Worin unterscheiden sich die Begriffe Wasserkreislauf, Wasserhaushalt und Wasserbilanz?
Antwort:
Der Wasserkreislauf ist der globale Prozess („Was passiert?“).
Der Wasserhaushalt ist die quantitative Anwendung dieses Prozesses auf ein spezifisches Gebiet („Buchführung“ für eine Region).
Die Wasserbilanz ist die mathematische Berechnung oder das quantitative Ergebnis dieses Haushalts („Gleichung“ oder „Kontoergebnis“).
Wie lautet die grundlegende Wasserbilanzgleichung (nach Speicheränderung umgestellt)?
Die Wasserbilanz ist das mathematische Ergebnis oder die Gleichung des Wasserhaushalts.
Sie stellt die Inputs (Zugänge) und Outputs (Abgänge) gegenüber, um die Veränderung des gespeicherten Wassers DS zu ermitteln.
Die grundlegende Wasserbilanzgleichung lautet:
N = V + A + DS
Oder umgestellt nach der Speicheränderung:
DS = N - V – A
Wo:
N = Niederschlag (der Input)
V = Verdunstung (Evapotranspiration; ein Output)
A = Abfluss (Oberflächen- und Grundwasserabfluss; ein Output)
DS = Speicheränderung (Delta S; die Differenz)
Was bedeutet eine negative Speicheränderung (Delta S < 0) in der Wasserbilanz?
Antwort: Das bedeutet, dass die Verluste durch Verdunstung und Abfluss größer waren als der Gewinn durch Niederschlag.
Die Wasserspeicher (z. B. Grundwasser, Seen) haben abgenommen bzw. sich geleert.
Wo werden Wasserbilanzen in der Praxis angewendet?
Antwort: Unter anderem in Einzugsgebieten (Hochwasserrisiken), bei Talsperren (Bewirtschaftung), in der Landwirtschaft (Bewässerungsbedarf), in städtischen Gebieten (Kanalnetzbelastung) und für Klimaszenarien . Ebenso in der Berechnung industriellen Wassergebrauches, Waldwasserbilanzen, und überall dort, wo ein Dargebot und ein Wassergebrauch gegenübergestellt werden.
Hier geht es darum zu ermitteln, ob der Wasserspiegel in einem Gebiet gestiegen oder gesunken ist.
Szenario: Ein Einzugsgebiet eines Sees im Monat Juni1.
Gegebene Werte:
Niederschlag (N): 120 mm (Input)
Verdunstung (V): 90 mm (Output)
Abfluss (A): 50 mm (Output)
Rechnung:
Die Formel lautet: Delta S = N - V - A.
Delta S = 120 mm - 90 mm - 50 mm
Delta S = -20 mm
Ergebnis: Die Wasserbilanz ist negativ.
Der Speicher (See/Boden) hat 20 mm an Wasserhöhe verloren, der Wasserspiegel ist also gesunken.
Hier wird ein Flussabschnitt bilanziert, der durch eine Stadt fließt. Es wird angenommen, dass sich im Fluss selbst kein Wasser speichert (Delta S = 0), es geht also um Zufluss vs. Abfluss.
Szenario: Eine Stadt entnimmt Trinkwasser und leitet geklärtes Abwasser zurück.
Zufluss (Q_{in}): 20 m³/s (Input Natur)
Entnahme Wasserwerk (E): 1,5 m³/s (Output Anthropogen)
Rückfluss Kläranlage (R$: 1,2 m³/s (Input Anthropogen)
Oft werden Abflüsse in Kubikmetern (m^3) gemessen, während Niederschlag in Millimetern (mm) angegeben wird. Um diese zu verrechnen, muss man die Volumeneinheit auf die Fläche beziehen.
Szenario: Ein 20 km² großes Waldgebiet im Juni.
Niederschlag (N): 90 mm
Verdunstung (V): 65 mm
Abfluss (A): 400.000 m³ (Gesamtvolumen am Pegel)
Welchen Einfluss hat Bodenversiegelung (z. B. in Städten) auf die Wasserbilanz?
Antwort: Regenwasser kann nicht versickern (Infiltration), was die Grundwasserneubildung verringert. Stattdessen wird das Wasser über die Kanalisation schnell abgeleitet, was die Hochwassergefahr in Flüssen erhöht.
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