Ausstattung
Forschungsgebiete
Löchernbach (Kaiserstuhl)
Löchernbach und Rippach im Hügelland des Kaiserstuhls bei Eichstetten, Zuflüsse zur Dreisam und Rhein.
Stark anthropogen überprägtes Gebiet (Terrassen und Drainagen). Es handelt sich um ein altes Versuchsgebiet, das 2010 wieder reaktiviert wurde, deshalb weisen viele Daten Unterbrechungen von etwa 10 Jahren auf.
Flussgebietseinheit: 1,7 km²
Pegel: Eichstetten (Rechtswert = 3405500, Hochwert = 5330000)
Landnutzung: 61 % Weinbau, 18 % Mischkultur, Rest: Böschungen, Straßen, Wald
| Messungen | |||
|---|---|---|---|
| Parameter | Messperiode | Zeitl. Auflösung | Station, Standort |
| Abfluss | seit 1977, erneuert 2010 | 10 min | 2 Stationen: Löchernbach, Rippach |
| Niederschlag, Meteorologie | seit 1977, erneuert 2010 | 10 min | unterschiedliche Lage |
| Wassertemperatur | seit 2010 | 10 min | zwischen 1998 und 2010 periodisch |
| Elektrische Leitfähigkeit | seit 2010 | 10 min | zwischen 1998 und 2010 periodisch |
| pH | seit 1998 | 10 min | Abfluss, Quellen |
| Anionen, Kationen | seit 2010 | Ereignisse | zwischen 1998 und 2010 periodisch |
| Isotope:18O, 2H | periodisch | Ereignisse | |
| Nitrat und DOC | seit 2011 | 10 min | TriOS Sonde |
| Pestizide | seit 2010 | Ereignisse | |
| Sediment | periodisch | Ereignisse |
| Einsatz hydrologischer Modelle | |
|---|---|
| Software | ROGER, ZIN, USDAHL, NPSM, DIFGA |
| zeitliche und räumliche Auflösungen | Zeit: Minuten bis Tage, Raum: Lumped, Hydrotope, Verteilt |
| analysierte Ausgabevariablen | Abfluss, Geochemie, Isotope, Temperatur, Pestizide, Sedimentkonzentration |
Vauban (Freiburg)
Urbanes Einzugsgebiet (Trennkanalisation), Zufluss zum Mühlebach und Rhein.
Der Stadtteil Vauban wurde 1996 mit einem modifizierten Trennsystem entwickelt und mit verschiedenen dezentralen Rückhaltemaßnahmen (Mulden-Rigolen-System) ausgestattet.
Flussgebietseinheit: 0.16 km²
Pegel: Vauban (Rechtswert = 47.974813°, Hochwert = 7.8247924°)
Landnutzung: Siedlung mit unterschiedlich versiegelten Flächen, Gärten, Bäume, Gründächer, etc.
| Messungen | |||
|---|---|---|---|
| Parameter | Messperiode | Zeitl. Auflösung | Station, Standort |
| Wasserstand und Abfluss, Temperatur, LF | seit 2010 | 1 min | 2 Stationen |
| Niederschlag, Meteorologie | seit 2010 | 1 min | 2 Stationen auf Dächern |
| Grundwasserstand, Temperatur, LF | seit 2010 | 10 min | 14 Pegel |
| Abfluss im Vorfluter | seit 2010 | 10 min | Mühlebach, in den das EZG drainiert |
| Dachabfluss | 2010 – 2012 | 1 min | 4 verschiedene Dachaufbauten |
| Oberflächenabfluss | 2010 – 2012 | 1 min | in Straßeneinlaufschächte, 4 verschiedene Wohnanger |
| Baum-Interzeption | 2011 – 2012 | 1 min | Kronendurchlass in 3 verschiedenen Baumarten |
| Mulden- und Rigolenwasserstände | seit 2010 | 5-10 min | in 3 Mulden und 6 Rigolen |
| Einsatz hydrologischer Modelle | |
|---|---|
| Software | ROGER, FReWaB, KOSIM |
| zeitliche und räumliche Auflösungen | Zeit: Minuten bis Tage, Raum: Hydrotope, Verteilt |
| analysierte Ausgabevariablen | Abfluss, Spitzenabfluss, Gebietsrückhalt, Versickerung, GW-Neubildung |
Rütlibach (Südschwarzwald)
Rütlibach am Rand des Südschwarzwalds bei Au im Hexental, Zufluss zum Dorfbach, Mühlebach und Rhein.
