Schriftenreihe der FAL 35

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Agrarökologie und Landbau, Zürich-Reckenholz Station f6d6rale de recherches en agro6cologie et

Cornelia Schmid und Volker Prasuhn

GIS-gestützte Abschätzung der Phosphor- und Stickstoff- einträge aus diffusen Quellen

die Gewässer des Kantons

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Schriftenreihe der FAL 35 Les cahiers de la FAL 35

FAL

Eidgenössische Forschungsanstalt für

Agrarökologie und Landbau, Zürich-Reckenholz Station födörale de recherches en agrodcologie et agriculture, Zurich-Reckenholz

Impressum:

ISSN 1421-4393 Schriftenreihe der FAL

ISBN 3-905608-27-8

Herausgeber: Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau Zürich-Reckenholz, CH-8046 Zürich

http://www.admin.ch/sar/fal/

Redaktion: Denise Tschamper

Gestaltung: Cornelia Schmid, Elsbeth Plüss Preis Fr. 30.— inkl. Mwst.

by FAL, 2000

VORWORT

Verbindungen von Phosphor und Stickstoff sind bedeutende Nährstoffe in Landwirtschaft und Ernäh- rung. Diese Stoffe können auch in die Gewässer gelangen. Hauptbelastungsquellen der Gewässer sind Abwasseranlagen und Nährstoffverluste aus der Landwirtschaft. Im Bereich der Abwasserreini- gungsanlagen sind in den letzten Jahrzehnten bedeutende Fortschritte zur Verringerung der Stoffein- träge erzielt worden. Die Einträge aus der Landwirtschaft hingegen haben vergleichsweise wenig ab- genommen, so dass der prozentuale Anteil der Landwirtschaft an der Gewässerbelastung zugenom- men hat. Entsprechend wurden auf nationaler Ebene zum Beispiel mit dem Ökologischen Leistungs- nachweis und Art. 62a Gewässerschut2gesetz Rahmenbedingungen geschaffen, tim die Belastungen aus der Landwirtschaft zu- reduzieren. .Auch auf internationaler Ebene wird angestrebt, die Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Gewässer markant zu reduzieren. Organisationen oder Projekte mit Schweizer Beteiligung sind zum Beispiel die Oslo-Paris Commission for the protection of the marine environment of thä North-East Atlantic (OSPARCOM), die Internationale Kommission zum Schutze des Rheins (IKSR), die Internationale Gewässerschutzkommission Bodensee (IGKB), die Internationale Bodenseekonferenz (IBK) oder EU-Interreg II Entwicklungskonzeption Klettgaurinne.

Die vorliegende Studie ist im Auftrag und in Zusammenarbeit mit dem Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) des Kantons Zürich entstanden. Ziel war es, die Phosphor- und Stickstoffeinträge aus diffusen Quellen (vor allem aus der Landwirtschaft) in die Gewässer des Kantons Zürich abzuschätzen und mit den Einträgen aus punktförmigen Quellen (vor allem Abwässer) zu vergleichen. Dabei konnte auf die mehrjährige Forschungserfahrung des heute in die FAL integrierten IUL auf dem Gebiet der Stoffhaushaltsmodellierung aufgebaut werden. In Anlehnung an die Arbeiten aus dem Kanton Bern, dem Rheineinzugsgebiet der Schweiz unterhalb der Seen, dem Bodensee und der Klettgaurinne und basierend auf Expertenwissen wurde ein empirisch-statistischer Modellansatz eingesetzt, der aber erstmals mittels eines Geografischen Informationssystems (GIS) eine über administrative Grenzen hinausgehende räumliche Auflösung ermöglichte.

Zur Sanierung der Gewässer bzw. zur effizienten Verminderung der Phosphor- und Stickstoffeinträge in die Gewässer müssen die Einträge aus den verschiedenen Quellen und ihre räumliche Verbreitung quantitativ bekannt oder zumindest abgeschätzt sein. Begrenzte finanzielle Mittel erfordern eine Ge- wichtung nach Dringlichkeit und Wirksamkeit der einzuleitenden Massnahmen. Der vorliegende Bericht dient als Basis für die Massnahmenplanung und leistet einen Beitrag zur Prioritätensetzung unter dem Aspekt des Kosten/Nu'tzen-Verhätnisses und der Regionafisierung. Er dient als wertvolle Grundlage bei der Umsetzung von kantonalen Konzepten und Programmen zur Sicherstellung des Gewässerschut- zes. Er bildet auch eine solide Basis für weitere regionale Projekte (z.B. Projekt: Nachhaltige landwirt- schaftliche Produktion im Einzugsgebiet des Greifensees).

