Diplomarbeit

Thema:

GIS-gestützte Sanierungsplanung in Einzugsgebieten nitratbelasteter Grundwasservorkommen - dargestellt am Beispiel der Trinkwasserversorgung im Werntal (Unterfranken)

Fachbereich1:

Fachbereich2:

Summary:

Grundwasserverunreinigungen und -belastungen gehören zu den gravierendsten Umweltproblemen. Besondere Beachtung finden dabei in jüngerer Zeit zunehmend die flächenhaften, diffusen Immissionen aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung (z.B. Nitrat, Pflanzenschutzmittel). <p> Qualitätsprobleme in der Trinkwasserversorgung stehen daher für viele Wasserversorger an der Tagesordnung. Schwerpunkträume der Belastung sind dabei stets Gebiete intensiver landwirtschaftlicher Nutzung, wobei ungünstige regionalklimatische und hydrogeologische Verhältnisse (z.B. geringe Niederschlagsmengen, flachgründige Böden, durchlässiger verkarsteter Untergrund) die Belastungssituation verschärfen. Ein großer Teil Unterfrankens muß als ein derartiges "hydrologisches Problemgebiet" bezeichnet werden. Das Nitratproblem in der unterfränkischen Trinkwasserversorgung ist für die Wasserwirtschaft nach wie vor eine große Herausforderung. Werden die gesetzlichen Grenzwerte der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) überschritten, so hat der Wasserversorger durch geeignete Maßnahmen für Abhilfe zu sorgen. <p> Die lokale Wasserversorgung soll entsprechend den im Landesentwicklungsprogramm (LEP) Bayern vorgegebenen Leitlinien nach Möglichkeit erhalten werden. Als langfristige Sanierungsstrategie hat sich dabei die Extensivierung der landwirtschaftlichen Bodennutzung auf Flächen mit hohem natürlichen Nitratverlagerungsrisiko bewährt.<br>Anhand eines konkreten Fallbeispiels aus dem unterfränkischen Raum werden die Einsatzmöglichkeiten eines Geographischen Informationssystems (GIS) für die Sanierung nitratbelasteter Grundwasservorkommen untersucht. Die Grundvorraussetzung für eine optimale Ursachenbekämpfung im Rahmen eines Sanierungskonzepts ist die genaue Kenntnis des Grundwasser-Einzugsgebiets. <p> Angesichts der Vielzahl auszuwertender Daten sowie der erforderlichen Modellierung der natürlichen Standortempfindlichkeit gegenüber Auswaschung und Eintrag von Nitrat ins Grundwasser leistet ein GIS wertvolle Hilfestellung. In diesem Zusammenhang bietet speziell die Möglichkeit der visuellen Überlagerung und Verschneidung verschiedener Datenebenen entscheidende Vorteile.<br>Der Schwerpunkt des GIS-Einsatzes liegt in der Erfassung, Analyse und Bewertung der naturräumlichen Einflußfaktoren des Stickstoffhaushalts im Einzugsgebiet. Zur Ermittlung der natürlichen Standortempfindlichkeit bezüglich des bodenbedingten Nitrat-Auswaschungsrisikos und des Nitrat-Eintragsrisikos in das betroffene Grundwasserstockwerk wird ein praxistaugliches GIS-gestütztes Verfahren entwickelt: Zunächst werden bodendifferenzierte Sickerwasserraten zur Abschätzung des bodenbedingten N-Auswaschungsrisikos ermittelt, um daraus wichtige Orientierungsgrößen für Sanierungsmaßnahmen und grundwasserschonende Landbewirtschaftung (z.B. tolerierbare N-Bilanzüberschüsse, Herbst-Nmin-Werte) abzuleiten. Anschließend erfolgt eine Bewertung der Schutzfunktion der tieferen Grundwasser-Überdeckung, um den in den Hauptaquifer infiltrierenden Anteil der Sickerwasserrate (spezifische Grundwasserneubildung) abzuschätzen. Zuletzt werden aus der Kombination beider Datenebenen verschiedene Sanierungsprioritätsstufen in Abhängigkeit des standörtlichen Nitrateintragsrisikos abgeleitet. Ergebnis ist eine GIS-gestützte Karte, die parzellenscharfe Bereiche unterschiedlicher Sanierungsprioritäten darstellt. Ein derartiges, auf die örtlichen Verhälnisse abgestimmtes Konzept stellt auch die Voraussetzung für eine höhere Akzeptanz der Forderungen des Gewässerschutzes an die Landwirtschaft dar: Wenig differenzierte, allgemeine Zielaussagen, z.B. daß die ackerbauliche Nutzung extensiver auszuführen sei, werden dagegen wenig beachtet. Aus diesem Grunde besteht die Notwendigkeit nach räumlich und inhaltlich möglichst konkreten zahlenmäßigen Forderungen der Wasserwirtschaft an die Landwirtschaft.<br>Die vorliegende Diplomarbeit wurde im Auftrag der Regierung von Unterfranken für das Wasserwirtschaftsamt (WWA) Würzburg angefertigt, in dessen Amtsbezirk das Einzugsgebiet der betroffenen Trinkwasserbrunnen im Werntal liegt: Dort überschreiten die Nitratwerte des geförderten Grundwassers seit Jahren regelmäßig den Grenzwert der TrinkwV. Als technische Fachbehörden haben die Wasserwirtschaftsämter eine beratende Funktion bei der Aufstellung eines Sanierungskonzepts. Die GIS-gestützten Ergebniskarten sind ein wesentlicher Bestandteil des Sanierungskonzepts und veranschaulichen die Heterogenität der Standortbedingungen im Einzugsgebiet in einer Weise, die ohne das mächtige Analyse- und Planungswerkzeug GIS nicht möglich wäre. Das in dieser Arbeit vorgestellte GIS-basierte schematische Verfahren zur Ermittlung der natürlichen Standortempfindlichkeit ist unter Berücksichtigung lokaler Besonderheiten ohne Probleme auf andere Modellgebiete übertragbar.<br> 35 ABBILDUNGEN, 26 FOTOS, 16 KARTEN, 20 TABELLEN - (197 Seiten einschl. Anhang) -

Hochschule:

Seiten:

0,000000

Abgabe:

30.11.2006 16:57:33

Note:

0,000000