TU BRAUNSCHWEIG




Implementierung strategischer Entwicklungsziele im Küstenzonenmanagement (go-CAM)

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Siel und Schöpfwerk DangastGrundwassermessstelle mit DatenloggerDurchflussgefäß bei Probenahme

(1) Siel und Schöpfwerk Dangast; (2) Grundwassermessstelle mit Datenlogger; (3) Durchflussgefäß bei Probenahme

Veranlassung: In den Küstenregionen steht die nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen vor besonderen Herausforderungen. Diese umfassen sowohl Klimaänderungen, Meeresspiegelveränderungen, Versalzungsgefahr, hohe Nährstoffeinträge aus landwirtschaftlichen Aktivitäten, geringe Geländehöhen und nicht zuletzt hohe Bevölkerungsdichten bzw. hohen industriellen Wasserbedarf. Eine Übernutzung der Wasserressourcen führt unweigerlich zu Nutzungskonflikten in diesen Regionen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit für eine umfassende und nachhaltige Steuerung der Wasserversorgung unter Berücksichtigung von sich ändernder Menge und Qualität. Dabei sollten möglichst alle wesentlichen Einflussfaktoren berücksichtig werden, sodass das gesamte System abgebildet werden kann, um darauf basierend mit Hilfe der multikriteriellen Entscheidungsanalyse regionale Handlungsoptionen abzuleiten. Weitere Herausforderungen ergeben sich in der praxisnahen Aufbereitung der Modellergebnisse sowie in der Akzeptanz der Nutzergruppen. Dies soll durch Workshops zu den angewendeten Methoden und Modellen erreicht werden, die ergänzend zum Ergebnistransfer mittels der Dialogplattform CAM, durchgeführt werden sollen. Die zu erwartenden Kernaussagen zur Versorgungssicherheit im Küstenraum dienen der Ableitung von Anpassungsstrategien.

Ziele: Der Forschungsverbund go-CAM hat zum Ziel,

  • die Entwicklung, Implementierung und Anwendung einer multikriteriellen Steuerungsoptimierung für eine nachhaltige Wassernutzung in physiogeografisch unterschiedlichen Küstenregionen weltweit.
  • durch die Kopplung von modernen entscheidungs- und handlungsunterstützenden Methoden mit den Ergebnissen der Hydrosystemmodellierungen in den unterschiedlichen Regionen ein integriertes, übertragbares Küstenzonenmanagementsystem zu entwickeln. Dieses Planungstool ist Teil einer Dialogplattform „Coastal Aquifer Management (CAM)“ und wird online verfügbar gemacht.
  • durch die begleitenden Workshops mit den unterschiedlichen Nutzergruppen der Zielregionen zur Modelltechnik und den Strukturen der Wasserwirtschaft die Akzeptanz der entsprechenden Methoden und Ergebnisse zu erhöhen. Ein begleitendes PhD-Programm mit den internationalen Arbeitsregionen soll die modelltechnische Anwendbarkeit auch nach Projektende gewährleisten.

go-CAM_Schema

Schematische Vorhabensübersicht: Die Modellierung des zukünftigen Wasserhaushalts und der -qualität von Oberflächen- und Grundwasser basiert auf den Softwarepaketen PANTA RHEI und d³f++, angetrieben durch Klimamodelldaten als Randbedingungen. Der projizierte Wasserbedarf in der jeweiligen Küstenregion wird im Rahmen eines Partizipationsprozesses erarbeitet. Mögliche Ausprägungen der verschiedenen Szenarien (Dargebot und Bedarf) werden mit Hilfe ausgewählter Indikatoren vergleichend bewertet. Die Ableitung von Handlungsoptionen erfolgt mit Hilfe einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA). Die MCDA ermöglicht die Entwicklung nachhaltiger Steuerungsstrategien in Küstenzonen (CAM - Coastal Aquifer Management).

 

Methoden:

