Bezug feststellen Die statistischen Auswertung zeigt dass sowohl die Stickstoff als auch die Phosphatkonzentrationen im Dr nagewasser unter der Brache am Humsterbach deutlich unter denen des Ackers am Kraichbach liegen Die geringeren Stickstoffkonzentrationen im Dr nagewasser unter der Brachfl che k nnen auf einen geringeren Einsatz von D ngemitteln zur ckgef hrt werden Der Unterschied zwischen Minimal und Maximalkonzentrationen des Phosphors am Humsterbach betr gt das 8 fache w hrend am Kraichbach sogar das 25 fache erreicht wird Beide Phosphormaxima wurden im Februar gemessen und k nnen den Hinweis auf eine kurz zuvor stattgefundene D ngung geben obwohl es sich am Humsterbach um eine Fl che handelt die nicht bewirtschaftet wurde Die Stickstoffkonzentrationen ber Winter k nnen einen Hinweis auf die H he der Nitratkonzentrationen im Sickerwasser und damit im Grundwasser geben N heres hierzu im entsprechenden Kapitel 5 1 4 6 Regenwasserkan le Stoffliche Eingangsdaten Die stoffspezifische Oberfl chenfracht frr f r Stickstoff und Phosphor wurde analog dem Vorgehen von BEHR
248. er Landshausen x 3 Unter wisheim M nzesheim N Bahnbr cken I A EN j a k Zaisenhausen Eu 4 SS 5 Gochsheim g7 o S N px Sulzfeld Oberacke A FI hi N ehingen J i San u a Oberderdingen E 0 5 10 Kilometer m to Kl ranlagenstandorte Ortschaften Hauptsammler Kanalisation N Kraichbach und Nebengew sser Bauerbach Sternenfels Abbildung 4 14 bersicht ber den Verlauf der Hauptsammer der im Testgebiet vorhandenen Kanalisationssysteme 4 3 2 Wahl einer Methode zur Absch tzung der entlasteten Wassermengen Da die Bedeutung von Emissionen aus Mischkanalisations berl ufen bekannt war s o wurde lange und intensiv in der Literatur nach Methoden Berechnungswegen zur Absch tzung dieser gesucht Die vorhandenen M glichkeiten lassen sich wie folgt zusammenfassen e Prozentmethoden Funktionen des Ausbaugrads e Hydrologisch empirische Verfahren e Mischwasserbilanz Methoden e Auf dem Arbeitsblatt A 128 ATV 1992 aufbauende Methoden e Verfahren der Entlastungsgrenzlinie e Deterministische Modelle Simulationsmodelle Die verschiedenen Methoden werden im Folgenden kurz vorgestellt und es wird dargelegt aus welchen Gr nden die Wahl der letztendlich vorgeschlagenen und f r die Frachtsch tzung herangezogenen Methode erfolgte Prozentmethoden Funktionen des Ausbaugrads und hydrologisch empirische Verfahren Prozentmethoden wurden vor allem in fr hen Ans tz
249. er Metalle im Boden durch den f r carbonatische L b den typischen 147 hohen pH Wert w hrend des Abflussereignisses keine R ckl sung in nennenswertem Umfang stattfindet sollte die Niederschlagskonzentration n herungsweise der Abflusskonzentration entsprechen In Tabelle 5 40 sind die eingesetzten Schwermetallkonzentrationen im Niederschlag FUCHS 2003 und die daraus berechneten abgeschwemmten Schwermetallfrachten dargestellt Tabelle 5 40 Schwermetallkonzentrationen im Niederschlag aus FUCHS 2003 und die f r das Einzugsgebiet ermittelten Frachten Cd Cr Cu Ni Pb zn Konzentration ug l 0 05 0 25 1 16 0 74 1 34 9 93 Fracht kg a 0 25 1 1 5 3 3 4 6 1 45 Um die Ergebnisse in Tabelle 5 41 mit den Daten aus der Grobanalyse f r den Kraichbach nach MONERIS siehe Endbericht zum Vorprojekt HAHN et al 2001 vergleichbar zu machen m ssen die Oberfl chenpotentiale ermittelt werden Tabelle 5 41 Oberfl chenpotentiale von Schwermetallen aus dem Kraichbach und dem Vorprojekt HAHN et al 2001 Stoffpotentiale g km Cd Cr Cu Ni Pb Zn Kraichbach 2 1 10 46 2 29 7 53 4 396 Vorprojekt 1 6 3 95 23 7 7 9 15 8 134 Die im Vorprojekt verwendet Stoffpotentialen wurden aus dem bundesweiten MONERIS BEHRENDT 1999 auf Basis der landwirtschaftlichen Fl che f r den Kraichbach heruntergerechnet Durch die ungenauen Eingangsdaten liegen die Frachten um 50 70 unter den in diesem Projekt berechneten 5 2 4 5 Dr nagen
250. er Nitratwerte im Gew sser aus der Routinebeprobung am Pegel Ubstadt und Pegel Menzingen in Abh ngigkeit vom Abfluss zeigt Abbildung 5 8 112 A 20 4 R A 154 A hA A B n A s D A ai t A ro t 2 n z 1 O f s RIR e o0 O oF gt Q Q o 54 o O a 4 Weiherbach H o O Kraichbach 0 F A Abfluss m Weiherbach 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 Abfluss m Kraichbach j l 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 Abbildung 5 8 Nitratkonzentrationen am Pegel Ubstadt Kraichbach und am Pegel Menzingen Weiherbach in Abh ngigkeit vom Abfluss die durchgezogene Linie stellt den Median der jeweiligen Messstelle daf Die Nitratkonzentrationen an den beiden Probestellen sind nahezu unabh ngig von der Abflussmenge und weisen keine saisonalen Schwankungen auf Dies weist auf einen ber den gesamten dargestellten Abflussbereich gro en Anteil gleichm ig zustr menden Grundwassers hin W ren die schnellen Abflusskomponenten st rker beteiligt m sste sich ein Verd nnungseffekt mit zunehmendem Abfluss andeuten Die Nitratkonzentrationen im Kraichbach schwanken zwischen 5 und 10 mg NO N l die im Weiherbach zwischen 13 und 17 mg NO N I Der Weiherbach als Teileinzugsgebiet des Kraichbachs weist als stark landwirtschaftlich gepr gtes Einzugsgebiet deutlich h here Nitratkonzentrationen auf Zur Bestimmung des grundwasserb rtigen Nitratzustroms wird das Gew sser bei winterlichen Niedrigwasserbedingungen
251. er unseren Werten liegen Da f r die Fracht sch tzung in beiden Modellen grunds tzlich unterschiedliche Ans tze verwendet werden ist eine Analyse der Differenz nur grob m glich Zum Einen ist sicher erneut darauf hinzuweisen dass nur im detaillierteren Modell auch eine Ber cksichtigung von schlecht aufeinander abgestimmten Drosselabfl ssen und regionalisierten Fremdwasserzuschl gen stattfindet Zudem hat die Nutzung von gemessenen Konzentrationen im berlaufwasser den Vorteil dass damit auch der Einfluss von Ablagerungen auf die Verschmutzung des Mischwassers ber cksichtigt wird Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren auf verschiedenen Skalen Vergleichbar zum Vorgehen bei der Analyse der N hrstoffe soll nun zum Dritten ein Ver gleich der fl chenspezifischen Schwermetallemissionen 1 des oberen Kraichbachs dieses Projekt 2 des Lands Baden W rttemberg FUCHS et al 2003 und 3 ganz Deutschlands FUCHS et al 2002 vorgenommen werden Die entsprechenden gestapelten S ulen sind in Abbildung 6 4 dargestellt Die Emissionen von industriellen Direkteinleitern von der Schifffahrt und aus Bergbau Altlasten in Baden W rttemberg und Deutschland wurden in diesem Vergleich au en vor gelassen da diese Quellen nicht im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs vorliegen Die Ergebnisse der fl chenspezifischen Emissionssch tzungen sind sehr unterschiedlich und zeigen kein generellen Trends Die Summe der fl chenspezifischen Emissione
252. eralen Oxiden und hochmolekularer organischer Substanz bei hohem pH und oxischen Bedingungen zur Fixierung der eingetragenen Schwermetalle nach D RETH 1993 Dagegen bewirken hohe Konzentrationen niedermolekularer organischer Substanz niedrige pH Werte und reduzierende Bedingungen eine hohe Mobilit t der Schwermetalle In den carbonatischen L b den des Weiherbachgebietes ist aufgrund des hohen pH Wertes mit einer Fixierung der eingetragenen Schwermetalle im Boden zu rechnen HAHN et al 1992 Beim bergang der Grundw sser in Oberfl chengew sser kann es weiterhin durch F llungs prozesse zur Konzentrationsminderung kommen FUCHS et al 2003 konstatiert dass durch 141 diese Unterschiedlichkeit von Grundw ssern und Oberfl chengew ssern eine Verwendung von punktf rmigen Grundwassermessdaten nicht m glich ist So wurden zur Berechnung der Schwermetalleintr ge ber den Grundwasserpfad auf die Messwerte des Geochemischen Atlas von Deutschland zur ckgegriffen Diese wurden berwiegend in Quellen von Flie gew ssern 1 und 2 Ordnung bei Niedrigwasser erhoben und beschreiben damit die Fracht die durch den Grundwasserzufluss in die Oberfl chengew sser gelangt Somit integrieren die Daten geogene Gegebenheiten mit anthropogen bedingten Verunreinigungen Ein Neuer Geochemischer Atlas f r Deutschland mit dem Bezugszeitraum 1999 2000 wird derzeit von der Bundesanstalt f r Geowissenschaften und Rohstoffe BGR Au enstelle Berl
253. erbraucherschutz des Landes Nordrhein Westfahlen Institut f r Siedlungswasserwirtschaft RWTH Aachen ST RMER H BECKER U amp SCHWERTMANN U 1982 Ertragsbildung bei Mais auf erodierten H ngen Zeitschrift f r Acker und Pflanzenbau 151 S 315 321 Zitiert nach AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 SWOBODA F D 1999 Aquifersysteme im Gipskeuper und Schilfsandstein am s dwestlichen Stromberg untersucht beim Bau des Freudensteintunnels DB Neubaustrecke Mannheim Stuttgart Baden W rttemberg Schriftenreihe Angewandte Geologie Karlsruhe 58 Lehrstuhl f r Angewandte Geologie der Universit t Karlsruhe 210 THORNE C R amp ZEVENBERGEN L W 1990 Prediction of ephemeral gully erosion oncropland in the south eastern United States In BOARDMAN J FORSTER 1 D L amp DEARING J A Hrsg Soil erosion on agricultural land Chichester S 447 460 Zitiert nach BARSCH et al 1998 TIMMERMANN F 1980 Einfluss der Bodenbewirtschaftung auf den N hrstoffaustrag in Gew sser Landw Forsch Sonderheft 37 Kongressband 1980 87 104 TRIMBLE S W 1981 Changes in Sediment Storage in Coon Creek Basin Science 214 9 S 181 183 TURYABAHIKA F R 1999 Regionalisierung der Stickstoffmineralisierung dargestellt am Beispiel einer L landschaft des Kraichgaus unter besonderer Ber cksichtigung der Abh ngigkeit von der Bewirtschaftung Hohenheimer Bodenkundliche Hefte Nr 53 UFT 1998 Identifikation und
254. ere Sickerwassermenge als rein landwirtschaftliich genutzte Gebiete auf was auf die Interzeptionsverdunstung zur ckzuf hren ist SOMMER 1999 HUSMANN 1996 geht von einer Sickergeschwindigkeit von 1 2m a und einer durchschnittlichen Sickerrate von 100 mm a in unverwittertem L ss aus 2 3 Anthropogene Aspekte 2 3 1 Landnutzung Eichen Buchen Mischwald wird von EITEL 1989 als potentielle nat rliche Vegetation auf den H geln des Kraichgaus bezeichnet In den Talebenen bilden aufgrund der hohen Was serspeicherkapazit t und der damit einhergehenden ganzj hrigen Feuchtigkeit sowie dem guten N hrstoffdargebot des Schwemml sses weite Wiesenfl chen die nat rliche potentielle Vegetation Dominierend waren in der Vergangenheit Glatthaferwiesen und Nasswiesen die artenreicheren Magerwiesen und Trockenrasengesellschaften waren nicht anzutreffen Heu te sind zwischen Gochsheim und Unter wisheim sowie im Kohlbachtal bei K rnbach noch breite Wiesenb nder erhalten wohingegen in den meisten Seitent lern die Wiesen vollst ndig in Ackerland umgewandelt wurden Besonders nach dem 2 Weltkrieg dienten viele ehemalige Wiesenfl chen dem Maisanbau besonders zwischen Unter wisheim und Ubstadt HASSLER 1995 Doch schon seit der 1 Jahrtausendwende unterlag der Kraichgau einer fast vollst ndigen Nutzung was auf die guten chemischen und physikalischen Eigenschaften der L ss B den zur ckgef hrt werden kann EITEL 1989 Heute betr gt der Ant
255. ereich der Ackerfl chen weist mit Raten zwischen 20 bis 23kg N ha a weitgehend gleiche Bedingungen auf die auf hnliche Eingangsdaten zur ckgehen Die Stickstoff bersch sse aus der N hrstoffbilanz auf diesen Fl chen liegen mit 100 bis 125 kg N ha a auf einem vergleichbaren Niveau siehe Abbildung 5 2 Die Denitrifikationsrate im Oberboden als Anteil der Stickstoff bersch sse liegt im Mittel ber die gesamte landwirtschaftliche Nutzfl che bei 29 Dabei weisen die Ackerfl chen Werte von ca 23 auf in den Auebereichen kommt es zu maximalen Denitrifikationsraten von 55 Die fl chendeckenden Stickstoff bersch sse die nach Abzug der Denitrifikationsrate im Oberboden f r die Berechnung der Nitratkonzentration im neugebildeten Grundwasser relevant sind zeigt Abbildung 5 6 Es wurde dieselbe Legende wie in Abbildung 5 2 gew hlt um die Unterschiede zu den Bilanz bersch ssen leicht erkennbar zu machen 109 Gemeindegrenzen N kg ha a gt gt a z 0 2 en dee BE 1 50 Su a Eo E 50 75 TE i e T E E 75 100 Fe N XT 100 125 De T i i i 125 135 TE N E e nd 0 B ab 3 5 10 Kilometer E si Abbildung 5 6 Fl chendeckende Stickstoff bersch sse im Einzugsgebiet des Kraichbachs nach Abzug der Denitrifkationsrate Die bersch sse liegen auf einem Gro teil der Ackerfl chen bei 50 75 kg N ha a nur in den Gemeinden Oberderdingen und K rnbach im S den liegen sie mit 75 100 kg N ha a au
256. erh ltnis SL Hangneigung aus dem USGS DHM aacker Anteil der Ackerfl che nach CORINE Landcover Andere Autoren betrachten nur das in die Gew ssers eingetragene Sediment Prozesse im Gew sser selbst werden au er acht gelassen Dies erscheint nicht ausschlie lich als Manko denn es kann mit einiger Berechtigung argumentiert werden dass mit dem Eintritt des Sediments in die Gew sser eine Sch digung eintritt und somit der Stoffeintrag in diesem Umfang auch quantifiziert werden sollte Zudem wird der Depositionsprozess auf den Schlagfl chen selbst auch mit diesen Ans tzen ber cksichtigen und dieser Vorgang stellt in der Regel den wichtigsten Sedimentationsprozess dar Nach GOLUBEV 1982 und TRIMBLE 1981 ist er f r 60 des Sedimentr ckhalts eines Gebiets verantwortlich WALLInG s 1990 Bilanzen quantifizieren ihn sogar mit 74 Auch AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 stellen fest Der berwiegende Teil des Bodenabtrags stellt nur eine Bodenverlagerung dar BORCHARDT et al 2000 w hlten eine BEHRENDT et al 1999 hnliche Vorgehensweise indem sie von allen Ackerfl chen diejenigen selektierten die in Gew ssern he liegen und einen ber die ABAG berechneten Bodenabtrag von mehr als 10 t ha a aufwiesen Es wurde angenommen dass nur Bodenmaterial von diesen Fl chen in die Gew sser eintragen 10 Nebenbei bemerkt kann abgelagertes Bodenmaterial nicht als aus dem System Gew sser entferntes Sedime
257. erlin Gebr der Borntraeger S 217 230 BACH M 1999 Regional differenzierte Bilanzierung der Stickstoff und Phosphor bersch sse der Landwirtschaft in den Gemeinden Kreisen in Deutschland Anlage l Forschungsvorhaben Wasser Forschungsbericht 296 24 515 N hrstoffbilanzierung der Flussgebiete Deutschlands Im Auftrag des Umweltbundesamtes Institut f r Gew sser kologie und Binnenfischerei im Forschungsverbund Berlin e V BACH M 1987 Regional differenzierte Absch tzung des m glichen Beitrags der Landwirtschaft zur Nitrat Belastung des Sickerwassers in der Bundesrepublik Deutschland Mitteilung Dtsch Bodenkundl Ges 55 11 561 566 G ttingen BANNICK C G EICHMANN C FRIEDRICH J ODAU R amp ROTH M 2001 Grunds tze und Ma nahmen f r eine vorsorgeorientierte Begrenzung von Schadstoffeintr gen in landbaulich genutzten B den UBA Texte 59 01 Berlin B RDOSSY A GIESE H HALLER B amp RUF J 2001 Regionalisiserte Niederschlagsreihen im 5 Minuten Zeitraster f r Baden W rttemberg KA Wasserwirtschaft Abwasser Abfall 48 3 S 300 308 BARFIELD B J amp ALBRECHT S C 1982 Use of a vegetated filter zone to control fine grained sediments from surface mines In CARPENTER S B Hrsg Symposium on surface mining hydrology and sedimentology and reclamation S 481 490 BARSCH D SCHUKRAFT G amp SCHULTE A 1998 Der Eintrag von Bodenerosionsprodukten in die Gew sser und se
258. ermeidbare Ma hinausgehende Verschmutzungen resultieren von Transportverlusten und von der Abdrift bei der Applikation auf benachbarten Schl gen BEUDERT 1997 Sorgfalt beim Verladen angepasste Fahrweise und Ackerrandstreifen k nnen hier eine deutliche Reduktion der Abtragsfrachten bewirken und w ren z B im Rahmen eines Pilotprojektes auch auf der Ebene von kleinen bis mittleren Einzugsgebieten umsetzbar 4 5 Immissionsanalyse Zum Beurteilen des hydrologischen und Stofftransportverhaltens des oberen Kraichbachs wird eine Berechnung der Immissionen also der am Gebietsauslass vom Gew sser transportierten Stofffrachten auf Basis von Stoffkonzentrationen und Abfl ssen durchgef hrt Dazu wurden 14 t gliche Routineproben aus der flie enden Welle entnommen sowie mehrere Ereignisse mit einem automatischen Probenehmer beprobt Bei den Schwermetallen wurde zus tzlich auf Messungen der LfU am Pegel Ketsch der M ndung des Kraichbachs in den Rhein zugegriffen Diese Immissionsanalyse wird ebenfalls zum Vergleich der ber die einzelnen Emissionspfade berechneten Frachten herangezogen 101 Berechnungsansatz Die Berechnungen der pfadspezifischen Eintr ge spiegeln in der Regel nicht die Emissions situation im Untersuchungszeitraum wider sondern die unter heutigen Umst nden bei mittleren Niederschlags und Abflussbedingungen zu erwartenden Emissionen Um einen Vergleich zwischen der Emission und der Immission durchf hren zu k
259. ermetall Entlastungskonzentrationen Cmk sm g l der Regenbauwerke aus BROMBACH amp FUCHS 2003 Cd Cr Cu Ni Pb Zn 1 20 21 00 90 0 12 0 55 40 387 Die Erh hung der mittleren Entlastungskonzentration die bei Abkoppelungsma nahmen oder oberfl chiger Ableitung zu erwarten sind wird mit folgenden Funktionen abgesch tzt HAHN et al 2000 pca 1 7608 aak 0 0520 aak 1 Gleichung 5 3 Pcr 2 1203 aak 0 1332 aak 1 Gleichung 5 4 Pcu 0 6264 aak 0 0333 aak 1 Gleichung 5 5 pni 2 2277 aak 0 1169 aak 1 Gleichung 5 6 Ppp 0 7438 aak 0 0161 aak 1 Gleichung 5 7 Pzn 2 3351 aak 0 1006 aak 1 Gleichung 5 8 mit p Erh hungsfaktor f r die Entlastungskonzentration 143 aak Anteil zu dem Fl chen abgekoppelt werden oberfl chig entw ssert werden Die Wirkung von Bodenfiltern wird mit folgenden Wirkungsgraden abgesch tzt aufbauend auf HAHN et al 2000 BRUNNER 1995 RETTINGER 1992 und Nadler amp Mei ner 2001 Tabelle 5 31 Wirkungsgrade ngop von f r Schwermetalle Cd Cr Cu Ni Pb Zn 50 75 45 65 70 70 Ergebnisse Aus den mit SMUSI bzw KOSIM berechneten Entlastungswassermengen und den oben genannten Entlastungswasserkonzentrationen ergeben sich die in Tabelle 5 32 dargestellten Schwermetallfrachten f r den Emissionspfad Mischkanalisations berl ufe Auch bei den Schwermetallen liegen die Entlastungsfrachten dieser Berechnungen deutlich ber denen
260. errahmenrichtlinie EU 2000 besteht f r die Wasserwirtschaft die Verpflichtung die Stoffeintr ge in die Gew sser zu quantifizieren und in erforderlichem Umfang zu vermindern Hierbei ist zu ber cksichtigen dass sich die einzuhaltenden Reduktionsziele nicht nur aus den Anforderungen zum Schutz der direkt betroffenen Gew sser sondern auch aus den Anforderungen von bergeordneten kosystemen z B Nord und Ostsee ableiten k nnen Aktuelle gro r umig angelegte Bilanzierungen zeigen dass die in den oben genannten Vereinbarungen festgehaltenen Belastungsminderungen P und N 50 innerhalb von 10 Jahren f r den Stickstoff nicht erreicht werden konnten BEHRENDT et al 1999 Auch die Qualit tsziele f r Schwermetalle k nnen trotz erheblicher Erfolge im Bereich der Punktquellen in vielen Gew ssern nicht eingehalten werden FUCHS et al 2002 Eine weitere Minderung der Stoffeintr ge setzt unter anderem eine differenzierte Analyse der Stofffl sse auf einer Ma stabsebene voraus auf der auch Ma nahmen zur Ein tragsminderung geplant und umgesetzt werden k nnen Die im Vorprojekt zu diesem Vorhaben angewendeten und weiterentwickelten Quantifizierungsans tze zeigen dass 1 die Stoffeintr ge aus landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebietsanteilen und ber den Pfad Regenwasserbehandlung erheblich sind 2 die Qualit t der Modellaussagen ma geblich von der Verf gbarkeit bzw Einbindung regionaler Eingangsdaten gepr gt wird
261. ersch sse und des Wasserhaushaltes die Stickstoffkonzentration im neugebildeten Grundwasser berechnet Die Umsetzungsprozesse die miteinbezogen wurden sind die Netto Mineralisation als Summe der Mineralisations und Immobilisierungsprozesse und die Denitrifikation Abbildung 4 8 veranschaulicht den Aufbau des Stickstoffmodells Bilanz Wasserhaushalt Umsetzungs prozesse LLS Denitrifikation j Un ges ttigte Zone Nitratkonzentr lim Grundwasser Umsetzungs prozesse Denitrifikation f Ges ttigte Nitratkonzentration im Gew sser Abbildung 4 8 Aufbau des Stickstoffmodells Die Netto Mineralisation wurde anhand des Mineralisationspotentials siehe Kapitel 4 1 1 kalkuliert dabei wurde die Immobilisation pauschal mit 50 des Mineralisationspotentials angenommen Die Denitrifikation in den oberen Schichten leitet sich aus den N bersch s sen ab siehe Kapitel 4 1 4 W hrend der Passage des Wassers im Aquifer bis zum Eintritt ins Flie gew sser wird die Nitratkonzentration durch Denitrifikationsprozesse weiter verringert Die H he der Denitrifika tionsrate ergibt sich aus den berechneten Nitratkonzentrationen im Grundwasser und den im Gew sser gemessenen Konzentrationen Die Gew ssermessungen die ausgewertet wur den betrachten ausschlie lich Niedrigwasser und gehen von der Annahme aus dass das Gew sser bei niedrigem Abfluss nur von Grundwasser und Pu
262. erte Allgemeine Bodenabtragsgleichung Digitales H henmodell Deutscher Verband f r Wasserwirtschaft und Kulturtechnik Nachfolger ATV DVWK Deutscher Wetterdienst Offenbach Entwicklungs und Betreuungszentrum f r Informations und Kommunikations technik des Ministeriums f r Ern hrung und l ndlichen Raum Baden W rttemberg Geographisches Informationssystem Gew sserdirektion N rdlicher Oberrhein Karlsruhe Internationale Kommission zum Schutz des Rheins Institut f r Siedlungswasserwirtschaft der Universit t Karlsruhe Institut f r Photogrammetrie und Fernerkundung der Universit t Karlsruhe Large Area Runoff Simulation Model Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg Landesamt f r Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden W rttemberg Staatliche Landwirtschaftliche Augustenberg Landesvermessungsamt Baden W rttemberg Untersuchungs und Forschungsanstalt Ministerium L ndlicher Raum Modelling Nutrient Emissions in River Systems Nitrat Informations Dienst Mineralisierter Stickstoff Nitrat Phosphat Schutz und Ausgleichsverordnung Sediment Delivery Ratio dt Sediment Eintragsverh ltnis Statistisches Landesamt Triangulated Irregular Network unregelm ige Dreiecksvermaschung Topographische Karte Umweltbundesamt xvi UFT Umwelt und Fluid Technik Dr H Brombach GmbH UIS Umweltinformationssystem Baden W rttemberg USGS United States Geological Survey U S Amerikanisches Amt f r
263. erte des Basisabflusses aus dem Wasserhaushaltsmodell LARSIM Grundwasserneubildung mm a lt 100 sehr niedrig EEE 180 240 mittel gg gt 320 sehr hoch 100 180 niedrig U 240 320 hoch No Data Abbildung 4 4 Berechnung der Grundwasserneubildungsrate nach WENDLAND 1992 links und LARSIM rechts Nach WENDLAND 1992 weisen s mtlichen Ackerfl chen eine mittlere und Waldfl chen eine niedrige Grundwasserneubildungsrate auf Die Fl chen wurden entsprechend der Landnutzung Abbildung 2 1 zugewiesen Die wei en Fl chen sind versiegelte Fl chen sie wurden von der Berechnung ausgenommen LARSIM hingegen gibt fast fl chendeckend eine niedrigere Grundwasserneubildungsrate aus bis auf einige bewaldete Fl chen im Nordwesten bzw S dosten des Einzugsgebietes Die H he der Grundwasserneubildungs rate berechnet sich nach den beiden Verfahren deutlich unterschiedlich Mittlere Raten in den Teileinzugsgebieten ergeben Unterschiede in der H he von 50 mm Diese Unterschiede sind besonders f r die Berechung des Nitrataustrags ber das Sickerwasser von Bedeutung da die Nitratkonzentration ber die Sickerwassermenge beeinflusst wird Im Vergleich zur Grundwasserneubildung nach der hydrologischen Grundgleichung Abbildung 4 3 zeigt sich bei der Berechnung der Grundwasserneubildung nach WENDLAND 1992 und LARSIM die M glichkeit kleinr umigere Aussagen treffen zu k nnen Bei WENDLAND 1992 wird die Regionalisierung auf Basis der Landn
264. erung der Abwassertechnik GFA St Augustin ATV 1992 ATV Arbeitsblatt A 128 Richtlinien f r die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungen in Mischwasserkan len Abwassertechnische Vereinigung e V ATV Hennef erschienen bei der Gesellschaft zur F rderung der Abwassertechnik GFA St Augustin ATV 1999 ATV Arbeitsblatt A 118 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entw sserungssystemen Abwassertechnische Vereinigung e V ATV Hennef erschienen bei der Gesellschaft zur F rderung der Abwassertechnik GFA St Augustin ATV DVWK Hrsg 2003 Diffuse Stoffeintr ge in Gew sser Landwirtschaft ATV DVWK Informationen Deutsche Vereinigung f r Wasserwirtschaft Abwasser und Abfall e V AUERSWALD K 1987 Sensitivit t erosionsbestimmender Faktoren Wasser und Boden 39 1 S 34 38 AUERSWALD K 1989 Predicting nutrient enrichment from long term average soil loss Soil Technology 2 S 271 277 195 AUERSWALD K 1992 Predicted and Measured Sediment Loads of Large Watersheds in Bavaria In LARSEN P Hrsg Sediment Management Proceedings of the 5th International Symposium on River Sedimentation 6 bis 10 April 1992 Karlsruhe S 1031 1036 AUERSWALD K 1993 Bodeneigenschaften und Bodenerosion Wirkungswege bei unterschiedlichen Betrachtungsma st ben Relief Boden Pal oklima Band 8 Berlin Stuttgart Gebr der Borntraeger Zitiert nach LANG 1997 AUERSWALD K 1998 Bodener
265. es neben der Erosion zweiten f r diesen Stoff wichtigen Pfades kann nahezu ausgeschlossen werden Zum Einen ist schwer vorstellbar dass partikul re Substanz zwar ein regelgem betriebenes Nachkl rbecken durchstr mt im Gew sser dann aber sedimentiert Zum Anderen wurde im Rahmen einer Intensivmess kampagne bei Trockenwetterbedingungen und nur dann w re dies berhaupt denkbar genau diese Frage intensiv untersucht Das eindeutige Ergebnis dieser Untersuchung war dass Retention beim Phosphor unter diesen Flie bedingungen nicht feststellbar ist Der von BEHRENDT et al 1999 aufgestellte Algorithmus zur Absch tzung der Retention f hrt zu einem Wert von 28 Dieser wird von den Autoren f r das hier betrachtete Einzugsgebiet als unrealistisch eingesch tzt Der von BEHRENDT et al 1999 berichtete Korrelationskoeffizient ist allerdings beim Phosphor deutlich gr er als beim Stickstoff er bel uft sich auf 0 75 bzw 0 58 6 2 2 Schwermetalle Analog zur Darstellung der Ergebnisse der N hrstoffe zeigt Abbildung 6 7 einen Vergleich der gesamten Emissionen und Immissionen der Schwermetalle Emissionen gestapelte S ule aus pfadspezifischen Emissionen Immissionen Stapel aus Basisfracht und Ereignis fracht Angesichts der auch im Vergleich zu den Berechnungen beim Phosphor extrem hohen Unsicherheiten die der Absch tzung der Immissionen bei den Schwermetallen anhaftet sie he Kapitel ER k nnen aufgrund des Ve
266. esamtstickstoff und Ge samtphosphor 10 fach berh ht f r das Gebiet des oberen Kraichbachs oKraich Baden W rttemberg und Deutschland Bezogen auf den Stickstoff zeigt sich dass die Summe der fl chenspezifischen Emissionen von Baden W rttemberg fast 80 gr er als die des oberen Kraichbachs sind die Emis sionen von Deutschland sind hingegen 15 gr er Gepr gt werden diese Differenzen in erster Linie vom Pfad Grundwasser dem fl chenspezifisch in Baden W rttemberg doppelt so hohe in Deutschland insgesamt fast 25 gr ere Emissionen als im oberen Kraichbach Gebiet zugeordnet werden Die Unterschiede sind durch die Denitrifikationsraten bedingt In Baden W rttemberg weist der Schwarzwald durchweg geringere Stickstoffretentionen auf als die brigen Landesgebiete dies f hrt trotz geringerer Stickstoffeintr gen zu h heren fl chenspezifischen Austr gen Hingegen ber das gesamte Bundesgebiet gemiittelt 1 Datengrundlage das von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg Rur 2003 modifizierte auf Baden W rttemberg bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 158 verringern die Gebiete der norddeutschen Tiefebene mit durchweg sehr hohen Stickstoffretentionen die fl chenspezifischen Austr ge ber das Grundwasser Auff llig ist weiterhin dass die Emissionen aus Drainagen sowohl in Baden W rttemberg als auch in Deutschland deutlich gr er rund 300 sind als im oberen Krai
267. et mit ca 33 einen hohen Anteil an den Gesamtemissionen Bedeutender sind allerdings noch die Eintr ge ber die Erosion die mit 38 zu berechneten Gesamtfracht beitragen Bemerkenswert f r beide Stoffe ist dass die Mischwasser berl ufe in nicht vernach l ssigbarer Gr enordnung N 8 9 P 11 als Emittent berechnet wurde Insbesondere beim Stickstoff weicht die Fracht von den bisher ver ffentlichten Ergebnissen ab Die Abweichung ist neben der Ver nderung des Berechungsansatzes vor allem auf die Nachrecherche realit tsnaher berlaufkonzentrationen zur ckzuf hren Ein Vergleich der ermittelten Gesamtfrachten mit den Ergebnissen anderer Autoren RUF 2003 verdeutlicht eklatante Abweichungen in der Summe und bei einzelnen Pfaden Die f r den Stickstoff berechnete Gesamtfracht wird von RUF 2003 25 h her gesch tzt was zu 100 aus einer h heren berechneten Fracht ber Grundwasser erkl rt werden kann Die Emissionen aus Grundwasser f r sich genommen werden rund 75 gr er berechnet Bei Phosphor wird die ber Erosion eingetragene Fracht von RUF 2003 40 gr er gesch tzt Diese Unterschiede sind im wesentlichen auf die Verwendung modifizierter an den Betrachtungsma stab angepasster Quantifizierungsans tze und auf die Einbeziehung neuer gebietsspezifischer Eingangsdaten zur ckzuf hren Im Pfad Grundwasser fand das Wasserhaushaltsmodell LARSIM Eingang womit die Grundwasserneubildungsrate detaillier ter be
268. etention zul sst Es konnte im Projekt nicht erkl rt werden warum das Wertepaar des Kupfers so stark von dem f r die anderen Metalle gefundenen Zusammenhang abweicht Alle wesentlichen Eingangsdaten und Rechenverkn pfungen wurden noch einmal gewissenhaft berpr ft ein Eingabefehler o kann deshalb mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden L sen kann man diese Unstimmigkeit in erster Linie nur durch Messungen der relevanten Kupferkonzen trationen und gehalte im Einzugsgebiet Denn im Gegensatz zur Berechnung der Immissionen die aus Messwerten aus dem Testgebiet errechnet wurden kamen auf Seite der Emissionen im wesentlichen landes Oberbodengehalte Kl ranlagenablaufkonzentra tionen oder sogar europaweite Entlastungswasserkonzentrationen Messwerte zum Ein satz y 2 0567x 0 3488 co R 0 9224 Retention SM Moneris BW 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Retention oKraich Abbildung 6 8 Retention im Gew sser berechnet nach den Ans tzen von FUCHS et al 2003 Retention SM Moneris BW ber der Retention die sich aus der Differenz von Immissionen und Summe der Emissionen ergib Verdeutlicht werden kann anhand der Ergebnisse der Schwermetallberechnungen die Definition des als Ereignisfracht eingef hrten Anteils der Immissionen Abbildung 6 9 zeigt wie zu erwarten war dass mit steigender Wichtigkeit des Emissionspfades Erosion der Anteil den die Ereig
269. etsfl che welche von allen drei Datenquellen abgedeckt wird Sie veranschaulicht den vergleichm igenden Effekt den gr ere Rasterweiten auf ein Digitales H henmodell haben Dies f hrt in direkter Folge zu insgesamt niedrigeren Hangneigungen Gleiche Befunde werden in der Literatur von JENSON 1991 VON WERNER 1995 und HUBER 1996 berichtet Obwohl die Kurven der DHMs des Landes und des Weiherbach Projektes erwartungsgem relativ hnlich verlaufen ist der S Faktor der mittleren Neigung des Wei herbach DHMs 30 gr er als der des landesweiten DHMs Einschr nkend muss an dieser Stelle noch erw hnt werden dass bei diesem direkten Vergleich nat rlich eine Vermi schung zweierlei Effekte stattfindet Zum Einen der urspr nglich auf verschiedene horizon tale Aufl sungen zur ckzuf hrende zum Anderen der der aufgrund unterschiedlicher verti Aufgrund von Fehlern in der Datenhaltung auf dem Weiherbach Projektdatenserver lag das DHM nur als IntegerGRID d h ohne Nachkommastellen vor http edcedaac usgs gov gtopo30 gtopo30 htm 224 kaler Genauigkeiten entsteht Eine h here horizontale Aufl sung geht nicht notwendi gerweise einher mit einer besseren vertikalen Genauigkeit Da Untersuchungen zur Separation dieser Effekte jedoch nicht als zielf hrend im Rahmen des hier vorgestellten Projektes angesehen werden wurde auf eine n here Analyse dieses interessanten Aspekts verzichtet Eine systematische Unters
270. ew sser durch Bodenabtrag ver ndert nach WERNER et al 1991 44404ns0annsnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnn nn 53 Prozentuale Anteile zu denen die kanalisierten Fl chen in den L ndern im Misch bzw Trennsystem entw ssert werden Daten aus STATISTISCHES BUNDESAMT 2003 nee 57 Abbildung 4 14 Abbildung 4 15 Abbildung 4 16 Abbildung 4 17 Abbildung 4 18 Abbildung 4 19 Abbildung 4 20 Abbildung 4 21 Abbildung 4 22 Abbildung 4 23 Abbildung 4 24 Abbildung 4 25 Abbildung 4 26 Abbildung 4 27 Abbildung 4 28 Abbildung 5 1 Abbildung 5 2 Abbildung 5 3 Abbildung 5 4 bersicht ber den Verlauf der Hauptsammer der im Testgebiet vorhandenen Kanalisationssysteme 4444444nHnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnn nenn 59 Schaubild der Berechnungsmethode Mischwasserbilanz 60 Spezifisches Speichervolumen in Abh ngigkeit von der Regenabflussspende und der zul ssigen Entlastungsrate aus ATV VOGT a nes a e E 62 Systemplan der Ortschaft Ober wisheim uuuss424244 22 4nnnnnnennnnn nennen 65 Mittlerer Fremdwasserzuschlag der Kl ranlage Unter wisheim berechnet nach der Methode des gleitenden Minimums monatl D rchschnilliswerle tea ee E Eea TEASE pa neeelerehe 66 Abgegrenzte Typen von Wohnbebauung und das Gewerbegebiet der Ortschaft Ober wisheim unterlegt mit einem Orthophoto Grundlage Digitale Orthophotos von Baden W rt
271. fgrund der Besatzdichte mit Vieh h her Die niedrigsten Stickstoff bersch sse weisen die Auebereiche auf dort sind die Denitrifikationsraten sehr hoch und die N Salden auf dem vorherrschenden Gr nland und den Obstfeldern niedriger als auf Ackerfl chen Eingangsdaten Phosphor Es gibt im Einzugsgebiet des Kraichbachs keine Grundwassermessungen auf die zur ckgegriffen werden oder anhand derer der angenommene Wert verifiziert werden k nnte Die von der LfU betriebenen Grundwassermessstellen liegen alle au erhalb des Untersuchungsgebietes und k nnen ebenfalls nicht herangezogen werden Auch ber die Messungen der Dr nagabfl sse kann keine Aussage ber die Phosphatkonzentration im Grundwasser vorgenommen werden weil Phosphat im Boden stark adsorbiert wird Deswegen wurde nach MONERIS Baden W rttemberg BEHRENDT 2001 die Phosphatkon zentrationen im Grundwasser unter landwirtschaftlichen Fl chen einheitlich mit 0 03 mg P I angenommen Stickstoffeintr ge ins Grundwasser Die berechneten Stickstoffkonzentrationen im Grundwasser in der Fl che zeigt die Abbildung 5 7 110 Gemeindegrenzen er NO3 N mg l i 3 11 Z 12 19 P 20 28 BE 29 36 BE 37 45 No Data 0 5 Abbildung 5 7 Fl chendeckende Stickstoffkonzentrationen im Grundwasser im Einzugsgebiet des Kraichbachs Die Auebereiche des Kraichbachs weisen mit 3 11 mg N I die niedrigsten Stickstoffkonzen trationen auf aber auch die Ver stelungen der Ne
272. fl chenfracht kg ha a bzw g ha a 91 Dieser Ansatz wird von allen vergleichbaren Projekten und Modellen genutzt FUCHS et al 2002 BEHRENDT et al 1999 HAHN et al 2000 F amp N UMWELTCONSULT 1997 Ma nahmen Sinnvollste Ma nahme zur Verminderung der Emissionen im Bereich der Trennkanalisation ist die Reduktion der Verschmutzung der Oberfl chen Wie es jedoch auch schon bei der Betrachtung der den Kl ranlagen zufliessenden Schwermetallfrachten konstatiert wurde ist der Ansatzpunkt f r diese Art von Ma nahmen nicht auf der hier betrachteten Ebene zu suchen Die klassische Ma nahme in der Siedlungswasserwirtschaft ist der Bau von Regenkl r becken RKB Ein solches existiert nicht im Einzugsgebiet ber eine Differenzierung der versiegelten Fl chen in unbehandelt und behandelt kann die Wirksamkeit der Regenwasser behandlung im Trennsystem bei der Frachtabsch tzung grunds tzlich ber cksichtigt werden F r letztere w re selbstverst ndlich noch ein Wirkungsgrad der Sedimentation im Regenkl r becken anzusetzen Wirkungsgrade von RKB wurden z B von PFEIFER 1998 experimentell untersucht f r Gesamtphosphor Cadmium Chrom und Blei konnte er dabei Wirkungsgrade von ber 30 feststellen Die Rahmenbedingungen bei seinen Versuchen k nnen jedoch als ideal angesehen werden weswegen FUCHS et al 2002 f r ihre bundesweiten Bilan zierungen davon ausgehen dass die Wirkungsgrade von RKB bez glich der Schwermetalle
273. ftlichen Nutzfl che 22444244444444 ee Anteil der entw ssernden Fl che der einzelnen Gemeinden an der landwirtschaftlichen Fl che 242224204nnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnenneenn nen Im Trennsystem erschlossene befestigte Fl chen Aeg Tk Und deren Anteil an der gesamten versiegelten Fl che Agp nach Kanalnetzen der entsprechenden Kl ranlagen und gesamt 2 4444422 gt L ngen Breiten und Fl chen der au er rtlichen Stra en und landwirtschaftlichen Wege aus H NRIG 2002 uuusseeesssnnnenennnnnnenn F r die verschiedenen Stra en und Wegetypen genutzte Werte der Parameter Abflussbeiwert Anschlussgrad ans Vorfluternetz und Verlustanteil des dem Vorfluter zuflie enden Wassers Abflussklassen und Anzahl an Tagen an denen im langj hrigen Mittel Abfl sse dieser Abflussklasse realisiert werden Statistische Daten der fl chengewichteten Stickstoff bersch sse auf Gemeindeebene 2444444440HR40Bnnnnnnnnnnn nenn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne Stickstoffsalden G ulandschaften der Betriebsbilanzen aus GAMER ZOO en ne ent he ee ee Gemessene Stickstoffkonzentration im Basisabfluss am Pegel Ubstadt und aus der Kl ranlage und die daraus berechnete Stickstoffkonzentration des Grundwassers 2222222244224442440244 nn Mittlere Dentrifikationsraten im Einzugsge
