Hydrologie - dezentraler Hochwasserschutz

Löhnersbach-Einzugsgebiet (ca. 16 km 2 ), und SEEGERT et al. (2003) zeigten
Tendenzen des Abflusses denkbarer waldbaulicher Szenarien auf.
Eine verbesserte Identifizierung der räumlichen Verteilung der Sättigungsflächen in
mesoskaligen, physiographisch ähnlichen Einzugsgebieten gelangen GÜNTNER et
al. (1999a,2004) durch die Kombination von Bodenfeuchte und topographischem
Index (topographic wetness index).
Im Modell von WALDENMEYER & CASPER (2001) wird ein Produkt aus
Geländeneigung und dem Vertikalgradienten der hydraulischen Boden-
Sättigungsleitfähigkeit – die potentielle Interflow-Intensität – zur Hydrotop-
Identifikation benutzt.
Die weitere Synthese solcher Hydrotop-Teilmodelle zu einem Kleingebietsmodell
befindet sich noch im Forschungsstadium. Dabei bedarf es umfangreicher Daten
(räumlich-zeitliche Gebietsbedingungen, Meteorologie und Hangaufbau), und es
bestehen noch Wissenslücken über die Interaktion der einzelnen Raumelemente und
über die Fließprozesse besonders bei Starkregen (BRONSTERT 1997,2004).
Hier erweist sich die bereits aus den 70er Jahren bekannte tracerhydrologische
Bestimmung der Herkunft und der Verweilzeiten der einzelnen
Bachwasserkomponenten als ein erfolgreicher Beitrag zur Verbesserung des
Prozessverständnisses und der Niederschlag-Abfluss-Modellierung. Z. B. haben
SKLASH & FARVOLDEN (1979) mittels Abfluss- und Umweltisotopenmessungen
(Deuterium und Tritium) nachgewiesen, dass der Anstieg des vorflutnahen
Grundwasserspiegels (groundwater ridging) durch bodeninnere Druckübertragung
(piston flow) von vorflutfern infiltriertem Wasser verursacht wird (Begriffsbestimmung
bei LEIBUNDGUT & UHLENBROOK 1997).
Aus dieser Kombination tracerhydrologischer und hydraulischer Verfahren erhoffen
sich die Hydrologen einen tieferen Einblick in den Aufbau des Untergrundes und die
Dynamik der Abflussbildung, also in die Fließwege und Verweilzeiten des
Hangwassers (UHLENBROOK & LEIBUNDGUT 1999, UHLENBROOK et al. 2001,
McGLYNN et al. 2002, TILCH et al. 2003, UHLENBROOK 2005, McGUIRE et al.
2005). Die Verwendung von Tracerdaten gestattet Rückschlüsse auf die
Herkunftsräume der einzelnen Abflusskomponenten (HERRMANN & SCHÖNIGER
1989, UHLENBROOK et al. 2004). MEHLHORN (1998) konnte durch Anpassung der
N-A-Modellierungsergebnisse an die Ergebnisse der traceranalytisch ermittelten
hydrogeologischen Raumgliederung eine „realistische Modellierung“ des
Wasserhaushaltes erzielen.
Gleichwohl ist trotz zahlreicher Einzelarbeiten kein Modellsystem verfügbar, das es
erlauben würde, die vielfältigen Prozesse der Wasserdynamik von Wäldern in ihrer
ganzen Komplexität zu berücksichtigen (BOTT 2002). Es ist Skepsis angebracht,
dass es jemals gelingen könnte, mit einem einzigen allgemein einsetzbaren Modell
alle die damit verbundenen Effekte realistisch zu beschreiben (GUTKNECHT 1996).
In Sonderfällen wird sogar auf Blockmodelle oder stochastische Modelle
zurückgegriffen; diese sind detaillierten Prozessmodellen vorzuziehen, wenn keine
Konsistenz mit dem verfügbaren Datensatz besteht (BEVEN 2001). Beispielsweise
erzielten LISCHEID & UHLENBROOK (2001) bei zeitlich hochaufgelöster
Abflussimulation im Einzugsgebiet der Brugga (Südschwarzwald, 40 km 2 ) mit einem
ANN-Modell (Artificial Neural Networks) ebenso gute Ergebnisse wie mit drei
prozessbasierten Modellen. Darüberhinaus kann der ANN-Ansatz auch zur
Steigerung der Rechengenauigkeit konzeptioneller Modelle Verwendung finden
(ABEBE & PRICE 2003). In Hochwassermodellen für große Einzugsgebiete tritt die
Physik der Abflussbildung stark in den Hintergrund – zugunsten der Überlagerung
von Wellen aus Teileinzugsgebieten.
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