Themen für Bachelor- und Masterarbeiten Fachgebiet „Hydrologie und Geoinformation“

Anfragen an Prof. Dr. Frido Reinstorf (frido.reinstorf@h2.de, 0391/886 4480)

 

1. Bachelor-Arbeiten

Aufgabenstellung 1.1

Ermittlung einer Referenzverdunstung sowie der aktuellen und potentiellen Verdunstung mit unterschiedlichen Berechnungsansätzen im Untersuchungsgebiet des Schäferbaches mit anschließendem Vergleich der Ergebnisse

In der Arbeit sollen verschiedene Ansätze zur Berechnung der Verdunstung (Penman-Monteith, Haude, Grasreferenzverdunstung, etc.) angewendet werden, um die Wasserhaushaltskomponente Verdunstung (tatsächliche und potentielle Evapotranspiration (ETR)) zu bestimmen. Die verschiedenen Berechnungsformeln benötigen unterschiedliche Parameter, die alle durch die meteorologischen Messungen im Messgarten erfasst werden. Es soll ein Vergleich der Verdunstungsberechnungen erstellt werden, der zum Ziel hat die geeignetste Berechnungsmethode für das Untersuchungsgebiet zu ermitteln. Dabei soll auch auf die Komplexität der Formeln und dem unterschiedlich hohen Arbeitsaufwand eingegangen werden. Die Ansätze werden nach ihrer Genauigkeit, Robustheit, Zeitaufwand (z.B. Rechenzeit) und Parameterbeschaffung betrachtet.

 

Aufgabenstellung 1.2

Durchflussmessung entlang der Fließstrecke des Schäferbachs an mehreren Querprofilen mit geeignetem/n Messverfahren inklusive Auswertung und Erstellung einer Dokumentation

Der Abfluss des Schäferbachs wird im Messgarten durch einen Radarpegel und ein Thomsonwehr sehr genau erfasst. Eine detaillierte Erfassung des Abflussverhaltens entlang der Fließstrecke der Schäferbaches wurde bisher noch nicht durchgeführt. Veränderung der Abflussmenge über die Fließstrecke soll mittels einer oder mehrere geeigneter Messmethoden erfasst werden, dass eine Quantifizierung von Zuflüssen und Verlusten möglich ist. Dafür sollen geeignete Bachquerschnitte bestimmt und für zukünftige Wiederholungen der Messungen zu veränderten Abflussbedingungen festgelegt werden. Die Wiederholbarkeit der Messungen liegt im Vordergrund der Messung. Eine gute nachvollziehbare Dokumentation der Wahl der Methode, der Querprofile, sowie der Messtermine muss eine Reproduzierbarkeit der Messungen gewährleisten.

 

Aufgabenstellung 1.3

Rechnerische Bestimmung des Wasserhaushaltes eines Waldeinzugsgebietes vor und nach einem Sturmereignis mit massiven Windwurfschäden

Im Januar 2018 sind im Einzugsgebiet (EZG) des Waldbaches große Flächen Wald, hauptsächlich Fichte, durch den Sturm Frederike entwaldet worden. Dadurch sind sogenannte Windwurfflächen entstanden. Die anschließende Trockenheit der Jahre 2018 und 2019, und in Teilen 2020, sowie massive Schädlingsentwicklungen haben zu weiteren Schädigungen des Waldbestands geführt. Nach drei Jahren kann eine erste Bilanzierung der entwaldeten oder neu aufgeforsteten Flächen durchgeführt werden. In dieser Arbeit soll der Einfluss der freien Flächen auf den Wasserhaushalt des EZGs und hier insbesondre auf die Evapotranspiration ermittelt werden. Welche Auswirkungen sind in Zukunft noch zu erwarten?

 

Aufgabenstellung 1.4

Ermittlung des Niederschlagskorrekturfaktor für die Niederschlagsmessungen im Messgarten im Untersuchungsgebiet des Schäferbaches abhängig von Niederschlagsart, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit

Keine Messung ohne Fehler. Insbesondere bei der Erfassung des Niederschlages werden naturgemäß niedrigere Mengen erfasst, als tatsächlich gefallen sind. Die Haupteinflussfaktoren sind Wind, Niederschlagsmenge, Niederschlagsart, Lufttemperatur und je nach Messgerät noch weiter messgerättypische Fehler. Anhand der vielfältigen Niederschlagsmessungen im Messgarten im Schäferbach und weiterer meteorologischer Messwerte kann eine Analyse der Messfehler erfolgen. Ziel der Arbeit ist es einen Niederschlagskorrekturfaktor speziell für die Lage (orografische, geografische) im Schäfergrund zu bestimmen, mit dem sich die korrekte Niederschlagshöhe ermitteln lässt.

