Die vorliegende Arbeit unterbreitet einen Vorschlag, wie der Umgang mit der Ausnahmeregelung der weniger strengen Umweltziele nach Art. 4.5 der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) für den ökologischen Zustand von Fließgewässern aussehen kann. Dazu wird ein Verfahren ausgearbeitet, das es erlaubt, in mehrfach belasteten Fließgewässern den bestmöglichen ökologischen Zustand zu identifizieren. Das Verfahren bezieht sowohl Elemente der Bewertung von Ökosystemstrukturen, -funktionen als auch der Bereitstellung von Ökosystemleistungen ein und verfolgt einen adaptiven Managementansatz. Anhand einer Fallstudie wird aufgezeigt, dass auch ein weniger strenges Umweltziel ambitioniert ist und eine Vielzahl an Renaturierungsmaßnahmen erfordert, wenn alle Bestimmungen in und Handreichungen zur WRRL ernst genommen werden.

Gute Gewässerqualität für alle europäischen Gewässer, der sogenannte »gute Zustand«, ist das Hauptziel der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie. Bei der Bewertung der Gewässer werden biologische, hydromorphologische, physikalische, chemische und mengenmäßige Kriterien berücksichtigt. Der Bericht beschreibt die Bewertungsverfahren und dokumentiert die detaillierten Ergebnisse der Zustandsbewertung aller 651 Oberflächenwasserkörper und 70 Grundwasserkörper in Sachsen. Enthalten ist auch eine Einschätzung, welche Gewässer bis 2015 den angestrebten guten Zustand erreicht haben werden und ein Überblick über die Strategien zur Verbesserung des Gewässerzustands in den wichtigsten Belastungsbereichen. Auf den angefügten Gewässerkarten lässt sich der ökologische und chemische Zustand der Oberflächengewässer sowie der chemische und mengenmäßige Zustand der Grundwasserkörper für ganz Sachsen ablesen.

