Wasserbezogene Extremereignisse wie die Dürre- und Niedrigwasserperioden der vergangenen Jahre führten in vielen deutschen Mittelgebirgsregionen zu negativen Auswirkungen auf den quantitativen Zustand ihrer Grundwasserressourcen und Oberflächengewässer sowie den Zustand der darüber liegenden Waldgebiete. So auch im Soonwald. Für ein nachhaltiges Management und eine zukunftsgerechte Bewirtschaftung ist das grundlegende Verständnis der Funktion der dynamischen Grundwasserspeicher, der Grundwasserneubildung und der Resilienz der Grundwasserressourcen gegen klimatische Veränderungen von großer Bedeutung.

Im Rahmen des Moduls Wald und Wasser im Projekt Klimawald 2100 soll die Dynamik und Resilienz der dem Gebiet des Soonwaldes unterliegenden Grundwasserressourcen simuliert, analysiert und bewertet werden.

Die Hydrogeologie im Soonwald ist durch komplexe Lagerungsverhältnisse des Ausgangsgesteins geprägt: Ursprünglich horizontale unterdevonische Schichten aus Quarzit und Tonschiefer wurden durch tektonische Vertikalbewegungengefaltet und aufgeschichtet. Einfache Speichermodelle sind daher ungeeignet, um die jahreszeitlichen Herkunftsräume des Grundwassers zu modellieren. Die Simulation des Grundwasserhaushalts wird deswegen durch einen kombinierter Ansatz, bestehend aus der Bewertung von Umwelttracern, Zeitreihenanalysen und Modellsimulationen mit einem schrittweise komplexierbaren Speichermodell erfolgen. Anhand von Umwelttracern (stabile Wasserisotope, Nitrat, Silikat) werden Herkunftsräume und zeitliche Komponenten des Grundwassers nachvollzogen werden. Auf diese Weise erschließt sich ein Überblick über die grundwasserbezogenen Reaktionsräume im Soonwald.

Konkret wird die Untersuchung im Einzugsgebiet des Ellerbachs am Pegel Schleifmühle, sowie dem Pegel Argenschwang am Gräfenbach im oberen Einzugsgebiet des Ellerbachs, dessen Einzugsgebiet überwiegend durch den Soonwald geprägt ist, durchgeführt.

Fortsetzungsprojekt:

Im Kontext urbaner Sturzfluten infolge von Starkregenereignissenbilden hydrologische Grundlagendaten wie qualitativ hochwertige Wasserstands- und Abflusszeitreihen und langjährige hydrologische Kenngrößen (z.B. Mittlerer Abfluss MQ, Mittlerer Niedrigwasserabfluss MNQ etc.) die Grundvoraussetzung für ein effizientes Flussgebietsmanagement. Eine gute Datengrundlage ist überdies für die erfolgreiche Kalibrierung von Hochwasservorhersage-Modellen oder auch die hydraulische Ermittlung von Überschwemmungsflächen im Rahmen der EU-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie unabdingbar. Darüber hinaus stellt der Abfluss mit seinen unterschiedlichen Zeitbezügen eine bedeutsame Planungs- und Bemessungsgröße im naturnahen Wasserbau (z.B. über die Kennwerte Q30 & Q330 beim Bau von Fischaufstiegsanlagen) und für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes dar. Von diesen Herausforderungen und Anforderungen im Bereich der Hydrologie und Wasserwirtschaft sind auch die Stadt Trier und die umgebende Mittelgebirgsregion direkt betroffen.

Betrieb des Abflusspegels Kloster Olewig, Trier

Gefördert durch die Stadt Trier (Phase II, 2022 - 2024)

Untersuchung und Charakterisierung der Sediment-Dynamik Flussauf- &- Abwärts der Talsperre Bitburg-Prüm 2022-2023

Vorstudie zur Vorbereitung der Entschlammung der Talsperre Bitburg-Prüm zur Untersuchung der Fragen:

• Kann es durch Feinsedimente zu Kolmatierungen/ Zusetzung des Interstitials unterhalb der Talsperre kommen?
• Welche Fließgeschwindigkeiten/ Abflüsse sind notwendig, um die Feinsedimente in Schwebe zu halten?
• Welche Korngrößen können bei welchen Abflüssen noch transportiert werden?
• Welche Auswirkungen hat die Verlagerung organischer Substanz aus der Talsperre?
• Welche Fracht transportiert die Prüm an?

