Beitrag unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren und Bewirtschaftungsformen der Landwirtschaft zur Reduzierung des Hochwasserabflusses:
Gespeichert in:
Beteilige Person: | |
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Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
Sprache: | Deutsch |
Veröffentlicht: |
Kassel
Kassel Univ. Press
2009
|
Schriftenreihe: | Kasseler Wasserbau
Reihe Mitteilungen ; 17 |
Schlagwörter: | |
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Beschreibung: | Literaturverz. S. 178 - 186 |
Umfang: | XXX, 186 S. Ill., graph. Darst., Kt. 21 cm |
ISBN: | 9783899586466 |
Internformat
MARC
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adam_text | Titel: Beitrag unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren und Bewirtschaftungsformen der Landwirtschaft z
Autor: Weiß, Andreas
Jahr: 2009
Beitrag unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren und
Bewirtschaftungsformen der Landwirtschaft zur
Reduzierung des Hochwasserabflusses
- Inhaltsverzeichnis -
Abbildungsverzeichnis.....................................................................................................XIII
Tabellenverzeichnis.......................................................................................................XVIII
Nomenklatur....................................................................................................................XXI
Glossar...........................................................................................................................XXII
1 Einleitung......................................................................................................................1
1.1 Problemstellung...................................................................................................................1
1.2 Zielsetzung und Inhalt..........................................................................................................1
2 Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Nutzflächen - Stand der Technik und Forschung4
2.1 Statistik der Landnutzung....................................................................................................5
2.2 Bewirtschaftungsformen......................................................................................................6
2.2.1 Konventionelle Landbewirtschaftung............................................................................6
2.2.2 Konservierende Landbewirtschaftung...........................................................................6
2.2.3 ökologischer Landbau..................................................................................................6
2.2.4 Extensive Weidewirtschaft............................................................................................7
2.2.5 Extensiver Ackerbau.....................................................................................................7
2.3 Bodenbearbeitungsverfahren...............................................................................................7
2.4 Probleme der Umsetzung..................................................................................................12
3 Prozessabläufe der Abflussbildung.............................................................................15
3.1 Oberflächenabfluss............................................................................................................15
3.2 Interflow.............................................................................................................................16
3.3 Basisabfluss aus dem Grundwasser..................................................................................17
3.4 Zusammenhang von Bodenerosion und Oberflächenabfluss............................................19
3.5 Einflüsse auf die Abflussbildung........................................................................................28
3.5.1 Natürliche Faktoren.....................................................................................................29
3.5.2 Anthropogene Faktoren..............................................................................................31
4 Finanzielle Betrachtung...............................................................................................55
4.1 Monetärer Nutzen durch Maßnahmen auf landwirtschaftlichen Flächen...........................55
4.2 Monetäre Einbußen durch geänderte Bewirtschaftungsmethoden....................................60
4.3 Förderprogramme..............................................................................................................66
4.4 Cross Compliance..............................................................................................................71
