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Ein Modell für den naturnahen Wasserhaushalt

Seit 1999 müssen Stadtplaner die urbane Wasserbewirtschaftung möglichst naturnah und umweltfreundlich gestalten. Für eine solche nachhaltige Wasserwirtschaft fehlten teilweise aber noch die Grundlagen. Bislang war es noch kaum erforscht, wie Regenwasser auf verschiedenen Siedlungsflächenverhalten versickert oder verdunstet, und wie sich diese Faktoren auf das städtische Mikroklima auswirken. Im Projekt des Lehrstuhls für Hydrologie der Universität Freiburg entstand deshalb ein Modell, das diese Faktoren für verschiedene Bebauungsarten analysierte und mit unbesiedelten Flächen im Umland verglich. Dafür kartierten die Wissenschaftler das Stadtgebiet von Freiburg und teilten es in verschiedene Oberflächenarten ein, z. B. Pflaster oder Asphalt, Häuser oder städtische Grünflächen ein. Auf verschiedenen Referenzflächen wurde über drei Jahre hinweg gemessen und festgehalten, wie dort Regenwasser verdunstet oder versickert, sich auf Stadtklima und Grundwasser auswirkt und wie effizient das Kanalsystem und bestehende Versickerungsmaßnahmen sind. Der Vergleich mit einer unbebauten Naturfläche im Umland erlaubt Rückschlüsse darauf, wie naturnah der Freiburger Wasserkreislauf ist. In Zusammenarbeit mit dem Eigenbetrieb Wasserwirtschaft der Stadt Freiburg und dem Ingenieurbüro Ernst & Co entstand so ein Instrument, das es zukünftig erlaubt, für einzelne Gebiete oder eine Stadt genaue Vorhersagen zu treffen. Eine Fallstudie in Landwasser ergänzte das Projekt. Aus diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein Model, das es auch anderen Städten erlaubt, ihre Wasserwirtschaft künftig nachhaltiger zu gestalten.

Wesentliche Erkenntnisse:

  • Die entwickelten Simulationswerkzeuge erlauben die zeitliche Dynamik des Wasserhaushaltes für die natürlichen, teilversiegelten und versiegelten Flächen, sowie für die dezentralen und zentralen Maßnahmen zur Versickerung von Niederschlag detailliert zu betrachten und in Ihrer Wirkung auf den gesamten Wasserhaushalt des Siedlungsraumes zu bewerten.
  • Anhand des vorliegenden Modells lässt sich der Einfluss von Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen auf den Wasserhaushalt innerhalb von Siedlungsräumen nun zusätzlich auch in seiner Abweichung vom Wasserhaushalt naturnaher Referenzflächen quantifizieren und bewertet werden. Das Modell ist in allen Siedlungen anwendbar.
  • Die Verfügbarkeit von Wasser in Städten für die Verdunstung kann gezielt zur Verringerung der Erwärmung städtischer Innenräume durch den Klimawandel beitragen. Dazu ist jedoch die genaue Berechnung des Wasserhaushaltes aller Oberflächentypen, sowie zentraler und dezentraler Maßnahmen zur Regenversickerung notwendig.

Projektdaten

Projektnummer 2015-08
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Universität Freiburg, Lehrstuhl Hydrologie - Fakultät für Umwelt und natürliche Ressourcen
Laufzeit Mai 2015 bis Juli 2019
Zuschuss 247.969

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Umwelt-, Klima- und Nachhaltigkeitskonzept für die Landesgartenschau Lahr 2018
Lahr

Umwelt-, Klima- und Nachhaltigkeitskonzept für die Landesgartenschau Lahr 2018

Im Dezember 2009 hat der Ministerrat Baden-Württemberg der Stadt Lahr den Zuschlag für die Landesgartenschau 2018 erteilt. Bei einer Großveranstaltung wie einer Landesgartenschau, haben die Flächeninanspruchnahme, die notwendige Infrastruktur, die Versorgung mit Energie und Wasser, die Anreise, die Verpflegung der Besucher und die Entsorgung des Abfalls einen enormen Einfluss auf Ökosysteme, Umwelt und Klima. Erfahrungen von anderen Großveranstaltungen zeigen, dass Klima- und Umweltschutz keine nachrangigen Ziele sind, die sich bei Veranstaltungen „beiläufig“ oder „nebenher“ realisieren lassen. Sie sind immer dann effektiv und erfolgreich, wenn sie von Anfang an in allen Phasen berücksichtigt werden. Bei der Planung und Organisation der Landesgartenschau in Lahr sollen daher frühzeitig Klima- und Umweltbelange, aber auch Aspekte der Nachhaltigkeit einbezogen werden. Die von der Stabsstelle Umwelt erarbeiteten Grundlagen und Ideen wurden vom beauftragten Öko-Institut e.V. in Dortmund aufgegriffen und weiterentwickelt. Unter Einbeziehung wichtiger Akteure (Stadtverwaltung, Gemeinderat, Freundeskreis) wurde gemeinsam ein abgestimmtes Umwelt-, Klima- und Nachhaltigkeitskonzept für die Landesgartenschau 2018 erarbeitet. Wesentliche Punkte aus wichtigen Themengebieten wurden daraus als Umwelt-, Klima- und Nachhaltigkeits-Leitlinien formuliert und anschließend von der Landesgartenschau Lahr 2018 GmbH beschlossen. Als Publikumsmagnet weckt die Gartenschau Interesse an Umwelt- und Klimaschutz und ist ein weiteres Modell, um Großveranstaltungen in Zukunft nachhaltig und möglichst klimaneutral zu gestalten. Weiterführende Informationen und Ergebnisse der Untersuchungen finden Sie im beigefügten Abschlussbericht. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Bei Großveranstaltungen ist eine frühzeitige Erarbeitung und Abstimmung und eine verbindliche Beschließung von Umwelt-, Klima- und Nachhaltigkeitsleitlinien erforderlich, damit diese Punkte bei der Planung und Durchführung berücksichtigt werden. Neben den Leitlinien ist die Zurverfügungstellung eines umfassenden Maßnahmenkatalogs bzw. einer Checkliste eine wichtige Hilfestellung für die Beteiligten. Damit die Leitlinien und Maßnahmen in konkrete Aktionen und Projekte umgesetzt werden, sind eine Begleitung und ein Monitoring während des Planungs- und Durchführungszeitraums erforderlich.