  • Aufbau, Kalibrierung und Anwendung von hydrologischen, hydrogeologischen und geologischen Modellen im Küstenraum. Abschätzung des aktuellen Wasserdargebots und -bedarfs und deren Entwicklung unter Berücksichtigung verschiedener Einwirkungen und Nutzungsansprüche, basierend auf klimatischen und sozioökonomisch/demografischen Szenarien. Die Modelluntersuchungen liefern abgesicherte Aussagen über den Einflussbereich der sich ändernden Klima- und Demografie-Randbedingungen.
  • Ableitung von regionalen Handlungsoptionen mit Hilfe einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA, Multi Criteria Decision Analysis). Die MCDA ermöglicht die Entwicklung und Steuerung nachhaltiger Anpassungsstrategien in Küstenzonen (CAM - Coastal Aquifer Management) und eine Umsetzung in einem anwenderorientierten Software-Paket für eine nachhaltige Nutzung. Das notwendige Prozessverständnis über die Küstenhydrologie liefern die Hydrosystemmodelle.
  • Transfer der in der Arbeitsregion Norddeutschland entwickelten Dialogplattform CAM und den zugrundeliegenden Methoden in internationale Partnerregionen (Küstenabschnitte in der Türkei, in Brasilien und Südafrika) unter Beteiligung assoziierter Vorhabenspartner auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene (regionale Grundwasserverfügbarkeitsstudien). Dieser dritte Punkt soll durch Fachdiskussionen und Seminare zu einer Kompetenzsteigerung im regionalen Süßwassermanagement führen. Durch assoziierte Fachleute der World Bank (designierter GW-MATE-Präs., LAC Water Resources Practice Manager, Global WPD) werden wichtige Impulse erwartet.

Teilvorhaben:

Der Abteilung HYWAG obliegt die Koordination des Gesamtvorhabens und damit die Verantwortung für die Vernetzung, Erfolgskontrolle und Verwertung der Ergebnisse des Vorhabens sowie die adäquate Kommunikation der Forschungsidee. 

Im Teilvorhaben 1 werden in der Abteilung HYWAG ökohydrologische Modelle auf Basis der eigens Entwickelten Software PANTA RHEI erstellt. Diese berücksichtigen den komplexen Aufbau der Entwässerungssysteme in den küstennahen Einzugsgebieten, die klimatischen Gegebenheiten sowie die Nährstoffeinträge. Zielgrößen sind die Gebietswasserbilanzen und die flächendifferenzierte Grundwasserneubildung als Eingangsgröße für die Grundwassermodelle sowie die Quantifizierung der Nährstofffrachten.

Mit Hilfe der ökohydrologischen Modelle werden Berechnungen auf Basis von Klimamodelldaten (Euro-Cordex) durchgeführt. Ziel ist die Ableitung möglichst robuster Signale für den zukünftigen Wasserhaushalt.

HYWAG wird das im Rahmen von Workshops und Austauschprogrammen von PhD-Studierenden der internationalen Zielregionen (Brasilien, Türkei und Südafrika) durchzuführende Querschnittsthema „Human Capacity Buiding“ aktiv durch Organisation und Lehreinheiten unterstützen. 

Die Entwicklung der multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA) wird auf Basis aller Ergebnisse durch HYWAG realisiert. Die MCDA ist Kern des Coastal Aquifer Managements (CAM), mit Hilfe dessen Handlungsoptionen auf Basis von Indikatoren abgeleitet werden sollen.

Förderung: Das Projekt wird vom BMBF im Rahmen des Verbundvorhabens GROW im Zeitraum vom 01.06.2017 bis 31.05.2020 finanziell gefördert.

Projektpartner:

Teilprojekte

Arbeitsschwerpunkte

Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau (LWI), Abteilung für Hydrologie Wasserwirtschaft und Gewässerschutz (HYWAG)

Projektkoordination

Ökohydrologische Modellierung

Auswertung Klimaszenarien

Entwicklung Multikriterielle Entscheidungsanalyse

Grundwassermonitoring

Human Capacity Development

Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH (Köln), Fachbereich Endlagersicherheitsforschung (Braunschweig)



Grundwassertransportmodellierung

Human Capacity Development

Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband

Beteiligungsprozess

Grundwassermodellierung

Geologische Strukturmodellierung

Aufbereitung wasserwirtschaftlicher Daten

Human Capacity Development

Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik



Geophysikalische Datenerhebung (NMR)

Aufbereitung geophysikalischer Daten (NMR+HEM)

Human Capacity Development

Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Betriebsstelle Aurich



Aufbereitung wasserwirtschaftlicher Daten

Human Capacity Development

 

INSIGHT Geologische Softwaresysteme GmbH



Geologische Strukturmodellierung

Human Capacity Development

GISCON Geoinformatik GmbH



Softwareentwicklung Coastal Aquifer Management (CAM)

Human Capacity Development

 

Darüber hinaus engagieren sich Universitäten und Trinkwasserversorger aus Deutschland und den internationalen Projektregionen Brasilien, Türkei und Südafrika als assoziierte Projektpartner.

Links / Presse

https://www.bmbf-grow.de/

https://magazin.tu-braunschweig.de/pi-post/optimierte-frischwasserversorgung-fuer-kuestenregionen/

Kontakt
Prof. Dr.rer.nat. H. M. Schöniger

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  aktualisiert am 08.09.2017
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