Themen/Wasser und Abwasser/Regionaler Wasserhaushalt

Teilprojekt 3.2.2 - Wasserhaushalt Stadt/Umland

Bereits beobachtete und zukünftig zu erwartende klimatische Veränderungen haben enorme Auswirkungen auf den natürlichen Wasserkreislauf und beeinflussen in großem Maße die Quantität und Qualität regionaler Wasserressourcen.
Zukünftige Veränderungen der Wasserverfügbarkeit beeinflussen direkt Bewirtschaftungsmöglichkeiten z.B. der Land- und Forstwirtschaft, die Wasserver- und Entsorgung sowie die Infrastruktur einer Stadt oder Gemeinde und können dadurch Nutzungskonflikte auslösen.

Das Teilprojekt 3.2.2 beschäftigt sich mit der Quantifizierung von Veränderungen im Niederschlag-Abfluss-Verhalten und der Sickerwasser- sowie Grundwasserneubildung im Stadtgebiet Dresden. Da im urbanen Raum mit klimatisch begründeten Nutzungskonflikten bei der Grundwasserbewirtschaftung aufgrund verminderter Grundwasserneubildung gerechnet werden muss, ist es notwendig, dass sich die Stadtbezirke langfristig darauf einstellen. Auf Basis der berechneten Grundwassermodellierung werden Veränderungen der Grundwasserstände, insbesondere Unterschreitungen bisheriger Niedrigstwasserstände und daraus folgende Konsequenzen prognostiziert. Als zentrales Produkt wird ein Handlungsleitfaden für kommunale Planungsträger und Genehmigungsbehörden zur Beurteilung der langfristigen Genehmigungsfähigkeit grundwasserwirtschaftlicher Vorhaben unter Berücksichtigung der prognostizierten Effekte des Klimawandels in urbanen Gebieten erarbeitet.

Nachfolgend erhalten Sie Informationen über Ziele, Forschung, Ergebnisse, Produkte und Partner des Teilprojektes. 


Ziele

Die Ziele des TP 3.2.2 umfassen drei Teilaufgaben:

Quantifizierung der Veränderungen

  • des Niederschlags-Abfluss-Verhaltens
  • der Grundwasserneubildung
  • des Grundwasserhaushaltes

der Region Dresden. Sowie die Erstellung eines Handlungsleitfadens für kommunale Planungsträger und Genehmigungsbehörden.

Das Niederschlags-Abfluss-Verhalten wird für ausgewählte kleine Einzugsgebiete im Stadtgebiet Dresden quantifiziert und in Modellrechungen zu ausgewählten Klimaszenarien ausgewertet (Häufigkeit und Größe von Hochwasser-Ereignissen sowie Niedrigwasserzuständen). Die klimatisch bedingte Veränderung der Grundwasserneubildung wird durch die Anwendung eines hierfür geeigneten Bodenwasserhaushaltsmodells quantifiziert. Darauf aufbauend wird der Grundwasserhaushalt für ausgewählte Bilanzgebiete modelliert.
In allen drei Teilaufgaben geht es um die Reaktion des Wassersystems unter ausgewählten Klimaszenarien und die Ableitung relevanter Wasserhaushaltsgrößen zur Anpassung an zukünftig projizierte Bedingungen. Die Ergebnisse des TP 3.2.2 stellen die Grundlage für die Erarbeitung eine Handlungsleitfadens für kommunale Planungsträger und Genehmigungsbehörden zur Beurteilung der langfristigen Genehmigungsfähigkeit grundwasserwirtschaftlicher Vorhaben unter Berücksichtigung der prognostizierten Effekte des Klimawandels in urbanen Gebieten dar. 

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Forschung

Untersuchungsgebiet

Die Auswirkungen projizierter Klimaänderungen auf das Niederschlags-Abfluss-Verhalten wurden exemplarisch für zwei kleine beobachtete Einzugsgebiete (Prießnitz und Weidigtbach) im Stadtgebiet Dresden untersucht. Beim Einzugsgebiet des Pegels Klotzsche an der Prießnitz in der Dresdener Heide handelt es sich um ein weitgehend naturnahes, knapp 40 km² großes und vor allem durch forstwirtschaftliche Nutzung geprägtes Einzugsgebiet. Der Pegel Gorbitz 2 am Weidigtbach erfasst 8.1 km² des vorwiegend städtisch geprägten Einzugsgebietes.
Die Modellierung der Grundwasserneubildung erfolgte zum einem für das gesamte Stadtgebiet und zum anderen für den oberen, quartären Grundwasserleiter im Stadtgebiet von Dresden (Abbildung 1), dessen Grundwasser nicht nur für die Trinkwasserversorgung sondern auch für Brauchwasserzwecke gefördert wird. Die Modellierung des Grundwasserhaushaltes umfasst die Fläche des quartären Hauptgrundwasserleiters im Stadtgebiet Dresden.