Gefördert durch den Talsperrenbetreiber Verbandsgemeinde Bitburger Land

BMBF Verbundvorhaben in der Ausschreibung Wasser-Extremereignisse (WaX):

Notabflusswege sind Wege, die das Wasser bei Überlastung der planmäßigen Entwässerungsstruktur – oft als Sturzflut – oberirdisch durch die Bebauung nimmt. Das Teilprojekt der Universität Trier befasst sich mit der Entwicklung eines drohnenbasierten Ansatzes zum belastungsabhängigen Nachweis von Notabflusswegen in der bestehenden Siedlungsstruktur um eine zielgenaue Umsetzung von Hochwasservorsorgemaßnahmen zu ermöglichen.

Kooperationspartner: Hochschule Koblenz (Projektkoordination), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, Kaiserslautern, disy Informationssysteme GmbH, Karlsruhe, Hochschule Trier, Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner mbH, Thür

Gefördert durch das BMBF, 2022-2025

Im Kontext urbaner Sturzfluten infolge von Starkregenereignissenbilden hydrologische Grundlagendaten wie qualitativ hochwertige Wasserstands- und Abflusszeitreihen und langjährige hydrologische Kenngrößen (z.B. Mittlerer Abfluss MQ, Mittlerer Niedrigwasserabfluss MNQ etc.) die Grundvoraussetzung für ein effizientes Flussgebietsmanagement. Eine gute Datengrundlage ist überdies für die erfolgreiche Kalibrierung von Hochwasservorhersage-Modellen oder auch die hydraulische Ermittlung von Überschwemmungsflächen im Rahmen der EU-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie unabdingbar. Darüber hinaus stellt der Abfluss mit seinen unterschiedlichen Zeitbezügen eine bedeutsame Planungs- und Bemessungsgröße im naturnahen Wasserbau (z.B. über die Kennwerte Q30 & Q330 beim Bau von Fischaufstiegsanlagen) und für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes dar. Von diesen Herausforderungen und Anforderungen im Bereich der Hydrologie und Wasserwirtschaft sind auch die Stadt Trier und die umgebende Mittelgebirgsregion direkt betroffen.

Betrieb des Abflusspegels Kloster Olewig, Trier

Gefördert durch die Stadt Trier (Phase I, 2018 - 2021)

Zahlreiche kleine und mittlere Gewässer in der Stadt Trier und im Landkreis Trier sind durch Neubaugebiete, neue Verkehrsflächen und der entsprechenden Infrastruktur beeinflusst. Die notwendig gewordenen Einrichtungen zur Niederschlagswasserbewirtschaftung und zur Abwasserbehandlung (Kläranlagenzuläufe) belasten die Gewässer während Hoch- und Niedrigwasserperioden. Insbesondere erhöhen sie das Hochwasserrisiko im Unterlauf und ziehen eine stoffliche Belastung des Gewässers nach sich. Ziel des Projektes ist die Vertiefung des Prozessverständnisses mikrobiologischer Selbstreinigungsprozesse in urbanen Gewässern, um sowohl allgemein, als auch speziell im Trierer Untersuchungsgebiet, das Management urbaner Gewässerbelastungen zu verbessern.

Gefördert durch die Nikolaus-Koch-Stiftung (2018 - 2020)

Der langfristige Wasserhaushalt bebauter Gebiete wird sowohl durch die vorherrschenden hydroklimatischen Bedingungen als auch durch Bebauungsstruktur und Oberflächeneigenschaften sowie die eingesetzten Regenwasserbewirtschaftungssysteme geprägt. Diese Besonderheit urbaner Einzugsgebiete verlangt eine prozessgerechte Berücksichtigung in hydrologischen Modellen, die für die Simulation des kurz- und langfristigen Wasserhaushalts von Siedlungsflächen (Abflussbildung, Grundwasserneubildung und Verdunstung) genutzt werden. Das frei verfügbare Simulationstool RoGeR_WB_Urban ist in der Lage die relevanten hydrologischen Prozesse zeitlich und räumlich hoch aufgelöst abzubilden und Maßnahmen zur Regenwasserbewirtschaftung zu berücksichtigen. Anhand des Modells sowie begleitender Langzeitmessungen und Feldexperimente werden verbesserte Grundlagendaten zur Parametrisierung von stadthydrologischen Modellen abgeleitet. In weiteren Arbeitsschritten werden standardisierte und übertragbare Methoden zur Bestimmung des Referenzzustandes für den naturnahen Wasserhaushalt sowie zur Entwicklung von Klimaszenarien für die stadthydrologische Modellierung und Stadtplanung entwickelt.

Projekt in Zusammenarbeit mit und finanziert durch die Universität Freiburg (2017 - 2018)