Freiland- und Laboruntersuchungen zum Verhalten ausgewählter Sulfonylharnstoff-Herbizide im Boden
Freiburg

Herbizide und Grundwasser

Seit den 1980er Jahren verwendet die Landwirtschaft immer mehr Herbizide auf Basis von Sulfonylharnstoffen (SHS). Weil SHS für Säugetiere nur gering toxisch sind und schon bei niedrigen Mengen effizient wirken, sind SHS beim Maisanbau mittlerweile das zweitwichtigste Pflanzenschutzmittel. Bisher wusste man überwiegend aus Modellversuchen, wie sich die Stoffe im Boden verhalten. Nachdem neuere Untersuchungen SHS im Trink- und Oberflächenwasser nachwiesen, untersuchte badenova zusammen mit dem Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe, ob und wie stark sechs SHS-Stoffe ins Grundwasser auswaschen. Dazu untersuchten die Forscher neben den Laborversuchen eine Testfläche bei Bruchsal sowie zwei weitere in den Wasserschutzgebieten Hausen und Donauried bei Langenau. Nach Projektende 2008 stand fest, dass die Herbizide in sehr unterschiedlichen Mengen ins Grundwasser gelangen, wobei die Standortbedingungen eine bedeutende Rolle spielen. Besonders nach Starkregen ist es möglich, dass sich mittlere Konzentrationen an SHS im Grundwasser finden. Zusätzlich wiesen die Forscher darauf hin, dass sich die Stoffe im Boden anreichern und so in Zukunft für stärkere Konzentrationen sorgen könnten. Daher empfehlen die Wissenschaftler, dass Behörden und Wasserversorger künftig vier der untersuchten Stoffe in ihrem Grund- und Rohwassermonitoring überwachen. Besonders für die Oberrheinregion, wo Mais bereits knapp ein Viertel der Anbauflächen ausmacht, tragen die Ergebnisse dazu bei, dass die Landwirte SHS-Herbizide bewusster und umweltfreundlicher einsetzen können.

Grundwasserschonende Bioenergieerzeugung
Freiburg, Südbaden

Wie erzeugt man klima- und grundwasserschonend Biomasse?

Immer mehr Landwirte erwägen, neben ihren zum Verzehr bestimmten Feldfrüchten auch Pflanzen anzubauen, aus denen feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe entstehen. Obwohl es unzählige solche Energiepflanzen gibt, verwendet die deutsche Landwirtschaft in der Praxis nur wenige. Die Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarflächen (ANNA) analysierte daher auf Testflächen in Hausen und Bad Krozingen, welche Pflanze unter welchen Bedingungen wirtschaftlich sinnvoll und ökologisch vorteilhaft ist. Für vier Anbauoptionen untersuchten die Experten unter anderem, wie stark verschiedene Energiepflanzen Grundwasser und Atmosphäre belasten: Neben der Dauerwiese, die besonders für Wasserschutzgebiete geeignet ist, waren das zwei Dauerkulturen mit Micanthus (Chinaschilf) und Salix, einer schnell wachsenden Kurztriebweide. Außerdem verglichen die Wissenschaftler eine Energiefruchtfolge mit einer Fruchtfolge aus der Nahrungsmittelproduktion. Aus den Daten erstellten sie eine Ökobilanz, welche die Energieaubeute des Endproduktes mit dem Energieaufwand verrechnet, der während des Anbaus anfiel. Dazu zählt neben der unmittelbaren Wachstumsphase beispielsweise auch die Energie für Dünger, Transport oder anschließende Produktionsschritte. Im Ergebnis waren die Dauerkulturen Micanthus und Salix am umweltfreundlichsten, weil sie weniger Dünger benötigen und die Landwirte ihre Maschinen seltener einsetzen, wenn sie übers Jahr nur eine Frucht anbauen. Im Gegenzug schnitt die Energiefruchtfolge relativ schlecht ab, weil sie mehr Arbeit und Dünger erfordert, was auch die Umwelt stärker belastet. Trotz der Unterschiede sind alle vier Anbauarten eine umweltfreundlichere Alternative zu fossilen Energien, wobei Micanthus und Dauerwiese das höchste Energiesparpotential pro Kilogramm Trockenmasse aufweisen. Als Fazit sprachen sich die Experten von ANNA deshalb dafür aus, dass die Landwirte in Deutschland zukünftig einen Mix aus Energiepflanzen anbauen, bei dem die untersuchten vier Optionen einen großen Anteil ausmachen. Mehr Informationen auf der Homepage von ANNA.