Abb. 1: Übersicht über die Modellregion mit den Lupengebieten (rote Markierung) des TP 3.2.2 (Stadtgebiet Dresden und die zwei Einzugsgebiete Weidigtbach im Südosten sowie Prießnitz im Nordwesten)

Vorgehensweise und Methodik

Veränderungen im Niederschlagsabflussverhalten kleiner Einzugsgebiete im Stadtgebiet Dresden (3.2.2a)

  • Aufbau mehrerer deterministischer Niederschlags-Abflussmodelle für die untersuchten Einzugsgebiete
  • Kalibrierung und Validierung der Niederschlags-Abflussmodelle bei rezenten Klimabedingungen
  • Simulation ausgewählter, regionalisierter Klimaprojektionen
  • Auswertung der Veränderung des Niederschlags-Abflussverhaltens bei rezentem und projiziertem Klima
  • Betrachtung von Modellunsicherheiten (sowohl in den Wirkmodellen als auch in den Klimaprojektionen)

Die Modellierungen des Niederschlags-Abflussverhaltens bei rezenten und projizierten Klimabedingungen wurde mit dem flächendifferenzierten, deterministischen, hydrologischen Modell WaSiM-ETH (SCHULLA 1997) durchgeführt. Für die beiden Untersuchungsgebiete wurden mehrere, räumlich unterschiedlich stark aggregierte, Modelle aufgebaut. Die Bodenkarte 1:50000 (BK50) Kartenblatt Dresden wurde für die Parametrisierung der Modellböden und die Biotoptypen und Landnutzungskartierung (1992/92 und 2005) für die Modell-Landnutzung verwendet. Die Kalibrierung und Validierung erfolgte anhand gemessener täglicher Durchflusssummen der Pegel Klotzsche (Prießnitz) und Gorbitz 2 (Weidigtbach). Die manuelle Kalibrierung umfasste die Zeiträume 1968 bis 2000 (Prießnitz) bzw. 1988 bis 2005 (Weidigtbach) und erfolgte mit besonderem Augenmerk auf volumentreue Bilanzierung, realitätsnaher Nachbildung des Ganglinienverlaufs und des Niedrigwasserhaushalts. Ferner wurde versucht, auch das Hochwasserverhalten angemessen nachbilden zu können, was sich wegen der Modellschrittweite von einem Tag einerseits und der schnellen Reaktionsfähigkeit der beiden Gebiete andererseits als recht schwierig erwies. Nach der Modellvalidierung, die für die Zeiträume 2001 bis 2010 (Prießnitz) bzw. 2006 bis 2010 (Weidigtbach) realisiert worden ist, erfolgten Szenarienrechnungen auf Grundlage von regionalisierten Klimaprojektionen CLM (dynamisches Downscaling) und WETTREG 2010 (statistisches Downscaling). Die Auswertung beinhaltet die REGKLAM-Zeitscheiben (1961-1990, 1991-2010, 2021-2050, 2071-2100). Eine Auswahl der Ergebnisse für das Emissions-Szenario A1B ist hier visualisiert.

Veränderungen der Grundwasserneubildung im Stadtgebiet Dresden (3.2.2b)
 
