neues BMBF Forschungsprojekt StressRes

Die WWL Umweltplanung und Geoinformatik GbR ist seit 1.4.2023 Partner im BMBF-Forschungsprojekt StressRes - Monitoring- und Modellsystem zur Beurteilung von Stress auf Grundwasserressourcen und Trinkwassermanagement.
Trinkwasser wird in Deutschland zu über 70 Prozent aus Grundwasser gewonnen. Die Grundwasserbewirtschaftung und damit das Trinkwassermanagement ist einer Reihe von Stressoren ausgesetzt, insbesondere Dürre, Nutzungskonkurrenzen und Stoffbelastungen. Zudem muss es auf ökonomische und regulatorische Anforderungen und Veränderungen reagieren. Daten und Modelle liefern wichtige Grundlagen für Entscheidungen in der Bewirtschaftung, sind jedoch oft nicht ausreichend aktuell verfügbar, zu wenig verknüpft und somit insbesondere für die Anpassung an neue klimatische oder regulatorische Situationen nur bedingt geeignet. Deshalb entwickelt StressRes ein digitales Echtzeit-Monitoring und ein integriertes Modellsystem für landwirtschaftlich genutzte Trinkwassergewinnungsgebiete, das mittels Stresstestszenarien die Resilienz des Trinkwassermanagements sowohl in quantitativer als auch in qualitativer Hinsicht unterstützen und verbessern kann. Dieses Monitoring- und Modellsystem wird eng verknüpft mit einer Analyse der politisch-regulativen und ökonomischen Rahmenbedingungen und Herausforderungen an das Trinkwassermanagements in landwirtschaftlich genutzten Gebieten einbettet.
Ziele:
Zusammen mit dem regionalen Wasserversorger wird ein Monitoring- und Modellsystem in zwei verschiedenen Trinkwassergewinnungsgebieten im Umfeld von Freiburg i. Br. installiert und getestet. Neben dem erschlossenen Grundwasserleiter wird dabei auch das gesamte Einzugsgebiet der zufließenden Oberflächengewässer berücksichtigt. Das Projekt setzt sich dabei zum Ziel, das Systemverständnis hinsichtlich der Bedeutung von indirekter Grundwasserneubildung über die Oberflächen-Grundwasser-Interaktion zu verbessern. Parallel dazu werden fernabfragbare Messsysteme entwickelt, die in Echtzeit GW-Neubildung und Nitratkonzentration in der ungesättigten Zone erfassen und damit eine Digitalisierungslücke schließen, deren Mehrwert für Modellsysteme der Wasser- und Nitratbilanz getestet wird. StressRes zielt auch darauf ab, ein vertieftes Verständnis von politischen und gesetzlichen Regelungen, sowie den Nutzungskonflikten und Herausforderungen der nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung zu entwickeln. Darauf aufbauend sollen Einflussfaktoren für ein erfolgreiches Grundwassermanagement anhand einer vergleichenden Fallanalyse in Deutschland identifiziert werden. Die Erkenntnisse dieser Analysen sollen in verallgemeinerbare digitale Stresstest-'Ereignisszenarien' übersetzt werden, die neben hydroklimatischen Ereignissen auch landwirtschaftliche Bewirtschaftung und konkurrierende Wassernutzungen in Dürrephasen sowie ökonomische Faktoren und politische Regulierungen abbilden können. Schließlich sollen daraus Erfolgsfaktoren identifiziert und Anreize für eine verstärkte Nutzung innovativer digitaler Lösungen in der Grundwasserbewirtschaftung erarbeitet werden, die eine Basis für Maßnahmen und Strategien zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwassermanagement - regional im Studiengebiet sowie darüber hinaus - bieten. StressRes soll damit ein ganzheitliches Systemverständnis und belastbare Entscheidungswerkzeuge für grundwasserfördernde Trinkwasserversorgungen liefern und so deren Resilienz gegenüber vielfältigen Stressoren stärken.
Arbeitsschwerpunkte:
Die Arbeitsschwerpunkte von StressRes sind methodisch divers und integrieren dabei disziplinübergreifend vielfältige Aspekte der nachhaltigen Grundwassernutzung. In Zusammenarbeit mit einer Messtechnik-Spezialfirma wird ein innovatives in-situ Messsystem ('Echtzeitlysimeter') entwickelt, das sowohl die Menge als auch die Qualität von Sickerwasser direkt im Boden erfassen kann. Drohnengestützte Multispektralsensoren ermöglichen die Detektion und die Erforschung von Austauschprozessen zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser. Eine Politikfeldanalyse identifiziert die politischen Rahmenbedingungen und politisch-regulatorischen Stressoren für die Resilienz des Trinkwassermanagements. Für die Analyse der Nutzungskonflikte und Herausforderungen der Grundwasserbewirtschaftung werden Interviews mit Wasserversorgern, Unteren Wasserbehörden sowie landwirtschaftlichen Akteuren im Umfeld von Freiburg i. Br. und den Fallstudiengebieten geführt. Mit Stakeholdern werden Rahmenbedingungen für ein agrarökonomisches Modell erstellt. Die Entwicklung des StressRes-Gesamtmodells gelingt dann durch eine Kopplung verschiedener wichtiger Modellkomponenten wie Landnutzung, direkte und indirekte Grundwasserneubildung, Grundwasserströmung, Stoffeintrag und Stofftransport. Bei der Entwicklung eines generalisierten Stresstest-Demonstrators erfolgt eine Synthese der bearbeiteten Fallstudien mit dem Ziel eines Transfers auf andere Systeme.

Die Hauptaufgaben der WWL liegen im Monitoring der raum-zeitlichen Oberflächenwasser-Grundwasser-Interaktion mit Hilfe thermaler Drohnenaufnahmen sowie der Entwicklung des Stress-Res Demonstrators.