Wir danken allen, die zum Gelingen dieser Studie beigetragen haben, speziell dem Autorenteam Cor- nelia Schmid und Volker Prasuhn, ganz herzlich.

Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie

des Kantons Zürich (AWEL) und Landbau (FAL)

Bernhard Jost • Franz X. Stadelmann

Leiter Abteilung Gewässerschutz Leiter Produkt Umweltressourcen/Land- wirtschaftlicher Umweltschutz

AVANT-PROPOS

Les composös de phosphore et d'azote constituent des ölöments nutritifs importants dans l'agriculture et l'alimentation. Ces substances peuvent ögalement gagner les eaux, les sources principales de pol- lution ötant les eaux usäes et les ölöments nutritifs provenant de l'agriculture. Au niveau des stations deuration, des progrös considörables ont toutefois ötö röalisös au cours des demiöres döcennies en ce qui conceme la röduction des charges en substances. Par contre, les apports provenant de l'agriculture ont peu diminuö en comparaison, de sorte que la part reprösentöe par l'agriculture dans la pollution des eaux a, elle, augmentö. Par ailleurs, des conditions cadres ont ötö mises en place ä Pöchelle nationale par exemple avec les prestations 6cologiques requises et l'art. 62a de la Loi sur la protection des eaux, dans le but de röduire les pollutions provenant de l'agriculture. A Pöchelle interna- tionale ögalement, des efforts sont faits pour diminuer considörablement les apports de phosphore et d'azote dans les eaux. Voici quelques-uns des organism' es ou des projets auxquels participe la Suisse:

Commission Oslo Paris pour la protection du milieu marin de PAtlantique du Nord-Est (OSPARCOM), Commission internationale pour la protection du Rhin (CIPR), Commission internationale pour la pro- tection des eaux du lac de Constance (IGKB), Conférence internationale du lac de Constance (Laic ou initiative Interreg II de l'UE pour la rögion de Klettgau.

La prösentg ötude a ötö demandöe et röalisöe en collaboration avec l'Office des döchets, de l'eau, de l'önergie et de l'air du canton de Zurich (AWEL). Ce projet avait pour but d'estimer les apports en phosphore et en azote dans les eaux du canton du Zurich en provenance de sources diffuses (notam- ment de l'agriculture), puis de les comparer avec les apports provenant de sources ponctuelles (no- tamment des eaux usöes). L'ötude a pu bönöficier de plusieurs annäes de recherches röalisäes au sein de.l'IUL, aujourd'hui intögrö ä la FAL, en ce qui conceme la modölisation des bilans de matiöres.

Sur la base des travaux effectuös dans le canton de Berne, dans le bassin versant du .Rhin cötö Suisse sous les lacs, au lac de Constance et dans la rögion de Klettgau, ainsi qu'avec l'appui des ex- perts, un modöle empirico-statistique a ötö ölaborö, qui a permis pour la premiöre fois d'obtenir une döfinition spatiale au-delä des limites administratives, gräce ä un systöme d'information göographique (SIG).

Pour assainir les eaux et donc pour röduire efficacement rapport en phosphore et en azote, il est im- portant de connaitre, ou tout au moins d'estimer, les apports provenant des difförentes sources et leur röpartition dans l'espace. Les moyens financiers limitös exigent une pondöration en fonction de l'urgence et du degrö d'efficacitä des mesures ä prendre. Le prösent rapport doit servir de base ä la planification de ces mesures et contribue au choix des prioritös compte-tenu du rapport coüt/profit et de la rögionalisation. II constitue un outil trös pröcieux pour la mfse en pratique de concepts et de pro- grammes cantonaux pour la protection des eaux. II repräsente ögalement une base solide pour d'autres projets rögionaux (p. ex. projet: Production agricole durable dans le bassin versant du Grei- fensee).