Die Bestimmung der zeitlichen und räumlichen Variabilität der Grundwasserneubildung für den quartären Grundwasserleiter und das gesamte Stadtgebiet Dresden für rezente und zukünftig projizierte Veränderungen basiert auf der Anwendung des quasi-zwei-dimensionalen konzeptionellen Bodenwasserhaushaltsmodells BOWAM (DUNGER, 2007). Die Modellrechnungen werden für ein 100 m x 100 m Raster mit einer zeitlichen Diskretisierung von Monatswerten durchgeführt. Datengrundlage für die Modellierung sind meteorologische Daten ausgewählter Messstationen, morphologische, hydrogeologische und bodenphysikalische Informationen sowie Flächennutzungsdaten mit Angaben zu Art und Grad der Versiegelung. Die Modellierung der Grundwasserneubildung für die Referenzperiode 1961-1990 erfolgt unter Nutzung von Beobachtungsdaten auf Tagesbasis. Auswirkungen zukünftiger regionaler Klimaveränderungen auf die Grundwasserneubildung werden unter Verwendung ausgewählter Klimaprojektionsdaten modelliert. Dazu wird das statistische Regionalklimamodell WETTREG2010 verwendet. Die Berechnungen erfolgen für die Zeitscheiben 2021–2050 (mittlerer Planungshorizont) und 2071–2100 (langfristiger Planungshorizont) unter Beibehaltung der derzeitigen Landnutzung.
Die Mengen an neu gebildetem Grundwasser sind im Zusammenhang mit der Planung neuer Entwässerungskonzepte von Interesse und bilden eine Entscheidungsgrundlage bezüglich der zukünftigen Gewährleistung von bestehenden Nutzungsansprüchen. Die Modellierung der Grundwasserneubildung für den quartären Hauptgrundwasserleiter stellt eine wichtige Eingangsgröße bzw. Randbedingung für das bestehende Grundwassermodell der Landeshauptstadt Dresden und demzufolge für die Arbeiten im TP 3.2.2c dar.

Veränderungen des Grundwasserhaushaltes im Stadtgebiet Dresden (3.2.2c und d)

Für die Modellierung des Grundwasserhaushaltes unter zukünftigen klimatischen Bedingungen wurde das bestehende Grundwassermodell der Landeshauptstadt Dresden genutzt. Die ursprüngliche Modellversion wurde dabei aufgrund neuerer Kenntnisse zur Verbreitung des pleistozänen Grundwasserleiters noch einmal grundlegend überarbeitet und angepasst. Die instationäre Modellvariante wurde bei rezenten Klimabedingungen (1991-2010) kalibriert und validiert. Die Ergebnisse der Grundwasserneubildungsmodellierung aus TP 3.2.2b dienten als Eingangsgröße für Simulationen ausgewählter Klimaszenarien. Auf Grundlage der Berechungen für 15 Bilanzgebiete im Stadtgebiet Dresden wurde die Bilanzgebietsmethodik erweitert und die zukünftige Mengensituation beschrieben.  

Grundwasserbewirtschaftung und Klimawandel - Handlungsansätze für Planungsträger und Genehmigungsbehörden (3.2.2e)


Berechnungen der Grundwasserneubildung sowie Grundwasserstands- und Bilanzbetrachtungen bilden die Grundlage für die Erstellung von Handlungsansätzen zur Beurteilung der langfristigen Genehmigungsfähigkeit grundwasserwirtschaftlicher Vorhaben unter Berücksichtigung der prognostizierten Effekte des Klimawandels sowie Strategien und Maßnahmen, die für den Bereich der Grundwasserbewirtschaftung einen Beitrag zur Anpassung an die sich verändernden Dargebote leisten können.

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Veränderungen im N-A-Verhalten kleiner Einzugsgebiete im Stadtgebiet Dresden (P3.2.2a)

Eignung regionalisierter Klimaprojektionen für die Impakt-Modellierung

Im Laufe der Szenarienrechnungen zeigte sich, dass die mittels CLM dynamisch regionalisierten Klimaprojektionen, trotz Bias-Korrektur, einige Probleme mit einer realistischen Nachbildung der Niederschläge aufweisen. Allgemein zeigt CLM bei den Projektionen der Niederschläge für das einundzwanzigste Jahrhundert kaum Veränderungen im Vergleich zur Referenzperiode, dies allerdings auf zu hohem Niveau. Bei der empfohlenen Verwendung von drei mal drei Gitterpunkten ergaben sich unrealistisch hohe Niederschlagssummen. Auch die langjährigen Temperaturmittel sind zu gering. Bei Verwendung von jeweils sechs stadtnahen CLM-Gitterpunkten (siehe Abbildung) als Modell-Input wurden zwischen benachbarten Gitterpunkten ungewöhnlich große Abflussunterschiede modelliert. Für zwei Punkte ergaben sich bei den Abflüssen zwar im Vergleich zu den Messungen realistische Niveaus, allerdings sind dies nicht die Punkte, bei denen die Niederschläge im Bereich der langjährigen Niederschlagsmittel liegen. Die Punkte mit den realistischen Durchflussniveaus haben zu geringe mittlere Jahresniederschläge und Temperaturen, was wegen der dadurch verringerten realen Verdunstung jedoch kompensiert wird. Insgesamt kann eingeschätzt werden, dass die mittels CLM dynamisch regionalisierten Klimaprojektionen nur bedingt zur Quantifizierung von klimatisch verursachten Veränderungen des Niederschlag-Abflussprozesses für das Stadtgebiet von Dresden geeignet sind.

