entwicklung und anwendung des modells j2000-s zur unterstützung des einzugsgebietsmanagements in...
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Entwicklung und Anwendung des Modells J2000-S zur Unterstützung des
Einzugsgebietsmanagements in Thüringen im Rahmen der EU-WRRL
M. Fink , P. Krause, U. Bende-Michl, S. Kralisch & W.-A. FlügelInstitut für Geographie Lehrstuhl für Geoinformatik, Geohydrologie und Modellierung
Friedrich-Schiller Universität Jena,Löbdergraben 32, D-07743 Jena
E-mail: [email protected]
09.11.2006
Einführung Die Forderung der EU-WRRL nach einem guten Zustand der
Gewässer wird häufig durch überschreiten der Wasserqualitätskriterien nicht erfüllt.
Stickstoff aus diffusen Quellen stellt oft ein Problem dar. Stofftransportmodelle können zur Analyse und Prognose der
Stofftransportprozesse in der Landschaft herangezogen werden.
Diese Modelle müssen in der Lage sein anhand von vorhanden Daten auch größeren Gebiete zu simulieren.
Maßnahmen zur Reduktion der Stickstoffeinträge in Gewässer finden auf einzelnen Flächen statt.
Zur bearbeitung dieses Themas werden Projekte in Zusammenarbeit mit der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie und der Thüringer Fernwasserversorgung durchgeführt.
Ziel ist die Entwicklung eines geeigneten Modells das Thüringenweit anwendbar sein soll.
Verortete HRUsJ2000/JAMS
UnverorteteHRUs als Anteile vonTeileinzugsgebieten
Implementation von flächendistributiv simulierenden Stickstoffprozess-Komponenten
Einführung
SWAT
Thüringer Wald
Ilm-Saale OhrdrufterMuschelkalkplatte
Innerthüringer Ackerland
Ae: 850 km²
Thüringer Wald H: 600 – 983 m N: 1300 mm V: 400 mm Q: 900 mm Qq: 0.69
Muschelkalkplatte H: 300 – 600 m N: 800 mm V: 460 mm Q: 340 mm Qq: 0.34
Innterth. Ackerland H: 200 – 300 m N: 635 mm V: 540 mm Q: 90 mm Qq: 0.15
Testgebiete: Obere Gera
SWAT Anwendung Gera
020406080
100120140160180200
Gemessen in m³/s Modelliert in m³/s
Reff = 0.59; lnReff = 0.13
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Jan.95
Jul.95
Jan.96
Jul.96
Jan.97
Jul.97
Jan.98
Jul.98
Jan.99
Jul.99
Jan.00
Jul.00
Modelliert mg NO3/l Gemessen mg NO3/l
SWAT Anwendung Gera
R2= 0.29
Stoffhaushaltsmodellierung mehrjähriger Durchschnitt des Nitratgehaltes:Gemessen 22,1 mg/lModelliert 23,1 mg/l50000 kgN/a aus Punktquellen
Hydrologisches Modell – J2000Eingangsdaten: P, T, …
ET
Interzeption Schnee
Bodenwasser
GrundwasserObere Zone
Untere Zone
Zusatzdaten: Strahlung …
AbflussOberflächen-
abfluss
Interflow 1
Interflow 2
Basisabfluss
Infiltration DPSMPS LPSMPS LPS
MPS LPSHRU 1
HRU 4
HRU 2 HRU 3
HRU 5
HRU 6
Reach 1 Reach 3
Reach 2
J2000 Anwendung Gera
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
01.1
1.19
93
01.0
5.19
94
01.1
1.19
94
01.0
5.19
95
01.1
1.19
95
01.0
5.19
96
01.1
1.19
96
01.0
5.19
97
01.1
1.19
97
01.0
5.19
98
01.1
1.19
98
01.0
5.19
99
01.1
1.19
99
01.0
5.20
00
obs. runoffsim. Runoff
Reff = 0.74; lnReff = 0.75
Stofftransportmodell J2000-S
Prozessalgorithmen aus:
FlächenspezifischerStickstoffaustrag
Wasserhaushalt
AusJ2000
TemperaturhaushaltAus
SWAT
StickstoffhaushaltAus
SWATPflanzenwachstum &Management Aus
SWAT
Testgebiete: Weida
Talsperre Zeulenroda
Talsperre Weida
• Einzuggebiet 163,3 km²Einzuggebiet 163,3 km²• 690 mm Niederschlag, 7 690 mm Niederschlag, 7
°C mittlere °C mittlere Jahrestemperatur Jahrestemperatur
• Schiefer und Schiefer und EruptivgesteineEruptivgesteine
• Ranker, Braunerden, Ranker, Braunerden, Parabraunerden undParabraunerden und Auenböden (Vegen)Auenböden (Vegen)
• Interflow dominiertInterflow dominiert• 66 % 66 %
landwirtschaftliche landwirtschaftliche NutzungNutzung
Für 8000 Einwohner 37900 kg/a
Abweichung von 3.8 % für 1999
Abweichung von 14.5 % für 2000
Modellierungsergebnise J2000-S
0100020003000400050006000700080009000
N-Fracht gemessen in kg N-Fracht J2000-N in kg
010002000300040005000600070008000
N-Fracht gemessen in kg N-Fracht J2000-N in kg
R2= 0.62
R2= 0.49
Datengrundlage für ThüringenPorenKluft & Karst
Kluft & Poren > geringKluft > geringKluft & Poren = gering
Kluft & Poren < gering
Kluft & Karst
Kluft & Poren > geringKluft > geringKluft & Poren = geringKluft & Poren < gering
mit Lockergesteinsbedeckung
Landnutzung Hydrogeologie
Böden Relief
Zusammenfassung und Ausblick Mit dem hier vorgestellten Modell ist es
möglich, die Arbeiten im Rahmen der WRRL in folgenden Punkten zu unterstützen:
Flächenspezifische Aussagen zu treffen „Hot Spots“ zu identifizieren Managementalternativen darzustellen
Weitere Entwicklungen werden durchgeführt: Gewässergütemodell Erosions- und Phosphatmodell