274. g der N hrstoffabfuhr durch Ernteprodukte gegen ber Die Hof Tor Bilanz hingegen erfasst N hrstoffe die ber D ngemittel Kraftfutter sowie Luftstickstoffbindung in und ber Milch und Fleisch sowie pflanzliche Produkte aus dem Betrieb flie en Gem der D nge verordnung D ngeV vom 16 12 1996 BGBII 1996 118 ist ein N hrstoffvergleich f r Betriebe mit einer landwirtschaftlichen Fl che ber 10 ha in Form einer der beiden Bilanzen vorgeschrieben Den Landwirten dient sie zur D ngeplanung und Betriebsoptimierung Die Bilanzen sind auf Anfrage der landwirtschaftlichen Verwaltung vorzuzeigen unterliegen aber sonst dem Datenschutz und sind nicht ffentlich zug nglich Zur Absch tzung der N hrstoffstr me auf regionaler Ebene kam die Feld Stall Bilanz zur Anwendung F r die Betrachtung diffuser Stoffstr me stellt diese Bilanz eine zentrale Gr e dar sie ist die einzige M glichkeit Informationen ber das Stoffpotenzial in der Fl che aus landwirtschaftlicher Herkunft zu erhalten Zur Durchf hrung einer Bilanz wurde die Gemeindeebene als Betrieb betrachtet da aufgrund der Erhebung der angebauten Kulturarten f r die Landesstatistik nach dem Betriebsprinzip keine fl chenscharfe Zuweisung der Landnutzung m glich war Das bedeutet dass s mtliche Fl chen und Viehbest nde eines Betriebes ohne R cksicht auf die Gemarkungszugeh rigkeit und die Eigentumsverh ltnisse in derjenigen Gemeinde nachgewiesen werden in der sic
275. g des Eintrags priorit rer Schwermetalle in Gew sser Abschlussbericht zum UBA Vorhaben Nr 298 22 243 UBA Texte 29 01 Berlin BORCHARDT D 1999 Niederschlagsbedingte Gew sserbelastungen Wie k nnen Probleme identifiziert und Ma nahmen beurteilt werden In FUCHS S amp HAHN H H Hrsg 1999 Schadstoffe im Regenabfluss IV Abschlusspr sentation des BMBF Verbundpro jektes NIEDERSCHLAG Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 96 M nchen Oldenbourg S 173 192 BORCHARDT D GEFFERS K amp FUNKE M 2000 Modellprojekt Gew sserbewirtschaftung im Einzugsgebiet der Seefelder Aach Institut f r Gew sserforschung und Gew sserschutz Universit t Gesamthochschule Kassel unver ffentlicht BORK H R 1991 Bodenerosionsmodelle Forschungsstand und Forschungsbedarf Bodennutzung und Bodenfruchtbarkeit Band 3 Bodenerosion Hamburg Berlin Parey 197 B SINGER D 2000 Vergleichende Quantifizierung der N hrstoff und Schwermetallemis sionen von Kl ranlagen Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht BOYCE R C 1972 Sediment Routing with sediment delivery ratios In Agricultural Research Service U S Department of Agriculture Present and prospective Technology for predicting sediment yields and sources Proceedings of the Sediment Yield Workshop USDA Sedimentation Laboratory Oxford Miss 28 3
276. g kommen Tabelle 5 17 N hrstofffrachten aus Abschwemmungen im Kraichbach und aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 N t a P t a Kraichbach 20 1 7 Vorprojekt 4 7 2 1 Hier zeigt sich dass durch der Einsatz ortsspezifischer Daten das Ergebnis betr chtlich beeinflusst werden kann Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen dass die Direktabflussanteile die LARSIM ausgibt relativ hoch sind und dass eine Ver nderung dieser Eingangsdaten nat rlich einen gro en Effekt auf die berechneten Frachten hat 129 5 1 4 5 Dr nagen Stickstoff Der Austrag von Nitrat erfolgt in gel ster Form Zu hohen Nitratkonzentrationen in Dr nagen kommt es durch den Bilanz berschuss auf den landwirtschaftlichen Fl chen der durch organische D ngergaben zustande kommt die nicht auf den N hrstoffbedarf der Pflanze angerechnet werden durch geringere Ertr ge durch klimatische Ereignisse oder durch das ber Jahre hinweg angereicherte Mineralisationspotential in den B den Phosphor Phosphor kann gel st und partikul r ausgetragen werden Der Austrag von gel stem Phosphat von landwirtschaftlichen Fl chen kann nach BROOKES et al 1997 sehr stark variieren es gibt Hinweise darauf dass eine Akkumulation von Phosphor im Oberboden zu h heren Austr gen f hrt Er fand auf der Untersuchungsfl che eine kritische Konzentration heraus ber der die P Konzentrationen im Dr nagewasser signifikant anstiegen Der kritische Punkt lag bei
277. g mit der EGL den gemittelten Muldenverlusten der SMUSI Fl chen im Einzugsgebiet des jeweils untersuchten Entlastungsbauwerks gleichgesetzt gewichtet ber die undurchl ssigen Fl chen Die Benetzungsverluste wurden in beiden Methoden konstant mit 0 5 mm angenommen Als Testniederschl ge wurden die von der LfU f r den Untersuchungsraum zur Verf gung gestellten Niedsim Daten genutzt die stets f r eine Zeitspanne von 30 Jahren vorliegen welcher im Sinne des ATV Arbeitsblattes 118 ATV 1999 f r eine Untersuchung dieser Art gut ausreichen Sie liegen in 5 Minuten Aufl sung vor und sind in Hundertstel Millimeter ausgewiesen was die im Folgenden auftretende Einheit 0 01 mm 5 min erkl rt Vier Regenbauwerke des Untersuchungsgebietes wurden bez glich ihres Entlastungs verhaltens im willk rlich gew hlten Niedsim Jahr 1965 eingehend untersucht F r ein Bauwerk wurde schlie lich der Vergleich ber die gesamten 30 Jahre durchgef hrt 10 2 2 Aufbereitung der Niederschlagsdaten Ein Hauptproblem der Methode der EGL liegt darin dass f r diese keine Niederschlags kontinua verwendet werden k nnen sondern nur Einzelregenereignisse von denen ausge gangen wird dass sie als Blockregen aufgetreten sind Dies l sst schon a priori darauf schlie en dass das Entlastungsvolumen von Regenereignissen um so besser von der EGL berechnet wird je hnlicher deren Verlauf dem eines Blockregens ist Weicht der Niederschlagsverlauf zu stark von der
278. g von source areas im GIS ber eine erneute Script Programmierung vorgenommen Behrendt et al GIS 20 18 16 14 12 SDR 10 4 8 6 4 4 2 4 0 Abbildung 4 10 F r das obere Kraichbachgebiet nach verschiedenen Ans tzen siehe Text berechnetes Sediment Eintragsverh ltnig 45 Die Werte differieren von ca 6 bis etwas ber 16 also fast um den Faktor drei Neben dem ber BEHRENDT et al s Regressionsgleichung berechneten Sediment Eintragsverh ltnis ist das mit der Formel von AUERSWALD 1992 berechnete auffallend klein Eine m gliche Erkl rung daf r ist dass diese Regressionsgleichungen f r Bilanzierungen gro er Einzugs gebiete aufgestellt wurden die eher kleinere Eintragsverh ltnisse aufweisen und dass diese Tendenz ihnen auch bei kleinen Einzugsgebieten anhaftet Die von Auerswald 1992 hergeleitete Gleichung k nnte auch deswegen kleinere Werte liefern da in den von ihm betrachteten Einzugsgebieten ein Anteil landwirtschaftlicher Fl chen am Einzugsgebiet von 40 bestand w hrend es im oberen Kraichbach deutlich mehr sind diese Gr e aber nicht in AUERSWALD s Formel einflie t BEHRENDT et al 1999 stellten ihre Regressionsgleichung auf weil die von AUERSWALD 1992 stammende ihren Vergleichen mit Messwerten nach zu urteilen zu hohe Sedimentaustr ge ergab
279. g von Stickstoffeintr gen in mesoskalige Flu einzugsgebiete GEBEL M MANNSFELD K amp GRUNDWALD K 1998 Mesoskalige Modellierung von N Eintr gen in Gew ssersysteme in Sachsen Anforderungen an Datengrundlage Aussagesch rfe und Umsetzbarkeit Leipziger Geowissenschaften Leipzig 11 25 31 GEIGER W amp NAFO I 2002 Entwicklung einer einfachen Methode zur Ermittlung der Stoffeintr ge in Fliessgew sser aus Regen und Mischwassereinleitungen zur Umsetzung der Bestandsaufnahme und Erf llung von Anhang VII der EU Wasserrahmenrichtlinie Schlussbericht zum Projekt des Ministeriums f r Umwelt und Naturschutz Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein Westfahlen F rderkennzeichen IV 9 042 241 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft Universit t Essen GERLINGER K 1996 PEPP Benutzerhandbuch Institut f r Wasserbau und Kulturtechnik Universit t Karlsruhe GERLINGER K 1997 Erosionsprozesse auf L b den Experimente und Modellierung Mitteilungen des Institutes f r Wasserbau und Kulturtechnik der Universit t Karlsruhe TH Heft 194 GEROLD G REUM R amp WAGNER S 1992 Fl chenhafte Erfassung der Bodenparameter Bodendifferenzierung und Bodenerosion In PLATE 1992 S 157 202 GEYER O F amp GEWINNER M P 1991 Geologie von Baden W rttemberg E Schweizer bart sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart 4 Auflage Zitiert nach BUTTSCHARDT 1994 GKW 2000 Abwasserzweckverband
280. gehalt der N hrstoffe mg kg Geop sm Oberbodengehalt der Schwermetalle mg kg Setzt man den berechneten mittleren Bodenabtrag von 5 61 t ha a auf den insgesamt 8 746 ha Acker und Weinbaufl chen an so ergibt sich bei einem Sediment Eintragsver h ltnis von 12 eine Sedimentmenge von 5 857 t a am Gebietsauslass dem Pegel Ubstadt 4 2 4 Ma nahmen Eine sehr gute bersicht ber m gliche Ma nahmen zur Verminderung des Stoffeintrags in Oberfl chengew sser zufolge Bodenerosion geben WERNER et al 1991 Abbildung 4 12 zeigt eine darauf aufbauende bersicht ber m gliche Ma nahmen die im Folgenden genauer beschrieben werden 52 Verminderung der in ber geordnete Gew sser ein getragenen Stofffrachten Reduzierung des Behinderung des Transportes fl chenhaften Stoffeintrags in die Gew sser in untergeordnete Gew sser eingetragener Stoffe Revitalisierung von Auen Retentionsfl chen Verminderung des Absenkung der Sedimenteintrags Oberbodengehalte Zur ckhalten vor Eintritt in Verhinderung der Erosion in die Gew sser der Fl che Filter Gew sserrand streifen kulturtechnische Ma nahmen des Ma nahmen Flureinteilung Pflanzenbaus Verminderung der ero sionswirksamen Hangl nge Terassierung Ver nderung der B
281. genen D ngermerige u an ee ee Mittelwerte der Schwermetallgehalte in Wirtschafts und Minerald ngern aus FUCHS 2003 uuusnsnnssssnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen Schwermetallemissionen durch Wirtschafts und Minerald nger aus Hofabl fen een an aan Lau Tabelle 5 40 Tabelle 5 41 Tabelle 5 42 Tabelle 5 43 Tabelle 5 44 Tabelle 5 45 Tabelle 5 46 Tabelle 5 47 Tabelle 5 48 Tabelle 5 49 Tabelle 5 50 Tabelle 6 1 Tabelle 6 2 Tabelle 6 3 Tabelle 7 1 Tabelle 7 2 Tabelle 10 1 Tabelle 10 2 Tabelle 10 3 Tabelle 10 4 Tabelle 10 5 Tabelle 10 6 Schwermetallkonzentrationen im Niederschlag aus FUCHS 2003 und die f r das Einzugsgebiet ermittelten Frachten 148 Oberfl chenpotentiale von Schwermetallen aus dem Kraichbach und dem Vorprojekt HAHN et al 2001 222 2222 004044444 44 4aHHR RR ene een 148 Schwermetallkonzentrationen im Sickerwasser BIELERT et al 1999 149 Berechnete Schwermetallfrachten aus Dr nagen im Kraichbach und im V rprojekt HAHN et al 2001 aan 149 Stoffspezifische Oberfl chenfrachten frnsm f r Schwermetalle g ha a aus FUCHS et al 2002 ann ee 149 Schwermetallemissionen aus Regenwasserkan len ERKsm im oberen Kraichbach in kg a 2 22422444444444400HRRRnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnennennnnnn 150 Einwohnerspezifische Emissionen eew sm f r Schwermet
282. gewiesen Parameter ein Wert f r die Hangl nge bis zu ihrer oberen Grenze Parameter I sowie ein Wert f r die Hangl nge bis zu ihrer unteren Grenze Parameter 1 ber ein gesondert erstelltes Wichtungs GRID wurde zudem bei Zellen die am Rande der Fl che liegen eine halbe Zellenbreite zum Flie weg hinzuaddiert Eine zus tzliche Unterbrechung der Berechnung der Hangl nge findet an den Stellen statt an denen die Hangneigung von einer Zelle zur n chsten um einen bestimmten Prozentsatz abnimmt Somit wird ber cksichtigt dass an Hangabschnitten an denen die Neigung stark abf llt eher eine Nettodeposition stattfindet als eine Nettoerosion Die Bedingung ist als Hickey Algorithmus in der Literatur bekannt und geht auf HICKEY et al 1994 zur ck welche als Default Wert 50 vorschlagen Im Skript kann der Wert jedoch vom Nutzer der Nutzerin frei gew hlt werden Der Betrag um den eingebrannt wird ist im Skript vom Benutzer frei definierbar f r die Zwecke dieses Projekts wurde ein Wert von 10 m gew hlt 12 Dahinter steht der Befehl thin 13 Im Falle der Vereinigung zweier Flie wege wurde f r die unterhalb liegenden Zellen der l ngere der beiden Flie wege in die Berechnungen bernommen 229 k l 1500 Meter 500 SV En 3 EN i S EE FE r E TRA e DN DAN N RENA CENUSA Ben 3 _ j a a 5 N NE INDIE SUN SE Im A N an ze ER N ER EN er N el Ei og EN f pa A N N
283. grob das Gebiet eingegrenzt auf dem sichtbare Sch den zu verzeichnen waren Dieses umfasste eine Fl che von ca 346 ha Ackerland Auf diese Fl che verteilt ergibt sich ein mittlerer Bodenabtrag von 5 2 t ha dies entspricht dem durchschnittlichen j hrliche Bodenabtrag im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs siehe Kapitel ZlEmissionspfad Erosion Q t c t Gleichung 7 2 183 Auf der anderen Seite wurde mit einem C Faktor von Eins und einem R Faktor von 11 N h eine Abtragsberechnung mit der dABAG analog zum Vorgehen in ee Erosion vorgenommen Der Mittelwert des berechneten Abtrags betr gt 6 4 t ha Dieser Wert liegt extrem nahe beim aus den Messungen am Pegel berechneten fl chenspezifischen Bodenabtrag Entsprechend betr gt die daraus errechnete gesamte abgetragene Bodenmenge 2 197 t Bei diesem Vergleich muss ber cksichtigt werden dass folgende teilweise gegenl ufige Aspekte bei der Bilanz nicht mit eingerechnet wurden e das Sediment Eintragsverh ltnis SDR Retentionsprozesse im Gew sser und auf der Fl che f hren dazu dass die fl chen spezifische Bodenerosion die aus der Immissionsmessung hergeleitet wurde deutlich untersch tzt wurde Auch der Eintrag ins Kanalnetz und die Ablagerung von Schlamm im Ort Gochsheim sind in diesem Fall zu den Retentionsprozessen zu rechnen Eine Einbeziehung des SDR in die GIS Rechnung w rde zu einer geringeren berechneten Feststofffracht am Pegel f hren e die Rege
284. h insgesamt 343 49 km dessen mittlere Hangneigung ca 4 gr er als die des Kraichbachgebietes ist Zu einem kleinen Teil kann auch dies kann den h heren mittleren Bodenabtrag erkl ren Der von SOMMER 1999 berechnete mittlere Bodenabtrag f r drei Gemeinden im Kraichgau darunter auch die Stadt Kraichtal die 45 des Einzugsgebietes des oberen Kraichbachs umfasst betr gt 12 t ha a Dieser deutlich h here Wert l sst sich durch mehrere Faktoren erkl ren Zum einen wurde f r die erosionsanf lligen schluff und feinsandreichen B den eine modifizierte Berechnung des K Faktors vorgenommen die zu h heren Werten f hrt Vor allem aber in der Bestimmung des LS Faktors wurde ein deutlich anderer Ansatz gew hlt SOMMER amp MURSCHEL 1999 So wurde die Hangneigung ber den gesamten betrachteten Schlag gemittelt und aus diesem Wert der S Faktor berechnet Infolge des nichtlinearen Verlaufs der Sinus Funktion wird dadurch jedoch der S Faktor bersch tzt Wichtiger erscheint jedoch dass als Hangneigung eines Einzelschlages generell der l ngste Flie weg auf diesem Schlag eingesetzt wurde Dieser Ansatz bersch tzt sicher den tats chlichen Bodenabtrag immer dann wenn die Schlaggrenzen nicht parallel bzw senk recht zur Falllinie verlaufen In berschl gigen Berechnungen wurden mit dieser Methode im Vergleich zur dABAG ca Mal so hohe Bodenabtr ge berechnet Auch L wa 1997 nutzt diesen Ansatz jedoch ebenfalls ohne Gr nde f
285. h ltnissen zu rechnen Infolge anderer Bodentypen und der verschiedenen Topographie ist z B davon auszugehen dass Bodenerosion im unteren Kraichbach fast gar nicht mehr vorkommt Immerhin hat das Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs einen Anteil von ber 40 am Gesamteinzugsgebiet des Kraichbachs inklusive der mit dem oberen Kraichbach vergleichbaren Einzugsgebietsteile vor allem das Einzugsgebiet des Katzbaches sogar von ber 60 Von den Fl chenanteilen her ist das Einzugsgebiet des Kraichbachs also mehrheitlich bestimmt vom Kraichgau Zum Zweiten ist auch aus dem Bereich der urbanen Quellen ein Unterschied bekannt Im Einzugsgebiet des Kraichbachs unterhalb des Pegels Ubstadt befinden sich zwei Industrielle Direkteinleiter deren Emissionen somit auch von der Probenahme in Ketsch erfasst werden Auf der Datengrundlage von FUCHS et al 2003 wurde aktuelle Jahresemissionen dieser beiden Punktquellen evaluiert Ihre Summe betr gt bei jedem Metall weniger als 1 der Summe der Emissionen des oberen Kraichbachs ihr Einfluss auf die Schwermetall 153 Konzentrationen am Pegel Ketsch wird deswegen als sehr gering eingesch tzt Bedenken gegen die Nutzung der Messdaten von Ketsch bestehen aufgrund dieses Aspekts nicht Insgesamt werden die Messwerte des Probenahmeortes Ketsch als so verl sslich einge sch tzt dass mit Ihnen zumindest eine Vergleichsgr e als Basisfracht der Immissionen f r die Schwermetalle berechnet werden kann 154
286. h DE PLOEY 1990a 1990b in L gebieten schon bei Hangneigungen von 4 5 auf Ihr Sedimentaustrag l sst sich jedoch bislang nicht im Sinne einer modellgest tzten Quantifizierung beurteilen Aus diesem Grund wurde auf eine Ber cksichtigung der linearen Erosionsformen im Rahmen dieses Projektes verzichtet Es soll an dieser Stelle aber darauf hingewiesen werden dass dadurch eine selbst in ihrer Gr enordnung unbekannte Untersch tzung des Sedimenteintrags einhergeht wobei zu vermuten ist dass durch den hohen Grad an erosions und damit auch abflussmindernden Anbaumethoden auch diese Quelle des Sedimenteintrags deutlich verkleinert wird Der Sedimentaustrag ber Tiefenlinien kann auch ber eine gezielte Begr nung wirkungsvoll reduziert werden wie BAADE et al 1993 zeigen konnten In einem Pilotprojekt konnten sie mit einer solchen Ma nahme 70 der Feststofffracht am Eintritt in den Vorfluter hindern 4 2 3 Berechnungsansatz Die Vorgehensweise mit der die Emissionen aus Bodenerosion schlie lich abgesch tzt wurden ergibt sich aus den vorhergehenden Kapiteln Sie soll an dieser Stelle noch einmal kurz und etwas verk rzend zusammengefasst werden e Die betrachteten landwirtschaftlichen Nutzfl chen werden aus dem ATKIS Thema 4A Anbaufl che ermittelt 51 Der langj hrige Bodenabtrag auf diesen Fl chen wird mittels der dABAG berechnet die Gleichung lautet l m l m A aRKCSLP a R Ki CiS D P Gleichung
287. h die Wirtschaftsgeb ude bzw der Betriebs oder Verwaltungssitz des Betriebes befinden STATISTISCHEN LANDESAMTES SLA 2000 Die Lage der Felder bleibt damit unbekannt Fl chenscharfe Informationen liegen zwar in Form der automatisierten Liegenschaftskarte ALK vor und auf Betriebsangaben kann ber das Integrierten Verwaltungs und Kontrollsystems InVeKoS der EU zugegriffen werden Bisher ist es jedoch nicht m glich diese beiden Angaben zu verkn pfen um sie f r Betrachtungen im Landschaftshaushalt heranzuziehen SOMMER 1999 21 Statistische Daten liegen zwar ebenfalls auf Gemarkungsebene vor diese sind aber h ufiger als die entsprechenden auf Gemeindeebene aggregierten Datens tze l ckenhaft da die Datenausgabe aus Gr nden des Datenschutzes dann unterbunden wird wenn die Anzahl von drei Betrieben erreicht oder unterschritten ist Die Feld Stall Bilanzen betrachten ausschlie lich die N hrstoffe Stickstoff und Phosphor und werden nach dem Prinzip der Differenz zwischen N hrstoffinput und output durchgef hrt BACH 1987 N hrstoffsaldo N hrstoffeintrag N hrstoffentzug Gleichung 4 1 dabei z hlen zum N hrstoffeintrag mineralische D nger wirtschaftseigene D nger atmosph rische N Eintr ge symbiontische und asymbiontische N gt Fixierung und zum N hrstoffentzug Entzug mit dem Erntegut Verluste durch Ammoniakausgasung In diesem Vorhaben wurde f r die Bilanzierung des Stickstoffs ein Ansatz v
288. h die r umliche Eingrenzung des Gewitterereignisses bedingt ist Die Konzentrationsverl ufe von Nitrat Chlorid und Sulfat weisen den Charakter typischer Verd nnungsganglinien auf Abfluss m Abfluss m e NO3 mg l A CI mg L u SO4 mg L Abbildung 7 7 Abfluss m NH4N mg L e PO4P mg L Abbildung 7 8 40 T amp z r 30 NO3 CI mg l T M z r 20 19 00 21 00 23 00 1 00 3 00 5 00 7 00 9 00 11 00 13 00 Uhrzeit Abflusswelle am 30 31 03 2003 15 00 r 180 160 140 r 120 r 100 80 Nitrat Chlorid und 31 032005 am Pegel Ubstadt w hrend der 6 2 0 5 4 1 5 E4 d D E La 8 2 q Q 34 L lt z 0 5 2 1 T T T T T T T T T T T T T T T T T T i 0 0 19 00 21 00 23 00 1 00 3 00 5 00 7 00 9 00 11 00 13 00 15 00 r 0 35 r 0 30 r 0 25 r 0 20 r 0 15 0 10 Phospat Ammonium und Nitritmessungen am Pegel Ubstadt w hrend einer Abflusswelle am 30 31 03 2003 182 SOA mg l PO4 P mg l Die Konzentration von Ammonium und Orthophosphat hingegen steigen stark an in ihrem Maximum zeitlich etwas verz gert gegen ber dem Abflussscheitel im Kraichbach Dies weist auf Mischwasserentlastungen und Auswirkungen der Sto belastung auf die Kl ranlage hin Der Konzentrationsanstieg des Gesamtphosphats verl uft parallel zu den Abfiltrierbaren Stoffen AFS und begin
289. he Oberfl chenfracht Indizes AD atmosph rische Deposition XX Tr in Trennkanalisation entw ssert Mi in Mischkanalisation entw ssert SW au er rtliche Stra en amp Wege i Infiltrationsrate m s l Hangl nge m m Hangl ngenexponent q fl chen spezifische Abfl sse 1 Indizes BAS Basis DIR Direkt DR Drainspende IN Zufluss aus dem oberhalb liegenden Hangsegment m m s INT Interflow KA Kl ranlagen OA Oberfl chen OUT Abfluss aus dem betrachteten Hangsegment m m s 2 Indizes Som Sommer Win Winter r Niederschlagsintensit t m s Ax L nge eines Hangsegments m Griechische Buchstaben a Anteil Indizes ACKER Ackerfl chen DACH Dach DR Drainagen SI versickernder Anteil SW Stra en amp Wege mit Vorfluteranbindung UD undichter abflussloser Gruben V Verlustanteil Versickerung des Mulden und Gr ben zuflie enden Wassers n Wirkungsgrad Indizes AG _ Abflusslosen Gruben BOD Bodenfilter MG Mehrkammergrube Hangneigung Y Abflussbeiwert xxi allgemeine Indizes N P N hrstoffe SM Schwermetalle xxii Danksagung Dieses Forschungsvorhaben wurde mit Mitteln des Landes Baden W rttemberg durch die beim Forschungszentrum Karlsruhe eingerichtete Projekttr gerschaft Programm Lebens grundlage Umwelt und ihre Sicherung BWPLUS gef rdert Wir m chten uns an dieser Stelle beim Projekttr ger
290. hemischen Atlas f r Baden W rttemberg Birke 2003 22 mem re Schwermetallemissionen aus dem Grundwasser im Kraichbach und im Vorprojekt HAHN et al 2001 2 umus44444444HRHHnnnnnnnnnnnnnnaannnn F r das Testgebiet angenommene Schwermetallgehalte Gsoo sm IN den Oberb den Img kgl asae ass aneeahae Schwermetallemissionen EERsm zufolge Bodenerosion im oberen Kraichbach in K a 1022er Vorgeschlagene Schwermetall Entlastungskonzentrationen Cyux sm ug l der Regenbauwerke aus BROMBACH amp FUCHS 2003 Wirkungsgrade ngop von f r Schwermetalle Schwermetallemissionen EMKsy im Testgebiet aus dem Pfad Mischkanalisations berl ufe kg a 442244444444 Ren Ablaufkonzentrationen f r Schwermetalle kommunaler Kl ranlagen Cka sm 1997 bis 2000 aus FUCHS et al 2003 in ug l Schwermetallemissionen EKAsm aus kommunalen Kl ranlagen im oberen Kraichbach in kg a 4444444444440400RRR nennen Schwermetallfrachten der atmosph rischen Deposition der IKSR 1999 und aus SM MONERIS Baden W rttemberg FUCHS 2003 Schwermetallfrachten ber die atmosph rische Deposition auf die Gew sseroberfl che EAD im Kraichbach nach den aktuellen Berechnungen und aus dem Vorprojekt HAHN et al 1992 Daten zur Ermittlung der ber Hofabl ufe ausgetra
291. hen auf die beprobten Wege trat nicht in die Mittelwertbildung mit ein bezogen Nur zwei weitere Literaturstellen wurden berhaupt gefunden in denen l ndliche Wege die N hrstoffe betreffend beprobt wurden Die dort angegebenen Phosphor Konzentrationen 135 liegen mit 1 26 mg l BRIESE amp ERPENBECK 1986 und 0 90 mg l DUNCAN 1997 in der gleichen Gr enordnung wie die Werte von BEUDERT Auch durch sie werden die hier angenommenen Konzentrationen also eher best tigt als in Frage gestellt Angesichts der nicht unerheblichen Fl chen die landwirtschaftliiche Wege einnehmen kommt ihnen ber die hier angenommene Konzentration eine relevante Bedeutung als Emissionsquelle zu das Wissen ber diesen Eintragspfad erscheint im Vergleich dazu eher d rftig Tabelle 5 23 Stickstoff und Phosphor Konzentrationen Csw im Regenabfluss au er rt licher Stra en und Wege mg l N P Stra en 4 55 0 78 Wege 2 80 1 76 1 Summe von NH N und NO N Ergebnisse Durch den hohen Anteil den die Fl chen der Wege an den in diesem Pfad ber cksichtigten Gesamtfl chen haben und die beim Phosphor sogar h heren Konzentrationen die die Abfl sse von den Wegfl chen haben sind die Emissionen von au er rtlichen Stra en und Wegen bei den N hrstoffen fast vollkommen von den Wegen bestimmt 93 der Gesamtfracht an Stickstoff ESW von 0 639 t a stammt von den Wegen Beim Phosphor ist die Dominanz noch bemerkenswerter 98 der Fracht sta
292. her Verfahren Vertieferarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht SLA 2004 Regionaldaten der Internetseiten des Statistischen Landesamtes Baden W rttemberg 15 03 2004 http www statistik baden wuerttemberg de SOMMER M 1999 Bodenkundliche Grundlagen In DABBERT et al 1999 S 30 33 SOMMER M amp MURSCHEL B 1999 Erosion und N hrstoffabtrag In DABBERT et al 1999 S 68 78 STALA 1998 Abwasserbeseitigung 1996 Statistisches Landesamt STALA Baden W rttemberg Stuttgart STATISCHES LANDESAMT BADEN W RTTEMBERG SLA 1999 Struktur und Regionaldaten bank des Statistischen Landesamtes Baden W rttemberg unter http www statistik baden wuerttemberg de SRDB STATISCHES LANDESAMT BADEN W RTTEMBERG SLA 2000 Landwirtschaftsz hlung 1999 Betriebsgr enstruktur Bodennutzung Viehhaltung sozial konomische Betriebstypen Betriebssystematik Arbeitskr fte Hofnachfolge und Besitzverh ltnisse Gemeindestatistik 2000 Band 560 Heft 3 STATISTISCHES BUNDESAMT 2003 ffentliche Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung 2001 Umwelt Fachserie 19 Reihe 2 1 Statistisches Bundesamt Wiesbaden ST LTING B 2002 Abschlussbericht ber die Mischwasserbehandlung in NRW Absch tzung der von Regenentlastungsanlagen ausgehenden Gew sserbelastung Teil 2 Projekt im Auftrag des Ministeriums f r Umwelt und Naturschutz Landwirtschaft und V
293. hme des Landsat Attributs Es wird angenommen dass die Fl che inzwischen extensiviert wurde Die somit berarbeiteten und validierten ATKIS Daten der landwirtschaftlichen Anbaufl chen wurden genutzt zur Abgrenzung eines Schlages im Sinne der ABAG also der kleinsten r umlichen Einheit Diese sind dabei nicht unbedingt mit den tats chlichen Schl gen iden tisch wie die Gegen berstellung der H ufigkeitsverteilungen der Schlaggr en in Abbildung 10 6 zeigt Zu sehen sind die H ufigkeitsverteilung aus dem InVeKoS_ Integriertes Verwaltungs und Kontrollsystem der EU bzw aus dem Modell von M v us f r drei Gemeinden im Kraichgau beide aus M v us 1999 sowie die Verteilung der im hier bearbeiteten Projekt genutzten Schl ge f r das obere Einzugsgebiet des Kraichbaches 227 0 45 0 40 0 35 0 30 0 25 H InVeKoS n 51900 Modell n 73900 0 20 ATKIS n 5396 relative H ufigkeit 0 15 0 10 0 05 al Aa 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 5 gt 5 0 00 Schlaggr e ha Abbildung 10 6 Relative Schlaggr en im Kraichgau nach InVeKoS dem Modell von M v us 1999 und den im Projekt genutzten ATKIS Daten Dabei ist jedoch ein entscheidender Unterschied zu beachten Im Modell von M vius wurden die tats chlichen Schl ge
294. hmen sondern entsprechend Kapitel 3 und BE Mischwasserkonzentrationen zu w hlen 4 4 Weitere Emissionspfade 4 4 1 Kommunale Kl ranlagen Beschreibung der Kl ranlagen Nach den Ergebnissen aus der Grobbilanz siehe Endbericht zum Vorprojekt HAHN et al 2001 sind die Kl ranlagen f r alle Stoffe einer der wesentlichen Eintragspfade in den Kraichbach F r Phosphor Cadmium und Quecksilber stellen sie danach sogar den bedeutensten Einzelpfad dar Im Gebiet des oberen Kraichbachs liegen zwei Kl ranlagen Sie nutzen beide den Kraichbach selbst als Vorfluter und geh ren nach Anhang 1 der Abwasserverordnung der Gr enklasse 4 an Damit unterliegen sie Anforderungen von 18 mg Nees l bzw 2 mg P I welche sie deutlich unterschreiten Die Kl ranlage der Stadt Kraichtal in Unter wisheim wurde bereits beim Bau 1978 mit einer Denitrifikationsstufe sowie einer Phosphorelimination ausgestattet Seit dem waren lediglich kleinere Ausbauten notwendig 1986 wurden drei Schlamm Stapelbeh lter Nacheindicker installiert und 1993 eine F llmittel Zugabestation eingerichtet Die Anlage ist auf 32 500 EW ausgebaut und behandelt derzeit das Abwasser von rd 15 000 Einwohnern Sie entsorgt damit fast ausschlie lich im Mischsystem das Abwasser aller neun Ortsteile der Stadt Kraichtal Weitere Orte sind nicht angeschlossen Auch das Kanalsystem der Kl ranlage Flehingen Abwasserzweckverband Oberer Kraich bach ist zum berwiegenden Teil
295. hnen die Eintr ge aus Dr nagen nach diesem Prinzip Apg C EDR a ioe me Gleichung 4 24 1 000 000 000 EDR Emissionen aus Dr nagen t a oder kg a 87 Qint Bas Dr nspende m a Apr Gr e der dr nierten Fl che m Cor Stoffkonzentration im Dr nagewasser mg l oder ug l Die Berechnung der Nitratkonzentration im Dr nagewasser inklusive der Denitrifikation erfolgt wie die Berechnung der Nitratkonzentration im Grundwasser und wird im Kapitel 4 1 4 Gleichung 5 8 bis 5 11 beschrieben Die Umsetzungsprozesse finden in den oberen Bodenschichten innerhalb der durchwurzelten Zone statt Da sich die Dr nagesystem mit ca 90 cm Tiefe unterhalb der durchwurzelten Zone befinden kann davon ausgegangen werden dass die Konzentration der Dr nageausl sse der Grundwasserkonzentration entspricht Der eigentliche Ansatz zur Berechnung der Stoffeintr ge ber Dr nagen steht insgesamt nicht zur Diskussion da der Ansatz als freiskalierbar in Abh ngigkeit von den verf gbaren Daten eingestuft wird Die r umliche Aufl sung der stofflichen Seite unterschreitet derzeit nicht die Gemeindeebene die Wasserfl sse hingegen k nnen mit LARSIM auf 1 km in Abh ngigkeit der Landnutzung bis auf Tageswerte heruntergebrochen werden Die zeitliche Aufl sung der Wasserfl sse ist also generell m glich aber nur sinnvoll wenn sie mit dem stofflichen Input berlagert werden kann Schnelle Austr ge bei Regen nach einer D ngung sowie die Unte
296. hner der nicht ber einen An schluss an eine Kl ranlage verf gt ist kleiner als 1 Ausf hrliche Informationen zu den Kl ranlagen den Entw sserungssystemen und den Anlagen dezentraler Abwasserentsorgung finden sich in den Kapiteln 4 4 1 4 4 6 und 4 4 7 15 ll TEIL Material und Methoden 3 Datengrundlagen 3 1 Geodaten Karten und fl chenhafte Daten F r das Projekt konnten die im Folgenden dargestellten Geodaten also an Geografische Informationssysteme gekoppelte digitale Daten genutzt werden Der Buchstabe R steht dabei f r Rasterdaten V f r Vektordatens tze und B f r ein ggf als Rasterdatensatz gespeichertes Bild e Landnutzung nach Landsat f r 1993 und 2000 R e Digitales H henmodell R e politische Grenzen bis zur Gemarkungsebene V e Topografische Karten TK 25 und TK 50 B e Bodenkarten BK 25 B K 200 und B K 350 V e Orthophotos B e ATKIS Daten V e Grenzen der Wasserschutzgebiete V e Drainagepl ne V Als analoge Karten lagen vor und wurden genutzt e Kanalisationspl ne Als Eingangsdaten in die Emissionsberechnungen gingen weiterhin ein die Berechnungs ergebnisse vom e hydrologischen Wasserhaushaltsmodell LARSIM Die genutzte Projektion ist das Gau Kr ger Koordinatensystem 3 Meridianstreifen Die Grenzen der Einzugsgebiete wurden im GIS aus dem Digitalen H henmodell abgeleitet Beschreibung der Geodaten und Karten Die Datens tze der Landnutz
297. hung der Erosionsanf lligkeit der B den im Einzugsgebiet Orvenyes Balaton Diplomarbeit am Institut f r Angewandte Physische Geographie Universit t Trier unver ffentlicht 208 SCHAUB D amp PRASUHN V 1993 The role of test plot measurements in a long term soil erosion research project in Switzerland In Wicherek S Hrsg Farm land erosion In temperate plains environment and hills Proceedings of the International Symposium on Farm Land Erosion Paris Saint Cloud France 25 29 May 1992 Amsterdam Elsevier S 111 123 SCHEFFER B 2003 Bodenfruchtbarkeit und Gew sserschutz Wasserwirtschaft 93 12 S 28 32 SCHEFFER F amp SCHACHTSCHABEL P 1998 Lehrbuch der Bodenkunde 14 Auflage Stuttgart Ferdinand Enke Verlag SCHEFFER F amp SCHACHTSCHABEL P 1992 Lehrbuch der Bodenkunde 13 Auflage Stuttgart Enke Verlag SCHEIDIG A 1934 Der L ss und seine geotechnischen Eigenschaften Dresden Leipzig Zitiert nach EITEL 1989 SCHERER U 2003 Scherer Institut f r Siedlungswasserwirtschaft berlassung von Messdaten von Phosphor Oberbodengehalten aus dem Weiherbach Gebiet SCHMIDT J 1991 A mathematical model to simulate rainfall erosion In BORK H R DE PLOEY J amp SCHICK A P Hrsg Erosion Transport and deposition processes theorie an dmodels Catena Suppl Bd 19 S 101 109 Zitiert nach SCHMIDT 1998 SCHMIDT J 1998 Modellbildung und Prognose zur Wasserer
298. ich Beides l sst sich direkt im gew hlten Gleichungsansatz nachvollziehen ber eine Abminderung der Ablauf konzentrationen bzw entsprechende Modifikation des Anschlussgrads und Verlustanteils Betrachtet man die Stra en so sind die ursachenbezogenen Ma nahmen z B Reduktion des Schwermetallgehalts von Bremsbel gen nur auf ber rtlicher Ebene denkbar eintrags vermindernde Ma nahmen k nnen dagegen ausschlie lich direkt vor Ort ergriffen werden Dabei muss abgewogen werden eine Versickerung in der Fl che verursacht zwar eine geringere Belastung des Grundwassers da sie mit potenziell h herem Wirkungsgrad erfolgt sie hat daf r gegen ber der eher punktartigen Versickerung in speziellen Versickerungs anlagen Regenr ckhalt Sickerbecken den Nachteil dass die Belastung des Filtermaterials des Bodens diffus und damit nicht kontrollier und austauschbar erfolgt Einer Versickerung sind aber im hier betrachteten Gebiet auch nat rliche Grenzen gesetzt die hydraulische Leitf higkeit der vorherrschenden B den im ges ttigten Zustand ist als sehr gering zu bewerten BEUDERT 1997 Ma nahmen bez glich der Wege sind deutlich anders zu betrachten Wegen der L nge des Wegenetzes ist der Bau spezieller Regenabflussbehandlungsanlagen nicht angemessen bez glich der Schwermetalle sind die Oberfl chenabfl sse zudem auch nicht als proble matisch zu bewerten F r die N hrstoffe gilt dies nicht St rkere ber das nicht v
299. ich auf den biologischen Teil der Kleinkl ranlagen konzentrierte der den Mehrkammergruben nachgeschalteten ist wurden die Ablaufkonzentrationen dieser Mehrkammergruben also der Zulauf des biologischen Teils nicht aber die korrespondierenden Zulaufkonzentrationen gemessen Unter Zuhilfe nahme einer einwohnerspezifischen Wassermenge konnte jedoch aus diesen Ablaufkon zentrationen der Mehrkammergruben entsprechende Ablauffrachten berechnet werden und aus diesen zusammen mit den o g einwohnerspezifischen Emissionsfrachten Wirkungsgra de abgesch tzt werden Als einwohnerspezifische Wassermenge wurde ein Wert von 110 EW d angenommen was im mittleren Bereich der Angaben von HOHEISEL 2001 SCH TTE 2000 und der Stadt Bruchsal HARTENSTEIN 2001 liegt Der Mittelwert des Ablaufs der Mehrkammergruben bei AGWA 1991 betr gt f r den Gesamt stickstoff 70 mg l woraus sich eine einwohnerwertspezifische Ablauffracht von 7 7 g EW d ergibt Bei einer Emissionsfracht von 11 g EW d ergibt sich damit f r den Stickstoff ein Wirkungsgrad nmra n von 30 Beim Phosphor betrug der Mittelwert der von AGWA 1991 beprobten Mehrkammergruben 10 mg l Nach analogem Vorgehen zum Stickstoff ergibt sich daraus ein Wirkungsgrad von 40 Es ist aber zus tzlich zu ber cksichtigen dass der gemessene Parameter nur dem gel sten Teil gleichgesetzt werden kann EBERS amp BISCHOFSBERGER 1992 geben an dass in Mehrkammergruben 45 bis 98 der abfiltrie
300. icht erwartet worden weil der in den Nachbarschaftsb chern angegebene Wert eigentlich genau als arithmetisches Mittel der Messungen der Eigenkon trolle erhoben wird Es konnte nicht gekl rt werden wie diese Diskrepanz in den Konzentra tionsangaben zustande kommt sicher ist aber dass es sich nicht um Rundungsfehler handelt Die mittleren Abweichungen zwischen dem arithmetischen Mittel und dem abflussgewich teten Mittel der gemessenen Konzentrationen welches zum Berechnen der wahren Ablauf fracht sicherlich das geeignetste ist betrugen 1 5 bzw 2 5 f r Stickstoff bzw Phosphor Hoch sind allerdings auch hier die Standardabweichungen Bei Stickstoff betr gt sie 5 7 bei Phosphor sogar 9 7 Bei der vorliegenden Datenbasis 30 Kl ranlagenjahre lagen die ber das arithmetische Mittel berechneten Konzentrationen beim Stickstoff in zwei F llen ber 10 neben dem abflussgewichteten Mittel beim Phosphor sogar in f nf F llen Gr nde f r diese Abweichung k nnen die Anzahl und zuf llige Verteilung der Eigenkontroll messungen sein die fehlende Konstanz des Ablaufes oder das Ma der Ver nderung der Konzentrationen bei ver nderten Abfl ssen Auffallend war dass es typische Kl ranlagen gibt die bei einem oder sogar beiden Parametern in jeweils beiden Jahren zu auffallend hohen Abweichungen tendierten Diese zeichnen sich aber weder durch eine auffallend geringe Anzahl an Stichproben noch durch eine stark durchflussa
301. ie durchgezogene Linie stellt den Median der jeweiligen Messstelle dar im Grundwasser im Statistische Auswertung Box Plots aller Nitratmessungen der Routineproben an den einzelnen Untersuchungsstellen Landnutzungsverteilung in den Teileinzugsgebieten und im gesamten EINZUGSGEDIE ke He E EESE Pca Gehalte des Oberbodens im Testgebiet differenziert nach der Nutzung der Parzelle senkrechter Strich Wertebereich Box Mittelwert Standardabweichung Stern Median Zahl Wert d Medians waagerechter Balken Mittelwert F r die Sch tzung der Emissionen ber den Pfad kommunale Kl ranlagen genutzte Jahresmittel der Konzentrationen von anorganischem Stickstoff Cka nanorg Und Gesamtphorphor Crap mg l N hrstoffemissionen EKA p aus den kommunalen Kl ranlagen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs in den Jahren 1995 96 bzw DO 1a a at aa a Stickstoff und Phosphatgesamtfrachten EHO p von Hofabl ufen der einzelnen Gemeinden 44444440440H0nnRnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnne Berechneten j hrlichen Stickstofffrachten g ha die ber Abschwemmung ausgetragen werden uunuuesssssnnnnnnnennnnnnnn nennen nn Statistik der 14 t glichen Probenahme zweier Dr nagen Humsterbach Brache Kraichbach Acker Anteile zu denen die N hrstoffemissionen aus dezentraler Abwasserentsorgung EDAnp aus Mehrkammergruben und abflusslosen Gruben stammen u224422
