Abteilung Hydrologie & Wasserwirtschaft – Messal et al. 0
10. Hydrologie-Workshop der Abteilung Hydrologie und Wasserwirtschaft
01.12.2014
Räumliche und zeitliche Analysen von Abfluss, Pflanzennährstoffen und physikalischen Parametern
in Flusseinzugsgebieten des Norddeutschen Tieflandes
BMBF-Teilprojekt an der CAU Kiel
Hilmar Messal, Wondwossen Debebe & Nicola Fohrer
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Betrachtete Flussgebiete
Hunte / Colnrade (NS, NRW)
Treene / Treia (SH)
Ilmenau / Bienenbüttel (NS, ST)
Demnitzer Mühlenfließ /
Berkenbrück-1 (BB)
Buckau / Herrenmühle (BB, ST)
Nuthe (ST) / Walternienburg (ST, BB)
Hache / Steimke (NS)
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Schwerpunkte der Analyse
• Frühjahr-Herbst-Vergleich des Abflusses an den Flussgebiets-
auslässen
• Frühjahr-Herbst-Vergleich von Wasserparametern an den Fluss-
gebietsauslässen
• Frühjahr-Herbst-Vergleich von Pflanzennährstoffen an den Fluss-
gebietsauslässen (Konzentrationen, Frachten und spezifische
Frachten)
• Identifikation von Hot-Spot-Regionen bestimmter Inhaltsstoffe
innerhalb der Flussgebiete
• Vergleich von Zeitreihen des Abflusses
• Vergleich von Zeitreihen (Trendanalyse) von Wasserinhalts-
stoffen
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Landnutzungsverteilung der Flussgebiete
0%
20%
40%
60%
80%
100%
BU DM HA HU IL NT TR
LU
LC
(%
)
Watershed
Bare Land
Water Area
Wetland
Pasture Land
Forest Land
Arable Land
Urban Area
unerschlossen
Wasserfläche
Feuchtgebiet
Weideland
Wald
Ackerland
besiedelt
Flusseinzugsgebiet
Fläc
he
nan
teil
[ %
]
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Definitionen
• Zeitpunkt-Messungen von Wasserparametern – Frühjahr
(April bis Juni 2011)
• Zeitpunkt-Messungen von Wasserparametern – Herbst
(September bis November 2011)
• Zeitreihen von Wasserparametern: maximal 21 Jahre bis 2010
• Messpunkte insgesamt (Kampagnen 2011): ca. 210
• speziell für Treene; Frühjahr: Mittelwerte aus dem Zeitraum
April bis Juni 2011
• speziell für Treene; Herbst: Mittelwerte aus dem Zeitraum
September bis November 2011
• „spezifische Fracht“ – Fracht, geteilt durch die jeweilige
zugehörige Gebietsteilfläche
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Flussgebietsauslässe
Vergleich des Abflusses
Abfluss Frühjahr-Herbst-Vergleich
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Flussgebietsauslässe
Vergleich von Wasserparametern
Schwebstoffe Frühjahr-Herbst-Vergleich
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Flussgebietsauslässe
Vergleich von Pflanzennährstoffen
Sediment o-PO4-P Frühjahr-Herbst-Vergleich
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Flussgebietsauslässe
Vergleich von Pflanzennährstoffen
Frühjahr-Herbst-Vergleich NO3-N
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Flussgebietsauslässe
Vergleich von Pflanzennährstoffen
Sediment NH4-N Frühjahr-Herbst-Vergleich
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Messpunkte innerhalb der Flussgebiete
Identifikation von Hot-Spot-Regionen
Frühjahr Herbst
Conc._ Spring
Load_ Spring
Sp. Load _ Spring
Conc. _ Autumn
Load_ Autumn
Sp. Load_Autumn
WWTP
Major River
Hot spot area
Boundary
Konzentr. Frühj.