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Veränderungen der Wasserhaushaltskomponenten und des N-A-Verhaltens

Während sich bei der Verwendung von CLM, aus den bereits genannten Gründen kaum Veränderungen hinsichtlich des Niederschlag-Abflussverhaltens zeigen, erweist sich WETTREG2010 als eine Art Worst-Case-Szenario. Aufgrund des Rückgangs der langjährigen Niederschlagsmittel um ca. 90 mm/a und der Zunahme der mittleren Jahrestemperatur um ca. 3.5°C gehen die mittleren jährlichen Durchflüsse um ca. 50% zurück.

Besonders die Niedrigwasser-Durchflüsse zeigen in den letzten beiden Zeitscheiben eine deutliche Zunahme.

Abb. 4: Zunahme der Häufigkeiten von Niedrigwasser-Durchflüssen der Prießnitz bei WETTREG 2010 A1B (Quelle: D. Leistner)

Veränderungen der Grundwasserneubildung im Stadtgebiet Dresden (P3.2.2b)

Die Modellierung der Grundwasserneubildung erfolgte für die Referenzperiode 1961-1990 unter Verwendung von Beobachtungsdaten von 12 Klimastationen und 22 Niederschlagsstationen der REGKLAM-Klimadatenbank. Die Datengrundlage für die Modellierung zukünftiger klimatischer Randbedingungen bildeten ausgewählte WETTREG2010 Stationen der REGKLAM-Klimadatenbank und das Emissionsszenario A1B. Für das Szenario A1B wurden auf Basis der berechneten Klimatischen Wasserbilanz für die Station Dresden-Klotzsche ein „trockener“ Lauf (Lauf55), ein „mittlerer“ Lauf (Lauf 11) und ein „feuchter“ Lauf (Lauf77) aus dem Ensemble von zehn Simulationen ausgewählt.

2071-2100

Abb. 5: Simulierte räumliche Änderung der Grundwasserneubildung [mm/a] für das Stadtgebiet Dresden für die Zeitscheibe 2021-2050 (oben) und für die Zeitscheibe 2071-2100 (unten) im Vergleich zur Referenzperiode 1961-1990 in Form von Differenzenkarten für Lauf 11, Lauf 55 und Lauf 77 des Regionalen Klimamodells WETTREG2010, Szenario A1B (Quelle: S. Tesch)

Wie in der Abbildung zur erkennen ist, schwankt die Änderung der Grundwasserneubildung als Differenz zwischen der simulierten mittleren jährlichen Grundwasserneubildung für 2021-2050 und 1961-1990 zwischen 0 und -200 mm/a sowie für 2071-2100 und 1961-1990 zwischen 0 und -350 mm/a. Es ist demzufolge mit einer starken Abnahme der Grundwasserneubildung besonders für die zweite Zeitscheibe zu rechnen.

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Veränderung der saisonalen Grundwasserneubildung

 

Abb. 6: Zeitliche Variabilität der Grundwasserneubildung [mm] für das Stadtgebiet Dresden für das regionale Klimamodell WETTREG2010, A1B für drei Realisierungen (Lauf11, Lauf55, Lauf77).
Oben: Boxplots der Änderungen der Grundwasserneubildung für das Jahr und die Jahreszeiten im Vergleich zum Mittel der jeweiligen Realisierung (Lauf) 1961-1990.
Mitte: Mittlere Jahresgänge der Grundwasserneubildung auf der Grundlage von Monatswerten.
Unten: Änderung der Jahresgänge im Vergleich zum Jahresgang des jeweiligen Laufs (1961-1990) (Quelle: S. Tesch)