Ziel dieser Arbeit war es, die Stickstoff- und Phosphorprozesse im nordostdeutschen Tiefland detailliert zu untersuchen und Handlungsoptionen hinsichtlich der Landnutzung zur nachhaltigen Steuerung der Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Fließgewässer aufzuzeigen. Als Grundvoraussetzung für die Modellierung des Nährstoffhaushaltes mussten zunächst die hydrologischen Prozesse und die Abflüsse für die Einzugsgebiete validiert werden. Dafür wurde in dieser Arbeit das ökohydrologische Modell SWIM verwendet. Die Abflussmodellierung umfasste den Zeitraum 1991 - 2000. Die Ergebnisse dazu zeigen, dass SWIM in der Lage war, die hydrologischen Prozesse in den Untersuchungsgebieten adäquat wiederzugeben. Auf der Grundlage der Modellierung des Wasserhaushaltes wurden mit SWIM die Stoffumsatzprozesse für den Zeitraum 1996 - 2000 simuliert. Um dabei besonders das Prozessgeschehen im Tiefland zu berücksichtigen, war die Erweiterung von SWIM um einen Ammonium-Pool mit dessen Umsatzprozessen erforderlich. Außerdem wurde der Prozess der Nährstoffversickerung so ergänzt, dass neben Nitrat auch Ammonium und Phosphat durch das gesamte Bodenprofil verlagert und über die Abflusskomponenten zum Gebietsauslass transportiert werden können. Mit diesen Modellerweiterungen konnten die Stickstoff und Phosphorprozesse in den Untersuchungsgebieten gut abgebildet werden. Mit dem so validierten Modell wurden weitere Anwendungen ermöglicht. Nährstoffsimulationen für den Zeitraum 1981 bis 2000 dienten der Untersuchung des abnehmenden Trends in den Nährstoffkonzentrationen der Nuthe. Die Untersuchungsergebnisse lassen deutlich erkennen, dass sich die Konzentrationen nach 1990 hauptsächlich auf Grund der Reduzierung der Einträge aus punktförmigen Quellen und Rieselfeldern verringert haben. Weitere Modellrechnungen zur Herkunft der Nährstoffe haben ergeben, dass Nitrat überwiegend aus diffusen Quellen, Ammonium und Phosphat dagegen aus punktförmigen Quellen stammen. Als besonders sensitiv auf die Modellergebnisse haben sich die Parameter zu Landnutzung und -management und die Durchwurzelungstiefe der Pflanzen herausgestellt. Abschließend wurden verschiedene Landnutzungsszenarien angewendet. Die Ergebnisse zu den Szenariorechnungen zeigen, dass fast alle vorgegebenen Landnutzungsszenarien zu einer Verringerung der Stickstoff- bzw. Phosphoremissionen führten. Die Anwendung von Szenarien, die alle relevanten Zielvorgaben und Empfehlungen zum Ressourcenschutz berücksichtigen, zeigen die größten Veränderungen. / The main objective of this study was to investigate the nitrogen and phosphorus processes in the north-eastern German lowlands and to suggest sustainable management options concerning land use that could lead to a reduction in nitrogen and phosphorous emissions into the river network. In order to fulfil the basic requirements of water quality modelling on river basin scale, the hydrological processes had to be validated first. For this purpose the ecohydrological model SWIM was used. The simulations were carried out on a daily time step within the period 1991 - 2000. The results have shown that SWIM was able to reproduce adequately the hydrological processes within all investigation areas. Based on these hydrological simulations the nutrient processes were modelled with SWIM for the time period 1996 - 2000. It became obvious that the modelling approaches within SWIM, especially concerning the nutrient cycling processes in lowland watersheds, had to be modified. Thus, an ammonium pool including its transformations processes was added. In addition, leaching not only of nitrate but also of ammonium and phosphate throughout the whole soil profile is now possible. Thus all nutrients can be transported to the outlet of the watersheds by the flow components. It could be shown that with these modifications the model was able to reproduce well the nitrogen and phosphorus processes in the research areas. With the validated model further applications were enabled. In order to investigate the reason for the decreasing trend in the nutrient concentrations in the Nuthe River, nutrient simulations were performed for the period 1981 - 2000. The results show that the concentrations after 1990 have decreased mainly because of the reduction of emissions from point sources and sewage fields. Further simulations in order to gain more information about the different nutrient sources showed that nitrate basically originates from diffuse sources and ammonium as well as phosphorus from point sources. Especially parameters related to land use and management as well as the root depth of plants turned out to be very sensitive to model results. Concluding, different land use change scenarios were adapted. The calculation results demonstrate that almost all provided scenarios lead to a reduction in the emission rates. Applying those scenarios which consider all relevant aims and recommendations concerning the protection of resources the highest changing rates could be achieved.