302. ie Schwermetalle konnte auf Bodenmes sungen der LfU auf Ackerfl chen aus dem Jahre 2000 zur ckgegriffen werden LfU 2003 Keiner der zehn untersuchten Standorte lag innerhalb des hier untersuchten Testgebietes so dass kein repr sentativer Messwert herangezogen werden konnte Es wurde mit dem 142 Mittelwert der zur Verf gung stehenden Daten gerechnet die genutzten Zahlen sind in Tabelle 5 6 wiedergegeben Tabelle 5 28 F r das Testgebiet angenommene Schwermetallgehalte Ggop sm in den Oberb den mg kg Cd Cr Cu Ni Pb Zi 0 2238 35 10 14 03 24 42 29 34 60 92 Ergebnisse Tabelle 5 29 zeigt die mit der in Kapitel beschriebenen Methode und den in Tabelle 5 6 angegebenen Oberbodengehalten berecrineten Schwermetallemissionen ber Bodenero sion Tabelle 5 29 Schwermetallemissionen EERsu zufolge Bodenerosion im oberen Kraichbach in kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zi 1 31 205 57 82 17 143 02 171 83 356 78 5 2 3 Mischkanalisations berl ufe Stoffliche Eingangsdaten Die Vorgehensweise bei der Ermittlung der mittleren j hrlichen Schwermetallfrachten die ber den Pfad Mischkanalisations berl ufe in die Gew sser eingetragen werden entspricht der f r die N hrstoffe siehe Kapitel 3 Die Mediane der Schwermetallkonzentrationen im berlaufwasser aus Zentraleuropa in Tabelle 5 30 dokumentiert Analog dem Vorgehen von FUCHS et al 2003 wurde der Wert f r Blei um ca 30 reduziert Tabelle 5 30 Vorgeschlagene Schw
303. iedichte E 186 300 o oO J oe oO 250 70 60 200 E a g 2 g 50 S Jahres R Faktor 5 150 Anz erosiver Ereignisse x W _ Anz Ereignisse g E lt W 30 100 am d 50 oO 1 2 3 4 5 8 3 Grenze 0 01 mm 5 min Abbildung 7 10 Verlauf der Anzahl der Ereignisse der erosiven Ereignisse und des R Faktors f r das Jahr 1966 bei steigendem Grenzwert f r die Definition eines Ereignisses Eine sortierte Darstellung der Niederschl ge mit den 15 gr ten E lz0 Werten des NiedSim Jahres 1966 f r die Berechnung ohne Grenze bzw mit einer Grenze von 0 083 mm 5min 1 mm h zeigt Abbildung 7 11 Eine genauere Analyse der acht gr ten E lso Werte ergab dass sie sich in beiden F llen auf die gleichen Regenereignisse beziehen i d R sogar in der gleichen Reihenfolge Ohne Grenze machen diese 8 Ereignisse 76 des R Faktors aus mit Grenze sogar 94 Der wesentliche Teil der Regenereignisse wird also mit wie auch ohne Grenze gleicherma en erkannt N E 130 Wert d Regens S E B0 Wert d Regens 3 o n a o o o n a o o
304. iesem Gebiet ist dringend notwendig um zu Verfahren zu kommen die den Sediment Eintrag in seinem unterschiedlichen Ausma innerhalb eines mesoskaligen Fluss gebiets ausweisen k nnen Dies w re vor allem auch bez glich der Ma nahmenplanung von hoher Bedeutung 13 Ausgehend von dem urspr nglich von YOUNG amp MUTCHLER 1969 beschriebenen Konkavhang wurde die H he des Mittelpunkts des Hanges ber dem Hangfu in 5 Schritten erh ht bzw reduziert 49 Anreicherungsfaktor Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden dass der Transport von losgel stem Bodenmaterial k rnungsselektiv erfolgt Dies kommt zum Einen daher dass das Material w hrend des Abtragsprozesses sortiert wird zum Anderen wird auf Depositionsfl chen zuerst sandreiches Material sedimentiert GRUNEWALD 1999 Ist nun zudem der Gehalt des betrachteten N hr Schadstoffes im vorzugsweise transportierten feink rnigen Material h her als im Ausgangsboden so ist der Gehalt an Stoffen im das Gew sser erreichenden Sediment erh hten Dieser Anreicherung muss in der Sch tzung der ausgetragenen Stofffrachten Rechnung getragen werden was ber den Anreicherungsfaktor geschieht zu Englisch enrichment ratio ER In Deutschland ist eine von AUERSWALD 1989 durch ber 4 000 Simulationsl ufe mit dem Modell CREAMS ermittelte Beziehung am weitesten verbreitet Sie lautet ER 2 53 A Gleichung 4 14 mit A Bodenabtrag t ha a Die Form
305. igen Messungen verdeutlicht Der Mittelwert des Bodenabtrags dieser 11 geneigten Messparzellen unter Schwarzbrache betrug 4 5 t ha a Dieser Wert gibt keinerlei Anlass die im Projekt berechneten Bodenabtr ge als zu hoch einzusch tzen Auch zum Gegenteil wird angesichts der gro en Unsicherheiten bez gl der bertragbarkeit kein Anlass gesehen CLEMENS amp STAHR 1994 nutzten Tiefenprofile in Kolluvienbereichen um aus diesen den Gesamtbodenabtrag der letzten 40 Jahre zu berechnen Dem sprunghafte Anstieg der anthropogenen Schadstoffe Cadmium und Blei in den Ablagerungen konnte ihr stark steigendes Auftreten in der Umwelt seit 1940 zeitlich zugeordnet werden Die ber dieser Sprungschicht liegende Bodenmasse wurde gesch tzt und auf die Einzugsgebiete bezogen zwischen 20 und 47 ha Obwohl diese Methode die untere Grenze des Bodenabtrags ermittelt da aus dem Einzugsgebiet ausgetragenes Bodenmaterial nicht erfasst wird und zudem im Gegensatz zu direkten Bodenabtragsmessungen auf Feldern ber eine gr ere Fl che integriert wird ermittelten CLEMENS amp STAHR 1994 sehr hohe Werte von kleiner 14 bis 84 t ha a Auf ihren Angaben zum Gebiet fu ende berschl gige Berechnungen mit der 7 Messungen von Beudert 1997 in einem kleinen l ndlichen Einzugsgebiet zufolge wurde in einem durch ein Gro ereignis gepr gtem Jahr 98 der gesamten ber vier Jahre realisierten Fest stofffracht ausgetragen 40 ABAG kommen zu ein
306. immt werden Als weitere Angabe wird lediglich der Trinkwasserverbrauch ben tigt der jedoch auch an anderer Stelle in die Modellierung einflie t und somit ohnehin zu erheben war 400 321 300 1 290 nase 294 246 250 234 234 203 202 200 182 4859 150 100 50 mittlerer monatlicher Fremdwasserzuschlag 0 Monat Abbildung 4 18 Mittlerer Fremdwasserzuschlag der Kl ranlage Unter wisheim berechnet nach der Methode des gleitenden Minimums monatl Durch schnittswerte 66 Abbildung 4 18 zeigt das Ergebnis der Berechnungen des Fremdwasserzuschlages Quotient aus Fremdwasserzufluss und Schmutzwasserzufluss f r die Kl ranlage in Unter wisheim Das Ergebnis best tigt die Befunde aus oben genannter Studie zum Fremdwasseraufkommen in Baden W rttemberg e Die Kl ranlage Unter wisheim zeigt eine ausgepr gte Saisonalit t des Fremdwasser aufkommens Hohe Fremdwasserzuschl ge ergeben sich in den Wintermonaten von November bis April Die Maxima treten in der Regel in den Monaten M rz und April auf Minimale Fremdwasserzuschl ge werden am Ende des Sommerhalbjahres in den Monaten September und Oktober festgestellt Bei keiner der in Baden W rttemberg untersuchten Kl ranlagen konnte ein anderes jahreszeitliches Schwankungsverhalten nachgewiesen werden FUCHS amp LUCAS 2001 e Die
307. in erarbeitet und soll 2004 ver ffentlicht werden FUCHS et al 2003 wurden von der BGR vorab schon die aktuellen Daten f r Baden W rttemberg zur Verf gung gestellt BIRKE 2003 Die Mediane der Schwermetalle sind in Tabelle 5 26 dargestellt Tabelle 5 26 Median der aktuellen Daten des Geochemischen Atlas f r Baden W rttemberg Birke 2003 Geochemischer Atlas Cd Cr Cu Ni Pb zn Median aller Proben ug l 0 011 0 17 0 84 2 98 0 029 0 88 Ergebnisse Die berechneten Schwermetallemissionen aus dem Grundwasser sind in Tabelle 5 27 aufgef hrt zum Vergleich enth lt die Tabelle ebenfalls die Ergebnisse aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 die mit MONERIS berechnet wurden Tabelle 5 27 Schwermetallemissionen aus dem Grundwasser im Kraichbach und im Vorprojekt HAHN et al 2001 kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zn Kraichbach 0 23 3 6 17 8 63 2 0 61 18 7 Vorprojekt 0 35 28 9 19 2 16 0 21 2 67 4 Die z T erheblich h heren Frachten aus dem Vorprojekt resultieren aus den h heren Schwermetallkonzentrationen die in die Berechnung mit eingegangen sind Dies ist bei Chrom Blei und Zink der Fall Nickel hingegen wurde offensichtlich im Vorprojekt mit einer relativ niedrigen Konzentration untersch tzt Die Eingangsdaten aus dem Vorprojekt stammen aus dem bundesweiten MONERIS UBA 2001 und wurden mit lteren ungenaueren Analysemethoden erhoben 5 2 2 Erosion Stoffliche Eingangsdaten F r die Festlegung von Oberbodengehalten f r d
308. in Tabelle 5 6 zusammenge stellt 144 Tabelle 5 33 Ablaufkonzentrationen f r Schwermetalle kommunaler Kl ranlagen Cka sm 1997 bis 2000 aus FUCHS et al 2003 in ug l Cd Cr Cu Ni Pb Zn 0 19 2 16 14 96 4 12 2 01 52 08 Ergebnisse Die Schwermetallemissionen die den kommunalen Kl ranlagen zugewiesen werden k nnen sind in Tabelle 5 34 dargestellt Da aufgrund der mangelhaften Datenlage f r beide Kl ranlagen f r jedes Schwermetall die jeweils gleiche Ablaufkonzentration angesetzt werden musste ist eine Analyse der Aufteilung der Frachten auf die einzelne Kl ranlage uninteressant Diese spiegelt lediglich die Verteilung der behandelten Wassermengen wieder Tabelle 5 34 Schwermetallemissionen EKAsm aus kommunalen Kl ranlagen im oberen Kraichbach in kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zn 1 23 13 93 96 47 26 57 12 96 335 84 5 2 4 2 Atmosph rische Deposition auf die Gew sseroberfl che Stoffliche Eingangsdaten Zur Berechnung der Schwermetallfrachten ber die Atmosph rische Deposition werden Daten aus dem auf Schwermetalle bertragene und speziell f r das Land Baden W rttem berg aufbereitete Modell MONERIS FUCHS 2003 verwendet Zum Vergleich werden Daten der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins IKSR 1999 herangezogen Tabelle 5 35 Die Schwermetalldepositionen aus SM MONERIS BW liegen deutlich unter denen der IKSR Auf die Daten aus MONERIS wurde wegen der aktuelleren Bezugsjahre von 1998 2001 zur ckg
309. ine Reduzierung das Gel ndeexperiment Langenzell In RICHTER G Hrsg Bodenerosion Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft S 194 203 BARTELS H MALITZ G ASMUS S ALBRECHT F M DIETZER B G NTHER T amp ERTEL H 1997 Starkniederschlagsh hen f r Deutschland Kostra Deutscher Wetterdienst 196 Gesch ftsfeld Hydrometeorologie Offenbach am Main Selbstverlag des Deutschen Wetterdienstes BEASLEY D B 1977 ANSWERS A mathematical model for simulating the effects of land use and management on water quality Ph D Theses Purdue University West Lafayette IN Zitiert in RODE M 1995 Quantifizierung der Phosphorbelastung von Flie gew ssern durch landwirtschaftliche Fl chennutzung Boden und Landschaft Schriftenreihe zur Boden kunde Landeskultur und Landschafts kologie Band 1 Justus Liebig Universit t Gie en BEHRENDT H BACH M KUNKEL R OPITZ D PAGENKOPF W G SCHOLZ G amp WENDLAND F 2002 Quantifizierung der N hrstoffeintr ge der Flussgebiete Deutschlands auf der Grundlage eines harmonisierten Vorgehens Umweltforschungsplan des Bundesmi nisters f r Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit Forschungsvorhaben Wasser For schungsbericht 29922285 BEHRENDT H HUBER P OPITZ D SCHMOLL O SCHOLZ G amp UEBE R 1999 N hrstoffbilanzierung der Flu gebiete Deutschlands Umweltbundesamt Texte 75 99 Berlin BEHRENDT H OPITZ D amp PAGENKOPF W
310. iner vergleichsweise geringen Standardabweichung von 9 SCHERER 2003 Die zweite Messkampagne wurde im Rahmen des hier vorgestellten Projektes durchgef hrt im Jahre 2003 wurden 12 Ackerfl chen im Gebiet um Gochsheim beprobt Der Mittelwert des Oberbodengehalts von Phosphor betr gt dort 1 004 mg kg und war damit fast identisch mit dem Median Die Standardabweichung bel uft sich auf 17 Generell zeigt sich dass der ber die Phosphor bersch sse berechnete Oberbodengehalt sehr gut mit den gemessenen Werten im Weiherbach Einzugsgebiet bereinstimmt auch die Berechnung bezog sich auf dieses Teilgebiet Diese Methode wird trotzdem eher als Behelfsma nahme angesehen die auf gro en Skalen in Ermangelung von entsprechenden Grundlagendaten zum Einsatz kommen kann Die sp teren Messungen um Gochsheim liefern etwas niedrigere Werte als die fr heren im Weiherbachgebiet Es kann nicht gesagt werden ob dies bereits das Ergebnis einer sinkenden P D ngung ist oder ob davon ausgegangen muss dass im Einzugsgebiet des Weiherbachs insgesamt hohe N hrstoffgehalte zu verzeichnen sind F r das Projekt wurde mit einem Phosphor Oberbodengehalt von 1 000 mg kg gerechnet Eine gesonderte Berechnung von Weing rten wie sie aufgrund der Pca Analysen naheliegt musste aufgrund von mangelnden Pees Messdaten auf diesen Fl chen entfallen Ergebnisse Die N hrstoffemissionen die sich aus Bodenerosion im oberen Kraichbach ergeben sind in Tabelle 5
311. isses vorgestellt und kurz diskutiert werden AUERSWALD 1992 berechnete aus Daten von WISCHMEIER 1975 Gleichung z f r ein Sediment Eintragsverh ltnis SDR 0 02 0 385 Agza Gleichung 4 11 mit SDR Sedimenteintragsverh ltnis Azze Einzugsgebietsgr e km Das gr te von WISCHMEIER 1975 untersuchte Einzugsgebiet hatte eine Fl che von 500 km so dass diese Gleichung nur f r Berechnungen auf der Ebene kleiner Flussgebiete zur Anwendung kommen sollte F r gr ere Flussgebiete leitete AUERSWALD 1992 aus eigenen Daten Gleichung HZ her Y 700 8 5 Aeza VA Gleichung 4 12 mit Y Sediment Fracht t a Azze Einzugsgebietsgr e km7 A mittlerer j hrlicher Bodenabtrag t ha a Diese Gegen berstellung soll keineswegs eine Wertung darstellen denn mit den besser angepassten Gleichungen handelt man sich stets den Nachteil der begrenzten r umlichen G ltigkeit ein 43 Diese Gleichung wurde zwar an Rhein und Elbe verifiziert Abweichung lt 20 AUERSWALD 1992 es muss jedoch beachtet werden dass sie die Sedimentfracht berechnet und nicht ein Eintragsverh ltnis So k nnen sich mit dieser Gleichung mathematisch begr ndet durch den Ordinatenabschnitt von 700 t a bei kleinen Einzugsgebieten oder Gebieten mit geringem Bodenabtrag Sedimentaustr ge ergeben die die Summe der mittleren j hrlichen Bodenabtr ge in der Fl che bertreffen Auch der Anteil an landwirtschaftlichen Fl chen im
312. ist der Ansatzpunkt f r diese nicht auf der hier betrachteten Ebene zu suchen Der Ausbau von Kl ranlagen hin zur weitergehenden Reinigung von N hrstoffen ist die klas sische Ma nahme des Gew sserschutzes Diese Option wurde in der Vergangenheit h ufig umgesetzt was einerseits zu Erfolgen im Gew sserschutz f hrte andererseits unter Ber ck sichtigung von Kosten Wirksamkeits Aspekten heutzutage nur selten Spielraum f r weitere Ma nahmen l sst Diese Aussage trifft auf weite Teile Deutschlands zu so auch f r das Untersuchungsgebiet F r Schwermetalle gibt es keine spezifischen Kl rverfahren Ma nahmen zur Reduzierung der Emissionen dieser Stoffgruppe ber den Kl ranlagenablauf k nnen nur indirekt auf der Zulaufseite erhoben werden Industrielle Direkteinleiter Nach Aussagen der zust ndigen Beh rden gibt es im Einzugsgebiet des oberen Kraich bachs keine industriellen Direkteinleiter Anfrage bei Gemeindeverwaltung Sternental bzw Umweltamt Landratsamt Karlsruhe Aus diesem Grund fand eine n here Befassung mit dem Thema der Frachtsch tzung f r industrielle Direkteinleiter nicht statt Eine umfassende bersicht zu diesem Thema geben B HM et al 2001 auf die an dieser Stelle verwiesen sei 4 4 2 Atmosph rische Deposition auf die Gew sseroberfl che Die Deposition untergliedert sich in eine nasse und trockene Bei der nassen Deposition erfolgt der Stoffeintrag ber Regen Schnee Nebel oder Tau bei der
313. iv geringe Anzahl an Anlagen legt nahe dass hier mit berschaubarem Aufwand eine zumindest innerhalb dieses Emissionspfades deutliche Frachtreduktion bewirkt werden k nnte 5 1 4 8 Au er rtliche Stra en und Wege Stoffliche Eingangsdaten Wegen der untergeordneten Bedeutung die verkehrsb rtige Emissionen f r die Ver schmutzung der Stra en mit N hrstoffen haben wurden mittlere Konzentrationen des abflie enden Regenwassers au er rtlicher Stra en Csw von Stickstoff und Phosphor nicht typspezifisch erhoben Die gew hlten Werte entstammen einer allgemeinen Literaturre cherche H N IG 2002 und sind zusammen mit den Konzentrationen die f r die Wege gew hlt wurden in Tabelle 5 6 wiedergegeben den unbefestigten Wegen wurden die gleichen Konzentrationen wie den versiegelten zugwiesen wie es z B auch BEUDERT 1997 getan hat Die Konzentrationen des von Wegen abflie enden Regenwassers wurden BEUDERT 1997 entnommen abflussgewichtete Mittelwerte Auff llig ist dabei der berraschend hohe Wert f r Phosphor der z B ber der Ablaufkonzentration der Kl ranlagen im Einzugsgebiet liegt Generell muss jedoch angesichts der vorhandenen Stoffquellen auf landwirtschaftlichen We gen ein solch hoher Wert als m glich angenommen werden Den Werten von BEUDERT wird sowohl was die Probenahme als auch die Analyse betrifft eine hohe G te zugesprochen So wurden z B Messungen bei denen Oberfl chenabfluss benachbarter Ackerfl c
314. kJ m mm h ermittelt Die bernahme dieses Wertes f r das gesamte Testgebiet erscheint aus den oben erw hnten Gr nden und angesichts der vorhandenen Datengrundlage angemessen Analysen bez glich der Nutzung generierter Regenreihen NiedSim Programm der LfU Baden W rttemberg die eine fl chenhafte und zugleich r umlich differenzierte Ermittlung 213 des R Faktors erm glichen w rde werden in Kapitel 7 3 Berechnung des R Faktors mit NiedSim Daten vorgestellt 10 1 2 K Faktor Der K Faktor als zweiter dimensionsbehafteter Parameter der ABAG Gleichung gibt den j hrlichen Abtrag eines Bodens pro R Faktor Einheit auf der Standardmessparzelle s o an Seine Dimension ist damit t ha kJ m mm h bzw k rzer t h ha N Er spiegelt die Erosionsgef hrdung des Bodens wider Soll er berechnet werden so kann er mit den folgenden f nf Eigenschaften ausreichend gut quantifiziert werden SCHWERTMANN et al 1987 Gehalt an der Korngr e 0 002 bis 0 1 mm Gehalt an der Korngr e gt 0 1 mm Gehalt an organischer Substanz Aggregatklasse und Durchl ssigkeitsklasse Da diese Eingangsparameter jedoch nicht in der daf r notwendigen Genauigkeit vorlagen wurde der K Faktor aus Bodenkarten abgeleitet bzw bernommen Dies f hrt sicher bezogen auf den Einzelschlag zu Fehlern Bei einer fl chenhaften Berechnung des Bodenabtrags besteht hierzu jedoch keine Alternative zudem ist die hier gew hlte Vorgehensweise f r de
315. keit der DNR max Die Stickstoffkonzentration des Bodens in Bezug auf den mobilen Stickstoffanteil wurde durch die folgende Gleichung erhalten Ce Ta Gleichung 4 6 Csop n N Konzentration des Bodens bezogen auf den mobilen N Anteil mg N kg Boden rn Stickstoff berschuss auf der landwirtschaftlichen Fl che kg N ha a 7 5 berechnete durchschnittliche Bodenmasse bei einer durchschnittlichen effektiven Lagerungsdichte mg N kg Boden Der Austauschfaktor wurde aus der Austauschh ufigkeit des Bodenwassers gemessen an der pflanzenverf gbaren Wassermenge im Boden und der Sickerwassermenge berechnet Es handelt sich hierbei um den Wasserr ckhalt im Boden in Form seiner Wasserspeicher kapazit t Der Stickstoff der dadurch im Boden verbleibt sollte im Idealfall im Fr hjahr den Nmin Messungen entsprechen AH Qes 100 Gleichung 4 7 Wpf AF AH wenn AH lt 100 AF 1 wenn AH gt 100 AH Austauschh ufigkeit a Qsgas Basisabfluss oder Sickerwasser mm a Wpf pflanzenverf gbares Wasser mm AF Austauschfaktor Schwermetalle Zur Berechnung der Schwermetalleintr ge ber den Eintragspfad Grundwasser wurde auf den Ansatz von BEHRENDT et al 2001 bzw FUCHS et al 2003 zur ckgegriffen Der Zwischen und Basisabfluss wurden gemeinsam betrachtet und mit der entsprechenden Schwermetallkonzentration multipliziert um so die Fracht zu erhalten C EGW Qrasanr Cow Gleichung 4 8 1 000 000 000 EGW Stoffe
316. kstoff bersch sse im Boden wird auch nur die H lfte des Stickstoffs ausgewaschen Eine Mittelung der Stickstoffkonzentrationen des Grundwassers unter landwirtschaftlicher Fl chen ergibt 17 mg N I 75 mg NO l werden die Waldfl chen mit dazu gerechnet unter denen pauschal ein N Saldo von 4 9 kg N ha a GEBEL 2000 angenommen wird sinkt die mittlere Stickstoffkonzentration im Einzugsgebiet auf 13 6 mg N I 60 mg NOjz l Die Stick stoffkonzentrationen im Weiherbach ein Teileinzugsgebiet des Kraichbachs betr gt bis zum Pegel Menzingen 18 6 mg NO N 111 Vergleich mit gemessenen Nitratkonzentrationen im Grundwasser Ein Vergleich mit gemessenen Nitratwerten im Grundwasser ist nur anhand des Baden W rttemberg weiten Grundwassermessstellennetzes der Landesanstalt f r Umweltschutz LfU 2003 m glich Die regionalisierten Nitratkonzentrationen oberfl chennaher Grundwassermessstellen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs liegen zwischen 34 8 und 40 mg l 7 8 und 9 mg NO N I nur im stlichsten Bereich sind die Werte der h chsten Klasse mit Nitratkonzentrationen zwischen 40 und 78 mg l 9 und 17 6 mg NO N zuzuordnen Die in dem Projekt berechneten Nitratkonzentrationen in Abbildung 5 7 sind deutlich h her wobei die r umlichen Schwerpunkte im stlichen Bereich des Einzugsgebietes vergleichbar sind Bei Betrachtung der hinter den regionalisierten Werten stehenden Messwerten der Grundwassermessstellen best tigt sich dass
317. leichm ig oder zuf llig auf alle Kulturarten verteilt sondern wird sinnvollerweise verst rkt bei erosionsanf lligen Kulturarten angewendet Zuckerr ben bzw K rner und Silomais Sommers Angaben wurden den aktuellen Gegebenheiten im betrachteten Gebiet angepasst KERN 2003 und mit den statistischen Angaben zum Anbau der Kulturarten und den f r das MEKA Programm gemeldeten Mulch Fl chen in Einklang gebracht Dieser Schritt wurde integrierend f r alle Ackerfl chen im Projektgebiet vollzogen Da die Landnutzung im hier betrachteten Ausschnitt des Kraichgaus als relativ homogen zu bezeichnen ist entsteht dadurch keine verzerrende Wirkung wie sie z B von G NDRA et al 1995 beschrieben wird Die mittlere Kulturartenverteilung sowie der gesch tzte Anteil zu dem diese in Mulchsaat angebaut werden sind in Tabelle 10 4 dargestellt Die Fl chen der Gemeinden Ubstadt Weiher und Zaberfeld sowie die der St dte stringen Bruchsal Eppingen und Knittlingen wurden in der Berechnung nicht betrachtet da diese jeweils weniger als 2 des Testgebiets umfassen Ihnen wurden die f r die Hauptgemeinden berechneten Verh ltnisse zugewiesen Die C Faktoren f r die einzelnen Kulturarten wurde schlie lich der Literatur entnommen sie sind ebenfalls in Tabelle 10 4 dargestellt Tabelle 10 4 Mittlere im Projekt genutzte Anteile der Kulturarten sowie der Anteil zu dem diese in Mulchsaat angebaut werden und die zugewiesenen Werte f r den C
318. lem durch die geringere Evapotranspiration in den Wintermonaten kommt es zu erh hten Grundwasserneubildung MQuwinter 1 69 m s wodurch der Wasser speicher im Boden aufgef llt wird Der daraus resultierende erh hte Grundwasserzufluss nimmt dann mit zunehmender Vegetation langsam wieder ab und der mittlere Pegel sinkt MQsommer 1 09 m s 2001 16 5 4 w 3 Ly E Tagesgang m s 2 Monatsmittel m s Kalenderjahr 2001 obere H llwerte 1 mittlere Werte untere H llwerte 8 Unterschreitungsdauer Tage o 50 100 150 200 250 300 350 Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Abbildung 2 2 Tages und Monatsmittel der Abfl sse sowie Dauerlinie des Jahres 2001 und mittlere Werte obere und untere H llwerte der langj hrigen Dauerlinie Im Jahr 2002 finden mehrere starke Abflussereignis statt was zu einem deutlich h heren mittleren Abfluss im Sommer MQsommer 1 39 m s f hrt Auch die Dauerlinie liegt im Bereich weniger Unterschreitungstage sehr hoch sie erreicht teilweise die oberen H llwerte der 25 j hrigen Dauerlinie Der mittlere Abfluss im Winter liegt bei MQwinter 1 61 m s 2002 s 4 I f j g 3 e E P Tagesgang m s 5 I A Monatsmittel m s M L i Kalenderjahr 2002 In _ _ Aw Al f j obere H llwerte DJ ai Ex u 7 1 ING
319. lle vermes sungstechnische Aufnahme des Beckens nicht gesagt werden ob dieser Fehler auf fehlerhafte Messungen oder inzwischen veraltete Unterlagen zur ckzuf hren ist Die Fehler bleiben jedoch insgesamt in einer Gr enordnung dass es durchaus angemessen erscheint die Drosselkennlinie aus den Unterlagen zu berechnen Der Stauraumkanal Landshausen hat eine schwimmergesteuerte Drossel Die Differenz von gemessenem Wert zum aus den Unterlagen entnommenen Bemessungswert betrug ber 18 Die Kontrolle des Wertes aus den Unterlagen hat sich also in diesem Fall gelohnt Die Entlastungswassermengen w rden ohne diese Korrektur ungef hr um den gleichen Betrag zu niedrig berechnet Das Regen berlaufbecken welches sich auf dem Gel nde der Kl ranlage selbst befindet muss aufgrund der gesonderten Art der Beschickung anders betrachtet werden Die Beschickung erfolgt vom Hebewerk der Kl ranlage ber eine gesonderte Schneckenpumpe Der Wasserstand im R B somit auch die Frage des Anspringens des Kl r berlaufs hat keinen Einfluss auf den Wasserstand im Pumpensumpf und damit die F rderleistung der Schneckenpumpen des Kl ranlagenzulaufs Letztere aber sind von ihrer Funktion her als Drosseln zu betrachten Das Wasser im Becken ist somit vom Drosselabfluss hydraulisch entkoppelt Daraus ergibt sich dass die Angabe eines Wertes f r den Drosselabfluss nach klassischer Definition nicht m glich ist Es wurde deswegen eine Auswertung von Ausdruck
320. llgehalten von Minerald ngern multipliziert Bei den Wirtschaftsd ngern muss vorher noch die Trockenmasse berechnet werden die mit 8 4 MLR 1998 angenommen wird dann wird genauso verfahren wie bei den Minerald ngern d h die berechnete ausgetragene Wirtschaftsd ngermenge wird mit dem mittleren Schwermetallgehalten von Wirtschaftsd ngern multipliziert Die in die Sch tzung eingehenden Daten sind in Tabelle 5 37 zusammengestellt Tabelle 5 37 Daten zur Ermittlung der ber Hofabl ufe ausgetragenen D ngermenge Stickstoffemission aus Stickstoffgehalt im Ausgetragene Hofabl ufen D ngemittel D ngermenge Wirtschaftsd nger 670 kg N 4 7 kg N m 37 02 m8 Minerald nger 277 kg N 32 kg N dt 238 kg Die verwendeten Mittelwerte der Schwermetallgehalte in Wirtschafts und Minerald ngern sind in Tabelle 5 38 zusammengestellt Tabelle 5 38 Mittelwerte der Schwermetallgehalte in Wirtschafts und Minerald ngern aus FUCHS 2003 Cd Cr Cu Ni Pb Zn Wirtschaftsd nger mg kg TS 0 31 7 53 131 6 63 4 77 489 Minerald nger mg kg 0 21 4 7 4 5 5 5 10 1 12 9 Ergebnisse Tabelle 5 39 zeigt die berechneten Schwermetallemissionen aus Hofabl ufen Abbildung 5 23 zeigt die prozentuale Verteilung der Schwermetallemissionen zwischen Wirtschafts und Minerald ngern 146 Tabelle 5 39 Schwermetallemissionen durch Wirtschafts und Minerald nger aus Hofabl ufen Cd Cr Cu Ni Pb Zn Wirtschaftsd nger kg a 0 004 0 09 1 6
321. lweise bei der zust ndigen Aufsichtsbeh rde Umweltamt Landratsamt Karlsruhe eingesehen bzw kopiert 20 4 Berechnungsans tze 4 1 Emissionspfad Grundwasser Bei der Berechnung der Stoffemissionen ber den Pfad Grundwasser steht der Austrag von Stickstoff im Mittelpunkt Das Vorprojekt HAHN et al 2001 hatte ergeben dass 53 der Stickstofffracht ber den Grundwasserpfad ins Gew sser gelangen Zur Berechnung der Stickstoffeintr ge wurde die Stickstoff bersch sse als Salden aus der Stickstoffbilanz mit der Grundwasserneubildung verkn pft Wichtig ist zum Dritten die Einbeziehung der komplexen im Boden ablaufenden Umsetzungsprozesse die die Stickstoffeintr ge ins Grundwasser erheblich reduzieren F r Phosphor und die Schwermetalle ist dieser Pfad weniger bedeutend da die beiden Stoffe an Bodenpartikel adsorbieren und nur in geringem Umfang in gel ster Form mit dem Sickerwasserstrom ausgetragen werden Die Berechnung ihrer Emissionen in das Gew sser werden ber eine Verrechnung von Konzentrationswerten aus der Literatur mit der Wassermenge vorgenommen 4 1 1 N hrstoffbilanz Zur Bilanzierung der N hrstoffstr me in der landwirtschaftlichen Praxis kommen Feld Stall bzw Hof Tor Bilanzen zur Anwendung Beide dienen der Absch tzung von Stofffl ssen innerhalb des landwirtschaftlichen Betriebes Die Feld Stall Bilanz stellt das N hrstoffauf kommen aus Wirtschafts und Handelsd ngern sowie der Luftstickstoffbindun
322. missionen ber den Grundwasserzufluss kg a Qepas nr Basis und Interflowabfluss ma Cew Stoffkonzentration im Basisabfluss ug l 33 Ma nahmen Die entscheidende Stoffgr e beim Austragspfad Grundwasser ist der Stickstoff Der Eintrag kann direkt erfolgen ber die Zufuhr von mineralischem und organischem D nger oder indirekt ber die Bereitstellung aus dem organischen Stickstoffdepot im Boden Besonders die Umsetzungsprozesse im Boden die von mehreren Faktoren abh ngig sind lassen sich schwer kalkulieren und werden h ufig untersch tzt Gezielte Ma nahmen sollten daher zun chst die genaue Analyse der Umsetzungsprozesse im Boden vornehmen um daraus die D nge und Bewirtschaftungsempfehlung auf den wirklichen Pflanzenbedarf abzustimmen Eine solche Abstimmung stellt generell die einzig m gliche Ma nahme dar den Eintrag von Stickstoff ins Gew sser ber das Grundwasser zu reduzieren Weder der Wasserhaushalt als treibende Kraft noch die Denitrifikation k nnen als variable bzw im Sinne einer Emissionsminderung steuerbare Gr en gelten Es ist ganz im Gegenteil langfristig eher eine Abnahme der Denitrifikationsleistung im Bodenk rper zu bef rchten Zur Zustandsbeschreibung der mineralisierten Stickstoffgehalte im Boden werden seit Jahren zahlreiche Messungen durchgef hrt Im Zuge der Schutz und Ausgleichsverordnung SchALVO werden die landwirtschaftlichen Fl chen innerhalb der Wasserschutzgebiete
323. mit einem Schwellenwert von 2 5 ha oben und nach MAURER 1997 unten aus MEINZINGER 2000 ieie a a aa a 230 Abbildung 10 8 Abbildung 10 9 Abbildung 10 10 Abbildung 10 11 Abbildung 10 12 Abbildung 10 13 Abbildung 10 14 Abbildung 10 15 Abbildung 10 16 Histogramm der berechneten Formparameter im oberen Kraichbach Einzugsgebiet es een Schematische Darstellung der Speicherung bzw Entlastung des Regenabflusses im Kanalnetz anhand eines Regendauer Regenh hen Diagramms aus XANTHOPOULOS 1990 Unterschiedliche Definitionen von Einzelregenereignissen bei Variation des Wertes f r die Grenze Grenztrockendauer gleichbleibend 6 h Niedsim Jahr 1968 u 4ursssss ss nnnnnnnnnnnnnn nen Entlastungsgrenzlinie des Regen berlaufs Menzingen sowie die abgegrenzten Regenereignisse Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 1h Rauten mit F llung Ereignisse die in SMUSI zu Entlastungen f hrten Linie mit Dreiecken per Hand ausgewertetes Regenereignis Nr 6 2424444440440RRnn nennen nennen Niedsim Ausgangsdaten sowie die daraus automatisiert hergestellten Blockregen Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 1 h des SMUSI Regenereignis Nr 6 des Jahres 1968 2 Ganglinie des im Becken BMG gespeicherten Volumens aus SMUSI w hrend des Niedsim Ereignisses Nr 2 in der Variante mit breite Lini
324. mm 154 mm Tabelle 4 1 Mittlerer Niederschlag Verdunstung und Abfl sse aus LARSIM Niederschlag Verdunstung Direktabfluss Interflow Basisabfluss 766 mm 565 mm 47 mm 28 mm 126 mm 100 73 8 6 1 3 7 16 4 LARSIM erm glicht die Differenzierung der Wasserfl sse in Abh ngigkeit der Landnutzungsklassen innerhalb des 1 km Rasters LARSIM wurde die Landnutzung nach Landsat im 30 m Raster zugrunde gelegt womit praktisch eine weitere r umliche Aufl sung erm glicht wurde Die Grundwasserneubildung unter Obstfeldern oder Gr nland ist aufgrund der h heren Verdunstung geringer als unter Acker Durch die M glichkeit dieser Differenzierung k nnen den Fl chen in Abh ngigkeit von ihrer Landnutzung spezifische Abflussraten zugeordnet werden Um den Einfluss der jahreszeitlichen Abflussauspr gung zus tzlich zu verdeutlichen erfolgte die Ausgabe der Abflussdaten nach Sommer 1 5 31 10 und Winterhalbjahr 1 11 31 4 Die Summen aus Basis und Interflowabfluss sind in Abbildung 4 5 entsprechend der einzelnen Landnutzungsklassen f r das Winter und das Sommerhalbjahr aufgef hrt 27 Basisabfluss und Interflow mm a 50 80 IE 100 120 gg 150 170 DE 80 100 il 120 150 No Data Abbildung 4 5 Mittlere Basisabfl sse und Interflow im Winterhalbjahr links und im Sommerhalbjahr rechts Der Basis und Interflowabfluss ist im Mittel ber das ganze Einzugsgebiet w hrend des Winterhalbjahres etwa drei mal so hoch wie der
325. mm Ackerfl chen 9 2 34 Weinbau 9 6 30 Intensivobst 8 6 26 Brachefl chen 8 2 28 Unvers unbew Fl chen 15 33 Gr nland 10 29 Locker baumbest Bereiche 6 2 25 Nadelwald 4 4 11 Laubwald 5 3 28 Sonst Waldfl chen 4 9 21 Es zeichnet sich ein deutlicher jahreszeitlicher Abflussgang ab Etwa des gesamten j hrlichen Oberfl chenabflusses flie en im Winterhalbjahrr ab Eine geringe Evapotranspirationsrate und ein dadurch mit Wasser ges ttigter Boden f hren zu einem S ttigungs berschuss Der Anteil des Direktabflusses auf Waldfl chen liegt mit 11 28 sehr hoch und ist nach EISELE 2003 eher unrealistisch Dies zeigt dass LARSIM den Oberfl chenabfluss tendenziell etwas zu hoch absch tzt Die nachfolgende Abbildung 4 23 zeigt die Menge des gesamten Direktabflusses aus LARSIM im Einzugsgebiet des Kraichbachs fl chenhaft dargestellt 85 Direktabfluss mm a I 10 20 BEE 20 40 BE 0 60 E 0 70 BE o o No Data Gew sser 0 5 10 Kilometer Abbildung 4 23 Die H he des Direktabflusses mm a berechnet durch LARSIM im Einzugsgebiet des Kraichbaches In weiten Teilen des Untersuchungsgebiet ergeben Berechungen mit LARSIM einen Direktabflussanteil von 30 50 mm im Jahr Im Weiherbach wurden Messungen und Beregnungsversuche durchgef hrt um den Anteil des Oberfl chenabflusses zu ermitteln BEUDERT 1997 speiste die Daten in ein Simulationsmodell ein Er berechnete f r die Jahr 1990 1994 Direktabfl sse
326. mmerhalbjahr 4 6 0 4 Winterhalbjahr 15 4 1 3 Summe 20 1 7 In Abbildung 5 15 sind die Stickstofffrachten die j hrlich ber Abschwemmung ausgetragen werden fl chenhaft abgebildet Deutlich zeigt sich im s d stlichen Untersuchungsgebiet die aufgrund des erh hten Direktabflusses deutlich gr eren Stickstofffrachten Von Siedlungs 128 und Waldfl chen wurde keine Abschwemmungsrate berechnet diese Gebiete sind wei dargestellt N Fracht g ha 0 60 F 60 120 BEE 120 180 BE 180 230 BE 230 290 No Data IN Gew sser 0 5 A 10 Kilometer Abbildung 5 15 Berechneten j hrlichen Stickstofffrachten g ha die ber Abschwemmung ausgetragen werden Der Vergleich mit den im Vorprojekt siehe Endbericht zum Vorprojekt HAHN et al 2001 abgesch tzten Frachten zeigt wesentlich geringere Stickstoffemissionen Tabelle 5 17 Der Unterschied l sst sich allerdings nicht aufgrund der Eingangsdaten feststellen denn die Kalkulation im Vorprojekt wurde auf Basis von fl chenspezifischen Frachten durchgef hrt F r den Kraichbach waren keine geeigneten Daten vorhanden deswegen musste auf ein vergleichbares Teileinzugsgebietes im Neckareinzugsgebiet zur ckgegriffen werden Aus diesem Teileinzugsgebiet wurde mittels der Gesamtimmissionen aus Abschwemmungen und der landwirtschaftlichen Fl che auf den spezifischen Abtrag pro ha zur ckgerechnet Durch diesen top down Ansatz kann es nur zu einer ungef hren Sch tzun
327. mmt von den Wegen s Abbildung 5 11 Auch die absolute Phosphorfracht ESWp die aus au er rtlichen Stra en und Wegen in die Gew sser gelangt ist mit 0 381 t a ber 2 kg ha a erheblich und sollte f r weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet Anlass sein 136 100 7 80 60 40 1 Anteil Gesamtfracht 20 4 0 Nges Pges E Summe Wege 0 595 0 374 ED Summe Stra en 0 044 0 008 Abbildung 5 18 Anteile zu denen die N hrstoffemissionen von au er rtlichen Stra en und Wegen kommen sowie die berechneten diskreten Zahlenwerte der Emissionen ESW in valZ 5 1 5 Immissionsdaten Probenahme Regelm ige Gew ssermessungen werden an der M ndung des Kraichbachs in den Rhein bei Ketsch von der LfU durchgef hrt der Abfluss des Einzugsgebiets des oberen Kraich bachs wird beh rdlicherseits nicht beprobt Um die Gew sserqualit t des oberen Kraichbachs und seiner Teileinzugsgebiete und das stoffliche Verhalten w hrend Abflusswellen zu untersuchen wurden innerhalb des Projektes sowohl der Abfluss des gesamten Untersuchungsgebietes am Pegel Ubstadt wie auch der Abfluss einzelner Teileinzugsgebieten im 14 t glichen Rhythmus beprobt und analysiert Die Messpunkte wurden so im Untersuchungsgebiet verteilt dass jedes Teileinzugsgebiet vor dem Zusammenfluss mit einem anderen separat erfasst wurde siehe Abbildung 5 19 Es wurden weitere Probenahmepunkte entlang einzelner Gew sser
328. n Tabelle 5 42 Tabelle 5 42 Schwermetallkonzentrationen im Sickerwasser BIELERT et al 1999 Cd Cr Cu Ni Pb zn Konzentration ug l 0 14 4 60 4 00 8 90 0 28 19 Ergebnisse Die aus Dr nagen berechneten Schwermetallemissionen zeigt Tabelle 5 43 die Ergebnisse stehen im Vergleich zu denen aus dem Vorprojekt kalkulierten HAHN et al 2001 Tabelle 5 43 Berechnete Schwermetallfrachten aus Dr nagen im Kraichbach und im Vorprojekt HAHN et al 2001 kg l Cd Cr Cu Ni Pb Zn Kraichbach 0 12 3 89 3 38 7 52 0 24 16 1 Vorprojekt 0 31 0 92 5 43 1 53 1 38 61 2 Die Unterschiede zu dem im Vorprojekt berechneten Schwermetallemissionen ergeben sich durchweg aus den Eingangskonzentrationen die im Vorprojekt bei Cadmium Kupfer Blei und Zink h her angesetzt wurden bei Chrom und Nickel hingegen niedriger 5 2 4 6 Regenwasserkan le Stoffliche Eingangsdaten Die stoffspezifischen Oberfl chenfrachten frr f r Schwermetalle wurden FUCHS et al 2000 entnommen die diese unter Ber cksichtigung von zeitlichen Trends basierend auf der Recherche zu gemessenen Konzentrationen im Regenwasserkanal von BROMBACH amp FUCHS 2003 berechneten Entsprechend dem Vorgehen von FUCHS et al 2003 wurde der Wert f r Blei um ca 30 reduziert Die im Projekt genutzten Werte sind in Tabelle 5 44 gezeigt Tabelle 5 44 Stoffspezifische Oberfl chenfrachten frr sm f r Schwermetalle g ha a aus FUCHS et al 2002 Cd Cr Cu Ni Pb Zn 5