5 Hydrologische Modellierung........................................................................................72
5.1 Hydrologische Modellierung auf unterschiedlichen Maßstabsebenen...............................72
5.2 Eignung existierender hydrologischer Modelle..................................................................73
6 Hydrologische Modellierung in einem kleinen Einzugsgebiet am Beispiel des
Jungfembaches..........................................................................................................79
6.1 Beschreibung des Einzugsgebietes des Jungfernbaches.................................................79
XI
6.1.1 Betrachtetes Untersuchungsgebiet Frankenhausen...................................................80
6.1.2 Boden und Geologie...................................................................................................81
6.1.3 Landnutzung und Vegetation......................................................................................83
6.2 Feldmessungen.................................................................................................................83
6.2.1 Abflussmessungen......................................................................................................85
6.2.1.1 Venturi Messgerinne...............................................................................................85
6.2.1.2 Messung von Dränageschüttungen.........................................................................89
6.2.2 Niederschlagsmessungen...........................................................................................90
6.2.3 Klimamessungen.........................................................................................................90
6.3 Niederechlag-Abfluss-Modell NASIM 3.3.1........................................................................91
6.3.1 Erstellung des NA-Modells..........................................................................................94
6.3.1.1 Topografie...............................................................................................................95
6.3.1.2 Abgrenzung der Teilgebiete....................................................................................96
6.3.1.3 Klimadaten..............................................................................................................97
6.3.1.4 Landnutzung............................................................................................................98
6.3.1.5 Bodenarten............................................................................................................100
6.3.1.6 Zeitflächenfunktjon................................................................................................103
6.3.2 Kalibrierung...............................................................................................................103
6.4 Hydrologische Wirkung von Maßnahmen........................................................................107
6.4.1 Ökologischer Landbau..............................................................................................110
6.4.2 Konservierende Bodenbearbeitung...........................................................................112
6.4.3 Einfluss der Vegetation.............................................................................................114
6.4.3.1 Interception und Wurzeltiefe..................................................................................114
6.4.3.2 Oberflächenrauhe»................................................................................................120
6.4.4 Feldspeicher.............................................................................................................121
6.4.5 Dränagen..................................................................................................................124
7 Hydrologische Modellierung in großen Einzugsgebieten am Beispiel von Fulda und
Diemel.......................................................................................................................127
7.1 Niederschlag-Abfluss-ModellNAXOS..............................................................................127
7.1.1 Eingangsdaten für das Flussgebietsmodell der Fulda und Diemel...........................127
7.1.2 Berechnungsalgorithmen..........................................................................................132
7.2 Landwirtschaftliche Nutzung im Einzugsgebiet von Fulda und Diemel............................134
7.2.1 Kriterium der Nutzungsänderung..............................................................................134
7.2.2 Kosten der Umsetzung..............................................................................................143
7.3 Hydrologische Wirkung der Maßnahmen.........................................................................144