Fracht Frühjahr
spez. Fracht Frühj
Konzentr. Herbst
Fracht Herbst
spez. Fracht Herb
Klärwerk
Fluss
Hot-Spot-Region
Gebietsgrenze
2011
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Zeitreihenanalyse
0
20
40
60
80
100
Q (
m3
/s)
Date
Hunte
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
1/1
/1990
1/1
/1991
1/1
/1992
1/1
/1993
1/1
/1994
1/1
/1995
1/1
/1996
1/1
/1997
1/1
/1998
1/1
/1999
1/1
/2000
1/1
/2001
1/1
/2002
1/1
/2003
1/1
/2004
1/1
/2005
1/1
/2006
1/1
/2007
1/1
/2008
1/1
/2009
1/1
/2010
Q (
m3
/s)
Date
Buckau
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
1/1
/1990
1/1
/1991
1/1
/1992
1/1
/1993
1/1
/1994
1/1
/1995
1/1
/1996
1/1
/1997
1/1
/1998
1/1
/1999
1/1
/2000
1/1
/2001
1/1
/2002
1/1
/2003
1/1
/2004
1/1
/2005
1/1
/2006
1/1
/2007
1/1
/2008
1/1
/2009
Q(m
3/s
)
DM
Date
0
2
4
6
8
1/1
/1990
1/1
/1991
1/1
/1992
1/1
/1993
1/1
/1994
1/1
/1995
1/1
/1996
1/1
/1997
1/1
/1998
1/1
/1999
1/1
/2000
1/1
/2001
1/1
/2002
1/1
/2003
1/1
/2004
1/1
/2005
1/1
/2006
1/1
/2007
1/1
/2008
1/1
/2009
1/1
/2010
Q (
m3
/s)
Date
Hache
0
20
40
60
80
Q (
m3
/s)
Date
Ilmenau
0
10
20
30
40
50
1/1/
199
0
1/1/
199
1
1/1/
199
2
1/1/
199
3
1/1/
199
4
1/1/
199
5
1/1/
199
6
1/1/
199
7
1/1/
199
8
1/1/
199
9
1/1/
200
0
1/1/
200
1
1/1/
200
2
1/1/
200
3
1/1/
200
4
1/1/
200
5
1/1/
200
6
1/1/
200
7
1/1/
200
8
1/1/
200
9
1/1/
201
0
Q (
m3
/s)
Date
Treene
Abflussvergleich
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Zeitreihenanalyse
Trendanalysen von Wasserinhaltsstoffen
Watershed Parameter Coefficient p-value Trend
Buckau
(1993 – 2010)
NO3-N -0.559 0.002 Decreasing
PO4-P -0.598 0.001 Decreasing
Hache
(1990 – 2008)
NO3-N 0.181 0.278 No Trend
PO4-P 0.158 0.358 No Trend
TP -0.012 0.944 No Trend
Hunte
(1990 – 2010)
NO3-N 0.163 0.304 No Trend
PO4-P 0.077 0.629 No Trend
TP -0.448 0.005 Decreasing
Ilmenau
(1990 – 2009)
NO3-N -0.509 0.002 Decreasing
PO4-P -0.600 0.001 Decreasing
TP -0.625 0.000 Decreasing
Nuthe
(1993 – 2003)
NO3-N -0.500 0.041 Decreasing
PO4-P -0.222 0.404 No Trend
TP -0.629 0.020 Decreasing
Korrelationstest nach Kendall
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Fazit
• Die Abflussspende ist in der Treene deutlicher höher als an den anderen
Flussgebietsauslässen.
• Das Schwebstoffe sind in Konzentration, Fracht und spezifischer Fracht
im Treene-Gebiet deutlicher höher als in den anderen Gebieten.
• Die betrachteten Pflanzennährstoffe haben in der Treene größtenteils
höhere Werte als in den anderen Flussgebieten (jeweils an den betrach-
teten Gebietsauslässen).
• Identifizierte Hot-Spot-Regionen bestimmter Inhaltsstoffe innerhalb der
Flussgebiete liegen hinsichtlich Konzentration, Fracht und spezifischer
Fracht oft an verschiedenen Orten.
• Der Vergleich von Abfluss-Zeitreihen der Flussgbiete zeigt ein heteroge-
nes Verhalten sowohl im Abflussprozess als auch in der Ausgeglichenheit
der Wasserführung.
• Trendanalysen von Pflanzennährstoffen offenbaren Rückgangs- oder
Stagnationsverhalten.
