Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Sickerwasserbewegung ist f\u00fcr alle Aufgaben, die im Zusammenhang mit dem Schutz des Bodens und des Grundwassers stehen, der dominierende Prozess. F\u00fcr die Region des Zittauer Beckens in der Grenzregion Deutschland, Polen, Tschechien mit ihren spezifischen meteorologischen (geringe Niederschl\u00e4ge, hohe Verdunstung) und Immissionsbedingungen (hohe Belastung in den 70er und 80er Jahren durch Industrie, Bergbau und Energieerzeugung) soll deshalb neben dem zeitlichen und r\u00e4umlichen Verlauf des Eindringens von Niederschlags- und Schmelzwasser auch die Qualit\u00e4t des perkolierenden Wassers untersucht werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Methodik zur L\u00f6sung der Aufgabe besteht in der wechselweisen Anwendung von experimentellen Untersuchungen und mathematischen Modellen sowie GIS-gest\u00fctzten Regionalisierungsverfahren. F\u00fcr die dominierenden L\u00f6\u00dfb\u00f6den des Untersuchungsgebietes erfolgt die Bestimmung von Menge und Quali-t\u00e4t des Sickerwassers in der gesamten Komplexit\u00e4t beispielhaft auf der Zittauer \u00d6kologischen Forschungsstation. Eine umfangreiche messtechnische Ausr\u00fcstung erlaubt die detaillierte experimentelle Standortuntersuchung und die Kalibrierung des zur Anwendung vorgesehenen mathematischen Modells. Expeditionsm\u00e4\u00dfige Messungen im Gebiet liefern zus\u00e4tzliche Daten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Infiltration, Sickerwasser und Grundwasserneubildung stehen im engen Zusammenhang miteinander. Unterscheidendes Kriterium
\nist die betrachtete Bezugsebene am oberen Rand, innerhalb oder am unteren Rand der unges\u00e4ttigten Bodenzone. So ist Infiltration der Eintritt des Wassers in den Boden durch dessen Oberfl\u00e4che. Sickerwasser ist die Wassermenge, die pro Zeiteinheit die betrachtete Ebene in der Bodenzone durchdringt, und Grundwasserneubildung ist die Sickerwassermenge, welche die Grundwasseroberfl\u00e4che erreicht. Wesentliche Einflussfaktoren auf Sickerwasserbewegung und Grundwasserneubildung sind Niederschl\u00e4ge, Verdunstung, Bodenart, Bodenform und Landnutzung sowie die Topographie und die von ihr stark beeinflussten lateralen Abflusskomponenten.
\nDas Untersuchungsgebiet ist der knapp 100 km\u00b2 gro\u00dfe deutsche Teil des Zittauer Beckens im Dreil\u00e4ndereck Deutschland, Polen und Tschechien, in dem fruchtbare L\u00f6\u00dfb\u00f6den gro\u00dfer M\u00e4chtigkeit dominieren. Es zeichnet sich durch relative Niederschlagsarmut und hohe Verdunstungswerte aus, so dass die Sickerwassermengen klein bleiben, in Trockenperioden auch ganz versiegen. Charakteristische Merkmale der Landnutzung sind ein geringer Waldanteil (7,2%) sowie hohe Anteile der landwirtschaftlichen Nutzung (73%) und von Siedlungen (17%). Rekultivierte Fl\u00e4chen des ehemaligen Braunkohlenbergbaus sind anteilm\u00e4\u00dfig klein (2%), aber dennoch einflussreich auf den Landschaftswasserhaushalt. F\u00fcr die Stoffeintr\u00e4ge ist die landwirtschaftliche Nutzung pr\u00e4gend. Die Schwefeldioxid- und Staubimmissionen haben in den 90er Jahren stark abgenommen, ebenso die Schwermetalldeposition, so dass auf das Gebiet der Beiname Schwarzes Dreieck nicht mehr zutrifft. Der Untersuchungszeitraum zeichnet sich durch abnehmende Sickerwassermengen infolge von Niederschlagsdefiziten aus. Dennoch konnten zur Sickerwasserdynamik detaillierte Ergebnisse eines Prozessstudiums erzielt werden. Das Gleiche gilt f\u00fcr die Nitratverlagerung sowie die zugrundeliegenden Transportph\u00e4nomene Filterbewegung, Makroporenfluss und Druckfortpflanzung. Der Austrag von Stoff mit dem Sickerwasser ins Grundwasser h\u00e4ngt neben der Konzentration des Stoffes in der Bodenl\u00f6sung ganz entscheidend von den r\u00e4umlich und zeitlich variablen Sickerwassermengen unterhalb der Wurzelzone ab. F\u00fcr das Zittauer Becken ergeben sich aufgrund der generell geringen Sickerwassermengen in relativ kurzen Zeitr\u00e4umen (durchschnittlich von Februar bis April) nur kleine Stoffaustr\u00e4ge. Eine Gef\u00e4hrdung des oberen Grundwasserleiters durch anthropogene Stoffeintr\u00e4ge ist f\u00fcr die untersuchten Stoffe nicht festzustellen.
