Das Gewässergütemodell QSim (Quality Simulation) ist ein Instrument zur Simulation und Prognose des Stoffhaushalts und der Planktondynamik von Fließgewässern. Die BfG hat dieses Modell entwickelt, setzt es seit fast 40 Jahren in Forschung und Praxis ein und passt es laufend an neue Fragestellungen an. Ein wesentlicher Zweck des Modells ist es, Auswirkungen wasserbaulicher Maßnahmen auf die Wasserbeschaffenheit von Bundeswasserstraßen unter Berücksichtigung von Klimawandelaspekten zu ermitteln und zu beurteilen. Es hilft aber auch bei Fragestellungen aus der Wasserwirtschaft und dem Flussgebietsmanagement.
QSim Modellbeschreibung
QSim hat einen deterministischen Ansatz, es basiert auf anerkannten naturwissenschaftlichen Zusammenhängen. Das Modell durchläuft bei gleichen Eingabewerten immer dieselben Schritte und liefert stets dasselbe Ergebnis.
| Prozesse | Eingabegrößen |
|---|---|
| Morphologisch/hydrologisch: Flussgeometrie, Abfluss |
| Meteorologisch: Globalstrahlung, Lufttemperatur, Bedeckungsgrad und Wolkentyp, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit | |
| Physikalisch/chemisch: Wassertemperatur, Sauerstoff, Chemischer Sauerstoffbedarf, Nitrat, Ammonium, o-Phosphat, Silikat, pH-Wert, Alkalinität, Schwebstoff | |
| Biologisch: Biochemischer Sauerstoffbedarf (kohlenstoffbürtiger Anteil, C-BSB und Nitrifikationssauerstoffbedarf, N-BSB), Flagellaten, planktische Algenbiomasse (Chlorophyll a) und Anteil von Kiesel-, Grün- und Blaualgen; Zooplankton (Flagellatendichte, Rotatoriendichte), benthische Algen, Makrophyten, benthische Filtrierer (Besiedlungsdichte der dominanten Gruppen) |
QSim-Anwendungen
| Anwendungsbereich | Simulationsgebiet | |
|---|---|---|
| Auswirkung wasserbaulicher Maßnahmen auf den Stoffhaushalt und ökologische Wechselwirkungen | Stauregelung | Fulda (1980, 1987), Saar (1983, 1986), Donau (1986, 1989), Altmühl (1988), Elbe (1992), Donau (2000), Saale (2002), Donau (2013) |
| Staulegung | Aller (1994, 1995) | |
| Verbreiterung, Vertiefung | Datteln-Hamm-Kanal (1993), Dortmund-Ems-Kanal (1994), Elbe-Havel-Kanal (1993), Mittellandkanal (1994), Peenestrom (1994), Weser (1989), Neckar (1993), Obermosel (1998), Havel (2005), Sacrow-Paretzer Kanal (2004), Teltowkanal u. Havel (2008), Flusshavel (2013), untere Spree/UHW (2014) | |
| Veränderte Abflussaufteilung im Gewässernetz | Spree/ Havel/ Teltowkanal (1997, 2003, 2014) | |
| Aufteilung von Belüftungskosten | Saar (1992) | |
| Künstlicher Sauerstoffeintrag an Wehren | Main (1994), Saar (2001, 2009) | |
| Bau eines Seitenkanals | Saale (2007) | |
| Morphologische Szenarien | Elbeästuar (2013) | |
| Auswirkung von Reinigungsstrategien | Reduzierung von P und N | Modellfluss (Nährstoff-Wirkstudie 1991), Saar (2009), NITROLIMIT (Havel 2010-2013, Elbe 2014 – 2016) |
| Management hygienisch relevanter Mikroorganismen | FLUSSHYGIENE (Berliner Gewässer, Rhein 2016 – 2018) | |
| Ökosystemleistungen | Selbstreinigung, Denitrifikation | RESI (Elbe 2015 – 2018, Donau 2008 – 2012) |
| Wärmelast | Wärmeeinleitungen und Temperaturregime | Berliner Gewässer, Donau, Saar, Rhein (2014, 2016) |
| Auswirkungen globaler Wandel | Änderungen von Nährstoffkonzentrationen und Klima, Modellvernetzung | GLOWA Elbe I – III (Berliner Gewässer, Elbe 2000 – 2010), KLIWAS (Berliner Gewässer, Elbe, Rhein, Elbeästuar 2009 – 2013), BMDV-Expertennetzwerk (seit 2017), ProWas (seit 2017) |
| Analyse von Ereignissen, Prozessanalyse | Fischsterben, Sauerstoffminima, Komponenten des Sauerstoffhaushaltes | Mosel (1980, 1993, 1997), Elbe (1994, 1998, 2003), Saar (2001, 2009, 2010) |
| Stofflaufzeiten | Tracerversuche | Elbe (1997), Havel (1999) |
| Erprobung neuer Modellbausteine | Vergleich Simulationswerte / fließzeit-konforme Messwerte, quasi 2D-Simulationen (tiefenaufgelöst querschnittsgemittelt) | Mosel (1984, 1986), Saar (1988 – 1995), Elbe (1997, 2003, 2005 – 2007), Saar (2004 – 2005), Tideelbe (2007), Saar (2009), Rhein, Havel (2010, 2011), Elbe (2011 – 2013) |
| Phytoplankton | Analyse des Phytoplanktonwachstums | Elbe, Weser (2015) |
| Analyse der pelagisch–benthischen Kopplung | Wachstum der dominanten benthischen Filtrierer und Grazing des Phytoplanktons | Mosel, Saar (1999), Donau (2000), Rhein (2002), Donau (2013) |
Ansprechpersonen
Dr. Tanja Bergfeld-Wiedemann Dipl.-Biologin
Referat U2 Mikrobielle Ökologie
Telefon: +49 261 1306-5217
E-Mail-Adresse * bergfeld-wiedemann@bafg.de