Die Abbildung 6 zeigt die projizierte Änderung der Grundwasserneubildung für das Jahr und die vier Jahreszeiten für die Zeitscheiben 2021-2050 (links) und 2071-2100 (rechts) im Vergleich zur Referenzperiode für das Emissionsszenario A1B und die drei Realisierungen Lauf 11, Lauf 55 und Lauf 77 des statistischen Regionalklimamodells WETTREG2010. Die größten Änderungen der Grundwasserneubildung sind für die Herbst- und Wintermonate zu verzeichnen (untere Grafiken). Am deutlichsten ist dies in der rechten unteren Grafik für die Zeitscheibe 2071-2100 zu erkennen. Solche drastischen Rückgänge der Grundwasserneubildung sind auf eine höhere Verdunstung vor allem zum Ende des 21. Jahrhunderts hin und auf die starken Rückgänge der Jahresniederschläge bei WETTREG2010 zurück zuführen. Bei allen Läufen von WETTREG2010 treten trockene Niederschlagsbedingungen auf. Der simulierte Rückgang der Niederschläge ist bei WETTREG2010 in den Wintermonaten teilweise sogar ausgeprägter als in den Sommermonaten, was sich auf die Summen der Jahresniederschläge und den Wasserhaushalt auswirkt (Hänsel und Hoy 2013). Demzufolge kann der in den Sommermonaten entleerte Bodenwasservorrat in den Wintermonaten nicht vollständig wiederaufgefüllt werden und ein enormer Rückgang des Wasserdargebotes zu verzeichnen ist.

Veränderungen des Grundwasserhaushaltes im Stadtgebiet Dresden (3.2.2c und d)

Analyse und Bilanzierung des urbanen Wasserhaushaltes

Grundlage für die Betrachtungen zum Grundwasser war zunächst eine Ermittlung des Zustandes des gesamten urbanen Wasserhaushaltes von Dresden. Auf der Grundlage von Daten aus verschiedenen Quellen und Forschungsprojekten wurde eine Gesamt­bilanzierung des urbanen Wasserhaushaltes der Landeshauptstadt Dresden erarbeitet. Damit wurde eine komplexe Übersicht erstellt, die weiter fortgeschrieben werden kann und damit zukünftig eine wichtige Basis für Entscheidungen zur urbanen Wasserbewirtschaftung sein wird.

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Szenarioberechnung

Durch die veränderten klimatischen Randbedingungen ist vor allem mit einer Änderung der Grundwasserneubildung und folglich mit einer veränderten Dynamik des Grundwassers und damit der GW-Stände und des nutzbaren GW-Dargebotes zu rechnen. Modelliert wurden verschiedene Szenarien für die oben beschriebenen Zeitscheiben 2021-2050 und 2071-2100 für das Emissionsszenario A1B (Läufe 00, 55 und 77) mit den im Teilprojekt generierten Daten zur Grundwasser­neubildung und Entnahmeraten, die den genehmigten GW-Nutzungen entsprechen.

Für die Beurteilung der Auswirkungen der veränderten Randbedingungen bei maximalen Entnahmen wurden die Modellergebnisse als synoptischen Minimalwasserstände und als Differenzen zur Referenzperiode (im GW-Modell Zeitraum 1990 bis 2010) dargestellt.

 

 

2030-2050, A1B, Lauf 00

2080-2100, A1B, Lauf 00

Abb. 8: Darstellung der synoptischen Grundwasserstände, der maximalen GW-Flurabstände, der Differenzen zu den minimalen synoptischen Grundwasserständen der Referenzperiode für den Modellraum (quartärer Hauptgrundwasserleiter) (Quelle: T. Gottschalk)

In allen berechneten Szenarien werden im Vergleich zum Referenzzeitraum niedrigere minimale Grundwasserstände ermittelt. Für die Zeitscheibe bis 2050 (A1b lauf 00) liegen diese zum größten Teil zwischen 0 und 1 Meter, im Süden und Norden bei bis zu 3 Metern. Für den Zeitraum bis 2100 verstärkt sich dieser Effekt. Angesichts der vorherrschenden relativ großen mittleren Grundwasserflurabstände in Dresden wird durch die Veränderungen nicht mit relevanten Auswirkungen auf Baukörper gerechnet.