329. n ber 0 13 V E a in Baden W rttemberg bzw 0 10 V E a in Deutschland Die Phosphoremissionen zufolge Erosion sind im Kraichbachgebiet deutlich gr er als in Baden W rttemberg bzw Deutschland deren fl chenspezifischen Frachten 45 bzw 30 kleiner sind Angesichts der intensiven landwirtschaftlichen Nutzung des Testgebiets seines Reliefs und der stark erosionsanf lligen B den berrascht dieser Befund wenig Im Gegen teil Eine viel gr ere Differenz war erwartet worden die hohe Verbreitung von Erosions schutzma nahmen ist sicher ein Grund f r dieses Ergebnis Ber cksichtigt werden muss jedoch auch dass in den Modellen mit denen die Emissionen in Baden W rttemberg und Deutschland berechnet wurden f r den Phosphor ein Anreicherungsfaktor zum Tragen kommt der f r das Gebiet von Baden W rttemberg einen Mittelwert von 13 5 in 159 Deutschland von 11 9 aufweist Auch dies f hrt nat rlich dazu dass der Unterschied zwischen dem bundes und landesweit berechneten Emissionen kleiner ist als er sich aus dem Verh ltnis der Bodenabtr ge direkt ergibt Die fl chenspezifischen Phosphorfrachten durch Abschwemmungen liegen in Baden W rttemberg um 160 h her und in Deutschland um 30 niedriger als im Kraichbach In Baden W rttemberg ist es der Direktabfluss der das Ergebnis beeinflusst Der Mittelwert liegt mit 8 5 deutlich h her als im oberen Kraichbach In Deutschland erkl rt der geringere Anteil a
330. n werden in der dABAG ber die Berechnung als langj hriger Bodenabtragswert herausgemittelt Der Mittelwert der Gesamtphosphorgehalte im Gew sserschwebstoff der aus der ereignis gesteuerten Beprobung gewonnen wurde betr gt 1 060 mg kg Daraus ergibt sich ein Anreicherungsfaktor gegen ber den Bodenproben im Gebiet von 1 05 Ein Wert nahe Eins ist bei Ereignissen dieser Art allgemein zu erwarten und wird auf L ssb den auch im allgemeinen beobachtet siehe Kapitel Z Emissionspfaa Erosion 7 Die cker waren zu diesem Zeitpunkt quasi gar nicht durch Kulturpflanzen gesch tzt die Schl ge entsprachen also einem Feld unter Schwarzbrache Dieser ergibt sich aus einem angenommenen Blockregen mit der Intensit t 30 mm h und der L nge von 30 min 184 7 3 Berechnungen des R Faktors mit NiedSim Daten 7 3 1 Einleitung Eine r umlich differenzierte nach der Berechnungsvorschrift von SCHWERTMANN ET AL 1987 voranschreitende Berechnung des R Faktors der ABAG scheitert in aller Regel am Fehlen entsprechender langj hriger und zugleich hochaufgel ster Regendaten Es wird deswegen meist auf Regressionsgleichungen zur ckgegriffen die empirisch ermittelt wurden und es erlauben den R Faktor in Abh ngigkeit bekannter Niederschlagskenngr en z B des Jahresniederschlags zu ermitteln Die Regressionsgleichungen sind jedoch eigentlich nur in dem Raum g ltig aus dem die Niederschlagsdaten stammten die zu ihrer Aufstellung
331. n Abbildung 7 14 zu sehen steigen die Nmin Werte im Herbst bei zunehmendem Niederschlag an die Betrachtung der Fr hjahrswerte l sst eine gegenl ufige Abh ngigkeit feststellen Der Anstieg der Nmin Werte erkl rt sich durch die Auswaschung aus den oberen Bodenschichten da zu Beginn der Vegetationsruhe im Boden vorhandener Stickstoff von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden kann In durchschnittlichen 191 Wintern f llt sich der Boden nach und nach bis zur S ttigung mit Wasser Der in die unterste Bodenschicht vorhandene Stickstoff wird infolge weiteren Niederschlags mit dem Bodenwasser weiter nach unten verlagert und ist unterhalb von 90 cm Tiefe nicht mehr f r die Pflanzen verf gbar Der durchschnittliiche Nmin Mittelwert in 60 90cm Tiefe ber alle Herbst und Fr hjahrswerte betr gt 23 kg ha a der im gleichen Zeitraum gemessene Wassergehalt im Boden 18 Die daraus berechnete Nitratkonzentration im Sickerwasser betr gt 188 mg NOy l Leider wurden parallel zu den Nmin Messungen keine Bodenwasserproben gezogen so dass dieser Wert ein theoretischer bleibt Neben dem Niederschlag bzw dem Wassergehalt im Boden hat die Temperatur einen Einfluss auf die H he der Nmin Werte Abbildung 7 16 zeigt mit zunehmender mittlerer Temperatur sinkende Nmin Werte im Boden Eine Erkl rung hierf r ist die Aufnahme der Pflanzen deren Wachstum ebenfalls temperaturabh ngig ist 40 35 30 S 25 Z
332. n Bereich gr erer Gebiete geeignet SCHWERTMANN et al 1987 Die wesentliche Grundlage bei der Herleitung des K Faktors war die digitale Boden bersichtskarte 1 200 000 B K 200 des Landesamts f r Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden W rttemberg LGRB Dieses Kartenwerk liegt in sechs Teilen fl chendeckend f r Baden W rttemberg vor Mit der Karte wird ein Umsetzschl ssel gelie fert der es erm glicht den Kartiereinheiten der B K 200 automatisiert Elemente der landesweiten Rahmenlegende der Boden bersichtskarte 1 350 000 B K 350 zuzuweisen in welcher u a f r einen Teil der Fl chen Angaben zur Gr enordnung des K Faktors vorhanden sind siehe Tabelle 10 1 SOMMER 1999 hat f r einen hnlichen Zweck die BK 25 ausf hrlich mit der B K 200 verglichen und kommt zu dem Schluss dass die Erosionsanf lligkeit der B den K Faktor durch die B K 200 tendenziell untersch tzt wird was er auf eine zu geringe Ausweisung von stark erosionsanf lligen Pararendzinen aus L zur ckf hrt Insgesamt jedoch kann hinsichtlich des K Faktors im Mittel von einer guten bereinstimmung beider Kartenwerke ausgegangen werden Die Herleitung der eigentlichen K Faktor Werte wird von SOMMER amp MURSCHEL 1999 als teilweise fehlerbehaftet beurteilt weswegen sie in ihrem Projekt den K Faktor f r Pararendzinen und Parabraunerden aus L ber eigene Berechnungen herlei teten Auch die Arbeit von SCH FER 1995 legt ein kri
333. n Hang zugewiesen werden Die Abtragsberechnung mit der dABAG wurde unter Zugrundelegung dieser Nei gung wiederholt und zum Schluss der jeweils kleinere Wert des berechneten mittleren Bo denabtrags als Nettoerosion festgehalten Die Berechnungen ergaben zusammengefasst f r das Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs dass die Nettoerosion 95 des Bodenabtrags ausmacht der R ckhalt in der Fl che also nur 5 betr gt Dieser Wert erscheint gegen ber allen Angaben in der Literatur siehe Ausf hrungen zum Sediment Eintragsver ltnis oben derart gering dass die Ergeb nissen bereits ohne n here Analysen als nicht richtig angesehen wurden Diese Vorgehensweise konnte also nicht zur Berechnung des Sediment Eintragsverh ltnisses gew hlt werden 47 Um die generelle Anwendbarkeit des Ansatzes zu pr fen z B bei zuk nftig m glicher Nutzung feiner aufgel ster H henmodelle wurden mittels einem prozessorientierten Ero sionsmodell PEPP siehe GERLINGER 1997 genauere Untersuchungen durchgef hrt SCHMITZ 2004 In einem ersten Schritt wurden dazu die Messungen von YOUNG amp MUTCHLER 1969 im Modell nachvollzogen d h es wurden die von ihnen gemachten Anga ben zur Geometrie und zum Kornger st des Bodens der Messparzellen sowie zur aufge brachten Systembelastung Regenintensit in das Programm bertragen und das Modellergebnis anhand der Angaben zur Nettoerosion kalibriert Eine bereinstimmung konnte dabei nur durch eine Verschieb
334. n Impulsstrom der durch Str mung und Tropfenaufprall induziert wird gegen ber Je nachdem welcher Impulsstrom berwiegt k nnen die Partikel in Suspension gehalten werden oder beginnen abzusinken Zur Berechnung der vertikalen nach oben weisenden Impulsstromkomponente muss aller dings auch hier ein empirischer Faktor eingef hrt werden der Depositionskoeffizient x f r den SCHMIDT et al 1999 den Wert 1000 vorschlagen variiert jedoch je nach Bodenart und es liegen keine ausreichenden Informationen ber den Verlauf vor um einen G ltig keitsbereich f r den SCHMIDT schen Ansatz anzugeben GERLINGER 1996 Bei allen vorgestellten Ans tzen ergeben sich korngr enspezifische Transportkapazit ten 10 0 Engelund amp Hansen 1 7 3 Yang 1979 z1 T Bagnold 1966 E e Schmidt 1994 2 101 z Yalin 1977 O au erhalb des z G ltigkeitsbereichs z 10 N 5 gt Q 1 1107 0 3 2 S 10 gt 10 10 105 10 103 102 mittlerer Partikeldurchmesser d m Abbildung 7 1 Korngr enspezifische Transportkapazit ten unter verschiedenen Modellierungsans tzen GERLINGER 1997 Die auf Yalin basierenden aus der Gerinnehydraulik Geschiebetransport kommenden Gleichungen berechnen f r Feinstpartikel die zumeist als suspendierte Fracht im Abfluss mitgef hrt werden weit geringere Transportkapazit ten als der impulsorientierte Ansatz
335. n Kleinkl ranlagen geben auch ENTELMANN et al 2003 E Abflusslose Gruben E Mehrkammergruben Vorfluter O Mehrkammergrube Versickerung O Belebungsanlage Vorfluter Abbildung 4 26 Anzahl der Anlagentypen der dezentralen Abwasserentsorgung im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs nach HARTENSTEIN 2001 Berechnungsansatz Abflusslose Gruben Obwohl abflussiose Gruben ihrem Namen nach ein geschlossenes System darstellen ist dem in der Praxis nach aller Erfahrung nicht so Ein Problem liegt bereits in der Tatsache dass sie weder einer baurechtlichen noch einer wasserrechtlichen Genehmigung bed rfen 95 VwV Abwasserbeseitigung l ndlicher Raum Kapitel 2 3 Nach OTTO 1996 sind bei Untersuchungen der Anlagen massive Korrosion und Undichtigkeiten festzustellen Nach der Mustersatzung ber die Entsorgung von Kleinkl ranlagen und geschlossenen Gruben des Gemeindetages Baden W rttemberg aus dem Jahre 1998 ist die Dichtigkeit durch eine Plausibilit tskontrolle d h durch Vergleichen des bezogenen Frischwassers mit der Menge des entsorgten Grubeninhaltes zu berpr fen Eine Umfrage bei verschiedenen mtern HARTENSTEIN 2001 ergab jedoch dass ein Vergleich von Frischwassermenge und dem abgepumpten F kalwasser praktisch nicht durchgef hrt wird und auch aufgrund der anderweitigen Benutzung des Frischwassers keine sichere Kontrolle bietet Obwohl ber den Anteil der undichten Gruben der
336. n M nzesheim 240 10 2 6 Regen berlaufbecken Ober wisheim 240 10 2 7 Vorschlag zur Erweiterung der Methode der Entlastungsgrenzlinie 243 10 2 8 Zusammenfassung der Untersuchung der Methode der Entlastungsgrenzlinie 244 Abbildungsverzeichnis Abbildung 2 1 Abbildung 2 2 Abbildung 2 3 Abbildung 2 4 Abbildung 2 5 Abbildung 2 6 Abbildung 4 1 Abbildung 4 2 Abbildung 4 3 Abbildung 4 4 Abbildung 4 5 Abbildung 4 6 Abbildung 4 7 Abbildung 4 8 Abbildung 4 9 Abbildung 4 10 Abbildung 4 11 Abbildung 4 12 Abbildung 4 13 Der Pegel Ubstadt der Verlauf des Kraichbachs und seiner Nebengew sser und die geschlossenen Ortschaften im Gebiet hinterlegt mit einem vereinfacht klassifizierten Satellitenbild der Landnutzung anna ee iR 8 Tages und Monatsmittel der Abfl sse sowie Dauerlinie des Jahres 2001 und mittlere Werte obere und untere H llwerte der langj hrigen D uerlinier 4 rn sine 10 Tages und Monatsmittel der Abfl sse sowie Dauerlinie des Jahres 2002 und mittlere Werte obere und untere H llwerte der langj hrigen Bauerlinie u s een in lenken 10 Tages und Monatsmittel der Abfl sse des Jahres 2003 11 Landnutzung im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Auswertung des klassifizierten Landsat Bildes ur4444444444nnnnennnnn nennen 13 Kreis und Gemeindegrenzen im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachsin a ei ke eh kn 14 bersicht
337. n M nzesheim zu einer Entlastung w hrend der aufgetragene Punkt im Diagramm weit unterhalb der M nzesheimer Entlastungsgrenzlinie liegt Nach der erfolgreichen Plausibilisierung wird dem Modell des Kanalnetzes der Stadt Kraichtal und den von ihm berechneten Entlastungswassermengen ein sehr gro es Vertrauen entgegengebracht 73 4 3 5 Entlastete Mischwassermengen Mit den Programmen KOSIM und SMUSI wurden schlie lich die beiden Kanali sationssysteme mit den gleichen 30 j hrigen Niedsim Regendaten durchgerechnet es ergaben sich die in Tabelle 4 9 dargestellten Entlastungswassermengen bzw Entlastungs raten Eine bersicht ber die Entlastungsraten je Entlastungsbauwerk gibt Abbildung 4 21 der gro e Unterschied zwischen den Entlastungsraten der Regen berlaufbecken zeigt dass alleine durch eine bessere Abstimmung der Drosselabflusse auf einander also mit nur wenig Aufwand eine Reduzierung der Entlastungswassermengen erreicht werden kann Gleiche Verh ltnisse wurden von GKW 2000 auch f r das Kanalnetz des AZV Oberer Kraichbach festgestellt Die berrechnung des Kanalisationsnetzes mit einem Zentralbecken als vereinfachte Berechnung die im Sinne einer Nebenvariante untersucht wurde kann die im vorhergehenden Abschnitt erw hnte nicht vorhandene Abstimmung der Drosselabfl sse auf einander nat rlich nicht wiederspiegeln Die mit ihr berechneten Entlastungswassermengen weisen deshalb eine Differenz von fast 10
338. n Werten fu en Nur wenige neue Werte k nnen den Mittelwert stark ver ndern entsprechend vorsichtig sind die Ergebnisse der Schwermetall Berechnungen zu bewerten Von einer regional differenzierten Modellierung kann in diesem Fall nat rlich nur eingeschr nkt gesprochen werden bez glich der behandelten Wassermengen Eine andere Vorgehensweise ist jedoch generell zur Zeit nicht sinnvoll m glich 163 Datenmangel herrscht auch bei den Oberbodenkonzentration Pfad Erosion so dass hier in beiden Modellen ausschlie lich mit dem landesweiten Mittelwert gerechnet wurde Trotzdem variieren die berechneten Emissionen aus Erosion schwermetallspezifisch zwischen den beiden Modellen Das landesweite Modell berechnet zwischen 36 zu hohe Cadmium und 37 zu niedrige Chrom Frachten Grund f r diese Variabilit t ist das schwermetallspezifische Anreicherungsverh ltnis welches vom landesweiten Modell einbezogen wird im vorliegenden Projekt jedoch aufgrund der Kenntnisse ber die B den im Testgebiet konstant zu Eins gesetzt wurde siehe a ee Eine Untersch tzung der Frachten im landesweiten Modell ergibr Sich trotz Anreicherungsfaktor aufgrund einer insgesamt deutlich kleineren Menge an Sedimenteintrag zufolge Erosion Gepr gt wird der Trend der Untersch tzung der Gesamtfrachten im landesweiten Modell schlie lich durch eine deutlich niedrigere Kalkulation der Emissionen aus Mischkanalisa tions berl ufen die zwischen 40 und 75 unt
339. n diskreten Werten des K Faktors f r die zuvor gew hlten Bereiche Gew hlter Bereich f r den K Faktor diskreter Zahlenwert lt 0 3 0 15 0 2 bis 0 5 0 35 0 3 bis 0 7 0 50 gt 0 5 0 70 Der fl chengewichtete Mittelwert der K Faktoren im gesamten Testgebiet betr gt 0 49 Dies zeigt wie stark erosionsgef hrdet die B den im Kraichgau sind Der Mittelwert von G NDRA et al 1995 f r das gleiche Gebiet liegt mit 0 46 nur knapp unterhalb dieses Wertes 216 10 1 3 C Faktor Der C Faktor quantifiziert die Schutzwirkung die der Anbau von Kulturpflanzen bez glich der Bodenerosion hat Er ist definiert als das Verh ltnis des Bodenabtrags einer Fl che unter einer bestimmten Kultur im Vergleich zum Abtrag einer gleichen Fl che unter Schwarzbrache Da die Erosivit t der Niederschl ge nicht gleichm ig ber das Jahr verteilt ist muss im C Faktor die Zeitspanne verschiedener Entwicklungszust nde phasen der einzelnen Kulturen und daraus folgender unterschiedlicher Erosionsanf lligkeit verkn pft werden mit den R Faktor Anteilen in den entsprechenden Phasen Beide Einflussfaktoren k nnen sich regional unterscheiden Der C Faktor wurde von SCHWERTMANN et al 1987 vor allem aufgrund der gro en Variabilit t der Kulturma nahmen als der komplexeste der Faktoren bezeichnet Neben der Variabilit t innerhalb einer Kultur kommen differierende C Faktoren zudem dadurch zustande dass zur Widerspiegelung eines langj hrigen Zustande
340. n eine sehr gute bereinstimmung mit den Daten von GAMER Futterbaubetriebe 114 kg N ha a Veredelungsbetriebe 135 kg N ha a BACH 1999 kommt in seiner bundesweiten N hrstoffbilanz Berechnungen in der Region zu Stickstoff bersch ssen von 61 80 kg N ha a und liegt damit deutlich unter den Ergebnissen von GAMER 2001 und dem Kraichbach Die Ergebnisse zeigen dass eine Durchf hrung von Hof Tor Bilanzen auf regionaler Ebene mit dem Einsatz ortsspezifischer Daten eine gute Einsch tzung der landwirtschaftlichen N hrstoffums tze erzielt Obwohl eine Aufl sung der landwirtschaftlichen Daten unterhalb der Gemeindeebene nicht m glich ist lassen sich Eintragsschwerpunkte sehr gut heraus arbeiten Schwerpunkte von Gew sserschutzma nahmen k nnen die Gemeinden mit den h chsten bersch ssen sein oder besser die Kulturarten die am st rksten zu den bersch ssen beitragen Abbildung 5 3 zeigt die mittleren Bilanzergebnisse der Kulturarten in den einzelnen Gemeinden 106 160 0 7 140 5 120 E lt Z c 100 8 xX z 9 80 3 O 2 D 60 3 g a 40 5 mem Ackerland 2 Dauerkulturen 20 EEE Dauergr nland 0 GV Non a O en ANN RS RT sO Je Te WY RN wege eS yS N Ex ST Sr S SEa Er C Gemeinden Abbildung 5 3 Fl chengewichtete Stickstoff bersch sse der einzelnen Kulturarten und Gro vieheinheiten in den Gemeinden des Kraichbacheinzugsgebietes
341. n ent weder keine nachgeschaltete Reinigungsstufe haben oder dem jetzigen Betreiber die Art und eventuelle Lage der Anlage unbekannt ist Die f r die Emissionssch tzung genutzten Wirkungsgrade wurden stoffspezifisch ermittelt sie sind entsprechend in Kapite 4 7 und e dargestellt An Mehrkammergruben sind 29 Einwohnerwerte angeschlosserr i e Formel mit der die Emissionen durch Mehrkammergruben abgesch tzt wurden lautete Gleichung B 365 EMG EWuc ew 1 Gleichung 4 28 moo Se rue l gen mit EMG ber Mehrkammergruben emittierte Fracht t a bzw kg a EWmrke an Mehrkammergruben angeschlossene Einwohnerwerte EW eew Stoff und einwohnerwertspezifische Emission g EW d bzw mg EW d nmke Stoffspezifischer Wirkungsgrad der Mehrkammergruben Ma nahmen Die Ergebnisse zeigen siehe Kapitel Bw und 4 7 dass ein Gro teil der Emissionen von den Mehrkammergruben her r hren wesh Ma nahmen priorit r hier anzusetzen haben Zumindest verwaltungspolitisch d rfte es kein Problem sein daf r zu sorgen dass den Mehrkammergruben auch biologische Reinigungsstufen nachgeschaltet werden in der Mustersatzung ber die Entsorgung von Kleinkl ranlagen und geschlossenen Gruben des Gemeindetages Baden W rttemberg aus dem Jahre 1998 hat z B die Abwasserbeseitigung nach den Regeln der Technik zu erfolgen welche folglich von den Gemeinden eingefordert werden k nnen Je nach Anlagentyp und G te der Wartung w r
342. n im obe ren Kraichbach ist f r alle Metalle gr er als in Baden W rttemberg die von Deutschland liegt dazwischen Lediglich bei Nickel ist die Summe der fl chenspezifischen Emissionen im oberen Kraichbach und in Deutschland ann hernd gleich bei allen anderen Schwermetallen ist die Differenz zwischen der Summe der Emissionen von Deutschland und Baden W rttemberg deutlich kleiner als die Differenz zu den Ergebnissen aus dem oberen Kraichbach Ausschlaggebend sind in allen F llen die Emissionen infolge Erosion welche fl chenspe zifisch in Baden W rttemberg und Deutschland zwischen 35 und ber 80 kleiner sind als im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs Wie schon in der Analyse der Ergebnisse der Frachtsch tzung f r den Phosphor erl utert wurde kommen in den unterschiedlichen spezifischen Belastungen die intensive landwirtschaftliche Nutzung das Relief und die stark erosionsanf lligen B den des Kraichgaus zum Tragen Die im Vergleich zum Phosphor gro e Differenz l sst sich auf die niedrigeren Anreicherungsfaktoren zur ckf hren die f r die Schwermetalle f r die landes und bundesweiten Berechnungen zur Anwendung kamen 164 Datm Deposition HE Grundwasser EHofabl ufe amp Abdrift EODrainagen BAbschwemmung E Erosion BHau er rtliche Stra en amp Wege EOMischkanalisations berl ufe EOiRegenwasserkan le Edezentrale Abwasserentsorgung ElKl ranlagen
343. n landwirtschaftlichen Fl chen im Vergleich zum oberen Kraichbach die Unterschiede im Ergebnis Diese Erkl rung l sst sich ebenfalls auf die fl chenspezifischen Stickstofffrachten bertragen In Baden W rttemberg liegen die fl chenspezifischen Stickstofffrachten 5 h her und in Deutschland 70 niedriger als im Kraichbach Emissionen aus Mischkanalisations berl ufen sind beim Phosphor insgesamt bedeutender f r den Gesamtstoffeintrag als beim Stickstoff Faktor 2 bis 6 Im oberen Kraichbach und in Baden W rttemberg sind die fl chenspezifischen Emissionen in ihrer Gr enordnung vergleichbar f r Deutschland liegen sie 65 darunter Dies passt zum Aufkommen der urbanen Entw sserungssysteme Der Anteil an im Mischsystem entw sserten befestigten Fl chen ist im oberen Kraichbachgebiet und auch in Baden W rttemberg insgesamt berproportional hoch siehe auch Abbildung erste Abbildung in Kapitel 4 3 Mischwasserentlastungen Die fl chenspezifischen Frachten aus dem Pfad Grundwasser nehmen vom Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs ber Baden W rttemberg zum Gebiet ganz Deutschlands zu Im oberen Kraichbach stehen sie nur f r 4 der Gesamtemissionen in Baden W rttemberg f r 10 und in Deutschland insgesamt f r 18 Diese sehr unterschiedlichen Ergebnisse lassen sich durch den Einfluss der B den erkl ren Im Kraichbach weisen die B den eine hohe Sorptionsf higkeit gegen ber Phosphor auf praktisch das gesamt
344. nd e die Nmin Messung aus dem Fr hjahr voll auf den Stickstoffbedarf der Pflanze ange rechnet wird Zus tzlich wurde im Gegensatz zum MLR 2000b der Stickstoffeintrag ber die atmosph rische Deposition ber cksichtigt Konkret wurde die organische D ngemenge nur zu 50 auf den D ngebedarf angerechnet die bersch ssigen 50 flossen in das Mineralisierungspotential als Gr e langj hrige organische D ngung ein Dies entspricht ebenfalls Literaturangaben GEBEL 2000 in denen bei Wirtschaftsd nger von einem organischen Anteil von ca 60 ausgegangen wird der zun chst nicht pflanzenverf gbar ist und erst nach und nach mineralisiert wird Abbildung 4 2 visualisiert den Ansatz zur Berechnung der Bilanz Bedarf Angebot berschuss Mineralisationspotential 178 kg N ha a 46 kg N ha a 46 kg N ha a Atm Dep 19 kg N ha ta gt 19 kg N ha a Nmin 29 kg N ha a 29 kg N ha a 50 Organische D nger 50 13 kg N ha a 26 kg N hata gt 13 kg N ha a Mineralische D nger 136 kg N hata 136 kg N ha a 78 kg N ha a Abbildung 4 2 Stickststoffbedarf angebot und berschuss am Beispiel exemplarischer Daten 23 Die in diesem Projekt getroffenen Annahmen der Anrechnung des organischen D ngers werden durch die Ergebnisse einer Befragung von Landwirten die SOMMER 1999 u a innerhalb des Einzugsgebietes des Kraichbachs durchf hrt
345. nd Typ von Anlagen dezentraler Abwasserentsorgung sowie jeweils angeschlos sene Einwohnerzahl Aus der Struktur und Regionaldatenbank des Statistischen Landesamtes Baden W rttem berg im Internet http www statistik baden wuerttemberg de SRDB home asp stammen folgende Daten r umlicher Bezug jeweils die Gemeinde e Tierhaltung Rinder Schweine Pferde Schaf und H hnerhaltung e Bodennutzung nach Hauptnutzungsarten Pflanzengruppen und Fruchtarten Erhebung nach dem Betriebsprinzip e Betriebsform Vom Entwicklungs und Betreuungszentrum f r Informations und Kommunikationstechnik des Ministeriums f r Ern hrung und l ndlichen Raum Baden W rttemberg EBZI Kornwest heim wurden auf Ebene der Gemarkungen aggregierte aktuelle Daten der gesamten land wirtschaftlichen Fl che sowie der f r das MEKA Programm gemeldeten Mulch Fl chen zur Verf gung gestellt Kulturspezifische Ertragsdaten f r die einzelnen Gemeinden stammen von den MTERN F R LANDWIRTSCHAFTS LANDSCHAFTS UND BODENKULTUR ALLB in Bruchsal und Heilbronn 3 4 Sonstige Daten Folgende Daten lassen sich keiner der obigen Kategorien zuweisen und werden deshalb unter sonstige Daten zusammengefasst Daten der des 19 e Grunduntersuchung Pca e Bodensonderuntersuchung Schwermetalle e Nitrat Informations Dienstes Nmin e Eigenkontrolle Kl ranlagenablaufwassermengen und konzentrationen Die Staatliche Landwirtschaftliche Untersuchungs
346. nd schlie lich zu Nitrat oxidiert Alle beschriebenen Umsetzungsprozesse verlaufen zeitgleich w hrend in den Boden einge tragenes Nitrat immobilisiert wird erfolgt simultan die Freisetzung aus organischer Substanz durch die Mineralisation Das so gebildete Nitrat steht wiederum zur Immobilisierung oder Denitrifizierung bereit oder es wird verlagert also ausgewaschen Die Transformationen in Bodensystemen verlaufen sehr schnell und werden mit Tagen bis Stunden veranschlagt Um eine Auswaschung von Nitrat zu vermeiden sollte der N Kreislauf so weit wie m glich durch Immobilisierung bzw Denitrifikation geschlossen werden Dies gestaltet sich besonders bei den anthropogen verursachten berangebot als schwierig weil die Stickstoffbilanz ver ndert und der Ablauf von Umsatzprozessen beschleunigt wird UBA 1994 Dies belegt die Wichtigkeit der Einbeziehung aller im Boden stattfindenden Umsetzungs prozesse In den makroskaligen Modellen wird meist nur der Nitratabbau in Form der Denitrifikation abgesch tzt F r die sinnvolle Planung von Ma nahmen muss ein Stoffmodell die Umsetzungs und Austauschprozesse aber sowohl entsprechend ihrer Kausalzusam menh nge als auch in angemessener r umlicher und zeitlicher Diskretisierung abbilden und diese Zusammenh nge transparent darstellen GEBEL 2000 30 Zur Modellierung der Stickstofffl sse im Boden und zur Berechnung des Nitrataustrags ins Grundwasser wurde zun chst auf Basis der Stickstoff b
347. ndardhanges L nge 22 1 m Neigung 9 unter sonst gleichen Bedingungen an und sind deswegen selbst dimensionslos Zur Berechnung des S Faktors wurde auf eine erst vor wenigen Jahren von NEARING 1997 entwickelte Gleichung zur ckgegriffen Die ihr zugrundeliegende Hangneigung wurde inner halb des GIS aus dem Digitalen H henmodell errechnet Das arithmetische Mittel des S Faktors im Gebiet betr gt 1 10 Die drei Angaben zu Hangl ngen die je betrachteter Rasterzelle zur Berechnung der dABAG ben tigt werden wurden mittels eines Scripts innerhalb der Programmierumgebung des GIS berechnet Die Flie richtung und Gerinne grenzen als eine m gliche untere Begrenzung eines Schlages wurden aus dem DHM abgeleitet als zus tzliche Grenze ging das ATKIS Thema Anbaufl chen in die Berechnung ein Gem der Arbeit von HICKEY et al 1994 wurde die Hangl ngenberechnung zudem abgebrochen wenn die Neigung von einer Zelle zu ihrer Nachfolgerin um mehr als 50 abnahm Das arithmetische Mittel des Parameters gesamte Hangl nge aller Zellen im Gebiet betr gt ca 150 m die Werte schwanken von 45 bis 650 m Der P Faktor gibt das Verh ltnis des Bodenabtrages bei Anwendung von Schutzma nahmen zu dem ohne diese an Er ist folgerichtig ebenfalls dimensionslos Die Verbreitung von Schutzma nahmen die sich im P Faktor niederschlagen wird als sehr gering eingesch tzt Dieser Faktor wurde deswegen aus den Betrachtungen ausgeschlossen sein Wer
348. ndauer intensit t Die Berechnung des R Faktors aus einem Blockregen mit 30 min Dauer und 30 mm h Intensit t stellt eine absolute untere Grenze dar Das Niederschlagsereignis dauerte deutlich l nger als 30 min Zudem wurde die Intensit t von 30 mm h sicher erreicht h chstwahrscheilich aber auch deutlich berschritten was allerdings aus den zur Verf gung stehenden Daten nicht ersichtlich ist Ein h herer R Faktor geht linear in die Berechnung des Bodenabtrags mittels der dABAG ein e die tats chliche Ausdehnung des Niederschlagsereignisses Das ausgewiesene Gebiet entspricht demjenigen auf dem bei einer Ortsbesichtigung Sch den entdeckt werden konnten ein starker Regen wenn auch geringerer Intensit t als in Gochsheim ging aber ber einem wesentlich gr eren Gebiet nieder Auch aus diesem Gebiet stammt Feststoff der am Pegel gemessen und dem Schadensgebiet zugewiesen wurde was dort zu einer bersch tzung des Bodenabtrags f hrt In die GIS Rechnung ging nur diese ausgewiesene Fl che ein eine gr ere Fl che w rde direkt zur Kalkulation einer h heren Gesamtaustragsfracht f hren e Anwendung der dABAG auf ein Einzelereignis In Tendenz und Ausma nicht einzusch tzen sind die Fehler die sich aus der Anwen dung des Formelwerks der dABAG auf ein konkretes Einzelereignis ergeben Randbedin gungen wie z B der Anfangswassergehalt des Bodens die auf den Bodenabtrag einzelner Ereignisse einen entscheidenden Einfluss habe
349. nde Mittel Median Max stringen 96 104 119 Oberderdingen 111 135 135 Ubstadt W 106 118 118 Bretten 105 118 118 Kraichtal 103 119 119 K rnbach 106 129 129 Bruchsal 97 120 120 Zaberfeld 105 114 114 Eppingen 103 111 127 Sternenfels 89 82 129 Sulzfeld 90 105 114 Knittlingen 59 59 59 Zaisenhausen 104 114 129 Mittelwert 103 118 135 Der Vergleich mit den von GAMER 2001 ausgewerteten Hof Tor Bilanzen auf der Basis von ca 30 000 Betriebsabschl ssen baden w rttembergischer Haupt und Nebenerwerbs betriebe ber 15 Jahre erlaubt eine Einordnung der in Tabelle 5 2 dargestellten Ergebnisse F r die verschiedene Betriebsformen ermittelte GAMER 2001 in den G ulandschaften zu denen das Kraichbacheinzugsgebiet z hlt die folgenden bersch sse Tabelle 5 2 Stickstoffsalden G ulandschaften der Betriebsbilanzen aus GAMER 2001 Betriebsform Saldo kg N ha a Betriebsform Saldo kg N ha a Marktfrucht 61 Veredelung 135 Futterbau 114 Gemischt 107 Die h ufigste Betriebsform im oberen Kraichbach Landkreis Karlsruhe ist der Marktfrucht Futterbau bzw Futterbau Markfrucht Betrieb Der im Gebiet ermittelte mittleren Stickstoff berschuss der von den Marktfrucht Futterbau Betrieben gepr gt wird betr gt zwischen 89 und 106 kg N ha a und ist damit nahezu deckungsgleich mit den Ergebnissen von GAMER 2001 Auch die bersch sse der Gemeinden mit erh htem Viehbesatz die zwischen 129 und 135 kg N ha a liegen zeige
350. ne Betrachtung der Gr en macht deutlich dass der Evapotranspiration eine zentrale Bedeutung zukommt Sie ist stark abh ngig von Bewuchs und Temperatur und kann je nach Gr enordnung die H he der Grundwasserneubildung deutlich beeinflussen Auf der Ebene von naturr umlichen Einheiten wurden landschaftsbezogene Ans tze zur Bewertung des Wasserhaushaltes herangezogen z B WENDLAND 1992 RENGER amp STREBEL 1980 FREDE 1999 Letztendlich besch ftigen sich diese Ans tze mit der Diskretisierung der Evapotranspiration Kennzeichnend f r diese Ans tze ist eine Heranziehung von landschaftscharakteristischen Elementen zur Beurteilung der hydrologischen Gegebenheiten Dabei steht nicht eine genaue Berechnung von Abflussmengen im Vordergrund sondern eine Beurteilung des Wasserhaushaltes im Landschaftskontext Auf der Basis von Sommer und Winterniederschl gen der Vegetation dem Boden und dem Grundwasserstand wird die Grundwasserneubildungsrate im Jahr berechnet Bei WENDLAND 1992 findet zur Abtrennung des Oberfl chenabflusses ebenfalls die Topographie Eingang in die Kalkulation Mit diesen Gr en m nden die wichtigsten landschaftstypischen Gegebenheiten in die Berechnung einer Grundwasserneubildungsrate auf der Ebene der naturr umlichen Einheit 25 Die Ergebnisse der Berechnung der Grundwasserneubildung nach WENDLAND 1992 im Untersuchungsgebiet ist in Abbildung 4 4 links dargestellt Dieselbe Abbildung rechts zeigt die W
351. ner abgesch tzt Dem entgegen gerichtet gibt dieses die Emissionen aus Kl ranlagen zwischen 20 und 90 gr er an Neben der Problematik der fl chenproportionalen Umrechnung der Frachten aus Punkt quellen die auch schon in der Analyse der N hrstoffemissionen angesprochen wurde muss an dieser Stelle erneut auf die prinzipielle Schwierigkeit in der Emissionssch tzung von Schwermetallen hingewiesen werden Diese ergibt sich aus der insgesamt als d rftig bis mangelhaft zu bezeichnende Datengrundlage Im hier diskutierten Fall f hrte dies dazu dass aufgrund des Fehlens von Messdaten im Landkreis Karlsruhe als Ablaufkonzentration der Kl ranlagen in beiden Modellen der gleiche Wert angesetzt wurde der Mittelwert der in Baden W rttemberg gemessenen Konzentrationen Aus der Annahme einer gleichen Ablaufkonzentration folgt nun zun chst dass sich die berechneten Emissionen bei jedem Metall stets um den gleichen Faktor unterscheiden m ssten der sich aus dem Verh ltnis der behandelten Wassermenge ergibt Dies ist nicht der Fall da das Bilanzgebiet des landesweiten Modells fast doppelt so gro ist wie unser Testgebiet und auch Kl ranlagen au erhalb des Landkreises Karlsruhe umfasst F r diese wiederum liegen teilweise gemessene Ablaufkonzentrationen vor die dort nat rlich f r die Frachtsch tzung genutzt wurden sich aber vom Landesmittel unterscheiden Dieses Beispiel zeigt die Sensitivit t von Mittelwerten die auf einer kleinen Anzahl a
352. ng ben tigt wurden konnten NEITZEL amp ISKE 1997 entnommen werden Die Werte liegen im Bereich der blicherweise angenommenen Werte sie sind in Tabelle 5 22 zusammengefasst Tabelle 5 22 Einwohnerwertspezifische Emissionsfrachten f r N hrstoffe eew np g EW d N P 11 0 1 8 Die Absch tzung von Wirkungsgraden f r Mehrkammergruben gestaltete sich ungleich schwieriger Auch nach aufwendiger Recherche zu Untersuchungen an Kleinkl ranlagen konnte nur wenig Datenmaterial gefunden werden Bei Anfragen die HARTENSTEIN 2001 an verschiedenen mter und Institute stellte wurde immer wieder deutlich dass zwar umfang reiche Erhebungen wie zum Beispiel in Landkreis Ravensburg HOHEISEL 2000 und in Niedersachsen SCH TTE 1999 durchgef hrt wurden sich jedoch die Messungen stets auf die Parameter BSB und CSB beschr nken Grund daf r ist nach HOHEISEL 2001 zum Einen dass keine Einleitungsgrenzwerte bez glich N hrstoffe und Schwermetalle gefordert sind und damit von Seiten der Beh rden und Betreiber keine Notwendigkeit einer Messung besteht Zum Anderen h lt der hohe finanzielle Aufwand die Beh rde und Betreiber ab aus reinem Interesse zus tzliche N hrstoff und Schwermetallmessungen zu veranlassen Die Berechnung der Wirkungsgrade basiert auf der Studie von AGWA 1991 in der die Ablaufkonzentrationen f r Stickstoff NH und NO sowie Phosphor PO von 469 133 Kleinkl ranlagen gemessen wurden Da diese Studie s
353. ng des K Faktors seine Ber cksich tigung in der ABAG so ist der Anteil an organischer Substanz eine der Bodeneigenschaften die in der Gleichung zum K Faktor verrechnet werden SCHWERTMANN et al 1987 Da zu diesem Parameter jedoch keine fl chenhaft verf gbaren und ausreichend aktuellen Daten vorliegen konnte diese Wirkung keine Ber cksichtigung im Projekt finden Aus den obengenannten berlegungen werden ber den P Faktor zu ber cksichtigende Erosionsschutzma nahmen in den Berechnungen des Projektes nicht ber cksichtigt der P Faktor ist gleich eins Solche Ma nahmen sind jedoch prinzipiell sofort integrierbar Der berechnete Bodenabtrag bersch tzt durch diese Vereinfachung sicher leicht den tats chlich stattfindenden Bodenabtrag 10 1 7 Formparameter a Der Formparameter a ber cksichtigt den Einfluss des Hangquerprofils auf die Bodenerosion eines Hangs Er gibt den Bodenabtrag eines senkrecht zur Flie richtung beliebig geformten Hangs zu dem eines gestreckten Hangs an so dass auch er dimensionslos ist Seine Berechnung erfolgt nach folgender Formel Gleichung 10 5 231 a Agzcz b Gleichung 10 5 mit a Formparameter Aezcz Fl che des Einzugsgebiets der Zelle m b Breite der Zelle m l ngste Flie l nge im Einzugsgebiet oberhalb der Zelle m In seiner in der dABAG ber cksichtigten Gestalt geht der Formparameter auf die Arbeit von MOORE amp BURCH 1986 zum Aufbau eines physikalisch
354. ng in Baden W rttemberg Band 24 Stuttgart Verlag Eugen Ulmer HAAN C T BARFIELD B J amp HAYES J C 1994 Design Hydrology and Sedimentology for Small Catchments San Diego Academic Press HAHN H H BEUDERT G amp D RETH S 1992 Die Verbreitung von Schwermetallen und organischen Spurenstoffen im Untersuchungsgebiet Erarbeitung chemischer Verfahren zur Beschreibung der Bindungsformen In Plate 1992 S 283 332 HAHN H H FUCHS S BECHTEL A amp BUTZ J 2001 Stoffstromanalysen f r kleine bis mittlere Flussgebiete als Grundlage f r die Planung und Umsetzung von Gew sserschutz ma nahmen Vorprojekt BW PLUS Vorhaben 20003 Endbericht Institut f r Siedlungs wasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht HAHN H H FUCHS S XANTHOPOULOS C BUTZ J HOLZ A GEFFERS K amp WIESE J 2000 NIEDERSCHLAG Phase Ill Bilanzierung Hochrechnung Endbericht BMBF Verbundprojekt FKZ 02 WA 9651 1 unver ffentlicht HALBFA B S 2004 Entwicklung eines GIS gest tzten Modells zur Quantifizierung diffuser Phosphorverlagerungen auf der Mesoskala unter besonderer Ber cksichtigung der geo kologischen Raumstrukturen Diss TU Dresden in Vorbereitung HALBFAB S amp GRUNEWALD K 2004 M glichkeiten der Absch tzung von erosionsbeding ten Stoffeintr gen Vortrag auf dem Siedlungswasserwirtschaftliichen Seminar im WS 2003 04 13 02 2004 Institut f r Siedlungswasserwirtsch
355. nge von Sedimenten aus kleinen Kornklassen transportiert werden kann als aus gr eren ist das SDR f r diese ebenfalls gr er WILLIAMS 1975 konnte diesen Effekt f r ein Einzugsgebiet in Texas U S A quantifizieren Das Sediment Eintragsverh ltnis der Partikel mit einer mittleren Gr e von 0 4 mm gegen ber dem von Partikeln einer mittleren Gr e von 0 001 mm betrug 2 5 gegen ber 37 0 e dem Vorhandensein nat rlicher oder k nstlich angelegter Uferrandstreifen oder Reten tionsfl chen e der Charakteristik des Einzugsgebiets Die mittlere Neigung des gesamten Einzugsgebiets bzw das Verh ltnis der Neigung der oberstromigen Gebietsanteile zu der der unterstromigen Gebietsanteile Es ist nur folgerichtig dass in der Literatur dokumentierte Korrelationskoeffizienten f r SDR Gleichungen die sich auf Einzugsgebiete in homogenen R umen beziehen stets deutlich ber den Korrelationskoeffizienten innomogener Gebiete liegen In zwei von RENFRO 1972 erw hnten Studien zu Sediment Eintragsverh ltnissen in jeweils einer ausgew hlten Landschaft konnten Korrelationskoeffizienten von 0 96 bzw 0 99 erreicht werden AUERS WALD 1992 hingegen kam f r 22 verschiedene Einzugsgebiete Bayerns auf einen Korrela tionskoeffizienten von 0 63 f r eine aus Daten Dritter hergeleitete Gleichung und 0 85 f r eine eigene Gleichung Im Folgenden sollen nun einige in Deutschland gebr uchliche Gleichungen des Sediment Eintragsverh ltn