Nous tenons ä remercier chaleureusement tous ceux qui ont contribuö ä la räussite dö cette ötude et tout particuliörement les deux auteurs, Cornelia Schmid et Volker Prasuhn.

Office des döchets, de l'eau, Station födörale de recherches de l'önergie et de Pair du canton de Zurich (AWEL) en agroöcologie et agriculture (FAL)

Bernhard Jost Franz X. Stadelmann

Chef division protection des eaux Chef Ressources environnementales/

Protection de l'environnement en agriculture

IN HALT

Zusammenfassung 7

Rösumö - 8

Summary 9

1 Einleitung 10

1.1 Zielsetzung und Problemstellung 10

1.2 Stand der Forschung 11

1.3 Definition des Begriffes "Diffuse Quellen" 12 1.4 Generelle Aussagekraft und Genauigkeit der Erhebungen 12

2 Methoden 14

2.1 Abgrenzung und Grobcharakterisierung der Einzugsgebiete 14

2.2 MODIFFUS und GIS 17

2.3 Datenerhebung 20

2.4 Berechnung der Wasserflüsse 32

2.5 Berechnung der Stoffflüsse 33

3 Resultate und regionale Unterschiede 41

3.1 Wasserflüsse und Materialeinträge 41

3.2 Phosphoreinträge 46

3.3 Stickstoffeinträge 54

3.4 Natürliche Hintergrundlast und Vergleich mit der anthropogen diffusen Belastung 61 3.5 Interpretationsmöglichkeiten mit GIS in unterschiedlichem Massstab 66 3.6 Gesamtbetrachtung der Stoffeinträge in die Gewässer unter Beizug der

punktuellen Quellen

4 Validierung der Ergebnisse

4.1 Vergleich gemessener und berechneter Abflüsse

4.2 Vergleich gemessener und berechneter Phosphor- und Stickstoffeinträge 4.3 Vergleich mit Literaturdaten anderer Einzugsgebiete

5 Schlussbetrachtung für das gesamte Einzugsgebiet des Kantons Zürich

5.1 Phosphoreinträge 5.2 Stickstoffeinträge Literatur

Anhang

72 77

77 78 82

83 83 84 86 93

DANK

Den Herren B. Jost, M. Koch, U. Kupper und W. Meier vom Arnt für Abfallwirtschaft, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich (AWEL) danken wir für das entgegengebrachte Ver- trauen, die Erteilung des Auftrages, die finanzielle Unterstützung und die gute Zusammen- arbeit. Danken möchte wir auch den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern verschiedener Institu- tionen, die uns Daten zur Verfügung gestellt und bei der Durchführung dieses Projektes un- terstützt haben: H. Aschwanden (Landeshydrologie und -geologie), R. Douard (Servicestelle GEOSTAT des Bundesamtes für Statistik), H. Krebs (Eidg. Meliorationsamt), A. Lehmann (Bodenschutzfachstelle des Kantons Zürich), S. Pesavento (Amt für Landschaft und Natur des Kantons Zürich), R. Strasser (Landwirtschaftliche Information Berufsbildung und Bera- tung, LIB Strickhof), M. Zahno (Eidg. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz, EAWAG) und den Mitarbeitern des GIS-Zentrums des Kantons Zürich.

Weiter möchten wir J. Nievergelt, P. Weisskopf und U. Walther (alle Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau, FAL) für fachliche Hinweise danken. Ein besonderer Dank geht an die Arbeitskolleglnnen N. Aschwanden, K. Grünig und E. Spiess für ihre Anregun- gen.