Methodik für die Ausweisung zukünftiger Grundwasser- Überschuss-, Gleichgewichts- und Defizit-Gebiete

Die in Dresden angewendete Methodik der Betrachtung von GW-Bilanzgebieten zur Bewertung des Verhältnisses von Entnahmen und GW-Dargebot wurden im Projekt hinsichtlich der Berücksichtigung von Austauschprozessen zwischen Bilanzgebieten aufgrund der dynamischen Verschiebung der Bilanzgebietsgrenzen bei veränderten Randbedingungen wesentlich erweitert.

Abb. 9: Betrachtung und Modellierung der Interaktion zwischen Bilanzgebieten bei veränderten Randbedingungen und Einordnung der Bilanzgebiete in Klassen. (Quelle: T. Gottschalk)

Bilanzgebiete mit intensiverer Nutzung verschieben sich teilweise insbesondere in der letzten Zeitscheibe bis 2100 in Bereiche, die vorher Grundwasser-Überschussgebieten zugeordnet waren. Ein Teil der geringeren Grundwasserneubildung und der reduzierten Randzuflüsse aus den höher gelegenen Flächen außerhalb des quartären Hauptgrundwasserleiters wird in den Modellierungen durch einen erhöhten Anteil an Uferfiltration ausgeglichen. Wichtige Entnahmen sollten hinsichtlich ihrer Auswirkungen in den Bilanzgebieten laufend messtechnisch überwacht und modelltechnisch weiter überprüft und ggf. angepasst werden.

Risiko- und Maßnahmenkarten

Im Ergebnis der Grundwassermodellierung zeigt sich, dass die Hydrodynamik sowohl von der Änderung der klimatischen Randbedingungen als auch ganz wesentlich von der Menge der Grundwasserentnahmen abhängt. In der Risiko- und Maßnahmenkarte wurde zusammenfassend auf Risiken hingewiesen und Maßnahmen definiert.
Trotz erheblicher Veränderungen des Systeminputs ist von einer sicheren Wasser-versorgung mit Grundwasser aus dem quartären Hauptgrundwasserleiter auszugehen. Als wesentliches Element der vorsorgenden Grundwasserbewirtschaftung sind Monitoringmaßnahmen und die weitere modellgestützte Grundwasserbewirtschaftung zu sehen. Dabei sollte das Augenmerk auch auf mögliche qualitative Veränderungen des Grundwassers gelenkt werden.

Risiken:

  • Ausdehnung von Bilanzgebieten auf benachbarte Flächen (Verschiebung von Bilanzgebietsgrenzen, Verbrauch von Reserven)
  • Abgaben an benachbarte Bilanzgebiete
  • Unterströmung der Elbe
  • Hohe Inanspruchnahme von Bilanzgebieten und Ableitung von energetisch genutztem Grundwasser in die Elbe

Maßnahmen:

  • Ausbau der Grundwasserüberwachung
  • Modellgestützte Grundwasserbewirtschaftung
  • Prüfung der von Möglichkeiten zur Reinfiltration von Ableitungen in die Elbe

In Anbetracht der erzielten Ergebnisse wird es außerdem als sinnvoll angesehen,

  • die Aufhebung oder Veränderung nicht benötigter Wasserrechte weiter zu führen und
  • die jährlich erfassten Zahlen zu Grundwasserentnahmen für das Modell aufzubereiten.

Mit Hilfe der durch die Landesdirektion zur Erhebung der „Abgabe für Wasserentnahme“ erfassten Daten und deren statistischer Auswertung kann über einen längeren Zeitraum ein zusätzliches Überwachungselement geschaffen werden, das Auskunft darüber gibt, in welchem Maße die erlaubten Entnahmen ausgeschöpft werden und wie sich die Grundwassernutzungssituation insgesamt entwickelt. Die im Zuge von REGKLAM aufgestellte Methodik für die Ausweisung zukünftiger Grundwasserüberschuss-, Gleichgewichts- und Defizitgebiete könnte dafür Grundlage sein.