356. nh nge zwischen den Nmin Werten im Boden und den winterlichen Nitratauswaschungen ins Grundwasser SCHWEIGERT 2002 nutzt statistische Auswertungen der Nmin Daten aus Herbst und Fr hjahr um zu Aussagen ber die Nitratkonzentrationen im Sickerwasser zu kommen Dabei werden die Ver nderung der Nmin Daten ber den Winter in Beziehungen gesetzt zum Niederschlag um Aussagen ber die Transportprozesse zu erhalten und zur Temperatur um die H he Umsetzungsprozesse im Boden absch tzen zu k nnen 60 50 o o 40 T J 30 o J E z J k 20 e o o J Od 10 0 T 7 7 7 7 T 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Niederschlag mm 0 30 cm 30 60 cm 60 90 cm Abbildung 7 14 Herbstliche Nmin Werte aus dem Weiherbach 1990 1995 in Abh ngigkeit zum Niederschlag der Monate September und Oktober des Probenahmejahres 190 Die Auswertungen beruhen darauf dass Nitrat im Boden vollst ndig l slich ist und bei bekanntem Wassergehalt auf die Nitratkonzentration im Boden geschlossen werden kann Besonders w hrend der Grundwasserneubildungsphase im Winter h ngt die Variabilit t der Nitratgehalte im Boden u a von der Niederschlagsmenge ab und ber die Ver nderung des Mineralstickstoffgehaltes in den verschiedenen Bodenschichten vom Herbst bis zum Fr hjahr lassen sich Aussagen ber die Verlagerung des Stickstoffs im Boden treffen Abbildung 7 14 veransch
357. nisfracht an den gesamten Immissionen hat ebenfalls zunimmt Korrela tionskoeffizient 0 65 berraschend ist hingegen dass der Trend bei den Misch kanalisations berl ufen entgegengesetzt ist Korrelationskoeffizient 0 87 Dies bedeutet dass die hohe Zahl an kleinen bis mittleren Regenereignissen durch die der Gro teil des Entlastungswasservolumens in die Gew sser gelangt im Teil Basisfracht der Immissionen erfasst sind Der wesentliche Teil der Stofffrachten aus Erosionsereignissen wird hingegen bei den gro en Ereignissen mobilisiert die unter der Bezeichnung Ereignisfracht vereinigt sind 171 60 50 3 z 40 2 c 30 5 30 De ul 20 10 u 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Anteil Pfad Erosion Mischkanalisations berl ufe Linear Erosion Linear Mischkanalisations berl ufe Abbildung 6 9 Anteil den die Ereignisfracht an den gesamten Immissionen hat ber dem Anteil den der Pfad Erosion bzw Mischkanalisations berl ufe an den gesamten Emissionen hat Schwermetalle 172 7 Weitere Analysen und Untersuchungen 7 1 Prozessorientierte Erosionsmodellierung 7 1 1 Einleitung Die zunehmend gr ere Kapazit t h here Leistungsf higkeit und bessere Verf gbarkeit von PCs f hrt zu einem verst rkten Einsatz derselben Somit ist es inzwischen m glich eine prozessorientierte Modellierung des Erosi
358. nktquellen gespeist wird Da der Eintrag ber die Punktquellen bekannt ist kann der R ckschluss auf die Nitratkon zentration des Basiszuflusses vollzogen werden Die Aussagen zur Denitrifikaton im Aquifer kann nur als gebietsumfassendes Mittel vorgenommen werden eine kleinr umigere Differen zierung ist nicht m glich Die Umsetzungsprozesse sind r umlich und zeitlich stark variabel und h ngen von Tempe ratur Bodenfeuchte Bodenart und Kultur ab Mittels Untersuchungen die zur Mineralisation und Denitrifikation im Kraichgau durchgef hrt wurden sollte eine Anpassung dieser Gr en an die Bedingungen im Untersuchungsgebiet vorgenommen werden YILMAZ 1998 f hrte Untersuchungen zur Mineralisation im Boden unter Zuckerr ben und Winterweizen im Kraichgau durch und gibt die 10 j hrige Raten mit durchschnittlich 129 kg N ha a an TURYABAHIKA 1999 konnte diese Zahlen best tigen bei betriebs blicher D ngung wies er Nettomineralisationsraten zwischen 70 224 kg N ha a nach Damit wird der Jahresbedarf an D nger einiger Kulturarten erreicht bzw berschritten LEIDIG 1997 besch ftigte sich mit 31 der Denitrifikation und konnte sowohl die Abh ngigkeit von verschiedenen Faktoren nach weisen als auch die Raten in Laborversuchen bestimmen In allen Untersuchungen war es jedoch nicht m glich ein Modell f r die Stoffdynamik f r verschiedene Boden und Kulturarten zu entwickeln das eine befriedigende Aussage ber die Umsetz
359. nnen mussten die Ergebnisse der Routineproben die das Stoffverhalten des Kraichbachs w hrend eines bestimmten Abflussgeschehens im Untersuchungszeitraum beschreiben an das langj hrige hydrologische Verhalten angepasst werden Aussagen zum langj hrigen Abflussverhalten trifft die Kurve der Unterschreitungsh ufigkeiten siehe Abbildung 4 28 sie wurde analysiert und entsprechend Tabelle 4 20 in einzelne Abflussklassen unterteilt 5 4 langj hriges Mittel Abfluss in m3 s 0 0 0 0 0 0 0 20 360 El Elze lee a en oOOooocoooocoocoo NNTVONDOVOr NMO WNNNWNWNANIIN 60 70 4 80 90 100 110 120 130 40 5 6 7 8 9 0 1 Unterschreitungstage Abbildung 4 28 Unterschreitungsdauer in Tagen am Pegel bstadt im langj hrigen Mittel Unterteilung in Basis und Ereignisabfluss Die Berechnung der Immissionsfracht erfolgt unterteilt in eine Basis und eine Ereignisfracht Die Basisfracht umfasst die transportierte Stoffmenge im niedrigen und mittleren Abfluss bereich definiert durch Abfl sse kleiner als 2 5 m s Die Ereignisfracht die den Pegel w h rend hoher Abflusswellen an nur wenigen Tagen im Jahr passiert wird dazu addiert Referenzpunkt ist der Pegel Ubstadt der Gebietsauslass 102 Tabelle 4 20 Abflussklassen und Anzahl an Tagen an denen im langj hrigen Mittel Abfl sse dieser Abflussklasse realisiert werden Abflussklasse Anzahl
360. nsfrachtberechnung zeigt Abbildung 5 21 Die N hrstofffrachten wurden als Basis und Ereignisfracht berechnet und sind entsprechend dargestellt 100 90 80 c 70 D 2 60 E 50 N Q o 40 c o D 30 c lt 20 4 10 4 0 Nges Pges E Ereignisfracht 9 9 4 2 EOBasisfracht 221 7 14 1 Abbildung 5 21 N hrstoffimmissionen differenziert in Basis und Ereignisfrach Erwartungsgem nimmt beim Stickstoff die Basisfracht das Gros 95 der Gesamtfracht ein Die Stickstoffkonzentration in den unteren und mittleren Abflussklassen liegen sehr hoch bei ca 7 mg l Beide wesentlichen Trockenwetterquellen Kl ranlagenablauf und Grundwasserzufluss sind mit Konzentrationen in dieser Gr enordung behaftet Wie Abbildung 5 22 zeigt ist nur die Konzentration in der Abflussklasse gt 2 5 m s deutlich kleiner was auf einen Verd nnungseffekt durch Niederschlagsabfluss zur ckgef hrt werden kann Auch dies ist ein Hinweis darauf dass sich in dem von uns als Basisfracht bezeichneten Anteil der Immissionen Stofffrachten verstecken die niederschlagsereignis induziert sind Die Unterscheidung zwischen Basis und Ereignisfracht ist keine Einteilung zwischen Immissionen aus dem Grundwasserzufluss und Immissionen aus Niederschlags ereignissen Der Begriff Ereignisfracht ist aus dem Kontext des Projektes heraus
361. nswert dass statt dessen mit der RUSLE weiterhin ein statistisches Modell zum Einsatz kommt Dies zeigt dass der Versuch einer exakten Simulation der Prozesse des Bodenabtrags bisher insgesamt eher zu unbefriedigenden Ergebnissen f hrt DVWK 1998 7 2 Unwetterereignis vom 30 03 2002 7 2 1 Allgemeines Am 30 03 2003 kam es von ca 18 00 bis 20 00 Uhr zu einem au erordentlich gro en Niederschlagsereignis Aus Bildern des Wetterradars am Institut f r Meteorologie und Klima forschung des Forschungszentrums Karlsruhe kann abgesch tzt werden dass ber der Gegend um dem Ortsteil Gochsheim der Stadt Kraichtal mehr als eine halbe Stunde lang Niederschlag mit einer Intensit t von ber 30 mm h abregnete Zum Vergleich ein Regen mit einer Dauer von 30 Minuten und einer Intensit t von 30 mm h hat in Gochsheim nach dem KOSTRA Atlas BARTELS ET AL 1997 eine Wiederkehrzeit von ber 100 Jahren Dieses Ereignis war da die sch tzende Pflanzendecke noch fehlte von au erordentlich hohen Bodenabtr gen von landwirtschaftlichen Fl chen begleitet Abbildung 7 4 Aufr umarbeiten nach dem Regenereignis vom 30 03 2003 Hauptstra e Gochsheim Foto SZAUNTER Stadtverwaltung Kraichtal 179 In die Ortschaft Gochsheim wurde eine Schlammlawine geschwemmt die f r gro e Sch den sorgte und deren Ablagerung noch in der gleichen Nacht von Hand siehe Abbildung 7 4 und maschinell unterst tzt beseitigt werden mussten ber Stra eneinl
362. nt angesehen werden TRIMBLE 1981 stellte Berechnungen an nach denen Sediment auch noch nach Jahrzehnten wieder aufgenommen werden kann so dass der Auenbereich dann statt als Senke als Quelle wirkt 44 wird dieses allerdings ohne Abz ge zur Ber cksichtigung von Depositionsvorg ngen auf der Fl che PRASUHN amp BRAUN 1994 gehen in einer Untersuchung zu Stoffeintr gen im Gebiet des Kan tons Bern pauschal davon aus dass 20 der erodierten Bodenmenpge in die Flie gew sser gelangt Im Modell Mobineg F amp N UMWELTCONSULT 1997 wurde f r den gleichen Zweck ein Wert von 50 implementiert GEBEL amp GRUNEWALD 2001 nutzen eine abschnittsweise definierte Funktion der Hangneigungsklasse die Werte zwischen 4 und 20 ergibt siehe Tabelle 4 3 Tabelle 4 3 Sedimenteintrag in das Gew sser bezogen auf den Bodenabtrag GEBEL amp GRUNEWALD 2001 Hangneigung Anteil des Sedimenteintrags 0 1 4 1 2 8 2 5 12 5 10 16 gt 10 20 Als Basis f r einen Vergleich und die Auswahl einer Methode zum Berechnen eines Sedi ment Eintragsverh ltnisses f r den oberen Kraichbach wurden die f nf wesentlichen oben erw hnten Ans tze f r das Testgebiet durchgerechnet die Ergebnisse f r das SDR sind in Abbildung 4 10 grafisch dargestellt Der Ansatz von BEHRENDT et al 1999 wurde dabei einerseits ber die Regressionsgleichung direkt genutzt bezeichnet als Behrendt et al Regr andererseits wurde die Ausweisun
363. nt erst mit Erreichen des maximalen Abflusswertes Bemerkenswert ist auch die absolute H he der Paes Konzentrationen ber eine Stunde lang wurden Werte von 20 mg l berschritten Zusammen mit dem steilen An und Abstieg der Abflussganglinie verdeutlicht dieser Befund wie lokal begrenzt und zugleich intensiv dieses Niederschlags ereignis war 6 40 r 50000 5 r 40000 Fr 30 E 4 730000 5 N 7 r 20 z 8 7 33 p 20000 amp r 10 2 10000 Abfluss m AFS mg l Pges mg l 1 0 Lo 19 00 21 00 23 00 1 00 3 00 5 00 7 00 9 00 11 00 13 00 15 00 Abbildung 7 9 Messungen von Gesamtphosphor und abfiltrieroaren Stoffen AFS am Pegel Ubstadt w hrend einer Abflusswelle am 30 31 03 200 7 2 4 Auswertungen der Analysen Eine Frachtberechnung der abfiltierbaren Stoffe AFS und des Gesamtphosphats erfolgt nach der Gleichung der IKSR 1997 nach Messungen mit vollst ndigen Konzentrations bzw Abflussverl ufen 1 F 1 000 000 Hochwasser mit F Abflussfracht t Q Abfluss m s c Konzentration mg l Mit Hilfe dieser Gleichung und der in Abbildung 7 9 dargestellten gemessenen Konzentra tionen an Gesamtphosphor und AFS l sst sich f r die 16 h der Abflusswelle eine Gesamt fracht von 1 700 t AFS und 1 7 t Phosphor berechnen Rund 8 der Phosphor Jahresfracht sind somit innerhalb von weniger als einem halben Tag realisiert worden Nach der Gel ndebegehung wurde im GIS
364. ntionsprozesse im Einzugsgebiet wurde w hrend des gesamten Untersuchungs zeitraumes ein zweistufiges Messprogramm durchgef hrt ber ein 14 t gliches Routine messprogramm wurde beispielsweise die Basis zu Berechung der im Gew sser transportierten Frachten geschaffen Die Ergebnisse diese Programms erlauben dar ber hinaus R ckschl sse auf den Wasserhaushalt im Einzugsgebiet und den daran gekoppelten Stofftransport Sowohl die gemessenen Abfl ssen als auch die Stoffkonzentrationen belegen das der Kraichbach im Mittel ein basisabflussdominiertes Gew sser ist Jahreszeitliche Schwankungen im Stoffdargebot des Einzugsgebietes spiegeln sich in der Gew sserqualit t nicht wieder sondern werden durch den Grundwasserspeicher mit langen Aufenthaltszeiten 10 20 Jahre abgepuffert Das Routineprogramm wurde erg nzt um abflussgesteuerte Ereignisprobennahmen an 2 Kontrollpegel um die Frachtbetrachtungen im Gew sser zu komplettieren und um die auf Einzelereignisse zur ckzuf hrenden Frachtanteile zu quantifizieren Erwartungsgem ist der ereignisbedingte Frachtanteil bei Stickstoff gering 4 3 w hrend etwa ein Viertel der Phosphorjahresfracht an nur 9 Tagen realisiert wird Die Gegen berstellung der berechneten Eintr ge und der ber die Gew sseruntersuchun gen ermittelten Frachten belegt die Eignung der zugrundegelegten Daten und Quantifi zierungsans tze f r das gegebene Uhntersuchungsgebiet Bei Stickstoff und Phosphor werden gr t
365. nversiegelten Wege von 2 2 m ergibt sich ein fl chenbezogener Gesamtanteil versiegelter Wege von 60 Dieser stimmt sehr gut mit dem von BRONSTERT 1994 angegebenen Anteil von 58 berein so dass die oben getroffenen Annahmen als plausibel eingesch tzt werden Forstwirtschaftiche Wege wurden in der Emissionssch tzung vernachl ssigt da ihre Emissionen als extrem gering eingesch tzt werden Ihnen fehlen wie den landwirt schaftlichen Wegen die wesentlichen verkehrsb rtigen Schmutzstoffquellen zugleich aber noch die typischen landwirtschaftlichen Quellen siehe oben 98 Nach H NBIG 2002 macht die Summe des gesamten au er rtlichen Stra en und Wege netzes incl der forstwirtschaftlichen Wege 2 5 der Einzugsgebietsfl che des oberen Kraichbachs aus Die Verteilung der f r die Berechnung genutzen Fl chen der verschiedenen Stra en und Wegetypen ist in Abbildung 4 27 dargestellt Es zeigt sich eindrucksvoll dass die Wege ber 80 der gesamten Fl chen einnehmen Tabelle 4 18 L ngen Breiten und Fl chen der au er rtlichen Stra en und landwirt schaftlichen Wege aus H NBIG 2002 Stra en Wegetyp L nge Breite Fl che Subtyp Anteil L nge am Haupttyp m m ha Bundesstra en 10 461 7 5 7 85 Landstra en 37 396 6 0 22 44 Kreisstra en 28 734 6 0 17 24 Gemeindestra en 21 593 5 5 11 88 Verbindungs und Hauptwirtschaftswege 261 500 Verbindungswege 20 52 300 4 5 23 85 Hauptwirtschaftswege 8
366. odenbearbeitung Anwendung erosions Fl chennutzung mindernder Anbauverfahren konturenangepasst Aufforstung Verbesserung der Boden Streifennutzung Dauerbegr nung struktur Querstreifeneinsaat Fruchtfolge Direkt Mulchsaat Abbildung 4 12 bersicht ber m gliche Ma nahmen zur Verminderung des Stoffeintrags in Oberfl chengew sser durch Bodenabtrag ver ndert nach WERNER et al 19915 Die Verminderung der in bergeordnete Gew sser eingetragenen Stofffrachten kann ansetzen beim eigentlichen fl chenhaften Stoffeintrag in die untergeordneten Gew sser oder beim Transport in die bergeordneten Gew sser Letzterer kann z B durch das Revitalisieren von Auenbereichen oder den Bau von Reten tionsfl chen vermindert werden Sie wirken nat rlich nur bei berbordvollem Abfluss da dieser jedoch auch i d R den ma geblichen Stofftransport verursacht ist die Effizienz dieser Ma nahme nicht zu untersch tzen SCHULTE 1995 f hrte Messungen im Kraichgau durch aus denen er f r ein Ereignis welches 60 der Jahressedimentfracht realisierte einen Sedimentr ckhalt von 67 auf den Auefl chen absch tzen konnten Sedimentationsbecken sind teuer in Anlage und Betrieb und werden deswegen nur selten zum Zwecke des Stoffr ckhalts PF TZNER et al 2001 eher im Rahmen von dezentralen Hochwasserschuztma nahmen realisiert ANKENBRAND 1988 ASSMANN et al 1998 BARSCH et al 1998 untersucht eine solche Retentionsfl che
367. odenschichten was schlie lich ein Durchbrechen ins Grundwasser erm glicht Dieses sollte unter allen Umst nden verhindert werden SCHEFFER 2003 ATV DVWK 2003 Der Oberbodengehalt geht als eigener Parameter in die Berechnung der Emissionen aus Bodenerosion ein Ma nahmen zu seiner Reduzierung w rden somit direkt vom Modell erfasst und ber cksichtigt werden Auch der fl chenhafte Stoffeintrag in die Gew sser kann nach zweierlei Strategien vermindert werden durch die Verhinderung der Erosion auf den Fl chen und durch ein Zur ckhalten von schon in Bewegung befindlichen Bodenteilchen vor Eintritt in die Gew sser Letztere sollte als End of pipe Ma nahme zweitrangig verfolgt werden wie die zuvor genannte Revitalisierung von Auen ebenfalls Sie kann in Form von Filterstreifen Gew sserrandstreifen umgesetzt werden Es gibt eine Vielzahl an Quellen zur Effizienz von Filterstreifen die Angaben zu gemessenen Wirkungsgraden bez glich N hrstoffen schwanken allerdings extrem und reichen von nahe Null MAYER amp FINK 1988 MAGETTE et al 1986 bis ann hernd 100 BARFIELD amp ALBRECHT 1982 Diese Breite verdeutlicht dass die Filterleistung von vielen Faktoren abh ngt von der Teilchengr enzusammensetzung im Abtrag der Art der Filterbelastung Abfluss und Feststoffe vom Pflanzenbestand von der meist gleichzeitig auftretenden Ver nderung der Hangneigung und von der zeitlichen Skala die untersucht wird Einzelereignis
368. om MINISTERIUM L NDLICHER RAUM MLR 2000b herangezogen Dieser Ansatz beruht ebenfalls auf der Gegen berstellung von N hrstoffinput und output er wurde f r die landwirtschaftliche Praxis aufgestellt und dient der Berechnung des D ngebedarfs Der Unterschied des Ansatzes vom MLR 2000b zu BACH 1987 liegt in der detaillierten kulturspezifischen Ausarbeitung So werden neben dem pflanzenverf gbaren Nitratstickstoffvorrat im Fr hjahr die Stickstofflieferungen aus Boden Ernteresten und Zwischenfr chten entsprechend der angebauten Kulturarten angerechnet Abbildung 4 1 veranschaulicht das Prinzip der N hrstoffbilanz am Beispiel des Stickstoffs Stickstoffbedarf N Entzug der Haupt und erntef higen Nebenfrucht Zuschlag f r nicht erntef hige Restpflanze abz glich pflanzennutzbarer Nitratstickstoffvorrat im Fr hjahr Nmin pflanzennutzbare N Lieferung aus dem organischen Pool dem Boden den Ernteresten der Vorfrucht den Zwischenfr chten und N D ngung nach Ernte der Vorfrucht langj hriger organischer D ngung gesamter D ngebedarf organisch und mineralisch Abbildung 4 1 bersicht ber das Schema zur D ngeplanung MLR 2000b Um in den hier verwendeten Ansatz zur Absch tzung der N hrstoff bersch sse von landwirtschaftlichen Fl chen die regionale D ngepraxis mit einflie en zu lassen wurde die N hrstoffbilanz auf Basis der D ngeplanung MLR 2000b aufgestellt Im Gegensatz zur D ngeplanung
369. onsgeschehens in kleinen bis mittleren Einzugs gebieten vorzunehmen aus berechnungstechnischen Gr nden muss nicht mehr auf empiri sche Modelle zur ckgegriffen werden Positiv an der Nutzung prozessorientierter Modelle ist die generell h here r umliche und zeitliche Aufl sung die M glichkeit der bertragung auf andere Natur R ume und die direkte Berechnung der Deposition des Sedimenteintrags in das Gew sser und der Anreicherung die bei Anwendung der dABAG mit zus tzlichen Ans tzen abgesch tzt werden m ssen Um den Einsatz von prozessorientierten Modellen im Projekt zu evaluieren wurden drei Modelle einer entsprechenden Analyse unterzogen KUHNIMHOF 2001 Dies waren zum Ersten CREAMS A Field Scale Model for Chemicals Runoff and Erosion from Agricultural Managment Systems KNISEL 1980 zum Zweiten WEPP Water Erosion Prediction Project LANE amp NEARING 1989 sowie zum Dritten Erosion 2D 3D SCHMIDT 1991 Des weiteren wurde mit einem dieser Modelle ein Teilgebiet des hier untersuchten oberen Kraichbaches abgebildet das Weiherbach Einzugsgebiet KUHNIMHOF 2001 ber dieses Gebiet lagen aufgrund des zuvor auch unter Mitwirkung des Institutes f r Siedlungswasserwirtschaft bearbeiteten Weiherbach Projektes DFG Verbundprojekt PLATE 1992 au erordentlich viele Daten vor 7 1 2 Grundlagen der untersuchten Modelle Elementar f r jede Erosionsmodellierung ist der Abfluss der bei der Losl sung wichtig und f r
370. or AZV Oberer Kraichbach 16 71 1 33 Stadt Kraichtal 6 67 0 53 Summe 23 38 1 85 5 1 4 Weitere Pfade 5 1 4 1 Kommunale Kl ranlagen Statistische Untersuchungen Mit den Daten der Eigenkontrolle von 15 Kl ranlagen aus zwei Jahren die B SINGER 2000 f r seine Arbeit zusammenfasste siehe Kapitel 1 kommunale Kl ranlagen konnten anschlie end noch weitere statistische Auswertngen durchgef hrt werden Untersucht wurden die Unterschiede zwischen dem arithmetischen Mittel der gemessenen Werte den in der Brosch re Kl ranlagen und Kanalnachbarschaften angegebenen Konzentrationen und dem abflussgewichteten Mittelwert der gemessenen Ablaufkonzentrationen f r den anorganischen Stickstoff und Gesamtphosphor berraschenderweise wurde dabei festgestellt dass z T erhebliche Unterschiede in den Konzentrationen der Nachbarschaftsbrosch ren und dem Mittelwert der gemessenen Werte bestehen Der Mittelwert der Abweichungen zwischen beiden Konzentrationsangaben betrug 18 9 f r Stickstoff und 2 9 f r Phosphor Die Abweichung beim Stickstoff schrumpft auf 1 Das Programm selbst sch tzt die Eliminationsleistung ber eine 100 ige Abscheidung der Fest stoffe j hrlich herausgegeben vom ATV DVWK Landesverband Baden W rttemberg Stuttgart 121 3 5 wenn die beiden gr ten Werte eliminiert werden es bleiben jedoch hohe Standardabweichungen von 7 8 Stickstoff und 17 7 Phosphor Diese gro en Unterschiede waren n
371. osion In Richter G 1998 Bodenerosion Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft S 137 151 SCHMIDT J VON WERNER M amp MICHAEL A 1999 Erosion 2D Ein Computermodell zur Simulation der Bodenerosion durch Wasser Band I Modellgrundlagen Bedienungsan leitung Freistaat Sachsen Landesanstalt f r Landwirtschaft Landesamt f r Umwelt und Geologie SCHMITT T amp ILLGEN M 2001 Abflussbeiwerte in der Bemessung und Abflusssimulation von Entw sserungsanlagen KA Wasserwirtschaft Abwasser Abfall 48 12 S 1720 1728 SCHMITZ L 2004 Analyse der Depositionsprozesse von erodiertem Bodenmaterial in ei nem landwirtschaftliichen Einzugsgebiet zur Absch tzung des Sedimenteintrags in die Gew sser Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft der Universit t Karlsruhe unver ffentlicht SCHOTTM LLER H 1961 Der L als gestaltender Faktor in der Kulturlandschaft des Kraichgaus Forschungen zur deutschen Landeskunde Band 130 Trier Zentralausschuss f r Dt Landeskunde Zitiert nach BUTTSCHARDT 1994 SCHOTTM LLER H 1961 Der L als gestaltender Faktor in der Kulturlandschaft des Kraichgaus Forschungen zur deutschen Landeskunde Band 130 Trier Zentralausschuss f r Dt Landeskunde Zitiert nach BUTTSCHARDT 1994 SCHRAMM M 1994 Ein Erosionsmodell mit r umlich und zeitlich ver nderlicher Rillen morphologie Mitteilungen Institut f r Wasserbau und Kulturtechnik Versuch
372. osion durch Wasser In RICHTER G Hrsg Bodenerosion Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft S 33 42 AUERSWALD K 1999 unver ffentlicht Zitiert nach AUERSWALD amp SCHWAB 1999 AUERSWALD K amp HAIDER J 1992 Eintrag von Agrochemikalien in Oberfl chengew sser durch Bodenerosion Zeitschrift f r Kulturtechnik und Landentwicklung 33 S 222 229 AUERSWALD K amp SCHMIDT F 1986 Atlas der Erosionsgef hrdung in Bayern Karten zum fl chenhaften Bodenabtrag durch Regen GLA Fachberichte Band 1 M nchen AUERSWALD K FLACKE W amp NEUFANG L 1988 R umlich differenzierte Berechnung gro ma st blicher Erosionsprognosekarten Modellgrundlagen der dABAG Zeitschrift f r Pflanzenern hrung und Bodenkunde 151 S 369 373 AUERSWALD K KAINZ M amp Voc W 1986 Vergleich der Erosionsgef hrdung durch Maisfruchtfolgen C Faktor Bayerisches Landwirtschaftliches Jahrbuch 63 1 S 3 8 AUERSWALD K UND SCHWAB A 1999 Erosionsgef hrdung C Faktor unterschiedlich bewirtschafteter Weinanbaufl chen Die Weinwissenschaft Vitic Enol Sci 54 2 3 S 54 60 BAADE J BARSCH D M USBACHER R amp SCHUKRAFT G 1993 Sediment Yield and Sediment Retention in a Small Loess Covered Catchment in SW Germany In BAADE D amp M USBACHER R Hrsg Some Contributions to the Study of Landforms and Geomorphic Processes Zeitschrift f r Geomorphologie Supplementband 92 B
373. p BRAUN 1994 genutzten Pauschalwert von 20 wobei es durchaus plausibel erscheint dass die Gegend um Bern aufgrund der h heren Reliefenergie gr ere Sediment Eintragsverh ltnisse aufweist als der Kraichgau Deutlich bersch tzt wird das Eintragsverh ltnis offensichtlich von F amp N UMWELTCONSULT 1997 mit einem festen SDR von 50 Die Vorgehensweisen von BEHRENDT et al 1999 und BORCHARDT et al 2000 bestechen dadurch dass sie in Ans tzen das Potenzial eines GIS nutzen um den R ckhalt abgetragenen Bodenmaterials differenziert zu erfassen anstatt ihn mit einem ber das ganze Einzugsgebiet einheitlichen Abminderungsfaktor zu belegen Sie werden allerdings in der Wahl der Parameter als mehr oder weniger Willk rlich bewertet die Methode von BOR CHARDT et al 2000 wurde zudem bislang nach Wissen der Autoren nicht validiert Zum Berechnen des Sediment Eintrags in den oberen Kraichbach wird deswegen vorgeschlagen Gleichung von AUERSWALD 1992 aus Daten von WISCHMEIER 1975 berechnet zu nutzen 1 Mit einer wirklichen Validierung hat ein solcher Vergleich verschiedener Berechnungsmethoden allerdings noch nichts zu tun da er keine Aussage ber eine bereinstimmung mit den tats chlichen Verh ltnissen liefert 46 Weitergehende Analysen zum Sediment Eintragsverh ltnis Es wird klar dass an dieser Stelle noch deutlicher Forschungsbedarf besteht Ein aus Sicht der Autoren sehr interessanter Ansatz in diesem Feld wurd
374. r BUTZ amp FucHs 2003b so dass f r ihre Erhebung auch die h chste Sorgfalt aufzubringen ist 63 Lediglich die Struktur des Einzugsgebiets muss alleine f r deterministische Modelle erhoben werden 4 3 3 Berechnungsansatz F r das Kanalnetz der Stadt Kraichtal wurde im Rahmen des Projektes ein Modell im hydrologischen Kanalnetzsimulationsprogramm SMUSI IHWB 1998 aufgebaut Anhand von diesem wurden alle weiteren Untersuchungen durchgef hrt wie zum Beispiel der Methodenvergleich zwischen Simulationsprogramm und Entlastungsgrenzlinie s o Das Kanalnetz des Abwasserzweckverbandes Oberer Kraichbach wurde im Jahre 2000 vom Ingenieurb ro GKW Ingenieure im Auftrag des AZV im Programm KOSIM ITWH 2002 modelliert und uns zur Verf gung gestellt GKW 2000 Da zwischen den beiden Programmen kein grunds tzlicher Unterschied gesehen wird und beide am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft vorliegen wurde das Kanalnetz des AVZ Oberer Kraichbach mit KOSIM berechnet Die Nutzung zwei verschiedener Programme hat weder auf das Berechnungsergebnis noch auf die Vorgehensweise oder die Datenerhebung Einfluss Obwohl beide Programme die M glichkeit bieten auch die entlasteten Schmutzfrachten zu berechnen wurde dies im Projekt nicht durchgef hrt Die Schmutzfrachtberechnung von Simulationsmodellen wird als nicht sehr gut bewertet so dass erwartet wird ber eine Multiplikation der mittels der Programme berechneten entlas
375. r genau nachgebildet Dazu werden allerdings viele spezifische Angaben zur Mikrostruktur des Abflussgeschehens sowie zur Rillen und Zwischenrillenerodibilit t ben tigt Es erscheint unrealistisch dass diese Daten im Rahmen von einzugsgebietsweiten Erosionsmodel lierungen erhoben werden k nnen auch wenn es sich um kleine bis mittlere Einzugsge biete handelt CREAMS bernimmt f r die Berechnung der Losl sung empirische Ans tze und Faktoren der USLE die erg nzt werden um damit der zeitlich und r umlich h heren Aufl sung des CREAMS Modells gegen ber der USLE Rechnung zu tragen Erosion 2D 3D nutzt einen impulsstrombasierten Ansatz zur Modellierung der Losl sung von Bodenpartikeln Ihm liegt zugrunde dass an Bodenteilchen einerseits Scherkr fte aus Abfluss und Tropfenaufprall angreifen andererseits Scherwiderst nde der Losl sung des Partikels aus der Oberfl che entgegenwirken Diese Impulsstr me werden einander gegen bergestellt und liefern damit den Ansatz zur Modellierung der Losl sung Der Scherwiderstand den der Boden der Losl sung eines Bodenpartikels entgegensetzt setzt sich aus einem komplexen Gef ge verschiedener Bindungskr fte zusammen und wird summarisch im bodenspezifischen Parameter Erosionswiderstand N m erfasst Der Erosionswiderstand ist ein Bodenparameter der nicht unmittelbar bestimmt werden kann sondern nach Str mungsversuchen f r den untersuchten Boden speziell errechnet werden muss Da auch
376. r seine Ansetzbarkeit zu liefern oder die Plausibilit t dahinter stehender Annahmen aufzukl ren Insgesamt wird den im Rahmen dieses Projekts berechneten Bodenabtr gen aufgrund der hier vorgestellten Analysen und Vergleiche ein hohes Ma an Plausibilit t zugesprochen 4 2 2 Weitere Berechnungsschritte Sediment Eintragsverh ltnis Nur ein Teil des insgesamt in einem Einzugsgebiet erodierten Bodenmaterials wird ber das Gew sser aus dem Gebiet transportiert Der Quotient aus dem Bodenmaterial das das Gebiet verl sst zum fl chenhaft erodiertem Boden hei t Sediment Eintragsverh ltnis engl Das Ausma dieser bersch tzung h ngt von der Gr enordnung der einzelnen Hangneigungen ab 41 sediment delivery ratio gt SDR Die Prozesse die zum R ckhalt f hren sind dabei h chst unterschiedlich Die Deposition von erodiertem Bodenmaterial kann stattfinden noch innerhalb des Schlags w hrend des Transportes ber Fl chen zwischen Schlag und Gew sser in Uferrandstreifen k nstlichen oder nat rlichen innerhalb des Gew ssers selbst und auf Auenfl chen Zus tzliche Komplexit t gewinnt die Behandlung dieses Ph nomens dadurch dass das Gew sser nicht nur Sedimentsenke sondern auch quelle sein kann BARSCH et al 1998 geben auf Basis einer Literaturrecherche an dass der Anteil des im Gerinnebett generierten Sediments 40 65 des gesamten Sedimentaustrags eines Einzugsgebiets ausmachen kann Nach OSTE
377. rabens und im S den durch den bergang von anstehendem Muschelkalk zum Bundsandstein am Fu e des Schwarzwaldes begrenzt Im Osten endet der Kraichgau an der Schilfsandsteinstufe zu Strom und Heuchelberg Das Einzugsgebiet des Kraichbachs auf das sich die aktuelle Untersuchung bezieht umfasst haupts chlich den zentralen Bereich des Kraichgaus sowie einen Teil der s d stlich angrenzenden Keuperlandschaft von Strom und Heuchelberg Von Ubstadt bis Ketsch verl uft der Kraichbach durch die Rheinebene jedoch wird dieser Bereich in die Charakterisierung des Einzugsgebietes nicht einbezogen 2 1 Naturraum 2 1 1 Geologie Beim Kraichgau handelt es sich um eine Beckenlandschaft die weitestgehend durch die Sedimente der Trias und einer auflagernden L ssschicht aus den letzten zwei Eiszeiten Riss und W rm charakterisiert ist Im Untersuchungsgebiet wird der Untergrund berwiegend vom Mittleren Keuper gebildet Nur einmal n rdlich von Gochsheim ist der Obere Muschelkalk anstehend Dort hat sich der Kraichbach so stark eingetieft dass an den H ngen auch der Untere Keuper angeschnitten wird BUTTSCHARDT 1994 Der geologische Untergrund tritt berwiegend an den Talflanken zu Tage da das Einzugsgebiet mit einer L schicht berdeckt ist Diese bis zu 20 m m chtige sich nach Osten ausd nnende L ssdecke bildet das landschaftsgestaltende Element Am bergang zum Strombergvorland s d stlich von Oberderdingen ist ein schmales h
378. rbaren Stoffe abgesetzt werden k nnen Die obere Grenze erscheint sehr optimistisch weshalb f r die Feststoffe und damit auch den partikul ren Phosphor ein Wirkungsgrad von 50 angesetzt wurde Da nicht von einem R ckhalt des gel sten Phosphors in Mehrkammergruben ausgegangen werden kann ergibt sich somit ein auf den Gesamtphosphor bezogener Wirkungsgrad nmre p von 20 EDDE 2002 w hlte bei einem hnlichen Vorgehen einen Wirkungsgrad f r partikul re Substanzen von 70 der angesichts der Verh ltnisse in der Praxis zu optimistisch erscheint HARTENSTEIN 2004 LINDER amp ENTELMANN 2003 Ergebnisse Die Summe der Emissionen die aus der dezentralen Abwasserentsorgung in die Gew sser gelangen betragen f r Stickstoff 0 1058 t a und f r Phosphor 0 0192 t a Abbildung 5 11 zeigt zu welchen Anteilen die Emissionen durch Mehrkammergruben bzw abflusslose Gruben verursacht werden 134 100 4 90 80 70 60 E Mehrkammergruben 50 i Dabflusslose Gruben 40 30 4 20 4 10 0 Nges Pges Abbildung 5 17 Anteile zu denen die N hrstoffemissionen aus dezentraler Abwasserent sorgung EDAn r aus Mehrkammergruben und abflusslosen Gruben stammer Es f llt auf dass die Abl ufe von Mehrkammergruben ca 80 der Emissionen verursachen obwohl an sie lediglich ca 15 der Einwohnerwerte angeschlossen sind Die mit zw lf relat
379. rechnet werden konnte Die Differenz in der Erosionsberechnung l sst sich u a durch einen speziell f r das Einzugsgebiet abgeleiteten Anreicherungsfaktor erkl ren Die Schwermetalleintr ge in den Kraichbach stellen sich wie folgt dar Cd kg a Cr kg a Cu kg a Ni kg a Pb kg a Zn kg a 5 7 269 9 393 0 270 6 271 3 1 600 5 Metallspezifisch wechselt die Bedeutung der einzelnen Eintragspfade sehr stark In unterschiedlicher Reihenfolge abh ngig von chemisch physikalischen Verhalten der verschiedenen Metalle werden die Eintragspfade Mischwasser berl ufe Erosion und kommunale Kl ranlagen als Haupteintragspfade identifiziert Das Spektrum der ber Misch wasser berl ufe emittierten Schwermetallanteile liegt beispielsweise zwischen ca 45 f r Zink und 8 f r Nickel Bei den erosionsbedingten Metalleintr gen steht Chrom mit 76 an erster Stelle Kupfer wird mit 26 vorwiegend ber den Ablauf der kommunalen Kl ranlagen in den Kraichbach eingetragen Wie auch bei den N hrstoffe ergibt der Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren teilweise eklatante Abweichungen Und ebenfalls wie bei den N hrstoffen sind dies Abweichungen auf die verbesserten Modellans tze und die G te der Eingangsdaten zur ckzuf hren xxv I TEIL Einleitung 1 Einf hrung 1 1 Motivation Auf Grund internationaler Vereinbarungen Internationale Nordseeschutzkonferenz INK Helsinki Kommission HELCOM und der in Kraft getretenen EU Wass
380. rekte Vergleichbarkeit gegeben war Generell kann diese Erkenntnis nur dazu Anlass geben die Anfangsverluste sorgf ltig und einzugs gebietsspezifisch zu w hlen Beobachtungen vor Ort sich hier sicherlich der K nigsweg Ab welcher Ereignish he f hrt ein Niederschlag zu erh htem Abfluss im Kanal Der Fehler der in den Ergebnissen der EGL dadurch auftritt dass in dieser keine Drossel kennlinie ber cksichtigt wird ist vernachl ssigbar Unter Abw gung der oben aufgef hrten Auswertungen kann die Entlastungsgrenzlinie f r eine generelle Anwendung mit automatisiert abgegrenzten Regenereignissen nicht empfoh len werden Die Arbeit mit dieser Methode f r eine begrenzte Anzahl realer Niederschlags ereignisse unter gewissen Voraussetzungen auch in vorentlasteten Gebieten ist davon nicht ber hrt solange der Abfluss von durchl ssigen Fl chen bei den bearbeiteten Regenereignissen vernachl ssigbar ist 245
381. rgleichs von Immissionen und Emissionen die Berechnungsergebnisse als plausibel betrachtet werden Die Zahlenwerte der berechneten Immissionen zeigt Tabelle 6 3 Tabelle 6 3 Berechnete Immissionen f r die Schwermetalle am Pegel Ubstadt kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zi 6 0 220 0 255 0 277 0 234 0 1 617 0 hnlich wie beim Phosphor ist auch bei den Schwermetallen im langj hrigen Mittel nicht von einer negativen Retention auszugehen entsprechend weisen Ergebnisse die gr ere Immissionen als Gesamtemissionen offenbaren auf Fehler hin Auch bei den Schwer metallen wird jedoch insgesamt nur eine geringe reale Retention erwartet da es sich bei den Emissionen aus Bodenerosion um immissionsbezogene Frachten handelt Die Gr en ordnungen der Retentionen im Vergleich der Schwermetalle unter einander kann mittels eines Vergleichs mit den nach Fuchs et al 2003 berechneten Retentionsanteilen plausi bilisiert werden Abbildung 6 8 zeigt diese aufgetragen ber den im hier pr sentierten Projekt kalkulierten Retentionen Beim Algorithmus von BEHRENDT et al 1999 wird das Ergebnis zweier Regressionsbeziehungen mit den hier angegebenen Korrelationskoeffizienten gemittelt 169 700 600 BEreignisfracht EBasisfracht 500 Datm Deposition E Grundwasser E Hofabl ufe amp Abdrift 400 Drainagen BAbschwemmung 300 E Erosion Fracht kg a Bau er rtliche Stra en amp Wege Mischkanalisations
382. rgt die Abw sser der Ortschaften Oberderdingen Flehingen Zaisenhausen K rnbach Sulzfeld Bauerbach und Sternenfels Die Stadt Kraichtal unterh lt ein eigenes Entw sserungsnetz dieses erfasst die im unteren Teil des Gebiets liegenden Ortschaften Landshausen Menzingen Bahnbr cken Gochsheim Oberacker M nzesheim Neuenb rg Ober wisheim und Unter wisheim Tabelle 4 5 enth lt eine Zusammenfassung der in den beiden Kanalisationssystemen liegenden Regenbauwerke Abbildung 4 14 zeigt eine bersicht ber den Verlauf der Hauptsammler 57 Tabelle 4 5 Auflistung der in den beiden Kanalisationssystemen liegenden Regenbauwerke Ortschaft innerhalb der Ortschaft nach der Ortschaft Abwasserzweckverband Oberer Kraichbach Sulzfeld 3 R 1 R B 1 R B Zaisenhausen 1 R 1 R B Sternenfeld 2 R B 1 R B K rnbach 3 R 1 RRB 1 R B 1 R B Oberderdingen 2 R 1 RRB 3 R B 1 R B Flehingen 1 R 3 R B 1 R B Bauerbach 4 R 1 R B auf der Kl ranlage 1 R B Stadt Kraichtal Landshausen 2 R 1 SKO Menzingen 1 R 1 R B Bahnbr cken 1 R Gochsheim 6 R 1 R B Oberacker 1 R M nzesheim 2 R 1 R B Neuenb rg 1 R Ober wisheim 3 R 1 R B Unter wisheim 1 R 1 R auf der Kl ranlage 1 R B R Regen berlauf R B Regen berlaufbecken RRB Regenr ckhaltebecken SKO Stauraumkanal mit oben liegender Entlastung 58 Neuenb rg Ober wisheim y EF Nu J i b lenzinge S f g
383. ricultural Management Systems U S Department of Agriculture Conservation Research Report No 26 Zitiert nach SCHMIDT 1998 KN LLER V 2000 Gis gest tzte Modellierung des erosionsbedingten Bodeneintrags in Flie gew sser Diplomarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft der Universit t Karlsruhe unver ffentlicht KoLL H 1999 Testmodul betriebliche Modellierung In DABBERT et al 1999 S 88 95 KOLLATSCH D 1993 Die dezentrale private Kleinkl ranlage als Bestandteil der Abwasser entsorgung Vortrag auf dem ATV Forbildungskurs G 5 Abwasserbeseitigung im l ndlichen Raum Fulda Magdeburg KOMURA S 1984 A method for predicting sediment yields from watersheds Natural Disaster Sci 6 S 1 16 Zitiert nach WERNER et al 1991 KRAUTH K amp STOTZ G 1987 Menge und Beschaffenheit von Stra enoberfl chen abwasser beim Abfluss ber bewachsene Seitenstreifen Mulden und B schungen In Forschung Stra enbau und Stra enverkehrstechnik Heft 509 KRAUTH K 1995 Einfluss des Mischwassers auf mechanisch biologische Kl ranlagen In XANTHOPOULOS C amp HAHN H H Hrsg Schadstoffe im Regenabfluss Ill 3 Pr sentation des BMBF Verbundprojektes NIEDERSCHLAG Phase Il Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 73 M nchen Oldenbourg S 439 543 KRETZSCHMAR R 1977 Stofftransport in l ndlichen Entw sserungsgr ben und Vorfl