7.3.1 Scheitelabflüsse der Teilflachen...............................................................................144
7.3.2 Wellenverformung.....................................................................................................161
7.3.3 Abflusslangsschnitte verschiedener Gewässer........................................................166
8 Zusammenfassung und Ausblick..............................................................................173
9 Schrifttum und Unterlagen........................................................................................178
XII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Naturnahe, nur extensiv genutzte Aue (Jürging, 2004).....................................4
Abb. 2: Naturfern, intensiv genutzter Standort (Jürging, 2004)......................................4
Abb. 3: Konventionelle Bodenbearbeitung (Trac Technik LBVG mbH, 2005)................9
Abb. 4: Direktsaatverfahren (Trac Technik LBVG mbH, 2005)......................................9
Abb. 5: Konservierende Bodenbearbeitung (Trac Technik LBVG mbH, 2005)............10
Abb. 6: Geräteeinsatz bei konventioneller und konservierender
Bodenbearbeitung (Brunotte et al., 2001).......................................................11
Abb. 7: Tipps und Ratschläge zur konservierenden Bodenbearbeitung (GKB,
2006)...............................................................................................................13
Abb. 8: Konflikte im Entscheidungsprozess zur Wahl der Bodenbearbeitung
(GKB, 2006)....................................................................................................14
Abb. 9: Abflussbildung im Hangmaßstab (Bronstert, 2005).........................................15
Abb. 10: Schematische Darstellung des Abflussprozesses (Baumgartner et al.,
1996)...............................................................................................................16
Abb. 11: Teilprozesse der Infiltration und des Interflow (Zuidema, 1985)......................17
Abb. 12: Schematischer Schnitt durch ein Flachlandeinzugsgebiet mit hoch
anstehendem Grundwasserspiegel: oben während einer Trockenperiode;
unten während einer Feuchtperiode (Krause et al., 2003)..............................18
Abb. 13: Ursache eines massiven Hochwasserschadens (HNA, 14.06.2007)...............19
Abb. 14: Bodenabtrag nach einem Starkniederschlagsereignis im hessischen
Romrod im Mai 2005 (LLH, 2007)...................................................................19
Abb. 15: Bodenerosion am Fuß des Eggegebirges bei Bad Lippspringe (World
Habitat Society GmbH, 2006)..........................................................................21
Abb. 16: Verbleib des Sedimentaustrages von Ackerflächen (Doleschel et al.,
1991)...............................................................................................................21
Abb. 17: Erosionsgefährdete Flächen in Deutschland (BGR, 2004)..............................23
Abb. 18: Regenerosivität in Deutschland, dargestellt in Form des R-Faktors der
Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (Disse, 2004)........................................24
Abb. 19: Verfahren zur Bestimmung der Gefährdung der Bodenfruchtbarkeit
aufgrund des Bodenabtrags durch Wassererosion (LAP, 2005).....................26
Abb. 20: Jahresverteilung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines erosiven
Niederschlages (DVWK, 1999).......................................................................27
Abb. 21 : Abflusskanalisierung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen (Kreitmayr, J.,
2004)...............................................................................................................28
Abb. 22: Faktoren für die Höhe des Oberflächenabflusses (DVWK, 1999)...................29
Abb. 23: Verschlammung und erosive Rinnenbildung eines konventionell
bewirtschafteten Bodens nach einem Starkniederschlagsereignis am
28.09.2007 in der Gemarkung Ottrau (Foto: Weiß).........................................30
Abb. 24: Unterscheidung von Porengrößen nach ihrem Äquivalentdurchmesser
(Kölbl, 2006)....................................................................................................32
Abb. 25: Schematisch dargestellte Fließwege in einem Boden mit Makroporen
(Ackermann, 2004)..........................................................................................33
Abb. 26: Schematische Darstellung der Änderungen des
Wasserinfiltrationsverlaufes bei Umstellung von konventioneller auf
XIII
dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung (Regensimulationsversuch,
Beregnungsintensität 1,9 mm/min) (LfL, 2006)...............................................34