Das Gebiet wurde für eine hanghydrologische Studie ausgewählt um den Einfluss der Vegetation (Wald und Grünland) auf die Hanghydrologie zu untersuchen.
Pegel: Au (Rechtswert = 47.95708°, Hochwert = 7.83781°)
Landnutzung: Überwiegend Wald, kleiner Anteil Grünland
| Messungen | |||
|---|---|---|---|
| Parameter | Messperiode | Zeitl. Auflösung | Station, Standort |
| Wasserstand und Abfluss | seit 2010 | 10 min | seit 2014: 2 Stationen |
| Niederschlag, Meteorologie | seit 2010 | 10 min | |
| Grundwasserstand (bzw. Hangwasser) | seit 2010 | 10 min | 90 Pegel in 3 Transekten auf 3 Hänge verteilt |
| Unterirdischer Hangabfluss | seit 2011 | 10 min | 6 Transekte, jeweils 5 m lang, bis zu 2.5 m tief |
| Anionen, Kationen | seit 2014 | Tage – Woche | am Pegel und Hangabfluss |
| Isotope:18O, 2H | seit 2014 | Tage – Woche | am Pegel und Hangabfluss |
| Wassertemperatur | seit 2013 | 10 min | 14 Stellen entlang des Gerinnes |
| Einsatz hydrologischer Modelle | |
|---|---|
| Software | ROGER, Hill-vi, TRANSEP |
| zeitliche und räumliche Auflösungen | Zeit: Minuten bis Tage, Raum: Hydrotope, Verteilt |
| analysierte Ausgabevariablen | Abfluss, Hangabfluss, Grundwasserdynamik, Wassertemperatur |
Brugga (Südschwarzwald)
Das hauptsächlich bewaldete Bruggaeinzugsgebiet ist ein Teileinzugsgebiet der Dreisam, die in den Rhein entwässert. Es liegt in den gemäßigten Breiten und wird durch eine ausgeprägte Topographie charakterisiert (Mittelgebirge).
Als „Hauseinzugsgebiet“ der Professur für Hydrologie dient es seit vielen Jahren der hydrologischen Prozess- forschung sowie der Daten- erhebung mittels eines umfangreichen Messnetzes.
| Kennwerte | |
|---|---|
| Fläche | 40,1 km² |
| Rechtswert Hochwert | 3421750 5311600 |
| Höhe | 434 m (Pegel Oberried) – 1493 m (Feldberg) |
| Jahresniederschlag | ca. 1730 mm |
| Mittl. Jahrestemperatur | ca. 7,7 °C |
| Verdunstung | ca. 566 mm |
| Gewässerkundl. Hauptwerte | ||
|---|---|---|
| HHQ | MQ | NNQ |
| 33,6 m³/s | 1,55 m³/s | 0,19 m³/s |
| Messungen | |||
|---|---|---|---|
| Parameter | Messperiode | Zeitl. Auflösung | Station, Standort |
| Abfluss | seit 1933, seit 1998 10 min | 10 min | 2 Stationen: Oberried, St. Wilhelm |
| Quellen | seit 1998 | 10 min | Zängerlehof, Zipfeldobel |
| Niederschlag | seit 1994 | 10 min | 4 Stationen, untersch. Höhe |
| Klimatische Parameter (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Wind, Strahlung) | seit 1994 | 10 min | 4 Stationen, untersch. Höhe |
| Wassertemperatur | seit 1998 | 10 min | Abfluss, Quellen |
| Elektrische Leitfähigkeit | seit 1998 | 10 min | Abfluss, Quellen |
| pH | seit 1998 | 10 min | Abfluss, Quellen |
| Anionen, Kationen | seit 1998 | wöchentl., Ereignisse | Abfluss, Quellen |
| Isotope:18O, 2H | seit 1998 | wöchentl., Ereignisse | Abfluss, Quellen, Niederschlag |
| Schneehöhe und Energiebilanz | seit 2011 | stündlich im Winter | SnowMos-Stationen |
| Deposition und Gase | seit 1965 | stündlich, täglich | Luftmessnetz des UBA |