384. rnommen so ergibt sich f r den oberen Kraichbach ein dem von G ndra et al sehr hnlicher C Faktor von 0 13 KoLL 1999 nahm detaillierte Berechnungen speziell f r den Kraichgau vor w hrend die von G NDRA et al 1995 verwendeten C Faktoren einer bayerischen Studie entspringen Somit erscheint es gerechtfertigt die kulturartspezifischen C Faktoren als Eingangswerte f r die Berechnung des mittleren gebietsspezifischen C Faktors soweit es geht ersterer Studie zu entnehmen wie es im Projekt geschehen ist 10 1 4 S Faktor S Faktor Hangneigung und L Faktor Hangl nge stellen die bedeutendsten Einflussgr en f r eine r umliche Differenzierung des Bodenabtrags dar SOMMER amp MURSCHEL 1999 und werden teilweise als LS Faktor Topographiefaktor zusammengefasst Sie geben in der ABAG Gleichung dasVerh ltnis des Bodenabtrags eines beliebig geneigten und beliebig langen Hanges zum Bodenabtrag des Standardhanges L nge 22 1 m Neigung 9 unter sonst gleichen Bedingungen an und sind deswegen selbst dimensionslos Da die Hangneigung auch in die Berechnung des L Faktors eingeht wird sie von AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 als der wichtigste erosionsbeeinflussende Parameter bezeichnet G NDRA et al 1995 bezeichnen den LS Faktor als denjenigen der verglichen mit den anderen Faktoren der Gleichung den gr ten Einfluss auf das Modellergebnis hat Dies zeigt auch eindrucksvoll Abbildung 10 1 die die Ver nderung
385. rosion im Zuckerr bennanbau des Kraichgaus Dissertation Universit t Hohenheim Zitiert nach SOMMER 1999 RENARD K G FOSTER G R WEESIES G A amp PORTER J P 1991 RUSLE Revised Universal Soil Loss Equation J Soil and Water Conservation 46 1 S 30 33 Zitiert nach MAILHOT et al 1997 RENARD K G FOSTER G R WEESIES G A McCooL D K amp YODER D C 1997 Pre dicting Soil Erosion by Water A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation RUSLE U S Dep Agric Agric Handbook No 703 RENFRO G W 1972 Use of Erosion Equations and Sediment Delivery Ratios for Predicting Sediment Yield In Agricultural Research Service U S Department of Agriculture Present and prospective Technology for predicting sediment yields and sources Proceedings of the Sediment Yield Workshop USDA Sedimentation Laboratory Oxford Miss 28 30 11 1972 S 33 45 RENGER M amp STREBEL O 1980 J hrliche Grundwasserneublidung in Abh ngigkeit von Bodennutzung und Bodeneigenschaften Wasser und Boden 32 362 366 RENGER M WESSOLEK G K NIG F SWARTJES C FAHRENHORST G amp KASCHANIAN B 1990 Modelle zur Ermittlung und Bewertung von Wasserhaushalt Stoffdynamik und Schadstoffbelastbarkeit in Abh ngigkeit von Klima Bodeneigenschaften und Nutzung Endbericht zum BMFT Projekt 03 74 34 3 Bonn RETTINGER S 1992 Wasser und Stoffdynamik bei der Abwasserperkolation Beri
386. rscheidung nach Vegetations und Ruheperiode sind nach wir vor nicht zuverl ssig quantifizierbar Dr nierte Fl chen Im Untersuchungsgebiet wurden nur in der Gemeinde Oberderdingen Dr nagepl ne f r die beiden Gemarkungen Oberderdingen und Flehingen ausfindig gemacht Die Pl ne der Gemarkung Oberderdingen weisen die dr nierten Fl chen als umrandete Fl chen aus in den Pl nen der Gemarkung Flehingen dagegen sind die dr nierten Parzellen mit genauer Lage der Rohrsysteme verzeichnet wie Abbildung 4 24 zu sehen ist Abbildung 4 24 Ausschnitte aus den Dr nagepl nen der Gemeinde TE links Gemarkung Oberderdingen rechts Gemarkung Flehingen Mittels dieser Dr nagepl ne wurden die dr nierten Fl chen berechnet indem die Pl ne eingescannt georeferenziert und digitalisiert wurden Die ausgewiesenen dr nierten Fl chen und ihr Anteil an der landwirtschaftlichen Nutzfl che sind in Tabelle 4 15 nach den beiden in Oberderdingen vorhandenen Gemarkungen aufgef hrt Bei den Fl chen handelt es sich bis auf einen Sportplatz um landwirtschaftlich genutzte Fl chen Der Anteil der dr nierten Fl chen ist mit knapp 2 gering 88 Tabelle 4 15 Anteil der in Pl ne ausgewiesenen dr nierten Fl chen und ihr Anteil an der landwirtschaftlichen Nutzfl che Gesamte dr nierte Fl che Dr nageanteil an land ha wirtschaftlicher Nutzfl che Gemarkung Oberderdingen 13 0 1 1 Gemarkung Flehingen 26 7 2 8 Gemeinde O
387. rt ein positives Saldo bzw berschuss Der Anteil des D ngebedarfs an den gesamten Stickstoffeintr gen liegt zwischen 40 75 der Stickstoffanteil der ber den organischen Pool im Boden bereitgestellt wird betr gt zwischen14 42 der der organischen D ngung bei 4 6 und der der atmosph rischen Deposition zwischen 7 20 an den gesamten Stickstoffeintr gen Die fl chengewichteten Stickstoff bersch sse sind in Abbildung 5 2 dargestellt Die wei en Fl chen stellen Siedlungs und Waldfl chen dar un Gemeindegrenzen pie Qn N kg ha a 4 er 1 50 Abbildung 5 2 Fl chenhafte Stickstoff bersch sse der einzelnen Gemeinden Deutlich zu erkennen sind die Gemeinden Oberderdingen und K rnbach im S den die im Einzugsgebiet die h chsten N Salden aufweisen siehe auch Tabelle 5 1 dort sind mit rund 0 6 GV ha die h chsten Dichten von Gro vieheinheiten zu verzeichnen siehe Abbildung 5 3 Die Stickstoff bersch sse der Ackerfl chen der brigen Gemeinden liegen recht gleichm ig zwischen 100 125 kg N ha a nur die Auebereiche die berwiegend mit Gr nland und Obstplantagen bzw Streuobstwiesen bewachsen sind zeigen mit 50 75 kg N ha a deutlich niedrigere bersch sse Der Mittelwert ber das gesamte Einzugsgebiet betr gt 103 kg N hara 105 Tabelle 5 1 Statistische Daten der fl chengewichteten Stickstoff bersch sse auf men Gemeinde Mittel Median ax Gemei
388. rt zeigten dass es bei den Dr nagen im Einzugsgebiet des Kraichbaches gro e Unterschiede gibt Ein Teil der Dr nagen laufen das ganze Jahr durch z B am Weiherbach Humsterbach hier handelt es sich um Quellen die zur Nutzung des Auebereiches gefasst wurden Dr nagen von vern ssten Standorten sch tten meist nur im Winterhalbjahr wenn der Boden ges ttigt ist und die Verdunstungsrate aufgrund von Temperatur und Bewuchs gering ist Eine Unterscheidung des Charakters der Dr nage ist letztendlich nur ber eine Begehung w hrend der Sommer und Wintermonate m glich und wurde innerhalb dieses Projektes nicht fl chendeckend durchgef hrt Eine halbj hrige Berechnung der Austragsraten setzt voraus das die Stofffl sse gleichfalls in diese Zeitr ume unterteilt werden k nnen Berechnungen mit alternativen Ans tzen wie KRETZSCHMAR 1977 der eine Absch tzung der Dr nspende als Anteile der Sommer und Winterniederschl ge vornimmt oder RENGER et al 1990 der zus tzlich Bodeneigenschaften und Nutzung mit einbezieht berechnen im Vergleich zu LARSIM wesentlich h here Dr nspenden Der Ansatz von KRETZSCHMAR 1977 ergibt im Untersuchungsgebiet eine Dr nspende von 207 mm a und mit RENGER et al 1990 erh lt man 302 mm a Beide Werte sind als f r das Einzugsgebiet deutlich zu hoch anzusehen Die Abweichung sind durch die Betrachtungsweise zu erkl ren KRETZSCHMAR 1977 und RENGER et al 1990 konzipierten ihre Methoden f r makroskalige Eb
389. rten des K Faktors f r die zuvor gew hlten Bereiche zii hs nhaagn engeren here 216 Mittlere im Projekt genutzte Anteile der Kulturarten sowie der Anteil zu dem diese in Mulchsaat angebaut werden und die zugewiesenen Werte f r den C Faktor 2 4444444444440HRnRnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne 218 Prozentuale Verminderung der Bodenerosion durch Direktsaat gegen ber Mulchsaat us444444H44HRRennnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnne 219 C Faktoren f r Weinanbaufl chen verschiedener Anbauverfahren aus AUERSWALD amp SCHWAB 1999 sowie deren Verbreitung im Testgebiet Kern 2003 u4444444404HHRHRRnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne 219 Tabelle 10 7 Vorgehensweise bei der Aktualisierung der Attribute der ATKIS Daten zur Anbaufl che XV Im Text verwendete Abk rzungen ABAG ALLB ATKIS ATV ATV DVWK AZV BK B K BW dABAG DHM DVWK DWD EBZI GIS GWD NOR IKSR ISWW IPF LARSIM LfU LGRB LUFA LV MLR MONERIS NID Nmin NO3 PO SchALVO SDR SLA TIN TK UBA Allgemeine Bodenabtragsgleichung Amt f r Landwirtschaft Landschaft und Bodenkultur Amtliches Topographisches Kartographisches Informationssystem Abwassertechnische Vereinigung e V Nachfolger ATV DVWK Deutsche Vereinigung f r Wasserwirtschaft Wasser und Abfall Abwasserzweckverband Bodenkarte Boden bersichtskarte Baden W rttemberg differenzi
390. rtikul res Phosphor und Schwermetalle untersucht Tabelle 5 24 gibt einen berblick ber das komplette Analyseprogramm Tabelle 5 24 Analyseprogramm der Sch pf und Ereignisproben am Kraichbach und seiner Nebengew ssern Probenahme Methode Parameter Routineproben 14 Sonde Leitf higkeit Temperatur t glich und Fotometer Ammonium N Nitrit N Phosphat P Ereignisproben lonenchromatograph Nitrat Sulfat Chlorid DIN 38409 H2 Abfiltrierbare Stoffe Gl hverlust DEV D11 Okt 1983 Gesamtphosphor Atom Adsorptions Cadmium Chrom Kupfer Blei Nickel Spektrometer Zink Ereignisproben 138 Stoffspezifische Eingangsdaten Die Ergebnisse der Messungen der Nitratkonzentrationen wurde bereits in Kapite JER vorweggenommen und ausf hrlich diskutiert deswegen soll hier nur noch die Phosphat konzentrationen der 14 t glichen Routinebeprobung betrachtet werden Abbildung 5 20 zeigt die statistische Auswertung aller Probenahmen 0 6 J 0 4 J o o 0 3 3 i T 0 2 o Q Fm o E d s o 0 1 Be EA 5 Z ve e gt S Q Z Q z Q Q E E E E D 2 E Re E fe Re iz x x x Fe 5 x j x T 5 k Q ge 5 5 SE 7 5 x A Messstellen Abbildung 5 20 Statistische Auswertung Box Plots aller Phosphatmessungen der Routineproben
391. rungsprodukten Tonmineralen Ton Humus Komplexen bewirkt eine gr ere Trockenheit dieser B den Ihr An Horizont zeichnet sich durch einen hohen pH Wert und eine weitestgehende Ca S ttigung aus Der geringm chtige Oberboden ist meist zwischen Mull und Moder einzuordnen SCHEFFER SCHACHTSCHABEL 1998 In einigen Teilen des Kraichgau k nnen bis zu 75 der B den als stark erodiert bezeichnet werden Neben den L ss Bodengesellschaften treten im Norden und S den bei geringer L ssbedeckung vermehrt kalkbeeinflusste Bodengesellschaften auf In Bereichen der anstehenden Keupergesteine im Nordosten und S dwesten sind Bodengesellschaften aus Tonsteinen und Mergeln dominierend Vereinzelt sind Sandstein Bodengesellschaften des Keuper und des Bundsandsteins zu finden SOMMER 1999 Bodenwasserhaushalt F r den Bodenwasserhaushalt ist die Porosit t des L sses von entscheidender Bedeutung 40 70 des Feinmaterials sind der Grobschlufffraktion zuzuordnen so dass man von einer mittleren Infiltrationsgeschwindigkeit ausgehen kann Die lockere Lagerung bedingt eine Porosit t von 40 60 SCHEIDIG 1934 die bis zur H lfte Grobporen zugeschrieben werden kann Mit Kalk ausgekleidete Wurzelr hrchen von bis zu 1 mm Durchmesser k nnen zu einer besonders effektiven inneren Drainung des Bodens f hren Ab einem stauenden Horizont z B einem Pal boden kommt es zum kapillaren Aufstieg der W sser und zur Durchfeuchtung des Bodens von unten na
392. s tze als Grundlage des beantragten Modell Forschungsvorhaben BEASLEY 1977 BEHRENDT et al 1999 B HM et al 2001 BORCHARDT et al 2000 FUCHS amp HAHN 1999 F amp N Umweltconsult 1997 PLATE 1992 1996 DABBERT et al 1999 YOUNG et al 1987 WENDLAND 1992 GEBEL et al 2000 1 5 Berichtsform Der Bericht gliedert sich nach der Gebietsbeschreibung Kapitel 2 und den Ausf hrungen ANSWERS MONERIS Bilanzierung des Eintrages Schwermetalle in Gew sser Modellprojekt Gew sserbewirtschaftung im Einzugsgebiet der Seefelder Aach NIEDERSCHLAG Phase Il und III MOBINEG WEIHERBACH Landschaftsmodell Kraichgau AGNPS Modell zum Nitratstrom in der BRD Modell N Bilanz priorit rer ber die Datengrundlagen Kapitel 3 im Wesentlichen in die Hauptkapitel Berechnungsans tze Kapitel 4 In dem Kapitel Berechnungsans tze werden die Ans tze zur Berechnung der pfad spezifischen Emissionen einzeln erl utert ausf hrliche Erl uterungen zu der Ableitungen einzelner Gr en wurden in den Anhang geschoben Die drei haupts chlich behandelten Emissionspfade werden in separaten Unterkapiteln abgehandelt alle anderen Pfade sind im Unterkapitel Weitere Emissionspfade zusammengefasst Wichtig ist dass neben der Vorstellung des Berechnungsansatzes selbst auch auf die stoffunabh ngigen Eingangsdaten Wasserfl sse Einwohnerzahlen etc eingegangen wird Ebenfalls in dem Kapitel erl u
393. s Standortes werden ber Hangneigung Speicherkapazit t des Bodens und Lage zum Gew sser abgesch tzt Zusammen mit der ereignisbedingten Gefahr die das zeitliche Zusammentreffen von Niederschlagsereignis frisch bearbeiteten Boden und D ngung beschreibt handelt es sich um nicht beeinflussbare Faktoren Die einzige M glichkeit auf die Abschwemmung Einfluss zu nehmen erfolgt ber die Bewirtschaftung Besonders durch die pflanzenbauliche Nutzung und die Bodennutzung kann der Direktabfluss als zentrale Gr e stark verringert werden Den Einfluss von Standort und Bewirtschaftungsfaktoren auf den sommerlichen Oberfl chenabfluss konnte im Projekt Schwaigern nachgewiesen werden LAMBERT 2002 Durch die pfluglose Bodenbewirtschaftung konnte der Abfluss unter einigen zwingenden Bedingungen keine Krumenbasisverdichtung hoher Regenwurmbesatz Stroh von Vorfrucht und Zwischenfrucht und der vorgenommenen Direktsaat in hohem Ma e reduziert werden Bei Kartoffeln konnte der Oberfl chenabfluss durch Querbewirtschaftung und zus tzlichen Querd mmen sogar g nzlich unterbunden werden Dar ber hinaus haben diese Ma nahmen auch Auswirkungen auf den winterlichen Abfluss der vollst ndig vom Boden aufgenommen werden kann auf den Bodenabitrag der ebenfalls deutlich zur ckgeht und es konnte durch die verdichtungsarme Bewirtschaftungsweise der herbstliche Nmin Rest reduziert werden 4 4 5 Dr nagen In der Landwirtschaft werden Dr nagesysteme
394. s f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 96 M nchen Oldenbourg FUCHS S amp LUCAS S 2001 Quantifizierung der saisonalen und naturr umlichen Bedeu tung von Fremdwasserzufl ssen in Mischsystemen Endbericht Institut f r Siedlungswasser wirtschaft Universit t Karlsruhe Projekt im Auftrag der LfU Baden W rttemberg Karlsruhe unver ffentlicht FUCHS S OLTMANN A amp SCHERER U 2003 Quantifizierung von Schwermetalleintr gen in die Flie gew sser des Landes Baden W rttemberg Projekt des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Im Auftrag der Landesanstalt f r Umweltschutz von Baden W rttemberg Abteilung Wasser und Altlasten Projektstudie 20013689 41 200 FUCHS S SCHERER U HILLENBRAND T MARSCHEIDER WEIDEMANN F BEHRENDT H amp OPITZ D 2002 Schwermetalleintr ge in die Oberfl chengew sser Deutschlands Texte 54 02 Berlin Umweltbundesamt GAMER W amp ZEDDIES J 2001 Bilanzen von potentiell umweltbelasteten N hrstoffen N P K und S der Landwirtschaft in Baden W rttemberg Forschungsauftrag des Ministeri ums L ndlicher Raum Baden W rttemberg GEBEL M amp GRUNEWALD K 2001 Stoffbilanz Programmerl uterung Institut f r Geographie Lehrstuhl Landschaftslehre Geo kologie TU Dresden GEBEL M KILLISCH W KRAMER M amp M LLER B Hrsg 2000 Entwicklung und Anwendung des Modells N BILANZ zur Quantifizierun
395. s hier behandelte Testgebiet weder Angaben zur fl chendifferenzierten Bestimmung des Stickstoffgehalts noch des Gehalts der organischen Substanz im Oberboden zur Verf gung stehen wird auf Werte aus der Literatur zur ckgegriffen In einer Auswertung von WERNER et al 1991 von 244 breit gestreuten ackerbaulich genutzten B den in Hanglagen wiesen 70 dieser einen N Gehalt von 1 000 1 800 mg kg auf Repr sentative Untersuchungen im zum oberen Kraichbach geh renden Einzugsgebiet des Weiherbachs ergaben f r die Jahre 1992 1995 durchschnittliche Gesamtstickstoff gehalte auf Ackerfl chen von 1 200 1 600 mg kg RITZ 1996 In bereinstimmung mit den oben genannten Angaben wird f r die Berechnung des Stick stoffeintrages ber Erosion in dieser Arbeit von einem mittleren N Gesamtgehalt von 1 550 mg kg ausgegangen Dieser Wert wurde der Untersuchung von SOMMER amp MURSCHEL 1999 entnommen Der Bodengehalt des Phosphors wird deutlich h ufiger gemessen als der des Stickstoffs in Baden W rttemberg z B alle sechs Jahre im Rahmen der sog Grunduntersuchung Da die Messungen jedoch in der Regel im Rahmen der D ngeplanung beratung stattfinden wird nicht der gesamte Phosphor gemessen sondern nur der ber eine der Calcium Acetat Lactatmethoden bestimmbare Anteil in der Regel Pca Es wird angenommen dass dieser dem pflanzenverf gbaren Teil am N chsten kommt F r das Testgebiet lagen anonymisierte Daten zum P gt O ca
396. s immer eine ganze Fruchtfolge ber cksichtigt werden muss Da sich die Informationen die zur Ermittlung des C Faktors herangezogen wurden auf statistische Auswertungen beschr nkten konnte bez glich der Kulturarten sowie der Bewirtschaftungsart keine r umliche Differenzierung vorgenommen werden Auch M VIUS 1999 konstatierte f r ein von ihr bearbeitetes Projekt welches mit wesentlich h herer r umlicher Aufl sung arbeitete Zur Bestimmung der Orte an denen bestimmte Kuturarten vorzugsweise angebaut werden kann auf kein bestehendes Regelwerk zur ckgegriffen werden Weder zeigt die Analyse verschiedener Jahrg nge der Landnutzungsklassifikation eindeutige Fruchtfolgemuster f r Fl chen eines bestimmten Typs noch lassen sich aus den Ergebnissen der Befragung konkrete f r die Region typische Regeln ableiten Im Rahmen des Kraichbachvorhabens wurde dieses Problem wie von AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 vorgestellt gel st Ausgegangen wird davon dass die Funktion des Ausgleichs unterschiedlicher Erosionsereignisse bei wechselnden Feldzust nden die das langj hrige Mittel des C Faktors erf llen soll ersetzt werden kann durch das Mittel mehrerer Fl chen sprich die Fruchtfolge eines Teileinzugsgebietes bzw einer Gemeinde wird aus der Fruchtartenverteilung abgeleitet konkret nach den Angaben zur Bodennutzung nach Fruchtarten der Struktur und Regionaldatenbank des Statistischen Landesamtes Baden W rttemberg
397. sanstalt f r Wasserbau Theodor Rehbock Laboratorium Universit t Karlsruhe Heft 190 SCHULTE A 1995 Hochwasserabfluss Sedimenttransport und Gerinnebettgestaltung an der Elsenz im Kraichgau Heidelberger Geographische Arbeiten Heft 98 Selbstverlag des Geographischen Instituts der Universit t Heidelberg 209 SCHULZ W NIEMANN J KLEBER LERCHBAUMER U amp KABALLO H P 1992 Wirksamkeit von Regenbecken in Mischsystemen zur Beeinflussung des Transportes von anthropogenen Schadstoffen Niederschlagsbedingte Schmutzbelastung der Gew sser aus st dtischen befestigten Fl chen Universit rres Verbundprojekt des Bundesministers f r Forschung und Technologie Teilprojekt 5 Lehrstuhl f r Wasserg te und Abfallwirtschaft Universit t M nchen SCH TTE H 1999 Betriebserfahrungen mit Kleinkl ranlagen Korrespondenz Abwasser 47 10 S 1499 1505 SCHWEIGER P 1973 Einfluss von Witterung Bodeneigenschaften und pflanzenbaulichen Ma nahmen auf Wasserversickerung und Mineralstoffauswaschung im Weihenstephaner Lysimeter Dissertation Universit t M nchen SCHWEIGERT P 2002 Absch tzung der Nitratauswaschung in Wasserschutzgebieten durch Analyse von Nmin Daten Wasser und Boden 54 4 S 33 36 SCHWERTMANN U VOGL W amp KAINZ M 1987 Bodenerosion durch Wasser Stuttgart Ulmer SHAO W 2002 Beurteilung der Regenwasserbehandlung des Kanalnetzes der Stadt Kraichtal mittels verschiedener statisc
398. schaftliche und politische Gr e und ihre Nutzung als sinnvolles Beratungsinstrument sollte im Interesse aller verbessert und gesch rft werden 4 2 Emissionspfad Erosion Der Begriff Bodenerosion umfasst gleicherma en die Verlagerung von Boden durch Wasser und Wind Da Winderosion in Mitteleuropa in nennenswertem Ausma jedoch lediglich in den Landschaften Norddeutschlands J tlands und der Niederlande auftritt FRIELINGHAUS 1998 und zudem nur ein verschwindender Bruchteil des via Wind gel sten Bodens in die Gew sser gelangen d rfte wurde diese Erosionsform in den Berechnungen dieses Projektes au er Acht gelassen Wenn im Folgenden von Erosion die Rede ist so ist stets die abflussverursachte gemeint Werden durch Erosion Partikel aus dem Boden gel st und mit dem Oberfl chenabfluss hangabw rts transportiert so gelangen sie damit zumindest teilweise auch in die Gew sser Der Bodengehalt an N hrstoffen und Schwermetallen f hrt dazu dass dieser 34 Prozess mit entsprechenden in diesem Vorhaben zu ber cksichtigenden Emissionen verbunden ist 4 2 1 Berechnung der erodierten Bodenmengen Auswahl eines Ansatzes Die Basis einer jeden Absch tzung des Eintrages von partikul ren Schmutzstoffen in Oberfl chengew sser ber den Pfad Erosion ist eine m glichst realit tsnahe Berechnung der im Gebiet erodierten Bodenmenge Es existiert eine gro e Anzahl an Modellen mit denen der Bodenabtrag berechnet mod
399. schon in naher in Zukunft m glich sein Das EBZI baut derzeit ein GIS auf mit dem die Verwaltung der veranlagten Fl chen gehandhabt werden soll MEIBNER 2003 Vorbehaltlich datenschutzrechtlicher Einschr nkungen r ckt damit eine exakte fl chendifferenzierte Berechnung des C Faktors auf digitaler und automatisierter Basis in greifbare N he Der mit oben beschriebener Methode berechnete mittlere C Faktor f r die Ackerfl chen im Testgebiet betr gt 0 08 Dieser Wert liegt etwas unter aber sehr nahe bei dem Wert der von KoLL 1999 f r die Ackerfl chen der Stadt Kraichtal berechnet wurde Angesichts sehr hnlicher Kulturartenverteilungen einerseits bei mittlerweile h heren Anteilen an Mulchsaatfl chen und der bernahme eines Gro teils der kulturartspezifischen C Faktoren aus seinem Projekt verwundert dies nicht Der Mittelwert der C Faktoren von G NDRA et al 1995 f r das Testgebiet dieses Projekts betr gt 0 14 Der Unterschied l sst sich durch zwei gegenl ufige Tendenzen erkl ren Erstens haben diese keine Erosionsschutzma nahmen ber cksichtigt es lagen keine Angaben zu Mulchsaat vor Werden auch in den Berechnungen zu unserem Projekt die Schutzma nahmen au er Acht gelassen so berechnet sich ein logischerweise gr erer C Faktor von 0 18 Zweitens haben G NDRA et al andere kulturartspezifische C Faktoren angenommen was die verbleibende Differenz fast vollkommen erkl rt Werden die dort genutzten C Faktoren be
400. sehen Der mittlere Jahresniederschlag der 30 j hrigen Regenreihe betr gt 811 mm Dieser Wert liegt weniger als 3 ber dem mittleren Gebietsniederschlag der Jahre 1961 bis 2000 f r das Einzugsgebiet der vom DWD angegeben wird Diese geringe Abweichung kann als Best tigung der NiedSim Daten angesehen werden Das Programm KOSIM kann die gelieferten Regendateien direkt lesen Massendatenformat des DWD f r SMUSI mussten einige vorbereitenden Format nderungen durchgef hrt werden was teils mit einer Programmierung im Tabellenkalkulationsprogramm geschah teilweise manuell vorgenommen wurde Kalibrierung Plausibilisierung Da die befestigten Fl chen einerseits der sensitivste Parameter sind andererseits nur gesch tzt werden k nnen sollte vor der Anwendung eines Simulationsmodells die M glichkeit der Kalibrierung Plausibilisierung genutzt werden Aus finanziellen Gr nden war es nicht m glich Regenschreiber aufzustellen Eine Plausibilisierung konnte trotzdem mittels der Entlastungsgrenzlinie vollzogen werden Dabei wurde der im Folgenden beschriebene Weg beschritten Aus den f r das Modell ermittelten Daten ber befestigte Fl chen Speichervolumen und Drosselabfluss konnte die Entlastungsgrenzlinie f r jedes Regenbauwerk im Netz der Stadt Kraichtal berechnet werden Sie wurde in das entsprechende Diagramm eingetragen Die H he der Regenereignisse die w hrend der Messungen s u stattfanden wurde aus den Aufzeichnungen der Ni
401. sichts karten BK B K wurden vom Landesamt f r Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden W rttemberg LGRB als Vektordatens tze gekauft Die Bodenkarte im Ma stab 1 25 000 liegt nicht fl chendeckend vor von den f r unser Untersuchungsgebiet ben tigten f nf Karten sind derzeit nur drei erh ltlich Blattschnitte 6818 6819 und 6918 Eine weitere ist in Vorbereitung Blattschnitt 6817 Blattschnitt 6919 ist nicht lieferbar d h er existiert nicht Das Blatt CC7118 der B K 200 deckt fast vollst ndig das Projektgebiet ab es wurde ebenfalls direkt vom LGRB bezogen Die B K 350 umfasst ganz Baden W rttemberg genutzt wurde die thematische Karte Bodenkundliche Einheiten Rahmenlegende der CD ROM Geowissenschaftliche bersichtskarten des LGRB Die Orthophotos der Orte Ober wisheim und Menzingen wurden beim Landesvermessungs amt LV gekauft Die Aufnahme des zugrundeliegenden Luftbildes stammt aus dem Jahr 1998 der Ma stab wird mit ca 1 10 000 angegeben Ein Pixel des Bildes hat eine Kanten l nge von 0 23 m Das Amtliche Topographisch Kartographische Informationssystem ATKIS hat u a das Digitale Landschaftsmodell im Ma stab 1 25 000 von Baden W rttemberg DLM25 BW zum Inhalt Dieses besteht aus thematischen Vektordatens tzen die im ATKIS Objektarten katalog niedergelegt sind Die Objektarten die im Projekt genutzt und von der LfU zur Verf gung gestellt wurden sind in Tabelle 3 1 aufgelistet Die Tabelle enth lt
402. sind in Tabelle 5 18 aufgef hrt Ergebnisse Zur Quantifizierung der Stickstoffeinr ge aus Dr nagen wird zun chst die Stickstoffkonzentration aus den Dr nageabfl ssen ber die Stickstoff bersch sse abz glich des Mineralisationspotentials und der Sickerwassermenge berechnet F r Phosphor werden Mittelwerte eigener Messungen herangezogen die Ergebnisse werden mit den im Vorprojekt HAHN et al 2001 in MONERIS berechneten Frachten verglichen Tabelle 5 18 zeigt die Ergebnisse 130 Tabelle 5 18 Berechnete N hrstoffkonzentrationen und Frachten aus Dr nagen Stickstoff Phosphor Ansatz Messungen Konzentrationen 12 5 mg l 0 11 mg l Eintr ge aus Dr nagen 0 02 t ha 0 17 kg ha Dr nagefrachten im EZG 12 33 Va 0 093 Va Vorprojekt MONERIS 33 t a 0 14 Va Die Unterschiede zum Vorprojekt resultieren aus einer im Vorprojekt 50 h her angenommenen Sickerwasserrate und h heren Dr nfl chenanteilen Die Stickstoffkonzentrationen im Dr nagewasser die mit dem Ansatz berechnet wurden sind vergleichbar mit den Messungen in Abbildung 5 16 er liegt mit 12 5 mg l genau zwischen den beiden Mittelwerten der beprobten Dr nagen 13 8 m l bzw 9 2 mg l Messungen Eigene Stichproben von Dr nageabfl ssen im Untersuchungsgebiet sind in Tabelle 5 19 aufgef hrt eine Messreihe von zwei Dr nageausl ssen in Abbildung 5 18 Die Daten zeigen unterschiedliche Konzentrationen in Abh ngigkeit von der Nutzung Unter Brachfl chen sind
403. sion Dieser wird einerseits durch die Energie des Regentropfens der Bodenaggregate zerschl gt und andererseits durch das oberfl chlich abflie ende Wasser das losgeschlagenes Bodenmaterial hangabw rts transportiert definiert Quantifiziert werden diese Eigenschaften ber das Produkt aus aufsummierter Fl chendichte der kinetischen Energie eines erosiven Niederschlags und seiner maximalen 30 Minuten Intensit t SCHWERTMANN et al 1987 Seine Einheit ist kJ m mm h Da zur Berechnung des R Faktors einerseits hochaufgel ste Regenreihen einer Zeitspanne von mindestens 22 Jahren ben tigt werden die in der Regel nicht vorliegen und der R Faktor andererseits nur einen kleinen Wertebereich umfasst und von allen Faktoren die geringste r umliche Variation aufweist AUERSWALD amp SCHMIDT 1986 wird er in der Regel aus Regressionsbeziehungen zu langj hrigen Niederschlagssummen hergeleitet SCHWERT MANN et al 1987 nennen die von ROGLER amp SCHWERTMANN 1981 ver ffentlichte Korrelation die auch G NDRA et al 1995 in der Erstellung des Bodenerosionsatlas Baden W rttem berg nutzen Die Ergebnisse von G NDRA et al 1995 wurden im Internet grafisch und als Daten im Austauschformat ver ffentlicht so dass der R Faktor f r ganz Baden W rttemberg digital vorlag Solange keine spezifischeren Daten vorliegen wird vorgeschlagen den R Faktor dem Bodenerosionsatlas auch f r kleinr umige Berechnungen zu entnehmen F r den
404. snnnsnnnnn 181 Nitrat Chlorid und Sulfatmessungen am Pegel Ubstadt w hrend der Abflusswelle am 30 31 03 2003 22044444444000444n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nen 182 Phospat Ammonium und Nitritmessungen am Pegel Ubstadt w hrend einer Abflusswelle am 30 31 03 2003 uuuuu22222244444Hnnn nenn 182 Messungen von Gesamtphosphor und abfiltrierbaren Stoffen AFS am Pegel Ubstadt w hrend einer Abflusswelle am 30 31 03 2003 183 Verlauf der Anzahl der Ereignisse der erosiven Ereignisse und des R Faktors f r das Jahr 1966 bei steigendem Grenzwert f r die Definition eines Ereignisses uernnnsnsasnnensnennsnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnenne 187 Sortierte Darstellung der Niederschl ge mit den 15 gr ten E lzo Werten f r das Jahr 1966 links ohne Grenze rechts mit einer Grenze von 0 083 mm 5min 4s444444H0nsRnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 187 Vergleich der mit verschiedenen Grenzen ermittelten R Faktoren mit den aus den Sch tzformeln anderer Autoren berechneten Werten 188 Vergleich der f r all 30 NiedSim Jahre berechneten R Faktoren mit den aus den Sch tzformeln anderer Autoren berechneten Werten 189 Herbstliiche Nmin Werte aus dem Weiherbach 1990 1995 in Abh ngigkeit zum Niederschlag der Monate September und Oktober des Probenahfmej hres nn ai egal 190 Nmin Werte Weiherbach 1990 1995 aus Herbst und Fr hjahr der Bodenschicht 60 90 cm in Abh
405. so gering sind dass diese Becken nicht ber cksichtigt werden m ssen BEHRENDT et al 1999 setzen auch f r N hrstoffe keine Wirkungsgrade an Der Abkoppelung von sauberen versiegelten Fl chen und die ortsnahe Versickerung des von ihnen stammenden Wassers und damit auch der transportierten Stoffe also die Ein f hrung eines modifizierten Trennsystems k me als zweite siedlungswasserwirtschaftliche Ma nahme in Betracht Bei einer regelgerechten Versickerung k nnen die ber das Grund wasser wieder ins Gew sser gelangenden Stofffrachten sicher vernachl ssigt werden die abgekoppelten Dach oder Terrassenfl chen k nnten also einfach direkt von der insgesamt im Trenngebiet entw sserten Fl che abgezogen werden Zu beachten ist dabei jedoch dass dann die stoffspezifischen Oberfl chenfrachten zu erh hen sind da der Anteil st rker verschmutzter Fl chen an den ber Regenkan le entw sserten Fl chen steigt HAHN et al 2000 haben diesen Effekt erstmalig quantifiziert Angesichts der geringen Verbreitung die die Trennkanalisation im Testgebiet hat wurden die Ma nahmen betreffend keine genaueren Berechnungen bzw Analysen erstellt 4 4 7 Dezentrale Abwasserentsorgung Unter dem Pfad Dezentrale Abwasserentsorgung werden die Stofffrachten bilanziert die mit Abw ssern aus Einzelanwesen oder Kleinsiedlungen in Grundst ckskl ranlagen oder Hauskl ranlagen emittiert werden Sie werden als Kleinkl ranlagen bezeichnet L
406. spezifisch 161 durchaus unterschiedlich Cadmium wird zu 62 Kupfer und Zink gar zu 86 von den beiden urbanen Quellen bestimmt Selbst der Anteil der Regenwasserkan le an den Gesamtemissionen betr gt f r diese Schwermetalle um 3 bis 4 eine gro e Zahl ange sichts der geringen Verbreitung die das Trennsystem im Testgebiet hat Tabelle 6 2 Pfadspezifische Emissionen f r Cd Cr und Cu oben und Ni Pb und Zn unten und deren Anteil an der Summe der berechneten Emissionen Pfad Kl ranlagen dezentrale Abwasserentsorgung Regenwasserkan le Mischkanalisations berl ufe au er rtliche Stra en amp Wege Erosion Abschwemmung Drainagen Hofabl ufe amp Abdrift Grundwasser atm Deposition Summe Pfad Kl ranlagen dezentrale Abwasserentsorgung Regenwasserkan le Mischkanalisations berl ufe au er rtliche Stra en amp Wege Erosion Abschwemmung Drainagen Hofabl ufe amp Abdrift Grundwasser atm Deposition Summe Cd kg a 1 3 23 2 0 0 0 0 0 2 3 2 2 2 39 3 0 0 0 3 1 3 23 2 0 3 4 4 0 1 2 1 0 0 0 1 0 2 4 1 0 0 0 2 5 7 100 0 Ni kg a 284 10 5 0 0 0 0 2 2 0 8 22 2 8 2 0 3 0 1 143 0 52 9 3 4 1 3 7 5 2 8 0 1 0 0 63 2 23 4 0 1 0 0 270 6 100 0 Cr kg a 14 9 0 0 1 6 38 9 0 2 205 6 1 1 3 9 0 1 3 6 0 0 269 9 Pb kg a 13 9 0 0 3 5 74 2 0 6 171 8 6 1 0 2 0 1 0 6 0 3 271 3 gt 5 5 0 0 0 6 14 4 0 1
407. sprechend dem F rderantrag wurden in den Vorhaben verschiedene Schwerpunkte bearbeitet Nachdem im Vorprojekt zu diesem Vorhaben die Mehrzahl der erforderlichen Grundlagendaten Kl ranlagenablaufkonzentrationen Gemeinde und Gemarkungsgrenzen analoge und digitale Topographische Karten Bodenkarten digitales H henmodell u a erhoben und in einem Geografischen Informationssystem GIS aufbereitet waren konnten sich die Arbeiten in diesem Vorhaben auf die vertiefte Recherche und Analyse von Detailinformationen konzentrieren Diese Arbeiten bezogen sich insbesondere auf die mit der ackerbaulichen Nutzung verbundenen Stoffumsetzungen und transporte aber auch auf urbanen Gebiete Zur Pr fung verschiedener Modellans tze war es teilweise erforderlich Datens tze zu generieren die in der sp ter bevorzugten Modelll sung keine Anwendung mehr fanden Diese Pr fung der verf gbaren Modellans tze hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit f r die gegebene Betrachtungsebene war der zweite wesentliche Arbeitschritt im Projektverlauf Die im Vorprojekt durchgef hrte Grobanalyse hat gezeigt dass f r die Eintragspfade Erosion Grundwasser und Mischwasserentlastungen eine Weiterentwicklung des verf gba ren Instrumentariums geboten ist Die Verwendung von physikalisch basierten Modellan s tzen als integraler fl chendeckend anzuwendender Bestandteil des Gesamtmodells ist in diesem Zusammenhang nicht als L sung anzusehen Entsprechende Modelle stellen in der
408. srate zu berechnen BEHRENDT et al 1999 und ST LTING 2002 bauen auf den Gleichungen der A 128 ihre Absch tzungen der Emissionen aus Mischkanalisations berl ufen auf 61 spez Speichervolumen Vs in m ha 0 02 Os 06 08 10 12 12 16 18 20 Regenabflu spende qr in l s ha Abbildung 4 16 Spezifisches Speichervolumen in Abh ngigkeit von der Regenabfluss spende und der zul ssigen Entlastungsrate aus ATV 1992 Beim letzten Schritt in dem aus der Jahresentlastungsrate das Jahresentlastungsvolumen ermittelt wird tritt allerdings erneut das oben erw hnte Problem des mittleren Abflussbeiwertes auf Abgesehen davon ist die der Berechnung zugrunde liegende Gleichung stark vereinfacht und wurde nur f r mittlere Verh ltnisse den Bezugslastfall aufgestellt Die Niederschlagsh he kommt in dieser Beziehung z B nicht mehr vor was allerdings durch die Nutzung der Gleichung von MEI NER 1991 auf den das Verfahren auch zur ck geht umgangen werden kann BEHRENDT et al 1999 w hlen diesen Weg In keinem Fall ber cksichtigt wird jedoch die Verteilung des Niederschlagsgeschehens die auf die Entlastungswassermenge entscheidenden Einfluss hat Auch stark schwankende Fremdwasserzufl sse m ssen wohl als Abweichung von mittleren Verh ltnissen bewertet werden obwohl sie durchaus h ufiger vorkommen LUCAS 2003 Weder MEI NER 1991 noch ATV 1992 machten Angaben zur G te der von ihnen ver ffentlichten
409. stem Ae r ha Ober wisheim 12 43 6 1 Flehingen 22 90 4 9 oberer Kraichbach 35 33 5 3 Der Anteil der im Trennsystem entw sserten Fl chen ist selbst f r Baden W rttembergische Verh ltnisse sehr klein obwohl dieses wie alle s dlichen L nder der Bundesrepublik ber wiegend im Mischsystem entw ssert wird 14 3 der Bewohner Baden W rttembergs sind ber ein Trennsystem ans Kanalnetz angeschlossen FUCHS et al 2003 Berechnungsansatz Zwei Ans tze liegen zur Frachtsch tzung des Frachtaustrages aus Regenwasserkan len nahe ber eine Multiplikation der befestigten Fl chen mit einer stoffspezifischen Ober fl chenfracht oder ber das Produkt aus versiegelter Fl che Abflussbeiwert Niederschlag und stoffspezifischer Abflusskonzentration Erfahrungen aus der Urbanhydrologie haben gezeigt dass die von befestigten Fl chen abgesp lten j hrlichen Schmutzstofffrachten in erster Linie von der Schmutzstoffdeposition auf der Oberfl che und weniger von der Niederschlagsabflussmenge bestimmt werden also eher potenzial als transportlimitiert sind FUCHS amp HAHN 1999 XANTHOPOULOS 1996 Aus diesem Grund wird der erstgenannte Ansatz f r dieses Projekt gew hlt der als Gleichung lautet Gleichung B 1 ERK r Aa Gleichung 4 25 Looo STP Te l m mit ERK ber Regenwasserkan le emittierte Fracht t a bzw kg a AE Trp im Trennsystem erschlossene versiegelte Fl chen ha ftr Stoffspezifische Ober
410. stofflicher Eintrag aus dem Bewirtschaf tungsbetrieb statt es wurde vereinfachend nur vom Eintrag ber die atmosph rische Deposition ausgegangen Dadurch dass viehhaltenden und viehlosen Betrieben eine unterschiedliche Verteilung der Hoffl chentypen und unterschiedliche N hrstoffkonzentrationen im Hofablauf zugewiesen 80 werden k nnen mit dieser Methode auch die deutlich differierenden Emissionen dieser Betriebstypen abgebildet werden Neben der Niederschlagsmenge die ber Hof und Dachfl chen flie en fallen bei der Arbeit auf dem Hof zus tzliche Mengen Abwasser beim Reinigen von Maschinen und Ger ten an diese Stofffrachten werden als feste Stoffmenge je landwirtschaftliches Anwesen addiert Die genannten Parameter werden f r die N hrstoffe in der folgenden Gleichung zusammengestellt N y Anov Chos Ayo gv og Ap ca C EHO Ir 1 000 000 EHR p Gleichung 4 20 EHOn r N hrstoffemissionen aus Hofabl ufen t a N Jahresniederschlag mm a y Abflussbeiwert Anov Fl che der verschmutzten Hofareale m Chow N hrstoffkonzentration des Abflusses von verschmutzten Hoffarealen mg l Arog Fl che der gering verschmutzten Hofareale m Chov N hrstoffkonzentration des Abflusses von gering verschmutzten Hoffarealen mg l Ap cn Dachfl che m Cap Konzentration der atmosph rischen Deposition mg l Ano gze Hoffl chen aller Betriebe im Einzugsgebiet m EHR p N hrstoffemissionen
