Die 2500 Jahre alte Erkenntnis des Philosophen Heraklit „Man kann nicht zweimal in denselben Fluss steigen, denn andere Wasser strömen nach“ wirft Fragen auf: Woher kommen das Wasser und darin befindliche Stoffe? Wie lange ist es unterwegs? Wie setzt es sich zusammen? Für eine herkunftsbezogene Untersuchung der Zusammensetzung des aktuell im Fluss vorbeifließenden Wassers müssen die zeitliche Dynamik des Durchflusses auf den bisherigen Fließwegen und die dortigen Stoffkonzentrationen bekannt sein.
Veranlassung
Die Erfassung, Untersuchung und Modellierung der Fließ- und Transportprozesse von Wasser, Schwebstoff / Sediment sowie von Nähr-, Schad- und Spurenstoffen erfolgen in der BfG überwiegend fachspezifisch mit separaten Messnetzen, Methoden und Modellen. Neben der zum Erkenntnisgewinn notwendigen Zerlegung in Einzelprozesse bedarf es auch der Zusammenfügung sektoraler Messdaten, Modellergebnisse und Erkenntnisse, um der Interaktion natürlicher Prozesse gerecht zu werden. Die Attributierung von Stoffströmen hilft bei der Ermittlung von Quellen (z.B. Schadstoffeinträge). Im Umkehrschluss erlaubt die Kenntnis der Zusammensetzung von Wasser- und Stoffströmen gezieltere Messungen. Darauf aufbauende Prognosewerkzeuge können auch zur Abschätzung des Einflusses von Maßnahmen oder sonstigen Veränderungen im Einzugsgebiet genutzt werden.
Die Zusammensetzung des Wassers ist besonders bei Niedrigwasser von Interesse, da z.B. der relative Anteil gereinigten Abwassers aus Kläranlagen ansteigt. Bei klimawandelbedingt zunehmenden Niedrigwasserphasen ist dieses Wissen nötiger denn je.
Ziele
- detaillierte Aufklärung und Abbildung von Herkunft und Dynamik der Wassermassen und des gelösten und partikulären Stofftransports großer Flüsse am Beispiel des Rheins
- Erhebung und Re-Analyse von Daten
- dynamische Wasser- und Stoffstromanalyse
- Entwicklung eines Prototyps für Echtzeit-Prognose / Vorhersage
Ausblick auf die nächsten Jahre
- Planung und Durchführung von Tracerexperimenten zur Ermittlung der Fließzeiten verschiedener Tracer und zur Ableitung von Dispersion und Advektion
- Untersuchung der Dynamik des Auftretens bzw. der Konzentration von gelösten Stoffen und Feststoffen sowie die Auswahl von Leitstoffen numerische Modellierung von Wasser- und Stoffströmen am Beispiel des Rheins
- Ertüchtigung des Wassergütemodells QSim als operationelles Modell und Organisation des Datenflusses aktueller Messdaten
- Entwicklung eines Prototyps zur Darstellung der Wasser- und Stoffströme am Rhein (Echtzeit und ggf. Vorhersage)