Abb. 27: Infiltrationsrate pro Minute bei Beregnungssimulationen am 13.05.2003
an den Standorten Lützschera (ökol. Pflug) und Niederstriegis (konv.
Mulch, konv. Pflug.), Frucht: Mais (0-3 % Bedeckung),
Niederschlagsintensität: 38 mm/20 min (Michel, 2004)...................................35
Abb. 28: Regenwurmbiomasse und Regenwurmabundanz nach langjährig
differenzierter Bodenbearbeitung (Schmidt et al., 2001).................................37
Abb. 29: Gute Bodenstruktur mit Krümeigefuge und hohem Regenwurmbesatz bei
optimalen Humusgehalten (Rogasik, 2004)....................................................37
Abb. 30: Verdichtete Bodenhorizonte ohne stabiles Porensystem und geringem
Regenwurmbesatz nach langjährig fehlender organischer Düngung
(Rogasik, 2004)......................:........................................................................38
Abb. 31: Lagerungsdichteverteilung in der Umgebung eines Regenwurmganges
(Rogasik et al., 2005)......................................................................................38
Abb. 32: Definition von Kontinuität, Tortuosität und Vemetzungsgrad (Kölbl, 2006).....39
Abb. 33: Makroporensystem bei konventioneller und konservierender
Bodenbearbeitung (Rogasik et al., 2005)........................................................39
Abb. 34: Einfluss der Makroporen auf die Infiltration (Kölbl, 2006)................................40
Abb. 35: Artenzusammensetzung der Regenwurmpopulationen bei
unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren (Joschko et al., 1995)....................41
Abb. 36: Schadverdichtungsgefährdungsklassen für Böden (Frielinghaus et al.,
2001)...............................................................................................................42
Abb. 37: Grundlegende Begriffe zur Bodenverdichtung (LAP, 2002 a).........................43
Abb. 38: Auswirkung einer Bodendeformation auf den Wasser- und Gashaushalt
(Horn, 2001)....................................................................................................44
Abb. 39: Oberflächenabfluss in Fahrspuren und Ackerrandfurchen (Prasuhn,
1991)...............................................................................................................45
Abb. 40: Maßnahmen gegen Bodenverdichtung (LUNG, 2004)....................................45
Abb. 41 : Winterroggen im konventionellen (links) und konservierenden (rechts)
Anbau (Landwirtschaftlich, Gärtnerische Fakultät Berlin, 2006)......................47
Abb. 42: Natumahe Feldspeicher im Wald (Foto: Röttcher, 10.03.2004)......................49
Abb. 43: Beispiel einer begrünten Abflussmulde (Auerswald, 2004).............................49
Abb. 44: Planungsskizze zur Anlage eines Kleinrückhaltes (Assmann et al., 1999)......50
Abb. 45: Anlaufzeiten [h] der Hochwasserwellen in Abhängigkeit vom
Dränflächenanteil [%] einzelner Versuchsflächen im Zeitraum 1971-1979
(Robinson et al., 1985)....................................................................................51
Abb. 46: Abflussreduzierung bei einem ca. 2-3 jährlichen Hochwasserereignis
durch konservierende Bodenbearbeitung im Testgebiet Pließnitz (Sieker,
2002)...............................................................................................................54
Abb. 47: Geschätzte jährliche Kosten des Sedimentaustrages in Bayern
(Doleschel et al., 1991)...................................................................................55
Abb. 48: Ertragsabhängigkeit mit und ohne Erosionsschutz in Abhängigkeit der
Zeit (Doleschel et al., 1991)............................................................................56
Abb. 49: Einsparungspotenzial durch eine Bodenbearbeitung mittels Direktsaat
gegenüber der konventionellen Bodenbearbeitung (Tebrügge, F., 2000).......57
Abb. 50: Vergleich der Kosten unterschiedlicher Bodenbearbeitungsmethoden
(GKB.2006)....................................................................................................58
XIV
Abb. 51: Schäden auf landwirtschaftlich genutzten Flächen nach dem Einstau des
Hochwasserrückhaltebeckens Treysa-Ziegenhain (Foto: Peter Kugler,
Mai 2002)........................................................................................................63
Abb. 52: Charakteristische Raum- und Zeitskalen hydrologischer Prozesse und
Arbeitsskalen der hydrologischen Modellierung (Niehoff, 2001).....................72
Abb. 53: Klassifizierung der hydrologischen Modelle....................................................74
Abb. 54: Lage der Domäne Frankenhausen (Müller, 2006)...........................................79
Abb. 55: Lage und Einzugsgebiet des Jungfernbaches.................................................80
Abb. 56: Ausschnitt aus der geologischen Karte 1:25.000 Blatt 4522...........................81