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Grundwasserbewirtschaftung und Klimawandel - Handlungsansätze für Planungsträger und Genehmigungsbehörden (P3.2.2e)

Auf der Grundlage der Berechnungen zur Grundwasserneubildung sowie der Grundwasserstands- und Bilanzgebietsbetrachtungen wurden Handlungsansätze zur Beurteilung der langfristigen Genehmigungsfähigkeit grundwasserwirtschaftlicher Vorhaben unter Berücksichtigung der prognostizierten Effekte des Klimawandels sowie Strategien und Maßnahmen vorgeschlagen, die für den Bereich der Grundwasserbewirtschaftung einen Beitrag zur Anpassung an die sich verändernden Dargebote leisten können.
Der prognostizierte Rückgang des natürlichen Wasserdargebotes ist nicht nur für die Verfügbarkeit von Wasser als Lebensgrundlage und Lebensraum sensibler Ökosysteme relevant, sondern kann auch zu klimatisch begründeten Nutzungskonflikten und Nutzungsengpässen bei der Grundwasserbewirtschaftung im urbanen Raum führen.
Industrie und produzierendes Gewerbe nutzen wieder verstärkt Grundwasser als Prozess- und Kühlwasser. Eine zunehmende Bedeutung gewinnt die Nutzung des Grundwassers für energetische Zwecke und zur Klimatisierung von Gebäuden. Gründe dafür sind nicht nur steigende Außen­temperaturen und gestiegene Ansprüche an ein komfortables Raumklima in Büro- oder Wohngebäuden sondern auch technische Anforderungen an eine konstante Raumtemperatur und -luftfeuchtigkeit wie zum Beispiel zum Schutz wertvoller Kunstschätze oder zur Sicherung der Funktionsfähigkeit empfindlicher Technik. Vor allem in den Sommermonaten ist in längeren Trockenperioden mit einem steigenden Bedarf an Bewässerungswasser zu rechnen.
Weil die klimatische Entwicklung von vielen dynamischen Faktoren abhängig ist und die Klimamodelle die tatsächlich ablaufenden Prozesse nur begrenzt abbilden können, bleiben jedoch Unsicherheiten, die ihrerseits zu einer der größten Herausforderungen bei der Anpassung an den Klimawandel werden und bei der Ableitung von Maßnahmen ganz besonders zu beachten sind.
Einem zielgerichteten, intelligenten und vernetzten Monitoring der tatsächlich eintretenden Veränderungen sowie robusten und vor allem flexiblen Anpassungsmaßnahmen kommt daher in Bezug auf das Grundwasser eine besonders große Bedeutung zu.
Der errechnete Rückgang der Grundwasserneubildung wird die Versorgungssicherheit in Dresden voraussichtlich nicht beeinträchtigen. Dennoch sind bereits jetzt und in den Folgejahren erhöhte Anstrengungen zur Verbesserung der Grundwasserneubildungsbedingungen im urbanen Raum zu unternehmen. Wichtige Bausteine können dabei Flächennutzungen mit ausreichend Grün- und Freiflächen sein. Das Niederschlagswasser muss so bewirtschaftet werden, dass die Grundwasserneubildung gefördert wird. Die Versiegelung von Flächen sollte minimiert und wo immer möglich durch wasserdurchlässige Beläge ersetzt werden.

Zitierte Quellen

Dunger (2007): Erweiterung der Dokumentation des Modells BOWAM-GW (Version 2007) zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Bodenzone (Aerationszone) für grundwasserferne und –nahe Standorte.

Hänsel, S., Hoy, A. (2013): Atmosphärische Zirkulationsmuster sowie Trocken- und Nassphasen in regionalen Klimaprojektionen. Ergebnisbericht des TP 2.1b, 137

S.Schulla (1997): Hydrologische Modellierung von Flussgebieten zur Abschätzung der Folgen von Klimaänderungen. Diss ETH 12018, Verlag Geographisches Institut ETH Zürich.

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Produkte

Produkte:

  • In Vorbereitung: Tesch S., Dunger, V., Matschullat, J., REGKLAM-Ergebnisbericht Produkt TP 3.2.2b: Veränderungen der Grundwasserneubildung im Stadtgebiet Dresden
  • Ullrich, K., REGKLAM-Ergebnisbericht Produkt TP 3.2.2e: Grundwasserbewirtschaftung und Klimawandel – Handlungsansätze für Planungsträger und Genehmigungsbehörden

Publikationen:

  • In Vorbereitung: REGKLAM-Heft X „Regionaler Wasserhaushalt im Wandel“

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Ansprechpartner

Dr. Volkmar Dunger
dungerv[...]geo.tu-freiberg.de

 

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