Die Wasserqualität von Stauseen im Blick

Stauseen versorgen in vielen Teilen der Erde die Menschen mit Trinkwasser. Doch die Wasserreservoire sind auch Sammelbecken für Sedimente, Dünger und Schadstoffe, die die Wasserqualität beeinträchtigen. Ziel des deutsch-brasilianischen Forschungsprojekts MuDak-WRM ist es, ein einfaches Modell zu entwickeln, das die Wasserqualität von Stauseen vorausschauend über Jahre darstellt und sich ohne hohen Aufwand weltweit anwenden lässt.

Die Qualität des Wassers in Stauseen hängt wesentlich von ihrem Einzugsgebiet ab. Um die Prozesse in Stauseen besser in einem Modell abbilden zu können, ist die Einbeziehung des Flusseinzugsgebiets unerlässlich. Wenn durch intensive Land- und Forstwirtschaft oder starke Besiedelung große Mengen an Nährstoffen in das Staubecken gelangen, kann dies zur Überdüngung – Eutrophierung – des Sees führen, die das Wachstum von Algen und häufig auch sogenannten ›Cyanobakterien‹ verstärkt. Wird das Gewässer langfristig überdüngt, eignet es sich nicht mehr zur Gewinnung von Trinkwasser.

Foto: Mauricio Scheer/KITFür die Vorhersage der Trinkwasserqualität in Stauseen entwickelt MuDaK-WRM neue Methoden, etwa für den Passauna-Stausee in Brasilien.

Ein deutsch-brasilianisches Forschungskonsortium unter Federführung des KIT arbeitet an der Entwicklung eines möglichst einfachen Modells, mit dem sich die mittel- bis langfristig zu erwartende Veränderung der Wasserqualität in Stauseen vorhersagen lässt. Zentraler Aspekt des nun gestarteten Forschungsvorhabens ist es, die Komplexität der zugrunde gelegten wissenschaftlichen Ansätze und benötigten Daten für das künftige Modell zu verringern, damit es ohne hohen Aufwand unter anderem auch in Entwicklungsländern anwendbar ist.

Die reduzierte Komplexität im Vergleich zu den existierenden Modellen ist ein entscheidender Schritt zu einem übertragbaren, global funktionalen Modell, betont Dr. Stephan Fuchs, Leiter des Projekts MuDak-WRM (Multidisziplinäre Datenakquisition als Schlüssel für ein global anwendbares Wasserressourcenmanagement). Fuchs leitet am Institut für Wasser und Gewässerentwicklung des KIT den Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft.

Das Hauptproblem, das zur Überdüngung führt, sind feine Partikel, an denen Phosphor anhaftet und die mit dem Fluss in den Stausee transportiert werden, erläutert der Geoökologe Dr. Stephan Hilgert, der am IWG das deutsch-brasilianische Verbundprojekt koordiniert. Das künftige Modell soll es Betreibern von Talsperren ermöglichen, die Wasserqualität über Jahre vorausschauend zu managen. Es könnte politischen Akteuren und Behörden Entscheidungsgrundlagen bieten und für die Information von Farmern und Industriebetrieben genutzt werden. Denn nachhaltige Veränderungen im Einzugsgebiet hätten einen Vorlauf von einigen Jahren, so Hilgert. Als Beispiel nennt der Wissenschaftler Aufforstungen, die verhindern, dass aus brachliegendem Boden bei Starkregen große Mengen Feinpartikel in den Fluss geschwemmt werden und in den Stausee gelangen.

Exemplarisch werden im Zug des Forschungsprojekts die Große Dhünntalsperre in Nordrhein-Westfalen und der Passauna-Stausee im brasilianischen Bundesstaat Paraná mit ihrem jeweiligen Einzugsgebiet untersucht. Der Vergleich der Ergebnisse gewährleistet, dass die gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Stauseen übertragbar sind.

Quelle:  Karlsruher Institut für Technologie (KIT)