Abb. 57: Ausschnitt aus der geologischen Karte 1:25.000 Blatt 4622...........................82
Abb. 58: Messnetz im Untersuchungsgebiet.................................................................84
Abb. 59: Venturi Messgerinne im Grund- und Längsschnitt (Volkart et al., 2001).........87
Abb. 60: Venturi-Messgerinne im Rohrdurchlass unter der Bundesstraße 83
(Pegel P1 ) (Schlößer, 2007)............................................................................87
Abb. 61: Wasserstands-Abfluss-Beziehung der Messstation P1...................................88
Abb. 62: Pegelstation P2 und Niederschlagsmesser N1 ca. 60 m oberstrom der
Grabenmündung in den Jungfernbach (Schlößer, 2007)................................88
Abb. 63: Pegelstation P3...............................................................................................89
Abb. 64: Klimastation (K1) in Frankenhausen (Schlößer, 2007)....................................91
Abb. 65: Speicher- und Transportvorgänge in NASIM (Hydrotec, 2004).......................93
Abb. 66: Input-Daten aus thematischen Karten (Bornebusch, 2006).............................94
Abb. 67: Schnittstellen und Datenübergabe in NASIM (Bomebusch, 2006)..................95
Abb. 68: Festgelegte Teilgebiete im Untersuchungsgebiet............................................96
Abb. 69: Landnutzung im Untersuchungsgebiet............................................................99
Abb. 70: Lage der Bodenprofile im Untersuchungsgebiet...........................................100
Abb. 71 : Bodentypen der Staatsdomäne Frankenhausen auf Grundlage der 50 m
Rasterkartierung (Brandt et al., 2002)...........................................................101
Abb. 72: Im Modell definierte Bodenarten im Untersuchungsgebiet............................102
Abb. 73: NASIM-Systemplan mit den zugehörigen Teilgebieten des
Untersuchungsgebietes.................................................................................103
Abb. 74: Beobachtete und berechnete Abflüsse sowie dazugehörige
Niederschlagsereignisse im Zeitraum zwischen dem 31.01.2007 und dem
18.03.2007....................................................................................................105
Abb. 75: Beobachtete und berechnete Abflüsse sowie dazugehörige
Niederschlagsereignisse im Zeitraum zwischen dem 20.05.2007 und dem
04.06.2007....................................................................................................106
Abb. 76: Anpassung der maximalen Infiltration über den kr-Wert................................111
Abb. 77: Mittlere Scheitelreduzierung [%] gegenüber dem Ausgangszustand bei
Zunahme der maximalen Infiltrationsrate......................................................113
Abb. 78: Veränderung der Scheitelabflüsse [%] bei unterschiedlicher Vegetation im
Vergleich zum Ausgangszustand (Monat Mai)..............................................116
Abb. 79: Veränderung der Scheitelabflüsse [%] bei reiner Wiesenkultur im
Vergleich zum Ausgangszustand (Monat September)..................................118
Abb. 80: Veränderung der Scheitelabflüsse [%] bei reinem Waldbestand im
Vergleich zum Ausgangszustand (Monat Mai)..............................................119
Abb. 81 : Änderung der Abflussganglinie eines HQ1Oo bei reinem Waldbestand im
Vergleich zum Ausgangszustand..................................................................120
XV
Abb. 82: Lage der Abflussmulden im Untersuchungsgebiet........................................122
Abb. 83: Geänderte Geländehöhenpunkte im Untersuchungsgebiet...........................123
Abb. 84: Vergleich der durch Pegel P3 aufgezeichneten Wasserstände mit den am
Pegel P2 ermittelten Abflüssen exemplarisch für ein
Niederschlagsereignis im Januar 2007.........................................................125
Abb. 85: Vergleich der durch Pegel P3 aufgezeichneten Wasserstände mit den am
Pegel P2 ermittelten Abflüssen exemplarisch für ein
Niederschlagsereignis im Mai 2007...............................................................125
Abb. 86: Pegel in den Einzugsgebieten von Fulda und Diemel (Meon et al., 2006).... 129
Abb. 87: Anteile der Bodengruppen in den Flussgebietsmodellen für Fulda und
Diemel (Meon et al., 2006)............................................................................130
Abb. 88: Ermittlung des CN-Wertes für eine beliebige Teilfläche (Meon et al.,
2006).............................................................................................................131
Abb. 89: Pegel Guntershausen (beobachtet: dünne Linie; berechnet: breite Linie)
für die Ereignisse in 1995 (Meon et al., 2006)...............................................133
Abb. 90: Flächennutzung im Einzugsgebiet von Fulda und Diemel (nach CORINE
Land Cover)..................................................................................................134
