Die vorliegende Arbeit ist als Forschungsschwerpunkt im Projekt ERGO entstanden. Das Projekt ERGO „Entwicklung eines Bewertungskonzeptes und orientierende Risikoabschätzung zur Gefährdung des Trinkwassers durch Altlasten im Oberrheingraben“ verfolgt das Ziel, für den gesamten Oberrheingraben abzuschätzen, ob und wenn inwieweit Trinkwasserversorgungen durch unbekannte Altlasten und katalogisierte Verdachtsflächen gefährdet sind.

For a sustainable management of groundwater as important resource of fresh water it is essential to understand processes attenuating contaminants as well as the limiting factors. Nitrate, the most widespread agrochemical pollutant, may be readily degraded if organic energy sources are present. However, it is still not well understood if nitrate can be efficiently eliminated in aquifers depleted in organic substances and which role pyrite plays related to denitrification.

Knowledge about soil water transport and groundwater renewal rates is crucial for groundwater research and risk assessment. Particularly the impact of preferential flow paths in the unsaturated zone on pollutant transport is an important topic, as it affects the vulnerability of the adjacent aquifer. However, in literature the determination of preferential flow is only partly solved and especially quantification attempts have been rare.

Die vorliegende Arbeit „Prozesshydrologische Untersuchung im System Boden-Vegetation-Atmosphäre“ entstand im Rahmen des Forschungsprojektes Wasserhaushalt eines Waldes auf einem Trockenstandort und des Projektes Einsatz geophysikalischer Methoden in Verbindung mit Tracermethoden in der Abflussbildungsforschung. Gefördert wurden diese Projekte durch das Forschungsschwerpunktprogramm Baden-Württemberg (2003-2005) und das Eliteförder­programm für Postdoktoranden der Landesstiftung Baden Württemberg gGmbH (2002-2004).

Das Wirkungsgeflecht einzelner Abflussbildungsprozesse im Einzugsgebiet ist hochkomplex und ohne experimentelle Untersuchungen nicht realistisch abzuschätzen. Da von großen räumlichen und zeitlichen Variabilitäten ausgegangen werden muss, sind die Prozesskenntnisse meist unzureichend. Somit gestaltet sich eine prozessgerechte Modellierung schwierig. In Verbindung mit klassischen experimentellen Verfahren haben Tracermethoden ein hohes Potential zur Entschlüsselung der Abflussbildung auf der Einzugsgebietsskala erwiesen.

Die EU-Wasserrahmenrichtlinie führt neben ihrer Forderung nach einem guten Zustand der europäischen Gewässer und einem damit verbundenen engen Zeitrahmen eine Reihe neuer Sicht- und Herangehensweisen ein, welche bislang in Deutschland in dieser Form nicht verwendet worden sind. Hierzu gehören unter anderem eine einzugsgebietsweise Betrachtung der Gewässer und eine Formulierung von Zielstellungen auf Basis ökologischer Parameter.

In this paper, the hydrologic basis of the water balance model LARSIM and application examples are presented. LARSIM allows a process- and area-detailed simulation of the water cycle. It uses system data, which are readily available in most cases.

Das Verfahren "Hydrologische Güte" ermöglicht die Bewertung der anthropogenen Beeinflussung des hydrologischen Zustands von Flusseinzugsgebieten. Wesentliche Teile der Methodik dieses Bewertungsverfahrens wurden bereits in einem Ende 2001 abgeschlossenen, durch das Land Baden-Württemberg (Forschungsprogramm BW-PLUS) geförderten Projekt entwickelt. Ziel eines weiterführenden, ebenfalls durch BW-PLUS finanzierten Projekts war die Weiterentwicklung dieses Verfahrens zu einem operationell auf regionaler Ebene und landesweit einsetzbaren Expertensystem.

Prozessorientierte Niederschlag-Abfluss-Modelle werden zunehmend in mesoskaligen Gebieten angewendet werden, die darin enthaltenen Prozesskenntnisse wurden jedoch meist in der Mikroskala gewonnen. Das Ziel der Arbeit lag daher in der experimentellen Untersuchung der Skalenabhängigkeit der Abflussbildung und der Abflusskomponenten während einzelner Niederschlagsereignisse in verschiedenen Einzugsgebieten der Mittelgebirge.

Im Rahmen des Projekts "Hydrologische Güte" wurde ein Verfahren zur Bewertung des hydrologischen Zustands von Flusseinzugsgebieten erarbeitet. Der hier vorgestellte Teilbereich "Stoffhaushalt und Stoffdynamik" hat die Bewertung der Emissionen von Stickstoff und Phosphor sowie der damit verbundenen Belastung der Gewässer (Immission) zum Ziel. In der Studie werden der theoretische Hintergrund, die Entwicklung sowie die Anwendung des Verfahrens in verschiedenen mesoskaligen Flusseinzugsgebieten Baden-Württembergs behandelt.