Ziel dieser Arbeit war es, die Stickstoff- und Phosphorprozesse im nordostdeutschen Tiefland detailliert zu untersuchen und Handlungsoptionen hinsichtlich der Landnutzung zur nachhaltigen Steuerung der Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Fließgewässer aufzuzeigen. Als Grundvoraussetzung für die Modellierung des Nährstoffhaushaltes mussten zunächst die hydrologischen Prozesse und die Abflüsse für die Einzugsgebiete validiert werden. Dafür wurde in dieser Arbeit das ökohydrologische Modell SWIM verwendet. Die Abflussmodellierung umfasste den Zeitraum 1991 - 2000. Die Ergebnisse dazu zeigen, dass SWIM in der Lage war, die hydrologischen Prozesse in den Untersuchungsgebieten adäquat wiederzugeben. Auf der Grundlage der Modellierung des Wasserhaushaltes wurden mit SWIM die Stoffumsatzprozesse für den Zeitraum 1996 - 2000 simuliert. Um dabei besonders das Prozessgeschehen im Tiefland zu berücksichtigen, war die Erweiterung von SWIM um einen Ammonium-Pool mit dessen Umsatzprozessen erforderlich. Außerdem wurde der Prozess der Nährstoffversickerung so ergänzt, dass neben Nitrat auch Ammonium und Phosphat durch das gesamte Bodenprofil verlagert und über die Abflusskomponenten zum Gebietsauslass transportiert werden können. Mit diesen Modellerweiterungen konnten die Stickstoff und Phosphorprozesse in den Untersuchungsgebieten gut abgebildet werden. Mit dem so validierten Modell wurden weitere Anwendungen ermöglicht. Nährstoffsimulationen für den Zeitraum 1981 bis 2000 dienten der Untersuchung des abnehmenden Trends in den Nährstoffkonzentrationen der Nuthe. Die Untersuchungsergebnisse lassen deutlich erkennen, dass sich die Konzentrationen nach 1990 hauptsächlich auf Grund der Reduzierung der Einträge aus punktförmigen Quellen und Rieselfeldern verringert haben. Weitere Modellrechnungen zur Herkunft der Nährstoffe haben ergeben, dass Nitrat überwiegend aus diffusen Quellen, Ammonium und Phosphat dagegen aus punktförmigen Quellen stammen. Als besonders sensitiv auf die Modellergebnisse haben sich die Parameter zu Landnutzung und -management und die Durchwurzelungstiefe der Pflanzen herausgestellt. Abschließend wurden verschiedene Landnutzungsszenarien angewendet. Die Ergebnisse zu den Szenariorechnungen zeigen, dass fast alle vorgegebenen Landnutzungsszenarien zu einer Verringerung der Stickstoff- bzw. Phosphoremissionen führten. Die Anwendung von Szenarien, die alle relevanten Zielvorgaben und Empfehlungen zum Ressourcenschutz berücksichtigen, zeigen die größten Veränderungen. / The main objective of this study was to investigate the nitrogen and phosphorus processes in the north-eastern German lowlands and to suggest sustainable management options concerning land use that could lead to a reduction in nitrogen and phosphorous emissions into the river network. In order to fulfil the basic requirements of water quality modelling on river basin scale, the hydrological processes had to be validated first. For this purpose the ecohydrological model SWIM was used. The simulations were carried out on a daily time step within the period 1991 - 2000. The results have shown that SWIM was able to reproduce adequately the hydrological processes within all investigation areas. Based on these hydrological simulations the nutrient processes were modelled with SWIM for the time period 1996 - 2000. It became obvious that the modelling approaches within SWIM, especially concerning the nutrient cycling processes in lowland watersheds, had to be modified. Thus, an ammonium pool including its transformations processes was added. In addition, leaching not only of nitrate but also of ammonium and phosphate throughout the whole soil profile is now possible. Thus all nutrients can be transported to the outlet of the watersheds by the flow components. It could be shown that with these modifications the model was able to reproduce well the nitrogen and phosphorus processes in the research areas. With the validated model further applications were enabled. In order to investigate the reason for the decreasing trend in the nutrient concentrations in the Nuthe River, nutrient simulations were performed for the period 1981 - 2000. The results show that the concentrations after 1990 have decreased mainly because of the reduction of emissions from point sources and sewage fields. Further simulations in order to gain more information about the different nutrient sources showed that nitrate basically originates from diffuse sources and ammonium as well as phosphorus from point sources. Especially parameters related to land use and management as well as the root depth of plants turned out to be very sensitive to model results. Concluding, different land use change scenarios were adapted. The calculation results demonstrate that almost all provided scenarios lead to a reduction in the emission rates. Applying those scenarios which consider all relevant aims and recommendations concerning the protection of resources the highest changing rates could be achieved.

Ziel des Projektes VODAMIN war eine effizientere Bewältigung der Hinterlassenschaften des sächsischen und tschechischen Kohlen- und Erzbergbaus. Dazu wurden Untersuchungen und Datenermittlungen vorgenommen, die zur Erarbeitung von Lösungsansätzen für die Behandlung von Grund- und Oberflächenwasser beitragen sollen. Als Bearbeitungsgebiet dienten hierfür die Braunkohlenreviere in der Lausitz und in Nordböhmen, das ehemalige Steinkohlenrevier in Oelsnitz/Erzgebirge und der untertägige Erzabbau in Cínovec/Zinnwald. Diese Broschüre fasst sämtliche Projektstudien und -berichte zusammen, die im Rahmen von VODAMIN entstanden sind.