 

Aufgabenstellung 1.5

Vergleich der gemessenen Niederschlagsmengen mittels unterschiedlicher Niederschlagsmesser im Messgarten des Schäferbach-Untersuchungsgebiet

Der Messgarten im Untersuchungsgebiet des Schäferbaches ist mit einer hohen Anzahl an unterschiedlichen Niederschlagsmessern ausgestattet. Die Niederschläge werden mit unterschiedlichen Messmethoden, in unterschiedlichen Höhen über dem Erdboden, in unterschiedlicher zeitlicher Auflösung und unterschiedlicher Messwertgenauigkeit ausgegeben. In der Arbeit soll ein Vergleich zwischen den Messwerten der unterschiedlichen Messinstrumente erstellt werden. Es soll auf Vor- und Nachteile von Messmethoden eingegangen werden und eventuelle Verbesserungsvorschläge herausgearbeitet werden. Am Ende soll eine Entscheidung für eine Messdatenreihe oder eine Kombination von verschiedenen Messreihen erfolgen, die eine optimale Erfassung der Niederschläge im Messgarten, mit Berücksichtigung der orografischen und geografischen Gegebenheiten, ermöglicht.

 

2. Master-Arbeiten

Aufgabenstellung 2.1

Untersuchung des Steuerungspotenzials für den Wasserhaushalt in der Altmärkischen Wische/Nördliches Sachsen-Anhalt

Die Wische ist eine Region in der Altmark im Norden von Sachsen-Anhalt. Das Gebiet der Wische liegt zwischen den Städten Stendal, Wittenberg und Havelberg. Ein Teil der Wische gehört zur Verbandsgemeinde Seehausen (Altmark). Das Gebiet ist eben und ist natürlicherweise von Staunässe und hohen Grundwasserständen gekennzeichnet. Zur Ermöglichung einer landwirtschaftlichen Nutzung wurden im Gebiet vor Jahrzehnten zahlreiche Gräben angelegt, um eine Entwässerung zu erreichen. Das Gebiet liegt tiefer als der mittlere Hochwasserspiegel der Elbe. Durch die häufigen Überschwemmungen in der Zeit vor der Urbarmachung ist das Land sehr fruchtbar.

Für die im Gewässerentwicklungskonzept des Hauptfließgewässers Aland (IHU, 2015) untersuchten Gewässer ist aktuell der Einfluss der Wassernutzung (Entnahme und Einleitung) auf den Wasserhaushalt als gering einzustufen (BIOTA, 2010). Aufgrund der Hochwasserschutzdeiche (Aland und Biese) ist die ursprüngliche Auenfläche sehr stark verkleinert worden, wodurch sich der Retentionsraum deutlich verringert hat. Die hohe Dichte an Gräben zur Melioration des Gebietes wirken sich jedoch gerade in trockenen Zeiten eher negativ auf den Gebietswasserhaushalt aus, da eine zu starke Entwässerung stattfindet. Ein wichtiges Entwicklungsziel für den Wasserhaushalt im Untersuchungsgebiet ist daher die Verbesserung des Wasserrückhaltevermögens in trockenen Zeiten. In der Arbeit soll untersucht werden, welche Möglichkeiten sich zur Verbesserung des Retentionsvermögens bieten. Dabei sollen bauliche Maßnahmen, wie auch natur-basierte Lösungen untersucht und verglichen werden.

 

Aufgabenstellung 2.2

Aktualisierung der Wasserhaushaltsbilanzierung für den Wildenhainer Bruch im Presseler Heide- und Moorgebiet einschließlich Prognose der Auswirkungen des Klimawandels

 

Aufgabenstellung 2.3

Wasserhaushaltsbilanzierung für den Fiener Bruch im Jerichower Land einschließlich Prognose der Auswirkungen des Klimawandels

 

Aufgabenstellung 2.4

Wasserhaushaltsbilanzierung für das Bürgerholz bei Burg im Jerichower Land einschließlich Prognose der Auswirkungen des Klimawandels

 

3. Weitere mögliche Bachelor-Arbeiten (In Vorbereitung)

 

Aufgabenstellung 3.1

Ermittlung der Grundwasserneubildung im Untersuchungsgebiet des Schäferbaches anhand ausgewählter repräsentativer Grundwassermessstellen

 

Aufgabenstellung 3.2

Erstellen eine numerischen hydraulischen Abflussmodells für den Schäferbach anhand vorhandener Durchflussmessungen und Querprofilen zur Bestimmung von potenziellen Überflutungsflächen

 

Aufgabenstellung 3.3

Ermittlung von Bemessungshochwasserereignissen anhand von Bemessungsniederschlagsereignissen im Einzugsgebiet des Schäferbaches

 

Aufgabenstellung 3.4

Detaillierte Bestimmung der Flächennutzung im weiteren Untersuchungsgebiet des Schäferbaches anhand von digitalen Orthophotos (DOP)

 

Aufgabenstellung 3.5

Tracermessung zur Identifizierung von Quellen und Senken von Bachwasser

 

 

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