411. stra en zugewiesen Die Konzentration im Oberfl chenabfluss von Wegen wurde der Konzentration im Regenwasser gleichgesetzt die Zahlenwerte wurden der Zusammenstellung in FUCHS et al 2003 entnommen Tabelle 5 49 Schwermetall Konzentrationen Csw sm Im Regenabfluss au er rtlicher Stra en und Wege ug l Cd Cr Cu Ni Pb Zn Bundesstra e 1 70 24 00 205 00 35 00 59 00 436 00 Landesstra en 1 00 16 00 119 90 20 00 37 50 415 00 Kreis und Gemeindestra en 0 37 8 00 34 70 5 00 16 00 394 00 Wege 0 05 0 25 1 16 0 74 1 34 9 93 Ergebnisse Die Emissionen der Schwermetalle von au er rtlichen Stra en und Wegen ESWsm r hren zu 20 bis 55 von den Wegen her sie sind also nicht so berw ltigend von diesen dominiert wie es bei den N hrstoffen der Fall ist Grund sind die deutlich h heren Ablaufkon zentrationen der Schwermetalle von Stra en im Vergleich zu den Wegen Abbildung 5 11 zeigt den relativen Vergleich der verschiedenen Stra entypen und der Wege an der Gesamtfracht dieses Eintragspfades sowie die absoluten Zahlen die f r das Gebiet des oberen Kraichbaches berechnet wurden 151 100 90 80 zZ 70 n O p 60 E 7 50 amp 40 2 lt 30 20 l i 10 0 Cr Cu Ni Pb Zn B Wege 0 0
412. t t einen erheblichen Anteil am gesamten Entlastungsvolumen haben von den 8 gr ten Regenereignissen im Jahr 1965 auf die 69 des Gesamtentlastungsvolumens zur ckzuf hren ist kann der H lfte diese Charakteristik zugewiesen werden 10 2 5 Regen berlaufbecken M nzesheim Das Regen berlaufbecken M nzesheim BMH ist eines der zentralen Becken des Kanalnetzes Es ist im Hauptsammler angeordnet und durch das bereits erw hnte BMG das R B Landshausen das R B Gochsheim sowie zehn R s vorentlastet nur drei von diesen sind direkte Vorentlastungsanlagen des BMH Es ist in hohem Ma e entlastungsaktiv was schon aus der Tatsache geschlossen werden kann dass sein Drosselabfluss kleiner ist als die Summe der Drosselabfl sse der vorentlastenden R Bs Diese Tatsache jedoch machte es ebenfalls m glich das BMH per EGL als Zentralbecken zu berrechnen Analog der berlegungen beim BMG kann davon ausgegangen werden dass wann immer die vorentlastenden Becken aktiv sind ihr Drosselabfluss auf ein gef lltes BMH trifft Das beste Ergebnis der EGL wurde mit der Serie von Regenereignissen erreicht die mit einer Grenze von 15 0 01 mm 5 min und einer Grenztrockendauer von 6h abgegrenzt wurden Das Jahresentlastungsvolumen welches ber die EGL berechnet wurde entsprach dabei 93 des von SMUSI berechneten Es zeigt sich dass durch die Gr e des Einzugsgebietes eine Vergleichm igung des Abflusses eintritt die den Vorausse
413. t zu Eins gesetzt Der Formparameter a ber cksichtigt den Einfluss des Hangquerprofils auf die Bodenerosion eines Hangs Er gibt den Bodenabtrag eines senkrecht zur Flie richtung beliebig geformten Hangs zu dem eines gestreckten Hangs an so dass auch er dimensionslos ist Er wurde zusammen mit den verschiedenen Hangl ngen ber das Script im GIS berechnet sein Mittelwert im betrachteten Gebiet betr gt 1 07 Berechneter Bodenabtrag Abbildung 4 9 zeigt den nach der dABAG im oben beschriebenen Verfahren berechneten Bodenabtrag im Einzugsgebiet des oberen Kraichbach gemittelt ber die Fl che des jeweili gen Schlags Die Werte schwanken zwischen 0 03 t ha a und 104 0 t ha a Der Mittelwert des berech neten Bodenabtrags betr gt 5 23 t ha a Wie zu erwarten war ist der untere Bereich des Wertespektrums gepr gt durch Ackerfl chen auf B den die mit niedrigen K Faktoren bewertet wurden vor allem aber in Auebereichen liegen also geringe Hangneigungen aufweisen Genau das Gegenteil trifft auf den oberen Wertebereich zu in dem Weinanbau auf erosionsanf lligen B den unter hohen Hangneigungen dominieren Anbau der einzelnen Kulturarten amp Mulchsaatfl chen auf Gemeinde Gemarkungsebene L nge bis zum unteren Ende der Zelle bis zum unteren Ende der vorhergehenden Zelle und Gesamthangl nge 38 Der vorzugsweise Anbau von Wein in Steillagen zeigt sich auch am mittleren Bodenabtrag In Weinbaufl chen betr gt er 17 V ha
414. talle ergebende Wirkungsgrad nmKa sm Von Mehrkammergruben ist in Tabelle 5 47 dargestellt Tabelle 5 47 Wirkungsgrade f r Schwermetalle nmka su von Mehrkammergruben Cd Cr Cu Ni Pb Zn 30 30 20 5 35 10 Ergebnisse Tabelle 5 48 zeigt die Summe der Schwermetallemissionen die aus der dezentralen Abwas serentsorgung in die Gew sser gelangen Bez glich der Verteilung der Einzelquellen Mehr kammergruben vs abflussiose Gruben ergibt sich ein Bild analog dem der N hrstoffe welches deswegen hier nicht dargestellt ist Tabelle 5 48 Schwermetallemissionen aus dezentraler Abwasserentsorgung EDAsm im oberen Kraichbach in kg a Cd Cr Cu Ni Pb Zn 0 00132 0 0396 0 117 0 0471 0 0399 0 740 150 5 2 4 8 Au er rtliche Stra en und Wege Stoffliche Eingangsdaten Die Konzentrationen von Schwermetallen die in den Berechnungen dem abflie enden Regenwasser von au er rtlichen Stra en und Wegen zugewiesen wurden sind in Tabelle 5 6 zusammengefasst Entsprechend der verkehrlichen Belastung nimmt auch die stoffliche Belastung des Abflusses von den Stra en von den Bundes zu den Gemeindestra en ab Die Werte f r die Bundesstra en entstammen DIERKES amp GEIGER 2000 die von ihnen nicht gemessenen Parameter wurden GROTTKER 1991 entnommen F r die Kreis und Gemeindestra en wurde auf NADLER amp MEIBNER 2001 zur ckgegriffen Den Landesstra en wurde das Mittel aus den Werten f r Bundesstra en und Kreis und Gemeinde
415. te Die Entlastungsgrenzlinie und die Ereignisse die aus den Niedsim Regendaten abgegrenzt wurden mit der Kombination einer Grenze von 15 0 01 mm 5 min und einer Grenztrockendauer von einer Stunde sind in Abbildung 10 11 zu sehen E o g15_gtdih 2 SMUSI ent 2 EGL a Regen Nr 6 300 400 500 600 700 800 Dauer min Abbildung 10 11 Entlastungsgrenzlinie des Regen berlaufs Menzingen sowie die abge grenzten Regenereignisse Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrocken dauer 1 h Rauten mit F llung Ereignisse die in SMUSI zu Entlastungen f hrten Linie mit Dreiecken per Hand ausgewertetes Regenereignis Nr 6 Ein wesentlicher Grund hierf r wurde in der automatisierten Auswertung des Niederschlags kontinuums vermutet Abbildung 10 12 zeigt beispielhaft das SMUSI Regenereignis Nr 6 des Jahres 1965 welches in SMUSI zu einer Entlastung f hrte den Verlauf der Niedsim Ausgangsdaten sowie die daraus automatisiert hergestellten Blockregen Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 1 h Man erkennt wie die kurzzeitige Spitze durch die Umformung in einen Blockregen eingeebnet wurde wodurch der Abfluss der zur Entlastung f hrt nicht mehr erreicht wurde 236 Intensit t mm 5min l A 0 4 A mr A Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q 2 B Q 2 Q 2 2 2 2 Q Q Q 2 2 Q 2 2 2 2 Q x co N oO Q x N oO Q
416. tegehalte den ges ttigten Wassergehalt oberhalb der vorr ckenden Befeuchtungsfront und den ber die H he konstanten Anfangswassergehalt darunter Konkret wird die Infiltration z B in Erosion 2D 3D beschrieben ber das DARCY Flie gesetz welches mittels einiger Vereinfachungen und unter Verwendung des o g Ansatzes umgeformt wird so dass als f r jedes Hangsegment zu bestimmende Parameter nur das Matrixpotenzial ymo und die ges ttigte Wasserleitf higkeit ks ben tigt werden Da insbesondere das Matrixpotential nur mit hohem Aufwand experimentell ermittelt werden kann wurde ein Verfahren implementiert das dieses als Funktion des Anfangswasser gehaltes der Lagerungsdichte des Gehalts an organischem Kohlenstoff des Tongehalts und des Sandgehalts absch tzt Nur durch eine solche interne Berechnung des Matrixpotenzials wird dieses Modell berhaupt in realen Gebieten einsetzbar Dieser Vorteil wird jedoch erkauft zu dem Preis dass eine der zentralen Gr en der Erosionsmodellierung die Infiltration aufbauend auf einer empirischen Gleichung berechnet wird Die bekannte Einschr nkung in der bertragbarkeit empirischer Modelle haftet damit strenggenommen auch diesem Programm an Die Losl sung der Bodenpartikel ist der eigentliche Beginn jedes Erosionsprozesses Dieser Teilprozess ist so komplex dass er in allen drei Modellen auf empirische Gr en zur ckgef hrt werden muss In WEPP sind die dahinter stehenden Teilvorg nge seh
417. temberg DOP Landesvermessungsamt Baden W rttemberg www lv bw de vom 28 10 02 AZ 2851 2 D 2 10 rennen enter 68 Zur Plausibilisierung des Kanalnetzmodells aufgestellte Entlastungsgrenzlinie des R B Menzingen ennneen 73 Entlastungsraten der Entlastungsbauwerke im Kraichtaler Kanalnetz Regen berlaufbecken Stauraumkan le B mit fettem Rahmen Regen berl ufe R mit schmalem Rahmen m 75 Behandelte Abwassermengen Qka der Kl ranlagen Kraichtal und Flehingen im Verlauf der Jahre 1996 bis 2002 m a 78 Die H he des Direktabflusses mm a berechnet durch LARSIM im Einzugsgebiet des Kraichbaches ru 444444444440 86 Ausschnitte aus den Dr nagepl nen der Gemeinde Oberderdingen links Gemarkung Oberderdingen rechts Gemarkung Flehingen 88 Anteil der Einwohner die an Sammelkan le nicht aber an eine Kl ranlage angeschlossen sind links und Anteil der Einwohner der nicht an die ffentliche Abwasserbeseitigung angeschlossen ist rechts in den Kreisen Baden W rttembergs Die Lage des Untersuchungsgebiets ist fett umrandet Daten aus STALA 1998 94 Anzahl der Anlagentypen der dezentralen Abwasserentsorgung im Einzugsgebiet des oberen Kraichbachs nach HARTENSTEIN 2001 95 Prozentuale Verteilung der Fl chen der verschiedenen Stra en und Wegetypen im Testgebiet unuu uss eek 99 Un
418. ten Bodenabtrag es findet z B keine Ber cksichtigung von Bodenschutzma nahmen statt und der Ansatz eines Anreicherungsfaktors der angesichts der im Testgebiet vorliegenden B den nicht angemessen erscheint Das Fehlen eines regionalisierten Verfah rens zur Ermittlung von Anreicherungsfaktoren macht sich hier deutlich bemerkbar Auch bei anderen Pfaden gibt es z T deutliche Abweichungen die sich jedoch in der Summe ausgleichen So wird z B die Phosphoremission aus Abschwemmung vom landesweiten Modell deutlich gr er 75 berechnet als vom hier pr sentierten Modell Die Unterschiede basieren auf den im Kraichgau wesentlich h her angenommenen Phosphorkonzentrationen im Oberfl chenabfluss Auch hier konnte im oberen Kraichbach wie beim Stickstoff auf Gebietsmessungen zur ckgegriffen werden Unterschiedlich sind auch beim Phosphor die Sch tzfrachten aus Mischkanalisations berl ufen die vom landesweiten Modell 0 65 t a kleiner berechnet werden Grund ist wieder die berechnete Entlastungswassermenge im landesweiten Modell Die von beiden Modellen genutzten Entlastungswasserkonzentrationen sind vergleichbar Au er rtliche Stra en und Wege werden vom landesweiten Modell nicht in der Fracht sch tzung ber cksichtigt Nach den Ergebnissen unseres Modells ist dies nicht gerecht fertigt da dieser Pfad immerhin einen Anteil von 2 an den Gesamtemissionen hat Obwohl unsere Frachtsch tzung mit gro er Sorgfalt durchgef hrt wurde
419. ten EHONn r von Hofabl ufen der einzelnen Gemeinden Der N hrstoffanteil der von Viehhaltungsbetrieben ausgetragen wird ist wesentlich h her als der Anteil aus Marktfruchtbetrieben In Tabelle 5 14 sind die Ergebnisse getrennt nach den Betriebstypen f r das gesamte Untersuchungsgebiet aufgef hrt 126 Tabelle 5 14 N hrstoffemissionen aus Hofabl ufen von Marktfrucht und Viehhaltungs betrieben im gesamten Untersuchungsgebiet N t a P t a Marktfruchtbetriebe 0 28 0 16 Viehhaltungsbetrieb 0 67 0 27 Gesamt 0 95 0 42 Die IKSR 1999 berechnet die Emissionen aus Hofabl ufen und Abdrift ber einen Anteil an der Gesamtmenge des ausgebrachten Wirtschafts bzw Minerald ngers F r Wirtschafts d nger wird dabei ein Anteil von 0 2 und f r Minerald nger ein Anteil von 0 01 abgesch tzt Um einen Vergleich dieser Zahlen mit den hier ermittelten Ergebnissen ziehen zu k nnen wurde erneut davon ausgegangen dass es sich bei den N hrstofffrachten aus Hofabl ufen viehhaltender Betriebe berwiegend um Wirtschaftsd nger bei den viehlosen Betrieben ausschlie lich um Minerald nger handelt Die ausgetragenen D ngermengen pro Betrieb werden ins Verh ltnis gesetzt zu den eingesetzten N hrstoffmengen die aus den N hrstoffbilanzen bekannt sind Danach gelangen 0 17 des eingesetzten Wirtschafts d ngers und 0 02 des eingesetzten Minerald ngers ber die Hoffl chen ins Gew sser W hrend die ausgetragene Menge an Wirts
420. ten Landnutzung knapp 80 was deutlich h her ist als der Anteil im Oberlauf des Kraichbachs nur knapp 35 Im Einzugsgebiet des Humsterbachs liegt der Anteil der Ackerfl chen mit ca 37 ebenfalls niedrig die Nitratkonzentration im Gew sser Messstelle km 9 in Abbildung 5 9 zeigen dies Die Nitratkonzentration des Dorfbachs liegt etwas h her als die des Kohlbachs und das spiegelt sich im Ackerfl chenanteil wieder Ergebnisse Insgesamt ergeben sich nach dem beschriebenen Ansatz die in Tabelle 5 5 aufgelisteten N hrstoffemissionen ber das Grundwasser Im Vergleich sind die Ergebnisse aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 aufgef hrt Tabelle 5 5 N hrstofffrachten ber das Grundwasser aus dem aktuellen Projekt Kraichbach und aus dem Vorprojekt HAHN et al 2001 N t a P t a Kraichbach 140 0 58 Vorprojekt 132 0 73 Die in den beiden Projekten ermittelten N hrstofffrachten kommen beim Stickstoff auf nahezu dasselbe Ergebnis beim Phosphor sind die Frachten im Vorprojekt um 20 h her Zu ber cksichtigen ist hierbei dass die Eingangsdaten beim Stickstoff sehr unterschiedlich sind sich dies im Ergebnis aber nicht niederschl gt Im Vorprojekt sind die N hrstoffbilanzen von BACH 1999 eingegangen die zu wesentlich niedrigeren Bilanz bersch ssen als den nun im oberen Kraichbach ermittelten f hrten siehe Kapitel 5 1 1 1 Die in diesem Projekt abgeleiteten Umsetzungsraten der Stickstoffdynamik im Boden wi
421. ten sind vor allem Retentionsprozesse im Gew sser f r diese Differenz verantwortlich die auch in dieser Gr enordnung erwartet worden war Nutz man die von BEHRENDT et al 1999 aufgestellte Potenzfunktion die die Retention ber die hydraulische Belastung absch tzt so Regenwasserkan le plus Mischwasser berl ufe 166 errechnet sich eine Reduktion der Emissionen um 9 Die bereinstimmung mit dem im oberen Kraichbach ermittelten Wert sollte allerdings nicht berbewertet werden da der Korrelationskoeffizient der hergeleiteten Gleichung mit den genutzten Parametern gerade einmal 0 44 betr gt 300 250 BEreignisfracht Basisfracht 200 Datm Deposition E Grundwasser E Hofabl ufe amp Abdrift Drainagen E Abschwemmung Fracht t a z E Erosion Bau er rtliche Stra en amp Wege Mischkanalisations berl ufe Regenwasserkan le E dezentrale Abwasserentsorgung 50 E Kl ranlagen Nges Nges 10 x Pges 10 x Pges Emissionen Immissionen Emissionen Immissionen Abbildung 6 5 Emissionen und Immissionen von Stickstoff und Phosphor 10 fach berh ht Emissionen als gestapelte pfadspezifische Emissionen Immissionen als gestapelte S ule aus Basisfracht und Ereignisfrach Eine geringe Retention wurde auch aufgrund der Tatsache erwartet dass sich die Nitrat konzentration im Ge
422. terschreitungsdauer in Tagen am Pegel Ubstadt im langj hrigen Mittel Unterteilung in Basis und Ereignisabfluss n 102 Prozentuale Verteilung und absolute Zahlen der Stickstoffeintr ge Kg NEN a are Rain 104 Fl chenhafte Stickstoff bersch sse der einzelnen Gemeinden 105 Fl chengewichtete Stickstoff bersch sse der einzelnen Kulturarten und Gro vieheinheiten in den Gemeinden des Kraichbacheinzugsgebietes 24 4440404Hnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnannne 107 Prozentualer Anteil des N hrstoff berschusses am N hrstoffbedarf der einzelnen Kulturarten 4 2442444440440000000000RRnRnn nn nn nenne nenne 108 vi Abbildung 5 5 Abbildung 5 6 Abbildung 5 7 Abbildung 5 8 Abbildung 5 9 Abbildung 5 10 Abbildung 5 11 Abbildung 5 12 Abbildung 5 13 Abbildung 5 14 Abbildung 5 15 Abbildung 5 16 Abbildung 5 17 Abbildung 5 18 Abbildung 5 19 Abbildung 5 20 Abbildung 5 21 Abbildung 5 22 Abbildung 5 23 Abbildung 5 24 Fl chendeckende Denitrifikationsrate im Einzugsgebiet des Krah NaCO NS a seh ea Li Fl chendeckende Stickstoff bersch sse im Einzugsgebiet des Kraichbachs nach Abzug der Denitrifkationsrate Fl chendeckende Stickstoffkonzentrationen Einzugsgebiet des Kraichbachs Nitratkonzentrationen am Pegel Ubstadt Kraichbach und am Pegel Menzingen Weiherbach in Abh ngigkeit vom Abfluss d
423. tert wird der Ansatz der Immissionsanalyse stofflichen Eingangsdaten und pfadspezifische Einzelergebnisse Kapitel 5 Im darauffolgenden Kapitel der stofflichen Eingangsdaten und pfadspezifischen Einzel ergebnisse erfolgt die Herleitung und Darstellung der stofflichen Eingangsgr en getrennt nach N hrstoffen und Schwermetallen die Berechnung der Frachten f r die einzelnen Pfade und schlie lich auch die Pr sentation der stofflichen Gr en f r die Immissionsanalyse e Gesamtergebnisse Kapitel 6 In den Gesamtergebnissen werden alle Frachten aus den Einzelpfaden zusammen fassend dargestellt und den Ergebnissen anderer Autoren gegen bergestellt Es erfolgt des weiteren ein Vergleich zwischen Gesamtemissionen und der berechneten Immission e weitere Analysen und Untersuchungen Kapitel 7 Hier wird gesondert auf einige zus tzliche Aspekte eingegangen die sich im Verlauf der Projektarbeit ergeben haben oder die eine alternative Berechnung f r eine Eingangs gr e oder einen Ansatz darstellen Mit Schlussfolgerungen und Ausblick Kapitel 8 wird der Hauptteil dieses Projektberichts abgeschlossen es folgen das Literaturverzeichnis Kapitel 9 und der Anhang Kapitel 10 2 Gebietsbeschreibung Das Untersuchungsgebiet ist Teil des Kraichgaus im Nordwesten von Baden W rttemberg Der Kraichgau wird im Norden durch den Odenwald im Westen durch die stliche Hauptverwerfung des Oberrheing
424. teten Wassermengen mit mittleren aber empirisch abgesicherten Entlastungskonzentrationen bessere Ergebnisse zu erzielen Die Gleichung mit der die Emissionen aus Mischwasserentlastungen schlie lich abge sch tzt wurden lautet Gleichung Ei 1 EMK Qw C Gleichung 4 17 1 000 000 7 MK PEN mit EMK ber Mischwasserentlastungen emittierte Fracht t a bzw kg a Qwk Mittlere j hrlich entlastete Mischwassermenge m a Cuk stoffspezifische Entlastungskonzentration mg l bzw ug l 4 3 4 Erhebung der Eingangsdaten Die wesentlichen Objekte aus denen ein Kanalisationsmodell in SMUSI besteht und wof r somit auch Daten zu erheben waren sind Sammler Sonderbauwerke und die von der Kanalisation erfassten Fl chen Letztere k nnen im Misch oder Trennsystem entw ssert werden Die Verkn pfung erfolgt ber die Systemlogik Auch eine Kl ranlage ist fester Bestandteil jedes Modells da ihre Ablauffrachten jedoch im Rahmen dieser Teiluntersuchung nicht von Interesse waren wurde sie lediglich ber Standardwerte erfasst zur Sch tzung der Emissionen aus Kl ranlagen siehe Kapitel pn 19 Herrn Distel vom Abwasserzweckverband Oberer Kraichbach sowie Herrn Siebert von den GKW Ingenieuren sei f r ihre Hilfe und ihr Entgegenkommen an dieser Stelle ganz herzlich gedankt 2 Als Hauptproblem wird das Fehlen einer ad quaten Modellierung der Resuspension von Kanalab lagerungen gesehen 64 Systemlogik Geome
425. tisches berdenken der Algorithmen zur Bestimmung des K Faktors nahe Seine in aufw ndigen Beregnungsversuchen experi mentell bestimmten K Faktoren wurden durch die blichen Verfahren zur Bestimmung dieses Faktors aus Bodeneigenschaften deutlich z T bis zum Dreifachen bersch tzt L wA 1997 hingegen zitiert mehrere Autoren die von einer guten bereinstimmung der gemessenen und berechneten Werte auf L b den und l verwandten B den berichten Die Aufstellung eines eigenen Berechnungsweges wird im Rahmen dieses Projekts als unpraktikabel eingesch tzt Es wird hier mit den in der B K 200 angegebenen Werten gerechnet In jedem Fall erscheint die bernahme des K Faktors aus der B K 200 deutlich genauer als die Ableitung aus den Klassenbeschrieben der Reichsbodensch tzung wie sie z B von G NDRA et al 1995 praktiziert wurde Grund f r diese Einsch tzung ist dass die Reichsbodensch tzung sich stets auf das gesamte Bodenprofil bezieht f r die Erosion ist jedoch die Krume ausschlaggebend so dass die Klassenbeschriebe nur verw sserte Aus sagen zulassen LAMBERT 2003 214 Im genutzten Kartenblattes CC7118 gibt es Angaben zum Bereich des K Faktors f r ca 50 der Fl che Im Gebiet des oberen Kraichbaches betr gt dieser Fl chenanteil an n hernd 75 Tabelle 10 1 Angaben der Rahmenlegende der B K 350 zum K Faktor der ABAG k A keine Angaben Code Beschreibung Bereich des K Faktors 0 keine
426. tistischen Unterlagen der Stadt bekannt war so wurde diese unter Einbeziehung rtlicher Kenntnisse auf die Fl chen verteilt Der einwohnerspezifische h usliche und fl chenspezifische gewerbliche Trockenwetter abfluss wurden aus dem Trinkwasserverbrauch hergeleitet welcher aus der Statistik der Stadt ortschaftenscharf vorlag Als Tagesgang dieser Abflusskomponenten wurde der programminterne Vorgabewert f r eine Kleinstadt gew hlt der auf den Angaben der ATV 1985 beruht Dieser passte in einem visuellen Vergleich am besten zur Trockenwetter ganglinie die Stichprobenartig im Rahmen der Messkampagne gemessen uce t Dazu Die Neigungsgruppe jedes Teileinzugsgebietes wurde GIS gest tzt abgesch tzt wurden zun chst im GIS aus dem f r das Projekt vorliegenden Digitalen H henmodell die Neigungen im Gebiet berechnet Diese wurden klassifiziert entsprechend den definierten Neigungsgruppen Schlie lich wurden die Klassen im GIS transparent dargestellt und unterlegt mit der Topografischen Karte TK 25 um einen visuellen r umlichen Bezug zu den Siedlungsfl chen herstellen zu k nnen ber diesen wurden die Neigungsgruppen den kanalisierten Fl chen im Modell zugewiesen Die l ngsten Flie zeiten je Teileinzugsgebiet wurden berechnet mit den von R DDER amp GEIGER 1996 hergeleiteten empirischen Gleichungen Die dazu ben tigten Angaben zur Neigungsgruppe und Gr e jedes Teileinzugsgebietes lagen vor s 0 Der zur Definition
427. tlasteten Wassermengen Die automatisierte Abgrenzung aus dem Niedsim Kontinuum kann nicht als erfolgreich bewertet werden Die zu setzende Grenze erwies sich zwar als best ndiger Wert und die optimale Grenztrockendauer lie sich plausibel mit den Einzugsgebietseigenschaften des betrachteten Entlastungsbauwerkes verbinden Der Vergleich ber 30 Jahre zeigte jedoch dass die Entlastungswassermengen im Mittel untersch tzt werden zugleich treten Schwankungen zwischen den Jahren von ber 40 auf Nur eine h ndische Abgrenzung von Regenereignissen kann die Zusammenfassung von Ereignissen verhindern die in bezug auf das betrachtete Becken als unabh ngig voneinander betrachtet werden m ssen Ein wesentlicher Fehler in der Berechnung der EGL ergab sich in den vorliegenden Untersuchungen durch die Vernachl ssigung der durchl ssigen Fl chen Diese k nnen generell nicht mit dieser Methode ber cksichtigt werden da ihr Oberfl chenabfluss in hohem 1 wozu an dieser Stelle auch das BMG gez hlt werden soll 244 Ma e von der Vorgeschichte und anderen Parametern abh ngig ist Selbst wenn dieser Abfluss in SMUSI bersch tzt w rde k nnte doch sein Einfluss in der EGL nicht quantifiziert werden Eine bedeutende Unsicherheit bleibt bestehen Als sensibel f r die Berechnung stellten sich auch die Anfangsverluste heraus In dieser Untersuchung konnten die Verluste in der EGL den gewichteten des Modells SMUSI gleichgesetzt werden womit eine di
428. tlung der Grundwasserneubildungsrate Geol Jb Reihe C 27 45 65 Duncan H P 1997 An Overview of Urban Stormwater Quality In 24 Hydrology and Water Resources Symposium Auckland Neu Seeland NZ Hydrological Society S 143 148 D RETH JONEK S 1993 Entwicklung eines naturnahen praxisorientierten Mobilit tstests f r Schwermetalle und Arsen in kontaminierten B den Schriftenreihe des Institutes f r Siedlungswasserwirtschaft Band 66 Universit t Karlsruhe Zitiert nach HAHN et al 1992 DVWK 1990 Uferstreifen an Flie gew ssern DVWK Schriften Schriftenreihe des Deutschen Verbandes f r Wasserwirtschaft und Kulturbau e V Heft 90 Parey Verlag Berlin DVWK 1998 Eintr ge aus diffusen Quellen in die Flie gew sser N hr und Feststoffe DVWK Materialien 5 1998 Deutscher Verband f r Wasserwirtschaft und Kulturbau e V EBERS T amp BISCHOFSBERGER W 1992 Leistungssteigerung von Kleinkl ranlagen Be richte aus Wasserg te und Abfallwirtschaft Technische Universit t M nchen 1992 Heft 98 EDDE C 2002 Schwermetalleintr ge in Oberf chengew sser aus Gebieten mit dezentraler Abwasserbehandlung Diplomarbeit am Forschungsinstitut f r Wasser und Abfallwirtschaft RWTH Aachen unver ffentlicht EISELE M 2003 Stoffhaushalt und Stoffdynamik in Flusseinzugsgebieten Ein Beitrag zum Bewertungsverfahren Hydrologische G te Freiburger Schriften zur Hydrologie 18 Universit t Freiburg EITEL B 19
429. trie Die Systemlogik und die Geometrie des Kanalnetzes konnten den entsprechenden Kanalisationspl nen der Stadt Kraichtal entnommen werden die vom Tiefbauamt zur Verf gung gestellt wurden Abbildung 4 17 zeigt beispielhaft den aufgebauten Systemplan f r die Ortschaft Ober wisheim Mit Geometrie wird an dieser Stelle die Gr e der kanalisierten Fl chen der Durchmesser die L nge und die Neigung der Sammler sowie die baulichen Ma e der Regenbauwerke bezeichnet Speichervolumen Sohl und Schwellenh hen Durchmesser und L nge der Drossel Unstimmigkeiten oder Unklarheiten wurden durch R cksprache beim Tiefbauamt und Ortsbesichtigungen aufgekl rt Aussengebiet mit Anschluss an gt Mischkanal PENDI Aussengebiet mit direktem Kanal von Kanalanschluss an Vorfluter Neuenb rg Regenwasserbehandlungsbauwerke Entw sserungsrichtung E SS Teileinzugsgebiet nach von Unter wisheim M nzesheim Abbildung 4 17 Systemplan der Ortschaft Ober wishein Den Herren Neudeck und Leiser vom Tiefbauamt der Stadt Kraichtal sei an dieser Stelle sehr herzlich gedankt f r ihre Gespr chs und Hilfsbereitschaft 65 Fremdwasser Nach eigenen Erfahrungen aus diversen Projekten f hren hohe Fremdwasserzufl sse zu einer mitunter tagelangen Entlastungst tigkeit von Regenbecken In zwei Fallbeispielen die das Ergebnis der konventionellen Schmutzfrachtsimulation mit umfangreichen Messungen
430. tsprechende Aktion zur Verdichtung des Datenbestandes von gro er Bedeutung Die Absch tzung der Stickstoffemissionen ber das Grundwasser ist hinsichtlich der Gr enordnung auch auf mesoskaliger Ebene m glich Jedoch h ngt das Ergebnis neben den Stickstoffbilanzen die nur auf Gemeindeebene erstellt werden k nnen ma geblich von der Abbildung der Umsetzungsprozesse ab Da zur modellhaften Beschreibung dieser Prozesse eine Vielzahl von Faktoren mit extremer raum zeitlicher Varianz zu ber cksichtigen 193 ist sollten zur Absch tzung der Stickstoffdynamik im Boden in st rkerem Ma e Messwerte in Form von Nmin Daten genutzt werden Die Nmin Daten liegen in mehreren Bundesl nder vor und sind bereits durch die D ngeberatung in die landwirtschaftliche Praxis eingebunden Eine gezielte Analyse der Datenbest nde zur Absch tzung der Sickerwasserkonzen trationen wie sie in diesem Vorhaben vorgestellt wurde wird als wichtige Zukunftsaufgaben bei diesem Pfad gesehen 194 IV TEIL Literatur und Anhang 9 Literatur ACKERMANN M 1998 Hydrogeologische Systemanalyse und Grundwasserhaushalt des Weiherbach Einzugsgebietes Schriftenreihe Angewandte Geologie Karlsruhe 53 Lehrstuhl f r Angewandte Geologie der Universit t Karlsruhe AG BopbEn 1996 Bodenkundliche Kartieranleitung Ad hoc Arbeitsgruppe Boden der Geologischen Landes mter und der Bundesanstalt f r Geowissenschaften und Rohstoffe der Bundesrepublik Deutschland Fachl R
431. ttlere Abflussbeiwert sich auf den Jahresniederschlag bezieht und damit auch mittlere und schwache Niederschlagsereignisse umfasst die keine oder nur geringe Abflussbetr ge bewirken SCHMITT amp ILLGEN 2001 fassen eine Untersuchung hierzu mit folgenden Worten zusammen die Empfehlung expliziter Zahlenwerte f r wm zur Bemessung muss als fachlich begr ndete bereinkunft verstanden werden Sie sind weniger geeignet den tats chlichen Abflussbeitrag einer bestimmten Fl che f r einen beobachteten Zeitraum wertgenau zu quantifizieren Der Punkt der zum Ausschluss dieser Methode aus dem Projekt f hrte war die Tatsache dass mit ihr nur beobachtete Ereignisse Zeitr ume bilanziert werden k nnen Selbst die Auswirkung des Baus weiteren Speichervolumens als konventionellste Ma nahme zur Senkung der Regenentlastungsbauwerken entstammenden Emissionen kann mit dieser Methode nicht nachvollzogen werden Auf dem Arbeitsblatt A 128 aufbauende Methoden Ziel des Bemessungsgangs des ATV Arbeitsblatts A 128 ATV 1992 ist die Bestimmung eines erforderlichen Gesamtspeichervolumens Dieses ergibt sich als spezifisches Speicher volumen im vorletzten Schritt der Berechnung aus der Regenabflussspende q und der Jahresentlastungsrate eo siehe Abbildung 4 16 Es liegt nahe bei bekannter Regen abflussspende und gegebenem Gesamtspeichervolumen also z B f r ein bestehendes System r ckw rts eine Jahresentlastung
432. tzes aus der Eigenkontrolle von 15 kommunalen Kl ranlagen aus den Jahren 1994 und 4 Verordnung ber Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gew sser vom 20 September 2001 BGBI S 2440 76 1995 Die Kl ranlagen entstammten den Gr enklassen 2 bis 4 ihre Reinigungsverfahren reichten von einem einfachen Belebungsverfahren bis zur Belebung mit nachgeschaltetem Tropfk rper und gezielter Nitrifikation Denitrifikation und Phosphorelimination B singers Untersuchungen zeigen dass eine einigerma en zuverl ssige Sch tzung der Ablauffrachten nur ber eine direkte Berechnung der Ablauffrachten aus gemessener Wassermenge und gemessenen Konzentrationen m glich ist Da behandelte Wassermenge und Ablaufkonzen trationen zumindest f r die N hrstoffe im Rahmen der Eigenkontrolle erhoben werden stellt die Beschaffung dieser Daten auch kein Problem dar Sie k nnen entweder beim Anlagenbetreiber selbst oder bei der entsprechenden Aufsichtsbeh rde erfragt werden Im Rahmen von Grobabsch tzungen oder bei Untersuchungen in gr eren Einzugsgebieten mit mehreren Kl ranlagen bietet sich auch die M glichkeit die auf Gemeindeebene aggregierte auf kommunalen Kl ranlagen behandelte Wassermenge dem Landesinformationssystem des Statistischen Landesamtes zu entnehmen Diese Daten werden allerdings nicht jedes Jahr erhoben Abbildung 4 22 zeigt die behandelten Abwassermengen verschiedener Jahre von den beiden Kl ranlagen die sich im
433. tzliche Probleme so dass von einer Nutzung der Entlastungsgrenzlinie f r die Zwecke dieses Projekts abgeraten werden muss Deterministische Modelle Simulationsmodelle ber ein Ausschlussverfahren wir nun aufgrund der eingehenden Analysen der verschie denen Methoden zur Absch tzung von Mischwasserentlastungsmengen frachten geschluss folgert dass die Nutzung von deterministischen Modellen Simulationsmodellen unter den gegebenen Randbedingungen den besten Weg f r eine Frachtsch tzung auf der Mesoskala darstellt Man kann deterministische Modelle in hydrologische und hydrodynamische Modelltypen unterteilen Deterministische Modelle simulieren das Abflu geschehen auf der Oberfl che und im Kanal getrennt Die Abflu konzentration auf der Oberfl che wird in der Regel mit hydrologischen Ans tzen bertragungsfunktionen nachgebildet Bei hydrologischen Model len wird auch das Translations und Retentionsverhalten beim Abflu im Kanal mit Hilfe von bertragungsfunktionen beschrieben d h es wird lineares zeitinvariantes bertragungs verhalten des Teilsystems Kanal vorausgesetzt Die wesentliche Einschr nkung aber ist dass bei der Beschreibung der Abflusstransformation im Netz Abfl sse aber keine Wasserst nde errechnet werden ATV 1992 Wenn die Anwendungsgrenzen hydrologischer Modelle die sich daraus ergeben nicht berschritten werden was zum Beispiel bei Flie umkehr oder R ckstau auf Entlastungs bauwerke der Fall ist
434. tzt Tabelle 4 10 das Produkt beider Werte ergibt die Gew sseroberfl che Sollten in anderen Gebieten auch stehende Gew sser einen nennenswerten Anteil an der gesamten Landnutzung haben so kann deren Oberfl che z B ber eine Auswertung des klassifizierten Satellitenbildes ermittelt werden Tabelle 4 10 L nge Breite und berechnete Gew sseroberfl che des Kraichbachs und seiner Nebengew sser L nge m Breite m Fl che ha Kraichbach 26 344 1 5 3 95 Nebengew sser 182 899 0 6 10 97 Gesamt 209 243 14 93 4 4 3 Hofabl ufe Hofabl ufe entw ssern versiegelte Fl chen von landwirtschaftlichen Geh ften die au erhalb geschlossener Ortschaften liegen und nicht an ein Kanalnetz angeschlossen sind Die in diesem Pfad z B von der IKSR 1999 mit betrachteten Emissionen durch Abdrift finden keine Ber cksichtigung Berechnungsansatz N hrstoffe Die Absch tzung der N hrstofffrachten aus Hofabl ufen erfolgte anhand von Konzentrationsmessungen von Hofabl ufen aus der Literatur und der Abflussmenge des von den Hoffl chen abflie enden Niederschlagswassers Innerhalb der Hoffl chen wurden dabei nach BEUDERT 1997 drei Areale unterschiedlicher Nutzung mit unterschiedlicher Stoffkonzentrationen im Abfluss definiert e verschmutzte Hoffl chen Bereiche die verst rkt zum Ab und Umf llen der D nger genutzt werden e gering verschmutzte Hoffl che alle anderen Bereiche e Dachfl chen auf Dachfl chen findet kein
435. tzungen der EGL Blockregen besser entspricht als der Abfluss aus kleineren Gebieten Auch die Problematik der aufeinander folgenden Regenereignissen ist bei einer Grenztrockendauer von 6h offensichtlich nicht mehr so pr gend wie bei einer Grenztrockendauer von nur einer Stunde Wird in SMUSI ohne durchl ssige Fl chen gerechnet so sinkt das Entlastungsvolumen um 9 ber die EGL werden knapp ber 100 dieses Volumens berechnet Als sensibel stellten sich dabei erneut die Anfangsverluste heraus eine probeweise Streichung der Verluste in der Berechnung der EGL f hrt zu einer bersch tzung des Entlastungsvolumens durch diese Methode von mehr als 11 im Vergleich zur Berechnung ohne durchl ssige Fl chen sogar ber 20 10 2 6 Regen berlaufbecken Ober wisheim Das Regen berlaufbecken Ober wisheim BO ist dem BMH nachgeschaltet und neben diesem durch f nf Regen berl ufe vorentlastet Das BO hat einen deutlich gr eren spezifischen Drosselabfluss als das BMH und eine um 16 geringere Jahresentlastungsrate als dieses Aus diesem Grund ist es f r das BO nicht m glich es mittels der EGL Methode als Zentralbecken zu berechnen es kann Zeitpunkte geben zu denen das BMH zwar entlastet das BO aber noch freies Beckenvolumen zur Verf gung hat In einer detaillierten Betrachtung der SMUSI Simulationsergebnisse konnten diese auch nachgewiesen werden Es gibt trotzdem eine der EGL Methode angepasste L sung f r diese
436. uation of Agricultural Sediment Load Reduc tions Using Vegetative Filter Strips of Cool Season Grasses Water Environment Research 73 5 S 590 596 FEHR G amp SCH TTE H 1992 Leistungsf higkeit und Wirtschaftlichkeit der Abwasser entsorgung im l ndlichen Raum Korrespondenz Abwasser 39 6 S 818 830 FELDWISCH N 1998 Austragspfad Erosion In FREDE amp DABBERT 1988 S 101 106 FELDWISCH N FREDE H G amp HECKER F 1998 Erosionsgefahr durch Wasser In FREDE H G DABBERT S Hrsg Handbuch zum Gew sserschutz in der Landwirtschaft ecomed Landberg S 22 39 FLAIG H amp MOHR H 1996 Der berlastete Stickstoffkreislauf Strategien einer Korrektur Nova Acta Leopoldina Nr 289 Bd 70 FREDE H G amp S DABBERT 1998 Handbuch zum Gew sserschutz in der Landwirtschaft Ecomed Landsberg FRIELINGHAUS M 1998 Bodenschutzprobleme in Ostdeutschland In RICHTER G Hrsg Bodenerosion Darmstadt Wissenschaftliche Buchgesellschaft S 204 221 Fuchs S 1997 Wasserwirtschaftliche Konzepte und ihre Bedeutung f r die kologie kleiner Flie gew sser Aufgezeigt am Beispiel der Mischwasserbehandlung Schriftenreihe des Instituts f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe Band 79 M nchen Oldenbourg FUCHS S amp HAHN H H Hrsg 1999 Schadstoffe im Regenabfluss IV Abschlusspr sen tation des BMBF Verbundprojektes NIEDERSCHLAG Schriftenreihe des Institut
437. uchtwiesen und die Einfassung von Quellen in den 60er Jahren zur Bewirtschaftung der Auenbereiche Es best tigt die getroffene Annahme eines entw ssernden Landschaftsstreifens entlang der Grabensysteme und Gew sser Zur Bestimmung der dr nierten Fl chen wurde in ArcView entlang des Gew ssernetzes ein 20 m Streifen gezogen hierf r wurden neben den Flie gew ssern auch alle Gr ben betrachtet Der Anteil den diese dr nierten Fl chen an der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfl che ausmacht wurde f r jede Gemeinde berechnet und ist in Tabelle 4 16 aufgef hrt Es wurden ausschlie lich die landwirtschaftlichen Nutzfl chen betrachtet Siedlungsgebiete Wald und Wasserfl chen wurden ausgenommen Weiterhin fand nur der Anteil der Gemeinde Eingang in die Berechnung der innerhalb des Einzugsgebietes des Kraichbachs liegt Tabelle 4 16 Anteil der entw ssernden Fl che der einzelnen Gemeinden an der landwirtschaftlichen Fl che Gemeinde Anteil Gemeinde Anteil Bretten 4 0 stringen 2 2 Bruchsal 0 4 Sternenfels 1 4 Eppingen a Sulzfeld 2 7 Kraichtal 3 7 Ubstadt Weiher 6 2 K rnbach 4 1 Zaisenhausen 4 0 Oberderdingen 4 5 Gesamt 3 7 89 Die Fl chenanteile liegen zwischen 0 4 und 6 2 und durchschnittlich mit 3 7 etwas unter den bei BEHRENDT et al 1999 in MONERIS berechneten Anteil von 5 f r Dr nagen im Kraichgau Ein Vergleich der in den Pl nen ausgewiesenen Anteil der Dr nagefl chen 1 8 mit dem bere