Model-based reservoir management systems are indispensable for determining an optimal water resources management in river basins with multipurpose reservoirs. A recently developed management system will be described, using evolutionary algorithms to optimize both event-based and long-term operation of a reservoir system concerning multiple objectives with different units of measurement (Money, Dimensions, Ecology). The result are sets of so-called Pareto optimal solutions which represent the most useful compromises and can serve as a transparent information base for decision-making. In order to improve the ecological performance of multipurpose reservoirs, a dynamic operating scheme is implemented, which ensures that reservoir releases correspond to natural flow variability as far as possible. In addition water quality problems during the flood discharge and the release from selected layers of the water body will be discussed in brief.

Gute Gewässerqualität für alle europäischen Gewässer, der sogenannte »gute Zustand«, ist das Hauptziel der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie. Bei der Bewertung der Gewässer werden biologische, hydromorphologische, physikalische, chemische und mengenmäßige Kriterien berücksichtigt. Der Bericht beschreibt die Bewertungsverfahren und dokumentiert die detaillierten Ergebnisse der Zustandsbewertung aller 651 Oberflächenwasserkörper und 70 Grundwasserkörper in Sachsen. Enthalten ist auch eine Einschätzung, welche Gewässer bis 2015 den angestrebten guten Zustand erreicht haben werden und ein Überblick über die Strategien zur Verbesserung des Gewässerzustands in den wichtigsten Belastungsbereichen. Auf den angefügten Gewässerkarten lässt sich der ökologische und chemische Zustand der Oberflächengewässer sowie der chemische und mengenmäßige Zustand der Grundwasserkörper für ganz Sachsen ablesen.

Ziel des Projektes VODAMIN war eine effizientere Bewältigung der Hinterlassenschaften des sächsischen und tschechischen Kohlen- und Erzbergbaus. Dazu wurden Untersuchungen und Datenermittlungen vorgenommen, die zur Erarbeitung von Lösungsansätzen für die Behandlung von Grund- und Oberflächenwasser beitragen sollen. Als Bearbeitungsgebiet dienten hierfür die Braunkohlenreviere in der Lausitz und in Nordböhmen, das ehemalige Steinkohlenrevier in Oelsnitz/Erzgebirge und der untertägige Erzabbau in Cínovec/Zinnwald. Diese Broschüre fasst sämtliche Projektstudien und -berichte zusammen, die im Rahmen von VODAMIN entstanden sind.

Nach der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie sollen Ende 2015 die Oberflächengewässer und das Grundwasser einen »guten Zustand« aufweisen. Der Bericht informiert zum Stand der Maßnahmen und ihrer Umsetzung in Sachsen für die Bereiche Landwirtschaft und Wasserwirtschaft. Er verdeutlicht, dass die Maßnahmenprogramme nur dann erfolgreich umgesetzt werden können, wenn zur Erreichung der Bewirtschaftungsziele auch alle relevanten Qualitätskomponenten in ihrem Zusammenwirken betrachtet werden.

Die Broschüre dokumentiert die Entwicklung eines Modellwerkzeuges zur dynamischen Bilanzierung von Humushaushalt und Nährstoffaustrag auf der mittleren Maßstabsebene. Dazu wurde eine Kopplung der praxiserprobten Teilmodelle CCB (Kohlenstoffhaushalt) und STOFFBILANZ (Nährstoffhaushalt) realisiert und erfolgreich getestet. Die Veröffentlichung richtet sich an Verwaltungen, Planungsbüros, Lehr- und Forschungsinstitutionen sowie Interessenverbände mit Bezug zu Landwirtschaft und Gewässerschutz.