\nDie Sickerwasserdynamik wird durch verschiedene Transportph\u00e4nomene verursacht. Sie zu unterscheiden ist f\u00fcr die Beurteilung von Stoffverlagerungen ausschlaggebend. Wird ein konvektiver Stofftransport postuliert, bei dem Dispersion und Diffusion als hydromechanische Anteile und Adsorption, Ionenaustausch und Stoffumwandlung als biochemische Prozesse vernachl\u00e4ssigbar sind, erfolgt der Stofftransport mit der Abstandsgeschwindigkeit des Boden- oder Grundwassers. Sie betr\u00e4gt bei den untersuchten B\u00f6-den und den interessierenden S\u00e4ttigungsgraden zwischen 0,1 und 1 cm h-1. Echte Stoffverlagerung ist auch mit dem Makroporenfluss verbunden, dessen Geschwindigkeit nach unseren Untersuchungen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10 cm h-1 liegt. Noch gr\u00f6\u00dfere Geschwindigkeiten, allerdings ohne kontinuierlichen Massentransport durch das gesamte Untersuchungsvolumen, lassen sich beim Ph\u00e4nomen der Druckfortpflanzung beobachten. 20 bis 50 cm h-1 waren bei der untersuchten vertikalen Sickerung typisch.
\nDie regionalen Verallgemeinerungen durch die Anwendung mathematischer Modelle weisen f\u00fcr das Gesamtgebiet durchschnittliche bis geringe Sickerwassermengen aus. Das resultiert sowohl aus den Wasserhaushaltsuntersuchungen als auch aus der Nutzung des gegliederten hydrologischen Modells WaSiM-ETH. Mit dem Hinweis auf ein Expertensystem im Preprocessing mathematischer Niederschlag-Abfluss-Modelle wird ein Weg zur k\u00fcnftigen Behandlung der Abflussbildung und damit auch der Sickerwasserbewegung gewiesen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
28.09.01 \u00f6ffentliches Statusseminar zum Abschluss des ForschungsprojektesDie Ergebnisse wurden in der Schriftenreihe des Internationalen Hochschulinstituts Zittau ver\u00f6ffentlicht: Menge, Dynamik und Qualit\u00e4t des Sickerwassers im Zittauer Becken, IHI-Schriften H. 15, 2001 (ISSN-Nr.: 1431-2948).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Projekt erzielten Ergebnisse weisen f\u00fcr das untersuchte Gebiet aufgrund des gegebenen Wasserhaushalts und der B\u00f6den eine geringe Sickerwasserdynamik nach. In den 90er Jahren ist die Immission (bes. an Schwefeldioxid und Schwermetallen) zur\u00fcckgegangen. Es waren keine Kontaminationen des Bodens mit Schwermetallen festzustellen. Den gr\u00f6\u00dften Einfluss auf die Sickerwasserqualit\u00e4t hat die landwirtschaftliche Nutzung im Gebiet, wobei aufgrund der durch die Landwirtschaftsbetriebe vorgenommenen D\u00fcngung nach Entzug und des bestehenden Tierbesatzes keine Stoffanreicherungen (z.B. Nitrat) im Boden festzustellen sind. Eine gro\u00dffl\u00e4chige Gef\u00e4hrdung der oberen Grundwasserleiter durch anthropogene Stoffeintr\u00e4ge kann ausgeschlossen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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