Abb. 91: Erosionsgefärdete Flächen im Einzugsgebiet der Fulda und Diemel
(hessischer Teil) (Hlug, 2005).......................................................................137
Abb. 92: Erosbnsgefährdete Ackerflächen im Einzugsgebiet von Fulda und Diemel
(hessischer Teil)............................................................................................138
Abb. 93: Bewirtschaftung der Ackerflächen für die Abbildung im
Flussgebietsmodell........................................................................................140
Abb. 94: HQ2 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand.....................................145
Abb. 95: HQ,0 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand...................................146
Abb. 96: HQ20 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand...................................147
Abb. 97: HQ50 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand................................... 148
Abb. 98: HQ100 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand..................................149
Abb. 99: HQ200 Scheitelabflüsse der Teilflächen im Ist-Zustand..................................150
Abb. 100: Änderung der Scheitelabflüsse eines HQ2 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................151
Abb. 101 : Änderung der Scheitelabflüsse eines HQ10 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................152
Abb. 102: Änderung der Scheitelabflüsse eines HQ20 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................153
Abb. 103: Änderung der Schettelabflüsse eines HQ50 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................154
Abb. 104: Änderung der Scheitelabflüsse eines HQ100 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................155
Abb. 105: Änderung der Scheitelabflüsse eines HQ200 im Szenario Landwirtschaft
(nach Änderung der Bodenbearbeitung) in [%].............................................156
Abb. 106: Lage der betrachteten Teilflächen.................................................................158
Abb. 107: Hydrologische Wirkung des Szenarios Landwirtschaft an verschiedenen
Teilflächenauslässen im Einzugsgebiet.........................................................160
Abb. 108: Abflussganglinie eines HQ100 im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 429110000 (an der Fulda)...........161
XVI
Abb. 109: Abflussganglinie eines HQ100 im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 427990000 (an der Fulda)...........162
Abb. 110: Abflussganglinie eines HQ1Oo im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 427790000 (an der Fulda)...........162
Abb. 111 : Abflussganglinie eines HQ1Oo im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 427513000 (an der Fulda)...........163
Abb. 112: Abflussganglinie eines HQ100 im Ist-Zustand und im Szenarb
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 423639000 (an der Lüder)...........163
Abb. 113: Abflussganglinie eines HQn» im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 428849000 (an der Gilsa)............164
Abb. 114: Abflussganglinie eines HQ1Oo im Ist-Zustand und im Szenario
Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 425635000 (an der Aula).............164
Abb. 115: Abflussganglinie verschiedener statistischer Hochwässer im Ist-Zustand
und und im Szenario Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche
448110000 (an der Esse)..............................................................................165
Abb. 116: Abflussganglinie verschiedener statistischer Hochwässer im Ist-Zustand
und im Szenario Landwirtschaft am Auslass der Teilfläche 448120000
(Jungfernbach)..............................................................................................166
Abb. 117: Abflusslängsschnitt verschiedener statistischer Hochwässer der Fulda im
Ist-Zustand und im Szenario Landwirtschaft.................................................167
Abb. 118: Abflussveränderungen verschiedener statistischer Hochwässer im
Längsschnitt der Fulda im Szenario Landwirtschaft gegenüber dem Ist-
Zustand.........................................................................................................167
Abb. 119: Abflusslängsschnitt verschiedener statistischer Hochwässer der Eder im
Ist-Zustand und im Szenario Landwirtschaft.................................................168
Abb. 120: Abflussveränderungen verschiedener statistischer Hochwässer im
Längsschnitt der Eder im Szenario Landwirtschaft gegenüber dem Ist-
Zustand.........................................................................................................168
Abb. 121 : Abflusslängsschnitt verschiedener statistischer Hochwässer der Diemel