| Silikat | 1998-2004 |
| Einsatz hydrologischer Modelle | |
|---|---|
| Software | ROGER, HBV, Topmodel, TRANSEP, DIFGA, NPSM, WaSiM-ETH, TAC-D, SWAT, LARSIM |
| zeitliche und räumliche Auflösungen | Zeit: Minuten bis Tage, Raum: Lumped, Hydrotope, Verteilt (1m-25m) |
| analysierte Ausgabevariablen | Abfluss, Geochemie, Isotope, Temperatur, Energiebilanz, Schneewasseräquivalent |
Hydrometrie
In der Hydrometrie-Werkstatt werden die für die hydrologische Forschung benötigten Messgeräte und Apparaturen in enger Zusammenarbeit mit den wissenschaftlichen Angestellten und Studenten entwickelt und für den Gelände- oder Laboreinsatz vorbereitet. Ein weiterer Hauptaufgabenbereich der Hydrometrie-Werkstatt ist, neben der Messgeräte-Entwicklung, die Wartung und Instandhaltung des umfangreichen Messgeräte-Pools.
Das Hydrometrie-Labor dient hauptsächlich der Entwicklung und dem Aufbau von hydrologischen Versuchen (z.B. Säulenversuche).
Labor
Fluoreszenztracerlabor
Im Fluoreszenztracerlabor besteht die Möglichkeit zum spektrometrischen Nachweis von künstlichen Tracern (Fluoreszenzfarbstoffen) aus Markierungsversuchen.
Analysemöglichkeiten
- Nachweis von Fluoreszenztracern wie Uranin, Sulforhodamin, Eosin, Naphthionat
Perkin Elmer LS 50 B
Hydrochemielabor
Im wasserchemischen Labor kann eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter in fluiden Medien bestimmt werden. Es kommen vor allem bewährte Verfahren wie Photometrie, Ionenchromatographie und Gaschromatographie zum Einsatz.
Analysemöglichkeiten
- Ammonium, Silikat, Phosphat und andere Element (Photometer)
- Hauptkationen und -anionen in Wasser (IC)
- Nitrat-N, COD (UV/Vis)
- Pestizide (GC-MS)
Aquamate
TriOS ProPS (geländetauglich)
Dionex ICS1100
Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra
Isotopenlabor
Isotopenmethoden sind aus der modernen Hydrologie nicht mehr wegzudenken und tragen dazu bei, einen möglichst detaillierten Einblick in den Wasserkreislauf zu gewinnen. Anhand der Isotopenmessung lassen sich Rückschlüsse auf Entstehungsbedingungen bei der Grundwasserneubildung, auf die Wasserherkunft und das Wasseralter ziehen.
Das Isotopenlabor ist auf die Bestimmung der stabilen Isotope der Elemente Wasserstoff (2H/1H) und Sauerstoff (18O/16O), (17O/16O) in flüssigen und gasförmigen Proben spezialisiert. Dafür kommen massenspektrometrische (IRMS) und laserabsorptionsspektrometrische Methoden wie TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) und CRDS (Cavity Ring-down Spectroscopy) zum Einsatz.
Analysemöglichkeiten
- Messung von stabilen Wasserisotopen in flüssigen Proben am IRMS mit EQ-Unit (δ18O) und H-Device (δ2H).
- Gleichzeitige Messung von δ18O und δ2H in flüssigen Proben (TDLAS).
- Gleichzeitige Messung von δ18O und δ2H in flüssigen und gasförmigen Proben (Picarro L1102-i, Picarro L2120-i,Picarro L2130-i ).
- Gleichzeitige Messung von δ18O, δ17O und δ2H in flüssigen und gasförmigen Proben (Picarro L2140-i).