438. uchung des Einflusses verschiedener horizontaler Aufl sungen Digitaler H henmodelle auf die Ergebnisse der ABAG wurde von HUBER 1996 durch gef hrt Das von ihm genutzte DHM mit der kleinste Rasterweite 10 m wurde allerdings aus einem gr beren DHM interpoliert so dass es nicht aus einer unabh ngigen Datenquelle stammte und nach Einsch tzung von Huber selbst m glicherweise mit Interpolationsfehlern behaftet war Huber kommt zu dem Schluss dass die optimale Rasterweiter zwischen 20 bis 50m liegt wobei er darauf hinweist dass diese auch von der Topographie des Untersuchungsraumes abh ngt bei ihm das Einzugsgebiet der Erpe im lteren Jung mor nengebiet des norddeutschen Tieflandes Auch VOLK et al 2001 stellen aufgrund ihrer Untersuchungen fest dass digitale Gel ndemodelle mit einer horizontalen Aufl sung von gt 10 bis ca 50 m zur Herleitung des LS Faktors der ABAG verwendet werden k nnen VON WERNER 1995 kommt bei Untersuchungen zum Modell EROSION 3D im Einzugs gebiet des H lzelbergbaches im Westen des Osterzgebirges zu der Aussage dass eine Rasterweite von ca 10 20 m realistische Ergebnisse bringt Zur gleichen Schlussfolgerung kommen ZHANG amp MONTGOMERY 1994 die den Einfluss der Rasterweite Digitaler H henmodelle auf das Ergebnis des hydrologischen Modells TOPMODEL untersuchen WIESER 1992 kommt in seinen Untersuchungen zur potenziellen Erosionsdisposition im Querfurter Raum zu dem Schluss dass zur Erf
439. udie von BROMBACH amp FUCHS 2003 also insgesamt gest tzt auf eine Datenbasis von 14 Literaturstellen als plausibel eingestuft werden Eine Modifikation des Werts wurde nicht mehr vorgenommen Tabelle 5 8 N hrstoff Entlastungskonzentrationen Cu n p mg l der Regenbauwerke aus BROMBACH amp FUCHS 2003 Nees Pees 12 61 1 00 Um die Erh hung der mittleren Entlastungskonzentration abzusch tzen die nach Abkop pelungsma nahmen oder oberfl chiger Ableitung zu erwarten sind wird auf die im Rahmen des Projektes NIEDERSCHLAG HAHN et al 2000 erstellten Funktionen zur ckgegriffen sie lauten f r Stickstoff Gleichung B bzw Phosphor Gleichung B pn 1 0 Gleichung 5 1 PP 2 0110 aak 0 0804 aak 1 Gleichung 5 2 mit p Erh hungsfaktor f r die Entlastungskonzentration aak Anteil zu dem Fl chen abgekoppelt werden oberfl chig entw ssert werden An Gleichung kann man erkennen dass f r Stickstoff nicht von einem Erh hungseffekt ausgegangen wird bzw dieser vernachl ssigbar ist Dies ist auf die Dominanz der atmosph rischen Deposition innerhalb der diffusen Stickstoffquellen in urbanen Gebieten zur ckzuf hren Da die atmosph rische Deposition jedoch alle Fl chen gleichm ig verschmutzt gibt es hier keine sauberen und weniger sauberen Fl chen Werden also ausgew hlte Fl chen abgekoppelt so ist das mittlere Stoffpotenzial von Stickstoff auf den verbliebenen Fl chen nicht gr er
440. uf die gro e hnlichkeit von Kolluvisols mit den erodierenden B den in dieser Gegend Tiefenlinienerosion Mit dem hier vorgestellten Ansatz zur Berechnung des Bodenabtrags wird lediglich die Rillen und Zwischenrillenerosion fl chenhafte Erosion ber cksichtigt da die USLE nur zur Absch tzung dieser Erosionsform erstellt wurde WISCHMEIER 1976 Linienhafte Erosionsformen Rinnen Graben und Gullyerosion treten wenn auch seltener ebenfalls auf AUERSWALD 1998 Nach Angaben mehrerer Autoren kann der Beitrag der Tiefenlinienerosion zum gesamten Sedimentaustrag aus einem Gebiet ebenso gro sein wie der der fl chenhaften Erosion THORNE amp ZEVENBERGEN 1990 oder bertrifft deren Anteil sogar AUERSWALD 1998 BOARDMAN et al 1990 BARSCH et al 1998 Dieser hohe Anteil am Eintrag ist sicher zumindest zum Teil durch ein ausgesprochen hohes Sediment Eintragsverh ltnis zu erkl ren was auf die direkte hydraulische Verbindung zum permanent durchflossenen Gerinnenetz zur ckzuf hren ist BARSCH et al 1998 Diese Rinnen werden zum Einen durch Pfl gen und Auff llung bei der Feldbestellung wieder aufgeladen zum Anderen durch fl chenhafte Erosion auf ihren Seitenh ngen In zweitem Fall dienen sie damit nur als Zwischenspeicher und sind keine eigentliche Sedimentquelle Lineare Erosionsformen werden auch im Einzugegebiet des oberen Kraichbach vermutet Sie wurden vereinzelt bei Gel ndebeobachtungen entdeckt und treten nac
441. uf der Jahre 1996 bis 2002 m3 a Ma nahmen Ausgehend von Gleichung kann eine Reduzierung der Emissionen aus Kl ranlagen ber eine Senkung der behanelten Abwassermenge und ber eine Minderung der Ablauf konzentrationen erreicht werden Ersteres kann ber eine Abkoppelung von Au engebieten oder Minderung des Fremd wassereintritts in die Kanalsysteme zuwege gebracht werden F r beides besteht Potenzial im Testgebiet Nach einer Aufstellung von SHAO 2002 sind ca 550 ha Au engebiet alleine ans Kraichtaler Kanalnetz angeschlossen der Fremdwasserzuschlag berechnet nach der Methode des gleitenden Mittels betr gt 250 Simulationsergebnissen von DECKER 1998 zufolge steigen die Ablaufkonzentrationen von anorganischem Stickstoff und CSB zwar mit sinkenden Fremdwasserzufl ssen dies ist jedoch rein auf die abnehmende Verd nnung zur ckzuf hren Die Reinigungsleistung selbst steigt hingegen so dass von einer insgesamt geringeren Emission ausgegangen werden kann F r Phosphor erwartet DECKER 1998 da die Kl ranlagen in der Regel gezielt auf einen bestimmten Konzentrationswert im Abfluss betrieben werden eine gleichbleibende Ablaufkonzentration also 1 1 mit der Zulaufwassermenge sinkende Emissionen Wie zu erwarten sind nach ihm auch abnehmende Gesamtjahreskosten bei fallenden Fremdwasserzufl ssen zu erwarten Eine Minderung der Ablaufkonzentrationen kann an zwei Punkten angreifen An der Ursache im Sinne einer Reduktion
442. uf die befestigten Fl chen Der Bereich Il spiegelt die Wirkung der Drossel wieder Seine obere Begrenzung entspricht der Abflusssummenlinie des Regenabflusses in der Drossel ebenfalls bezogen auf die befestigten Fl chen Als Summe ergibt sich die Entlas tungsgrenzlinie Liegt ein Regenereignis charakterisiert durch seine Regenh he und dauer im ersten oder im zweiten Bereich so tritt entweder kein Oberfl chenabfluss auf oder dieser wird im Kanalnetz bzw im Regenbecken zwischen gespeichert und zeitverz gert in Richtung Kl ranlage weitergeleitet Die Regenentlastung wird aktiviert wenn ein Regenereignis im Bereich Ill oberhalb der Entlastungsgrenzlinie liegt Die entlastete Wassermenge l sst sich 233 in diesem Fall aus dem Abstand zwischen dem Punkt der das Regenereignis darstellt und der Entlastungsgrenzlinie bestimmen In einer genaueren Untersuchung sollen nun um die Modellwahl zu unterst tzen Ergebnisse der EGL n her untersucht werden Da im Rahmen des Projektes auch ein hydrologisches Kanalnetzsimulationsmodell Pro gramm SMUSI aufgestellt wurde konnten die Ergebnisse der EGL mit denen eines deterministischen Modells verglichen werden Die Simulationsergebnisse wurden dabei als zuverl ssig er eingesch tzt sie repr sentieren im Rahmen dieser Teiluntersuchung die Realit t mit der die Ergebnisse der EGL verglichen wurden Um den direkten Vergleich zu vereinfachen wurden die Muldenverluste bei der Berechnun
443. uf unterschiedlichem Skalenniveau Mitteilungen des Institutes f r Wasserbau der Universit t Stuttgart 77 ICHIM l amp RADOANE M 1987 A multivariate statistical analysis of sediment yield and prediction in Romania Catena Suppl 10 S 137 146 Zitiert nach WERNER et al 1991 IHWB 1998 Dokumentation des Schmutzfrachtsimulationsmodells SMUSI Version 4 0 2 Auflage Fachgebiet Ingenieurhydrologie und Wasserbewirtschaftung Institut f r Wasserbau und Wasserwirtschaft TU Darmstadt INTERNATIONALE KOMMISSION ZUM SCHUTZ DES RHEINS IKSR 1997 Vergleich von Sch tz methoden f r j hrliche Stofffrachten am Beispiel des IKSR Messprogrammes 1995 Bundes anstalt f r Gew sserkunde BfG 1078 INTERNATIONALE KOMMISSION ZUM SCHUTZ DES RHEINS IKSR 1999 Rhein Bestands aufnahme der Eintr ge priorit rer Stoffe 1996 Koblenz ISERMANN K amp STURM H 1990 Stickstoff und Phsophor Bilanzierung der Landwirtschaft im Vergleich westeurop ischer L nder VDLUFA Schriftenreihe Kongressband 1990 32 229 235 ITWH 2002 Kontinuierliche Simulation zur Bemessung von Speicherbauwerken in urbanen Entw sserungssystemen KOSIM 6 3 Anwenderhandbuch Institut f r technisch wissenschaftliche Hydrologie GmbH Hannover JENSON S K 1991 Application of Hydrologic Information Automatically extracted from Digital Elevation Models Hydrologic Processes 5 1 S 31 44 Jung L 1956 Abfluss und Abtragsmessungen auf den
444. um von 2 5 Jahren durchgef hrt wurden veranschaulicht werden Abbildung 5 9 zeigt die statistischen Auswertungen aller Nitratmessungen N here Erl uterungen zum Messprogramm und den Analysen finden sich in Kapitel 5 1 5 114 Nitrat N mg l A a a a ee u gt Ry 8 8 fas fon E E E E D fe E 2 fe 2 5 x x x Ke D x T x lt zZ D Ra e T D a S x 9 p 2 Messstellen Abbildung 5 9 Statistische Auswertung Box Plots aller Nitratmessungen der 100 Routineproben an den einzelnen Untersuchungssteller 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bza l E Stadt E Brachefl chen E Nadelwald Abbildung 5 10 da sn O S 3 S 3 g 5 2 z 8 pe 3 8 3 9 z x Nebengew sser E Dorf E Industrie E Ackerfl chen E Weinbau H Intensivobst Bunbew Fl chen Hint Gr nland E Feuchtfl chen Hext Gr nfl chen Obaumb Bereiche E Laubwald E Waldfl chen E Wasserfl chen Landnutzungsverteilung in den Teileinzugsgebieten und im gesamten Einzugsgebiel 115 In der Abbildung 5 9 aufgef hrt sind die statistischen Auswertungen der Nitratanalysen als 5 10 25 50 75 90 und 95 Perc
445. und Transparenz der EGL da eine grafische Darstellung des Entlastungsbeginns ber eine Entlastungsgrenzlinie nicht mehr m glich w re Der Entlastungsbeginn hinge nicht mehr nur von Dauer und H he des Ereignisses ab Eine m gliche L sung hierf r wird am Ende dieses Kapitels vorgestellt Eine weitere Fehlerquelle in den Berechnungen nach der EGL konnte in den darin angenommenen konstanten Drosselabfl ssen gefunden werden Viele beim BMG entlastungsrelevante Regenereignisse zeichnen sich dadurch aus dass sie wenig intensiv sind und sich ber einen l ngeren Zeitraum hinziehen So z B auch das Ereignis Nr 2 vom 27 01 1965 Die zum gespeicherten Volumen im Becken bei diesem Ereignis geh rende Ganglinie aus SMUSI ist in Abbildung 10 13 gezeigt 17 f r den RMG und das BMG im Niedim Jahr 1965 wurde dies berpr ft und konnte in jedem Fall best tigt werden 18 Dies gilt nur unter der Voraussetzung dass die Kapazit t der den Drosselabfluss des RMG weiter leitenden Kan le ausreicht was aber von keiner der verwendeten Methoden erfasst wird 19 Eine von SHAO 2002 vorgeschlagene Modifikation der Entlastungsgrenzlinie zur Anwendung dieser in vorentlasteten Gebieten musste verworfen werden da diese von einheitlich definierten Regenereignissen ausgeht Wie sp ter noch gezeigt wird muss die Abgenzung der Niederschlagsereignisse jedoch beckenspezifisch erfolgen 238 0 0 I 0 45 R 0 40 V 0 35 Beckenvolumen
446. undwasserneubildung 4 1 3 Umsetzungsprozesse 4 1 4 Berechnungsansatz Emissionspfad Erosion 4 2 1 Berechnung der erodierten Bodenmengen 4 2 2 Weitere Berechnungsschritte 4 2 3 Berechnungsansatz 4 2 4 Ma nahmen Emissionspfad Mischkanalisations berl ufe 4 3 1 Einleitung 4 3 2 Wahl einer Methode zur Absch tzung der entlasteten Wassermengen 4 3 3 Berechnungsansatz 4 3 4 Erhebung der Eingangsdaten 4 3 5 Entlastete Mischwassermengen 4 3 6 Ma nahmen Weitere Emissionspfade 4 4 1 Kommunale Kl ranlagen 4 4 2 Atmosph rische Deposition auf die Gew sseroberfl che 4 4 3 Hofabl ufe 4 4 4 Abschwemmung von unbefestigten Fl chen 4 4 5 Dr nagen 4 4 6 Regenwasserkan le 4 4 7 Dezentrale Abwasserentsorgung 4 4 8 Au er rtliche Stra en und Wege Immissionsanalyse 21 21 21 24 29 32 34 35 41 51 52 55 55 59 64 64 74 75 76 76 79 80 83 87 91 92 97 101 STOFFLICHE EINGANGSDATEN UND PFADSPEZIFISCHE EINZELEREIGNISSE104 N hrstoffe 5 1 1 Grundwasser 5 1 2 Erosion 5 1 3 Mischkanalisations berl ufe 5 1 4 Weitere Pfade 5 1 5 Immissionsdaten Schwermetalle 5 2 1 Grundwasser 5 2 2 Erosion 5 2 3 Mischkanalisations berl ufe 5 2 4 Weiter Pfade 5 2 5 Immissionsdaten 104 104 117 119 121 137 141 141 142 143 144 152 6 2 7 2 7 3 7 4 GESAMTERGEBNISSE Emissionen 6 1 1 N hrstoffe 6 1 2 Schwermetalle Vergleich von Emissionen und Immissionen 6 2 1 N hrstoff
447. ung ben tigt die in aller Regel auch in kleinen bis mittleren Flussgebieten nicht vorliegt Verwiesen sei an dieser Stelle z B auf die Ackerkulturen die auch f r die Anwendung der ABAG nur aggregiert auf Gemeindeebene zur Verf gung standen in prozessorientierten Modellen jedoch in schlagscharfer Aufl sung ben tigt werden Selbst im Weiherbach Gebiet in dem au erordentlich viele Messdaten erhoben wurden lagen nicht alle Parameter vor die f r die Simulation ben tigt werden sondern mussten teilweise ber Regressionsgleichungen abgesch tzt werden Dazu Haan et al 1994 As can be seen from the equations presented a high degree of empiricism exists in the description of interrill erosion in current models Operational models in the near future are likely to continue to contain such empiricism due to the complexity of the process 178 Schlie lich ist in Frage zu stellen ob eine ereignisbasierte Simulation im Rahmen der Ermittlung von Jahresemissionen berhaupt zielf hrend ist sprich ob der enorme zus tzliche Aufwand zu einer entsprechenden Verbesserung der Ergebnisse oder der Grundlagen f r die Empfehlung von Ma nahmen f hrt Die Autoren sind offensichtlich auch nicht die einzigen die diese berlegungen anstellen WEPP sollte urspr nglich ab Mitte der Neunziger Jahre in den USA die bisher in der Beratungspraxis verwendete USLE ersetzen BORK 1988 Betrachtet man die Entwicklung in den USA so ist bemerke
448. ung der K rnungslinie des Bodens erreicht werden was aber angesichts bekannter Einschr nkungen prozessorientierter Erosionsmodelle im Bereich des Transportmodellierung siehe Kapitel 7 1 prozessorientierte Modellierung erlaubt erscheint Die Ergebnisse des Kalibrierungsprozesses waren sehr gut sie sind in Tabelle 4 4 dargestellt Tabelle 4 4 Von YOUNG amp MUTCHLER 1969 gemessene Nettobodenabtr ge und die Ergebnisse des kalibrierten Erosionsmodell PEPP der geleichen H nge in t ha aus SCHMITZ 2004 Hangform YOUNG amp MUTCHLERT1969 PEPP aiibriert konkav 11 4 11 0 linear 37 3 37 0 konvex 38 8 38 5 Als Zweites wurde die Sensitivit t der Regel von YOUNG amp MUTCHLER 1969 bez gliche der Parameter Infiltration Regenintensit t Konkavit t des Hangs und Lage des Repr sentanz punktes analysiert Als wenig sensitiv wurden dabei die Infiltration die Regenintensit t und die Lage des Repr sentanzpunktes beurteilt was den Schluss zul sst dass die Regel auch auf Regionen mit anderen Bodentypen und Regenverh ltnissen anwendbar ist und auch mit Digitalen Gel ndemodellen berechnet werden kann die eine gr bere horizontale Aufl sung besitzen wenngleich 30 m wiederum etwas zu grob sein scheint s o Stark wichen die Bodenabtr ge von Konkavhang und seinem Repr sentanzhang bei einer Ver nderung der Konkavit t ab siehe Abbildung 4 11 12 Der mittlere Korndurchmesser wurde von 50 auf 10 um abgesenkt 48
449. ung nach Landsat Satellitenbildern konnten in bereits klassifizierter Form bezogen werden Der Datensatz von 1993 wurde vom Institut f r Photo grammetrie und Fernerkundung der Universit t Karlsruhe IPF mit Genehmigung des Landes Baden W rttemberg zur Verf gung gestellt Der Datensatz aus dem Jahre 2000 wurde uns von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg LfU berlassen Die horizontale Aufl sung beider Rasterdatens tze betr gt 30 m Auch das Digitale H henmodell DHM wurde uns mit Zustimmung der LfU direkt vom IPF zugestellt Dieses hatte das amtliche DHM der Landesvermessung im Raster von 50 m x 50 m um die Baum und Geb udeh hen korrigiert und auf 30 m x 30 m resampled Die H henwerte weisen im Mittel 2 m bis 3 m Fehler auf in nicht bewachsenen Gebieten liegen sie jedoch darunter Das amtliche DHM entstand durch photogrammmetrische Auswertung von Luftbildern aus den 70er Jahren Die politischen Grenzen im Testgebiet wurden auf Gemarkungsebene von der LfU zur Verf gung gestellt Quelle ist eine Digitalisierung auf Basis einer Karte im Ma stab 1 200 000 Aus dieser Karte wurden im GIS die Grenzen von St dten Gemeinden oder Kreisen aggregiert 16 Die Topographischen Karten der Ma st be 1 25 000 und 1 50 000 des Projektgebiets wurden als Bilddateien von der LfU bezogen Sie wurden ber ein Einscannen und an schlie endes Georeferenzieren der entsprechenden analogen Karten erstellt S mtliche Boden ber
450. ungel ste Stoffe durch Absetzen und Schwimmstoffe durch eine Tauchwand zur ck Der abgesetzte Schlamm fault bis zur R umung nur zu einem geringen Teil aus Sie k nnen als Ein oder Zweikammergruben ausgelegt werden Die vom Wirkungsprinzip her gleichen Mehrkammerausfaulgruben erreichen im Vergleich mit Absetzgruben einen teilweisen anaeroben Abbau organischer Substanzen auf Grund des gr eren spezifischen Volumens und der damit verbundenen h heren Durchflusszeit Die Ausbildung ist mit mindestens drei Kammern vorgesehen Die Elimination von Phosphor und Schwermetallen erfolgt durch Absetzen sofern diese in partikul rer Form vorliegen Bei Stickstoff ist nur eine geringe Denitrifikation zu erwarten HARTENSTEIN 2001 30 HARTENSTEIN 2001 zitiert einen B rgermeister der namentlich nicht genannt werden wollte und folgende Praktik beschreibt Beim Betonieren der Grube wird eine Zuckerr be mit einbetoniert so dass wenn diese mit der Zeit verfault eine Versickerung aus der Grube stattfindet Bei der Dichtig keitspr fung wird jedoch wenn die R be noch frisch ist von Seiten der Beh rde nichts beanstandet 96 In Baden W rttemberg werden Mehrkammergruben ohne nachgeschaltete Stufe wegen der unzureichenden Reinigungsleistung nur unter bestimmten Voraussetzungen und als ber gangsl sung zugelassen VwV Abwasserbeseitigung l ndlicher Raum Kapitel 2 2 2 OTTO amp DEFRAIN 1996 gehen davon aus dass bundesweit 52 der Mehrkammergrube
451. ungsprozesse erm glichte Die Unsicherheiten bei den ausschlaggebenden Ein gangsdaten sind immer noch zu hoch und bisher nur f r einzelne Kulturarten in bestimmten Lagen Bodentypen und im Laborversuchen gelungen Da das Stickstoffreservoir im Boden in Form der organischen Bodenmasse und organischen D ngemittelkomponenten ein erhebliches Potential darstellt und es durch das vorgestellte Modell keine M glichkeit gibt Aussagen zum j hrlichen Mineralisationspotential im Boden zu treffen soll auf einen zweiten erg nzenden Ansatz hingewiesen werden Es handelt sich um einen statistische Auswertung der Nmin Daten in Bezug auf witterungsbedingte Faktoren wie Regen und Temperatur SCHWEIGERT 2002 Die Nmin Daten geben den im Boden vorhan denen mineralisierten Stickstoff an und stellen somit ein Zwischenergebnis der st ndig im Boden stattfindenden Umsetzungsprozesse da Die Proben werden in den Wasserschutz gebieten zweimal j hrlich gezogen im Herbst nach der Ernte und im Fr hjahr vor der Ernte ber die Ver nderung zwischen diesen Terminen also w hrend des Winters k nnen Aussagen hinsichtlich der Nitrataustr ge ins Grundwasser vorgenommen werden Dieser Ansatz integriert die vielf ltigen zeitvariablen Prozesse und erg nzt die Modellberechnung Er wird in Kapitel 7 4 genauer beschrieben 4 1 4 Berechnungsansatz N hrstoffe Im Folgenden wird der Ansatz zur Quantifizierung der N hrstoffemissionen ber das Grund wasser beschrieben
452. ushaltes e F rderung der Selbstreinigungsprozesse e D mpfung von Abflussspitzen Die Bedeutung die Gew sserrandstreifen beigemessen wird zeigt sich auch an der Tatsache dass das U S Department of Agriculture 1997 ein ehrgeiziges Programm zum Bau von zwei Millionen Meilen Gew sserrandstreifen aufstellte FASCHING amp BAUDER 2001 von dem bislang rund 70 realisiert wurden FASCHING 2003 Gew sserrandstreifen werden wie auch Retentionsfl chen und Sedimentationsbecken nur summarisch und indirekt im Sediment Eintragsverh ltnis vom hier gew hlten Modellansatz erfasst ihr Einfluss kann derzeit nicht quantifiziert werden Ma nahmen zur Verhinderung der Erosion auf den Fl chen haben gegen ber allen anderen genannten Ma nahmen den Vorteil dass sie nicht nur den Stoffeintrag in die Gew sser offsite Sch den reduzieren sondern auch die sch dlichen Auswirkungen der Bodenerosion auf der Fl che onsite Sch den mindern Sie sind deswegen leichter vermittelbar und aus diesem Grund wohl auch die bislang am erfolgreichsten umgesetzten Ma nahmen Einteilen lassen sie sich in zwei Kategorien die Ver nderung der Flureinteilung auch kultur technische Ma nahmen und pflanzenbauliche Ma nahmen Die unter diese Kategorien fallenden konkreten Ma nahmen s Abbildung 4 12 werden direkt oder indirekt in den Faktoren der ABAG ber cksichtigt und wurden an entsprechender Stelle bereits diskutiert Als wirksamste Ma nahme kann m
453. utern In Landwirtschaftliche Forschung 30 Zitiert nach BEHRENDT et al 1999 KROHN H 2001 Reifenreste im Grundwasser Wissenschaftsdienst der TU Berlin 2 2 Mai 2001 KUHNIMHOF T 2001 Prozessorientierte Erosionsmodellierung am Beispiel des Weiher bachgebietes Vertieferarbeit am Institut f r Siedlungswasserwirtschaft Universit t Karlsruhe unver ffentlicht LAMBERT B 2002 Hochwasserschutz durch Landwirtschaft Projekt Schwaigern Verfahrenstr ger Stadt Schwaigern LAMBERT B 2003 Lambert Fa Bioplan pers nliche Mitteilung ber die Nutzbarkeit der Reichsbodensch tzung zur Ableitung des K Faktors der ABAG LAMBERT B 2004 Vom Wetter abh ngig Witterungsextrem 2003 beeinfluss die Fr hjahrs Nmin Werte 2004 Landwirtschaftliches Wochenblatt 12 BWAGRAR S 17 18 LAMMEL J 1990 N hrstoffaustr ge durch Vorfluter und Dr ne der N hrstoffaustrag aus Agrar kosystemen durch Vorfluter und Dr ne unter besonderer Ber cksichtigung der Bewirt schaftungsintensit t Schriftenreihe des Bundesministeriums f r Ern hrung Landwirtschaft und Forsten Reihe A Angewandte Wissenschaft Heft 386 96 147 204 LANDESAMT F R GEOLOGIE ROHSTOFFE UND BERGBAU 1992 Bodenkarte von Baden W rttemberg 1 25 000 mit Erl uterungen und Vektordaten Blatt 6818 6819 6919 LANDESAMT F R GEOLOGIE ROHSTOFFE UND BERGBAU 1992 Boden bersichtskarte von Baden W rttemberg 1 350 000 Vektordaten LANDESAMT F R
454. utzung und Bodentypen im gesamten Einzugsgebiet m glich LARSIM differenziert zus tzlich auf der Basis des 1 km Rasters Als prozessorientiertes Modell bildet LARSIM die Wasserbewegung zwischen den einzelnen Bodenspeichern ab s Kapitel 3 4 Es wird davon ausgegangen dass diese Ergebnisse die Realit t besser treffen da LARSIM die Berechnung der Evapotranspiration durch eine Einbeziehung von u a Interzeption Strahlungsbilanz und Bodenw rmestrom differenzierter vornimmt und die Ergebnisse an Pegeldaten kalibriert wurden Dar ber hinaus erm glicht LARSIM neben der h here r umlichen Aufl sung des Wasserhaushaltes zus tzlich eine h here zeitliche 26 Deswegen wurde in diesem Projekt zur Berechnung der Wasserfl sse das Wasserhaushalts modell LARSIM herangezogen F r die Grundwasserneubildungsrate wurde die Summe aus Interflow und Basisabfluss gebildet Der Interflow wurde miteinbezogen weil die Umsetzungsprozesse bereits nach kurzer Bodenpassage stattfinden und daher davon ausgegangen werden kann dass die Stoffkonzentration des Interflows dem des Basis abflusses entspricht Tabelle 4 1 zeigt das Niederschlags und Verdunstungsmittel aus LARSIM f r den kalibrierten Zeitraum 1987 1996 und die Anteile des Direktabflusses des Interflows und des Basisabflusses als Mittelwerte aller vom Modell im Einzugsgebiet betrachteten 160 Rasterelemente Die Grundwasserneubildung bel uft sich im Mittel des gesamten Einzugsgebietes auf 28 mm 126
455. vom Bestimmtheitsma der Regressionsgleichung abh ngig 7 1 3 Modellierung des Weiherbach Gebietes Aus den vorgestellten Modellen wurde Erosion 2D 3D ausgew hlt um mit diesem eine Pilot anwendung durchzuf hren Als Testgebiet wurde aus oben erw hnten Gr nden das Einzugsgebiet des Weiherbaches verwendet Sensitivit tsparameter N 0 T T Lagerungs Anfangs Depositions Kortekturfdkor Oberfl chen Eirosions dichte wassergehalt koeffizient rauhigkeit widerstand Eingabeparameter Erosion 2D 3D Abbildung 7 2 Sensitivit tsparameter nach MCCUEN amp SNYDER 1986 ausgew hlter Eingabeparameter von Erosion 2DsD 176 Zu Beginn der Arbeiten wurde eine Sensitivit tsanalyse durchgef hrt um ein Gesp r f r die genutzten Parameter und ihre Bedeutung im Programm zu bekommen was allgemein blich und empfohlen ist Abbildung 7 2 zeigt den nach MCCUEN amp SNYDER 1986 berechneten Sensitivit tsparameter f r ausgew hlte Eingabeparameter von Erosion 2D 3D Es sticht hervor dass das Ergebnis sehr sensitiv auf die Parameter Lagerungsdichte und An fangswassergehalt reagiert Beide gehen in die Berechnung des Matrixpotenzials und damit der Infiltration ein die offensichtlich einen dominanten Einfluss auf das Erosionsgeschehen hat Die absolute H he des Sensitivit tsparameters f r diese beiden Parameter ist jedoch enorm bei einem Wert von ber
456. vs langj hriges Mittel FABIS 1995 untersuchte 10 verschiedene Uferstreifen mit aufw ndigen Feldversuchen im Rahmen seiner Dissertation Die Verminderung der Sedimentfracht betrug im Fr hjahr 88 9 im Sommer 95 2 die Nitrat und Ammoniumfrachten wurden zu 65 9 und 76 8 Fr hjahr bzw 76 2 und 87 7 Sommer reduziert Phosphat zu 75 3 Fr hjahr bzw 85 6 Sommer Sein wichtigstes Ergebnis war dass ein Filter wenn dann nur bei fl chenhaftem Eintrag funktionieren kann Konzentrierter Abfluss durchflie t Filterstreifen ohne nennenswerte Stoffretention siehe dazu auch FASCHING amp BAUDER 2001 Es ist deshalb wichtig sie nicht nur entlang des Flie gew ssernetzes zu bauen sondern auch entlang des nur bei Starkregenereignissen durchflossenen Gerinnenetzes Filterstreifen haben nach DVWK 1998 zudem eintragsmindernde Wirkungen auch f r andere Pfade weniger Direkteintr ge durch D ngerstreuer weniger Stickstoffeintr ge durch verst rkte Denitrifikation des Sickerwassers und erf llen weitere als positiv zu bewertende Funktionen DVWK 1990 e Ufer und Sohlensicherung 15 Folgerichtig schreiben die gleichen Autoren an anderer Stelle Magette et al 1989 dass man sich auf Filterstreifen als prim res Mittel zur Reduzierung von N hrstoffverlusten von landwirtschaftlichen Fl chen nicht verlassen sollte 54 e Beeinflussung der Temperaturschwankungen e Regulation der Energieeinstrahlung e Regulation des Gasha
457. w sser mit den Jahreszeiten Monaten nicht ndert Abbildung 6 6 stellt die monatlichen Mittelwerte der Nitratkonzentrationen dar die am Pegel Ubstadt gemessen wurden Da auch von den wesentlichen Inputgr en bekannt ist dass sie ann hernd gleich m ige Konzentrationen aufweisen Pfade Grundwasser und Kl ranlagen die f r den Stickstoff relevanten Retentionsprozesse jedoch jahreszeitlich schwanken kann dieses Bild nur als Ausdruck einer im Gew sser insgesamt untergeordneten Retention gedeutet werden Beim Phosphor war aufgrund des Gew ssertyps im analysierten Abschnitt eine Nullretention erwartet worden Morphologie und Abflussregime bieten wenig M glichkeiten f r einen partikul ren R ckhalt Die rechnerische Retention beim Phosphor ist sogar negativ sprich F r den Pegel wurde eine Fracht berechnet 18 3 Va die 12 gr er als die Summe der berechneten Phosphoremissionen ist Zumindest im mehr bzw langj hrigen Mittel kann dies nat rlich nicht der Fall sein es sei denn ein Fluss tieft sich massiv ein oder verbreitert sein Bett Insgesamt liegt die Rechengenauigkeit im Rahmen dieses Fehlerbereichs Ursache f r diesen Befund k nnen aber auch in der Berechnung a der Immissionen und b der ero sionsbedingten Emissionen zu suchen sein 3 Die berechnete Retention bezieht sich bei BEHRENDT et al 1999 nur auf den DIN den gel sten anorganischen Stickstoff 167 gt
458. weitere Pfade Mischkanalisations berl ufe und Abschwemmung leisten Beitr ge von jeweils ca 10 im Bereich von 2 bis 3 liegen die Eintr ge die aus dem Ablauf au er rtlicher Stra en und Wege von Hofabl ufen und Abdrift und aus dem Grundwasser stammen Alle weiteren Pfade kommen in ihrer Summe auf gerade einmal knapp ber 1 Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren f r den oberen Kraichbach Abbildung 6 1 erlaubt auch einen Vergleich der Ergebnisse des hier vorgestellten Projekts mit einer Frachtsch tzung die auf der Ebene des Landes Baden W rttemberg durchgef hrt wurde Es handelt sich um das von der Landesanstalt f r Umweltschutz Baden W rttemberg RUF 2003 modifizierte auf Baden W rttemberg bertragene Modell MONERIS BEHRENDT et al 2001 Die Ergebnisse f r das Teileinzugsgebiet welches den oberen Kraichbach umfasst aber etwa doppelt so gro ist wurden fl chenproportional auf den oberen Kraichbach umgerechnet Sie sind in der Abbildung mit Kraichgau bezeichnet da das gesamte Teileinzugsgebiet in diesem Naturraum liegt Betrachtet man die Ergebnisse f r Gesamtstickstoff so f llt auf dass die Summe der Emissionen im Baden W rttemberg weiten Modell ber 25 h her gesch tzt wurden Die Differenz l sst sich zu ber 100 aus unterschiedlichen Frachten aus Grundwasser erkl ren das hei t bis auf den Pfad Grundwasser der im landesweiten Modell h her berechnet wird werden f r alle
459. weiterhin die Information ber das Thema des Umweltinformationssystem Baden W rttemberg UIS dem der entsprechende Datensatz zugewiesen ist sowie die Bezeichnung der entsprechenden Geodaten Shapedateien Tabelle 3 1 Im Projekt genutzte ATKIS Objektarten ATKIS Objektart Nr Bezeichnung Thema UIS Bezeichnung Shapefile 2101 Ortslage 2A t2a_f 3101 Stra e 3 A 3 B t3a_l und t3b_l 3102 Weg 3B 3C t3b_ und t3c_ 4101 Ackerland 4A t4a_f 4102 Gr nland 4B t4b_f 4103 Gartenland 4A t4a_f 4109 Sonderkultur 4A t4a_f 4107 Wald Forst 4D t4d f 5101 Strom Flu Bach 5A t5a_l Die Grenzen der Wasserschutzgebiete wurden als analoge Karte im Ma stab 1 25 000 vom Amt f r Landwirtschaft Landschaft und Bodenkultur Bruchsal ALLB Bruchsal zur Verf gung gestellt und von dieser am ISWW digitalisiert Auch die Drainagepl ne konnten nur analog bezogen werden sie lagen im Ma stab 1 5 000 vor und wurden am ISWW digitalisiert berhaupt vorhanden bzw auffindbar sind sie aber nur f r das Gebiet der Stadt Oberderdingen S mtliche Unterlagen bez glich des Kanalisationsnetzes der Stadt Kraichtal wurden vom Bauamt der Stadt zug nglich gemacht Sie konnten eingesehen vor Ort kopiert bzw zur Vervielf ltigung kurz entliehen werden Dies betrifft sowohl bersichtslagepl ne im Ma stab 17 1 25 000 und 1 5 000 sowie die eigentlichen Kanalisationspl ne aller Ortsteile im Ma stab 1 1 500 F r die Unterlagen der Sonderbauwerke des K
460. x je N oO Q oO oO oO N oO N oO oO oO N Zeit extrahierter Blockregen Niedsim Regen Abbildung 10 12 Niedsim Ausgangsdaten sowie die daraus automatisiert hergestellten Blockregen Grenze 15 0 01 mm 5 min Grenztrockendauer 1 h des SMUSI Regenereignis Nr 6 des Jahres 1965 Zum Test dieser Hypothese wurde das Regenereignis per Hand ausgewertet Dabei wurden angefangen bei 5 Minuten schrittweise l ngere Regenabschnitte so ausgew hlt dass sich f r den ermittelten Blockregen jeweils die gr te Regenintensit t ergab Diese Aus wertungsreihe ist ebenfalls in dem Diagramm der EGL dargestellt Abbildung 10 11 Linie mit Dreiecken Man erkennt dort dass diese Handauswertung f r Regenabschnittsl ngen bis zu 35 Minuten dazu f hrt dass dieses Regenereignis auch von der EGL als entlastungs relevant erkannt wird Allerdings lag selbst die maximale auf diese Art ermittelte Entlastungswassermenge noch 14 unter der von SMUSI berechneten Dies wiederum ist zu erkl ren durch den in diesem Fall hohen Abfluss von unversiegelten Fl chen die bei der EGL nicht ber cksichtigt werden Beim genauer untersuchten Regenereignis zeichnen diese verantwortlich f r 35 des dem RMG zulaufenden Abflusses In der Konsequenz kann die EGL unversiegelte Fl chen au en vor gelassen das Entlastungsvolumen also sogar bersch tzen was auf eine Vergleichm igung des Abflusses durch die Flie zeit
461. zu sehen die Grundlage zur Berechnung dieses Frachtanteils stammt aus der automatischen 140 Ereignisbeprobung im Gegensatz zur Basisfracht die auf den routinem ig gezogenen Sch pfproben basiert 7 6 7 4 7 2 N oO NO3 N mg l D D D 6 2 6 0 1 1 5 2 2 5 Abflussklassen in m s Abbildung 5 22 Mittlere Nitratkonzentrationen der einzelnen Abflussklassen Beim Phosphor stellt die Basisfracht 77 der Gesamtimmissionen und nimmt damit ebenfalls einen hohen Anteil ein Dies verwundert zun chst weil die Phosphorfracht in Gew ssern berwiegend bei starken Niederschlagsereignissen und nur zu einem kleinen Teil w hrend der normalen Abflussbedingungen eingetragen werden Deswegen sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen dass sich auch im Basisfrachtanteil Immissionen aus Niederschlagsereignissen befinden Zu sehen ist dies beim Phosphor an den stark ansteigenden Phosphorkonzentrationen der h heren Abflussklassen siehe Tabelle 5 25 5 2 Schwermetalle 5 2 1 Grundwasser Der Eintrag von Schwermetallen erfolgt gas oder staubf rmig ber die atmosph rische Deposition sowie fl ssig bzw fest ber die Verteilung von Kl rschlamm organischem und anorganischem D nger Der Transport von organischen und anorganischen Spurenstoffen im Boden h ngt von den physikochemischen Eigenschaften der Stoffe und von den Bodeneigenschaften ab Generell f hren ein hoher Gehalt an Tonmin
462. zumindest diejenigen Fl chen f r die ein Kulturpflan zenausgleich gezahlt wird sowie nat rlich solche die ber das MEKA Programm abgewickelt werden Es kann somit davon ausgegangen werden dass diese Fl chenangaben die tats chlich landwirtschaftliche genutzten Fl chen sehr gut treffen Der mittlere Fehler im Einzugsgebiet lag bei 7 Erwartungsgem war er in kleineren Gemarkungen eher gr er als in gr eren Gemarkungen Angesichts der Tatsache dass in diesem Fehler auch die nicht gemeldeten aber tats chlich landwirtschaftlich genutzten Fl chen enthalten sind ist der tats chliche Fehler der sich aus in ATKIS vorhandenen aber inzwischen stillgelegten Fl chen ergibt als sehr klein zu bezeichnen 1 Da es sich bei dem hier untersuchten Gebiet um ein landwirtschaftliches Vorzugsgebiet handelt wird die Fl chenstillegung sicher in weit geringerem Umfang vollzogen als in weniger intensiv genutzten Gebieten 226 Tabelle 10 7 Vorgehensweise bei der Aktualisierung der Attribute der ATKIS Daten zur Anbaufl che Mehrheits Landnutzung in Attributierung in Vorgehen Begr ndung Landsat ATKIS Siedlungsbereiche amp alle Die Fl chen wurden aus den weiteren Betrachtungen gro fl chig versiegelte exkludiert Es wird angenommen dass diese Fl chen Bereiche die sich durchweg in der N he von Siedlungen befinden inzwischen bebaut sind Ackerfl chen Ackerland keine nderung Attribut verifiziert Weingarten kein
463. zur Entw sserung genutzt um Fl chen an vern ssten Standorten trockenzulegen und bewirtschaftbar zu machen Als Systeme dienen Ton oder Kunststoffrohre die einen Durchmesser von 6 15cm haben und in 10 15 m Entfernung voneinander ca 90 cm tief in Schotter verlegt werden Die Ausl sse f hren in anliegende Gr ben die in das n chste Gew sser m nden oder direkt ins Gew sser Staun sse tritt in Gew ssern he im Bereich der Aue oder oberhalb undurchl ssiger Bodenschichten bei geringer Gel ndeneigung auf Abgef hrt wird das Stauwasser innerhalb des durchwurzelten Bereichs Die sonst staunassen Fl chen werden bel ftet Sickerwasser wird schneller abgef hrt gelangt auf kurzem Weg ins Gew sser und gel ste lonen werden mittransportiert Dadurch weisen Dr nagew sser h here Konzentrationen von Nitrat Chlorid Kalzium Magnesium und Natrium auf als Grundwasser LAMMEL 1990 Weiterhin k nnen die Konzentrationen in den Dr nagew ssern sehr stark schwanken in Abh ngigkeit von der Bewirtschaftung Bodennutzung D ngungszeitpunkt intensit t und Ernte WERNER et al 1991 Berechnungsansatz Zur Quantifizierung der N hrstoff und Schwermetallemissionen ber Dr nagen wurde eine Absch tzung ber die im Dr nagewasser vorhandenen Stoffkonzentrationen der ausgetragenen Wassermenge und der dr nierten Fl che vorgenommen Dieser Ansatz wird von verschiedenen Autoren verwendet HAMM 1991 PRASUHN 1994 und BEHRENDT et al 1999 berec
464. zwischen 2 10 Mittelwert 4 5 bei einer Oberfl chenversiegelung von 2 Im trockenen Jahr 1990 betrug der Oberfl chenabfluss nur 2 im nassen Jahr 1994 hingegen 10 Der Vergleich der Oberfl chenabfl sse aus LARSIM mit den simulierten Daten in einem kleinen Teileinzugsgebiet des Kraichbachs zeigt dass LARSIM den Anteil bersch tzt EISELE 2003 hingegen ihn untersch tzt In diesem Vorhaben wird trotzdem auf die Daten aus LARSIM zur ckgegriffen da die Daten kleinr umig und in Abh ngigkeit der Landnutzung vorliegen und die relativen r umlichen Unterschiede aufzeigen k nnen Hydrologische Fragestellungen sind nicht Inhalt dieses Projektes Erfahrungen allerdings die sich mit LARSIM in der Anwendung ergeben werden an die Entwickler weitergegeben Ma nahmen Landwirtschaftliche Fl chen tragen unterschiedliche Abschwemmrisiken Entsprechend der Ursachen und der Einflussfaktoren k nnen diese Risiken unterteilt werden in standortbedingte Ursache Hangneigung Durchl ssigkeit des Bodenk rpers Verdichtungsgrad Speicherkapazit t des Bodenk rpers bewirtschaftungsbedingte Ursache Vegetationsbedinges Wasserr ckhalte verm gen Nutzungsintensit t austrags und ereignisbedingte Ursache Niederschlagsereignis D ngung Bodenzustand 86 Durch die Einflussgr en die diese unterschiedlichen Risiken charakterisieren k nnen Aussagen f r die Praxis abgeleitet werden BRAUN 2001 Die Abschwemmungsverluste de

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