Ausstattung

Forschungsgebiete

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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

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• Fluoreszenztracerlabor
• Hydrochemielabor
• Isotopenlabor
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Fluoreszenztracerlabor

Im Fluoreszenztracerlabor besteht die Möglichkeit zum spektrometrischen Nachweis von künstlichen Tracern (Fluoreszenzfarbstoffen) aus Markierungsversuchen.

Analysemöglichkeiten

• Nachweis von Fluoreszenztracern wie Uranin, Sulforhodamin, Eosin, Naphthionat

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)

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

• IAEA WICO
• Bodenwasser -Extraktion

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]