Ringversuche / Laborvergleiche
Finnigan MAT Delta S Dual Inlet
LGR DLT-100
Picarro L2120-i
Picarro L2130-i
Picarro L2140-i
mit kryogener Vakuumextraktion
Kartographie
Der Aufgabenbereich der Kartographie erstreckt sich an der Professur für Hydrologie von kartenverwandten Darstellungen über Einzelkarten bis hin zu komplexen Atlanten. Die Karten und Grafiken finden zum einen Verwendung in wissenschaftlichen Publikationen zur Visualisierung von Forschungsvorhaben und Forschungsergebnissen, zum anderen werden sie zu Illustrationszwecken in der Lehre und in wissenschaftlichen Vorträgen genutzt.
Besonders zu erwähnen sind die beiden hydrologischen Standardkartenwerke „Hydrologischer Atlas von Deutschland (HAD)“ und der „Wasser- und Bodenatlas Baden-Württemberg (WaBoA)“. Die Atlanten orientieren über den Zustand und die langfristige Entwicklung der Ressource Wasser auf Bundes- bzw. Landesebene. Es sind moderne Informationswerke, die wissenschaftliche Aktualität mit methodischer Transparenz und neuester Informationstechnologie verbinden. Sie bilden Grundlageninstrumente für die öffentliche Verwaltung, für Wirtschaft, Wissenschaft und Ausbildung und bieten umfassende Informationsangebote für umweltinteressierte Bürger. Im Rahmen der Atlasarbeiten wurden digitale Informationssysteme und GIS-Werkzeuge entwickelt, die zur Erarbeitung von Wasser-Informationssystemen genutzt werden.
Hard- und Software
Hardware
Die Rechner der Professur für Hydrologie sind ins Netzwerk des Rechenzentrums der Universität Freiburg eigebunden. Die Büros der Mitarbeiter sind mit Workstations ausgestattet, für aufwendige Rechenläufe stehen zwei leistungsfähige Rechenserver zur Verfügung. Die zentrale Speicherung der Daten erfolgt auf zwei Datenservern und auf einem externen Server des Rechenzentrums.
Neben der üblichen Peripherie verfügt die Professur über einen großformatigen Plotter, auf dem hauptsächlich Poster und kartographische Entwürfe gedruckt werden.
Für die Ausbildung der Studenten ist ein Übungsraum mit 8 Workstations eingerichtet. Es werden dort in erster Linie Kurse und Übungen abgehalten.
Software
Die Professur für Hydrologie bietet Studenten und dem forschenden Personal neben den Standard-Desktopapplikationen eine große Auswahl an hydrologischer, hydraulischer, mathematischer, chemischer und graphischer Software:
- Software zur Modellierung von Wasser- und Stofftransport in den Systemen: Bodenwasser, Grundwasser, Pflanzen-Boden-Atmosphäre, Oberflächenwasser (1-, 2- und 3D hydrodynamischer Transport) (z. B. HYDRUS, SWAT)
- verschiedene Niederschlags-Abfluss- sowie Einzugsgebietsmodelle (z. B. HBV, TOPMODEL)
- Hydrochemische- und Wasserqualitätsmodelle (z. B. PHREEQC)
- statistische Software (z. B. R)
- Software zur Verweilzeitbestimmung und Altersdatierung
- verschiedene geographische Informationssysteme (GIS) (z. B. SAGA)
- diverse Graphik- und Bildbearbeitungsprogramme
Software der Hydrologischen Professuren:
- Hydro-Apps – verschiedene Web-Anwendungen
- RoGeR – Niederschlag-Abfluss-Modell
- BoHy – bodenhydrologische Kartierung
- GitHub – open-source software Hydrology group
Weiter werden verschiedene Programmierumgebungen angeboten, um selbständig hydrologische Fragestellungen lösen bzw. bestehende Software erweitern zu können.
[Zur Unterstützung von Open-Source-Softwareprodukten werden nur diese hier gelistet,
obwohl auch komerzielle Produkte an der Professur verwendet werden]