im Ist-Zustand und im Szenario Landwirtschaft.............................................169
Abb. 122: Abflussveränderungen verschiedener statistischer Hochwässer im
Längsschnitt der Diemel im Szenario Landwirtschaft gegenüber dem Ist-
Zustand.........................................................................................................169
Abb. 123: Abflusslängsschnitt verschiedener statistischer Hochwässer der Schwalm
im Ist-Zustand und im Szenario Landwirtschaft.............................................170
Abb. 124: Abflussveränderungen verschiedener statistischer Hochwässer im
Längsschnitt der Schwalm im Szenario Landwirtschaft gegenüber dem
Ist-Zustand....................................................................................................170
Abb. 125: Abflusslängsschnitt verschiedener statistischer Hochwässer der Haune
im Ist-Zustand und im Szenario Landwirtschaft.............................................171
Abb. 126: Abflussveränderungen verschiedener statistischer Hochwässer im
Längsschnitt der Haune im Szenario Landwirtschaft gegenüber dem Ist-
Zustand.........................................................................................................171
XVII
Tabellenverzeichnis
Tab. 1 : Eckdaten der Land- und Forstwirtschaft (Statistisches Bundesamt, 2006).......5
Tab. 2: Verteilung der Anbauflächen auf dem Ackerland in Prozent
(Ackerland=100 %; Statistisches Bundesamt, 2006).........................................5
Tab. 3: Charakteristische Eigenschaften von Grundwasserleitem auf
Abflusskomponenten (DWVK, 1999)...............................................................18
Tab. 4: Auslösung und Wirkung von Wind- und Wassererosion (Schack-Kirchner,
2005)...............................................................................................................20
Tab. 5: Anteil der Erosion an den anthropogenen degradierten Bodenflächen
(WBGU, 1993).................................................................................................22
Tab. 6: Orientierungswerte für auftretende Wassererosion (BMELV, 2001)...............28
Tab. 7: Porendurchmesser und Durchlüftung in Ackerböden (Buchner, 2003)...........32
Tab. 8: Anzahl der Makroporen in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung
(Deutscher Bundestag, 2004).........................................................................33
Tab. 9: Wasserversickerung auf Maisäckern bei unterschiedlicher
Bodenbearbeitung (Umweltbundesamt, 2003)................................................35
Tab. 10: Gesamtinfiltration und -oberflächenabfluss in Prozent bei
Beregnungssimulationen am 13.05.2003 an den Standorten Lützschera
(„ökol. Pflug ) und Niederstriegis („konv. Mulch , „konv. Pflug ), Frucht:
Mais, Niederschlagsintensität: 38 mm/20 min (Michel, 2004).........................36
Tab. 11 : Bodenleben nach verschiedener Bodenbearbeitung in einer
Getreidefruchtfolge mit jährlicher Strohdüngung im 5. Versuchsjahr
(Umweltbundesamt, 2003)..............................................................................40
Tab. 12: Einfluss der Bodenbedeckung auf Abfluss und Bodenabtrag (LAP, 2002)......46
Tab. 13: Gesamtinfiltration und Bodenbedeckung bei Beregnungssimulationen auf
ökologisch bewirtschafteten Parzellen in 2003 am Standort Lützschera;
Frucht: Wintergerste, Niederschlagsintensität: 38 mm/20 min (Michel,
2004)...............................................................................................................47
Tab. 14: Einfluss des Rohrdränabstandes auf die Dränleistung (Wetjen, 1982)...........52
Tab. 15: Vergleich von konventioneller- und konservierender Bodenbearbeitung
(Monsanto, 2006)............................................................................................58
Tab. 16: Mehrjährige Erträge verschiedener Kulturen im Systemversuch des
Versuchsguts Merklingsen (LOtke Entrup et al., 2003)....................................59
Tab. 17: Direkt- und arbeitserledigungskostenfreie Leistung (DAL) im Durchschnitt
von zwei Fruchtfolgen bei differenzierter Bodenbearbeitung (Lütke Entrup
et al., 2003).....................................................................................................59
Tab. 18: Vorgesehene Bewirtschaftungsauflagen für landwirtschaftliche Flächen in
Retentionsräumen (Schätzletal., 2003).........................................................61
Tab. 19: Entwicklung landwirtschaftlich genutzter Flächen in Retentionsräumen
(Schätzt et al., 2003).......................................................................................62
Tab. 20: Wirtschaftliche Nachteile für die Landwirtschaft auf der Retentionsfläche
bei Neustadt/Donau (Schätzt et al., 2003).......................................................62
Tab. 21: Richtwerte zur Ermittlung von Aufwuchsschäden an Idw. Kulturen, inkl.
