M. Fink , P. Krause, U. Bende-Michl, S. Kralisch & W.-A. Flügel

1. Entwicklung und Anwendung des Modells J2000-S zur Unterstützung des Einzugsgebietsmanagements in Thüringen im Rahmen der EU-WRRL 09.11.2006 M. Fink , P. Krause, U. Bende-Michl, S. Kralisch & W.-A. Flügel Institut für Geographie Lehrstuhl für Geoinformatik, Geohydrologie und Modellierung Friedrich-Schiller Universität Jena, Löbdergraben 32, D-07743 Jena E-mail: manfred.fink@uni-jena.de

2. Einführung • Die Forderung der EU-WRRL nach einem guten Zustand der Gewässer wird häufig durch überschreiten der Wasserqualitätskriterien nicht erfüllt. • Stickstoff aus diffusen Quellen stellt oft ein Problem dar. • Stofftransportmodelle können zur Analyse und Prognose der Stofftransportprozesse in der Landschaft herangezogen werden. • Diese Modelle müssen in der Lage sein anhand von vorhanden Daten auch größeren Gebiete zu simulieren. • Maßnahmen zur Reduktion der Stickstoffeinträge in Gewässer finden auf einzelnen Flächen statt. • Zur bearbeitung dieses Themas werden Projekte in Zusammenarbeit mit der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie und der Thüringer Fernwasserversorgung durchgeführt. • Ziel ist die Entwicklung eines geeigneten Modells das Thüringenweit anwendbar sein soll.

3. Unverortete HRUs als Anteile von Teileinzugsgebieten Verortete HRUs J2000/JAMS Einführung SWAT Implementation von flächendistributiv simulierenden Stickstoffprozess-Komponenten

4. Testgebiete: Obere Gera • Ae: 850 km² • Thüringer Wald • H: 600 – 983 m • N: 1300 mm • V: 400 mm • Q: 900 mm • Qq: 0.69 • Muschelkalkplatte • H: 300 – 600 m • N: 800 mm • V: 460 mm • Q: 340 mm • Qq: 0.34 • Innterth. Ackerland • H: 200 – 300 m • N: 635 mm • V: 540 mm • Q: 90 mm • Qq: 0.15 Innerthüringer Ackerland Ilm-Saale OhrdrufterMuschelkalkplatte Thüringer Wald

5. SWAT Anwendung Gera Reff = 0.59; lnReff = 0.13

6. 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. 95 95 96 96 97 97 98 98 99 99 00 00 Modelliert mg NO3/l Gemessen mg NO3/l SWAT Anwendung Gera R2= 0.29 • Stoffhaushaltsmodellierung mehrjähriger Durchschnitt des Nitratgehaltes: • Gemessen 22,1 mg/l • Modelliert 23,1 mg/l • 50000 kgN/a aus Punktquellen

7. SWAT Anwendung Gera

8. Eingangsdaten: P, T, … ET Zusatzdaten: Strahlung … Interzeption Schnee Bodenwasser Abfluss Oberflächen-abfluss Infiltration DPS Interflow 1 MPS LPS MPS LPS HRU 3 HRU 1 HRU 2 Interflow 2 MPS LPS HRU 5 HRU 4 Basisabfluss Grundwasser HRU 6 Obere Zone Untere Zone Reach 1 Reach 3 Reach 2 Hydrologisches Modell – J2000

9. 180 obs. runoff sim. Runoff 160 140 120 100 80 60 40 20 0 01.05.1999 01.11.1999 01.05.2000 01.05.1995 01.11.1995 01.05.1996 01.11.1996 01.05.1997 01.11.1997 01.05.1998 01.11.1993 01.05.1994 01.11.1994 01.11.1998 J2000 Anwendung Gera Reff = 0.74; lnReff = 0.75

10. Aus SWAT Temperaturhaushalt Aus SWAT Stickstoffhaushalt Pflanzenwachstum & Management Aus SWAT Flächenspezifischer Stickstoffaustrag Stofftransportmodell J2000-S Prozessalgorithmen aus: Aus J2000 Wasserhaushalt

11. Einzuggebiet 163,3 km² • 690 mm Niederschlag, 7 °C mittlere Jahrestemperatur • Schiefer und Eruptivgesteine • Ranker, Braunerden, Parabraunerden undAuenböden (Vegen) • Interflow dominiert • 66 % landwirtschaftliche Nutzung Talsperre Weida Talsperre Zeulenroda Testgebiete: Weida

12. Modellierungsergebnise J2000-S R2= 0.62 • Für 8000 Einwohner 37900 kg/a • Abweichung von 3.8 % für 1999 • Abweichung von 14.5 % für 2000 R2= 0.49

13. Modellierungsergebnise J2000-S

14. Datengrundlage für Thüringen Hydrogeologie Landnutzung Böden Relief

15. Zusammenfassung und Ausblick • Mit dem hier vorgestellten Modell ist es möglich, die Arbeiten im Rahmen der WRRL in folgenden Punkten zu unterstützen: • Flächenspezifische Aussagen zu treffen • „Hot Spots“ zu identifizieren • Managementalternativen darzustellen • Weitere Entwicklungen werden durchgeführt: • Gewässergütemodell • Erosions- und Phosphatmodell