TUB-BGR-Verfahren zur Berechnung der mittleren jährlichen Sickerwasserrate aus dem Boden

„Die Sickerwasserrate aus dem Boden ist als die Sickerwassermenge definiert, die den Boden (durchwurzelte Zone) unter Berücksichtigung des kapillaren Aufstiegs abwärts verlässt. Das dabei gebildete Sickerwasser füllt den Grundwasserspeicher auf und/oder verlässt die Sickerzone als Zwischenabfluss“ (BLA-GEO 2004, S. 46).

Unter Mitwirkung der Technischen Uni Berlin (TUB) hat die Bundesanstalt für Geowissen-schaften und Rohstoffe (BGR) ein neues Verfahren zur Berechnung der Sickerwasserrate aus dem Boden entwickelt (WESSOLEK et. al., 2004). Dabei galt es, Problembereiche der „alten“ RENGER-WESSOLEK-Regressionsgleichungen zu beseitigen (RENGER & WESSOLEK, 1990). Diese zeigten besonders Schwächen bei Berechnungen in Klimaregionen mit jährlichen Niederschlagssummen > 800 mm.

Das neue Verfahren berücksichtigt die vier Landnutzungsklassen Ackerland, Grünland, Laub- und Nadelwald (bzw. Mischwald) sowie deren Untergliederung in grundwasserbeeinflusste und grundwasserferne Areale. Zur Lösung der Problematik bei niederschlagsreichen Standorten bzw. Jahren wird die pflanzenverfügbare Wassermenge im Sommerhalbjahr (WV) als Vorbedingung zur Anwendung der nutzungsspezifischen Regressionsgleichungen des TUB-BGR-Verfahrens herangezogen. Dabei folgt das Verfahren dem prinzipiellen Ansatz, dass das Verhältnis von realer Evapotranspiration (Eta) zur potentiell möglichen (ET0) abhängig von der Menge der pflanzenverfügbaren Wassermenge im Sommerhalbjahr ist. Außerdem definiert ein Schwellenwert die so genannte „kritische Wasserversorgung“. Dieser liegt bei den Nutzungsklassen Acker- und Grünland bei 700 mm und bei Laub- und Nadelwald bei 750 mm. Unterhalb dieses kritischen Punktes ist die tatsächliche Verdunstung vornehmlich vom Wasserdargebot abhängig.

WV = Ndsom + nFKWe + Vkap [mm] WV pflanzenverfügbare Wassermenge im Sommerhalbjahr [mm] nFKWe nutzbare Feldkapazität in effektiven Wurzelraum [mm] Vkap kapillare Aufstieg aus dem Grundwasser bei grundwassernahen Standorten [mm] Ndsom mittlere korrigierter Niederschlaghöhe im Sommerhalbjahr [mm]

Demzufolge ergeben sich aus der Berücksichtigung von Landnutzungsklassen, Wasserregime und pflanzenverfügbarer Wassermenge im Sommerhalbjahr insgesamt 16 Gleichungen zur Bestimmung der jährlichen Sickerwasserrate aus dem Boden; die Mischwaldklasse, die mittels Gewichtungsfaktoren der einzelnen Waldklassen errechnet wird, wird in den späteren Berechnungen nicht berücksichtigt (Verknüpfungsregel 4.12 der Methodendokumentation Bodenkunde, AD-HOC-AG BODEN, 2000).

Als Beispiel seien hier 2 Raster der "mittleren jährlichen Sickerwasserrate aus dem Boden" aufgezeigt, die zum einen ein niederschlagreiches und zum anderen ein niederschlagarmes hydrologisches Jahr (1.November - 31. Oktober) wiederspiegeln.

Betrachtet man die räumliche Verteilung der Sickerwasserrate, ist ein so genannter Linseneffekt zu erkennen, der sich auf die Interpolationsraster von Niederschlag und Verdunstung gründet. Dies ist die Folge einer etwas dünnen Datenabdeckung von Niederschlags- und Temperaturstationen seitens des DWD´s innerhalb des Bearbeitungsgebietes. Die hohen Werte konzentrieren sich um die Klimastation Weiskirchen, die ein stetiges Niederschlagsmaximum gegenüber den anderen Klimastationen aufweist.