Stroh und Blattanfall; Marktfrüchte im Wirtschaftsjahr 2004/2005 (RP
Kassel, 2004)..................................................................................................64
XVIII
Tab. 22: Richtwerte zur Ermittlung von Aufwuchsschäden an landwirtschaftlichen
Kulturen; Futterpflanzen, Grünland und Gründüngung im Wirtschaftsjahr
2004/2005 (RP Kassel, 2004).........................................................................65
Tab. 23: Förderhöhen im Hessischen Kulturlandsschaftsprogramm (HMULV,
2007)...............................................................................................................68
Tab. 24: Modelltyp, Einsatzbereiche, Diskretisierungsgrad und
Einzugsgebietsgrößen verschiedener N-A-Modelle (DVWK, 1999)................76
Tab. 25: Berücksichtigte Teilprozesse verschiedener N-A-Modelle (DVWK, 1999)......77
Tab. 26: Berücksichtigte, durch die Landnutzung beeinflusste Parameter des
Abflussgeschehens verschiedener N-A-Modelle (DVWK, 1999).....................78
Tab. 27: Untersuchte Gewässereinzugsgebiete............................................................78
Tab. 28: Landnutzung in den Jahren 2005, 2006 und 2007 auf der Domäne
Frankenhausen...............................................................................................83
Tab. 29: Untergliederung des hydrologischen Kreislaufs in NASIM (Hydrotec,
2004)...............................................................................................................92
Tab. 30: Haude-Faktoren zur Berechnung der potenziellen Evapotranspiration von
niedrigem Gras (DVWK, 1996)........................................................................97
Tab. 31: Bestandskoeffizienten kc zur Berechnung der potenziellen
Evapotranspiration (Gödeke, 2007).................................................................98
Tab. 32: Auffällige Niederschlagsereignisse aus dem Jahr 2007................................104
Tab. 33: Gütebeurteilung der Modellierung nach dem Kriterium von Nash
(Hydrotec, 2004)...........................................................................................107
Tab. 34: Niederschlagshöhen und -spenden für das Rasterfeld Calden (Spalte 30,
Zeile 50) für die Zeitspanne Januar bis Dezember (DWD, 2000)..................108
Tab. 35: Bzgl. der hydrologischen Wirkung untersuchte Maßnahmen der
Landwirtschaft...............................................................................................110
Tab. 36: Kenndaten der Bodenarten im Modell (Ausgangsszustand).........................110
Tab. 37: Kenndaten der Bodenarten (ökologischer Landbau).....................................111
Tab. 38: Scheitelabflüsse der statistischen Hochwasserereignisse bei
konventioneller Bodenbearbeitung (Ausgangszustand) sowie
ökologischem Landbau und zugehörige Scheiteländerungen [%].................112
Tab. 39: Für den Monat Mai berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und Interception
im Ausgangszustand.....................................................................................114
Tab. 40: Für den Monat Mai berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und Interception
der verschiedenen Vegetations-und Nutzungsszenarien.............................115
Tab. 41: Für den Monat Mai berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und Interception
der verschiedenen Vegetations- und Nutzungsszenarien (Fortsetzung).......116
Tab. 42: Für den Monat September berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und
Interception im Ausgangszustand.................................................................117
Tab. 43: Für den Monat September berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und
Interception im Szenario Wiese.....................................................................117
Tab. 44: Für den Monat Mai berücksichtigte Werte für Wurzeltiefe und Interception
bei einem reinen Waldbestand......................................................................118
Tab. 45: Scheitelabflüsse der statistischen Hochwasserereignisse bei
konventioneller Bodenbearbeitung (Ausgangszustand) sowie nach
XIX
Erhöhung der Oberflächenrauheit und zugehörige Scheiteländerungen
[%].................................................................................................................121
Tab. 46: Scheitelabflüsse der statistischen Hochwasserereignisse ohne und mit
Abflussmulden im untersuchten Gebiet sowie die zugehörigen
Scheiteländerungen [%]................................................................................124
Tab. 47: Änderung der Landnutzung auf den untersuchten Flächen...........................139
Tab. 48: Bodengruppen nach SCS und Typisierung (Maniak. 1997)..........................142
Tab. 49: Landnutzungs- und bodengaippenabhängige Curve Numbers (CN-Werte,
Maniak, 1997) im Ist-Zustand........................................................................143
Tab. 50: Landnutzungs- und bodengruppenabhängkje Curve Numbers (CN-Werte,
Maniak, 1997) im Szenario Landwirtschaft.................................................... 143
Tab. 51 : Maximale Scheitelreduzierungen und -erhöhungen auf Teilflächen im
Szenario Landwirtschaft [%]..........................................................................157
Tab. 52: Angeschlossene Gesamtfläche und im Szenario Landwirtschaft
umgewandelter Flächenanteil für die jeweils betrachtete Teilfläche..............159
Tab. 53: Anteilige Bewirtschaftung der jeweils angeschlossenen Gesamtfläche für
die betrachteten Teilflächen..........................................................................159
Tab. 54: Anteil der konservierend bearbeiteten bzw. in Grünland umgewandelten
Flächen im Einzugsgebiet verschiedener Gewässer.....................................172
XX
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