ZUSAMMENFASSUNG

Stoffeinträge aus diffusen Quellen in die Gewässer haben in den letzten 10 Jahren gegen- über Einträgen aus punktuellen Quellen relativ an Bedeutung gewonnen, da im Bereich der Abwasserreinigung grosse Fortschritte erzielt worden sind. Im Auftrag des Amtes für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich (AWEL) wurden im vorliegenden Bericht die Phosphor- und Stickstoffverluste aus diffusen Quellen in die Gewässer des Kantons Zürich flächendeckend abgeschätzt. Dazu wurde das Modell MODIFFUS (Modell zur Abschätzung diffuser Phosphor- und Stickstoffeinträge in die Gewässer) eingesetzt. Dip' wesentliche Weiterentwicklungen von MODIFFUS ergaben sich durch den Einsatz eines .Geografischen Informationssystems (GIS), den Einbezug der Bodeneigenschaften für die ,drei, Hauptein- tragspfade (Erosion, Abschwemmung und Auswaschung) und der Verknüpfung der bisheri- gen zwei Berechnungsansätze (Haupt- und Kontrollberechnung). Für die Modellberechnung wurde der Kanton Zürich in 19 Flusseinzugsgebiete untergliedert, für welche jeweils eine Abschätzung vorgenommen wurde.

Phosphoreinträge:

In die Gewässer des Kantons Zürich wurden Mitte bis Ende der neunziger Jahre 210 t P•y-1 Gesamt-Phosphor eingetragen. Davon stammten 73 t Pyl bzw. 35% aus diffusen Quellen und 136 t Pyl bzw. 65% aus punktuellen Quellen. Der Anteil an diffusen Quellen ist vergli- chen mit anderen Einzugsgebieten aufgrund der hohen Bevölkerungsdichte relativ niedrig.

186 t P•y-1 (= 89%) waren gelöster Phosphor und 24 t 131/1 (= 11%) waren partikulär gebun- dener Phosphor. 47 t131/1 (= 65%) der diffusen Gesamt-Phosphorfracht waren der anthropo- gen diffusen Belastung, 26 t 1211 (= 35%) der natürlichen Hintergrundlast zuzuschreiben.

Die wichtigsten Eintragspfade waren mit 15 t P•y-1 (= 21%) die Abschwemmung von Gras- land, mit 12 t P•y-1 (= 17%) die sonstige Erosion und mit 10 t Pyl (= 14%) die Bodenerosion von Ackerland. Die flächenspezifischen diffusen Gesamt-Phosphoreinträge schwankten zwi- schen 220 g P•ha-1•y-1 (Limmat) und 590 g P•ha-1-y-1 (Jona). Im Vergleich zu andern Einzugs- gebieten liegen sie mit im Mittel 410 g ID-ha-I-y-1 aufgrund des hohen Anteils an überbauter Siedlungsfläche und des geringen Graslandanteils relativ niedrig.

Stickstoffeinträge:

Mitte bis .Ende der neunziger Jahre wurden 7'925 t Nyl Gesamt-Stickstoff in die Gewässer des Kantons Zürich eingetragen. Dazu trugen die diffusen und die punktuellen Quellen mit je 50% bei. Aufgrund der hohen Bevölkerungsdichte im Kanton Zürich ist der Anteil diffuser Quellen verglichen mit anderen Einzugsgebieten relativ niedrig. Der gelöste bzw. bioverfüg- bare Stickstoff dominierte mit 7'844 t 1\11/1 (= 99%) gegenüber dem partikulär gebundenen Stickstoff. 3'168 t Kl-y-1 (= 80%) der diffusen Gesamt-Stickstofffracht waren der anthropogen diffusen Belastung, 815 t Nyl (= 20%) der natürlichen Hintergrundlast zuzuschreiben. Der dominante Eintragspfad war mit 2'188 t NI•y-1 (= 55%) die Auswaschung unter Ackerland.

Weitere wichtige Eintragspfade waren mit 500 t Nyl (= 13%) die Auswaschung unter Sied- lungsgrün, mit 489 t KI•y-l die Auswaschung unter Wald und mit 443 t 1\11i1 die Auswaschung unter Grasland. Die flächenspezifischen Stickstoffeinträge lagen im Mittel bei 22 kg KI•ha-1•y-1, mit einer Spannweite zwischen 16 kg KI•hal•y-1 (Obere Töss) und 32 kg N•ha-11/1 (Randgebiet Thur). Die im Vergleich zu anderen Einzugsgebieten hohen Einträge sind auf die relativ hohen Anteile an Ackerland und Siedlungsgrün zurückzuführen.

RtSU M

Estimation basöe sur le SIG, des apports en phosphore et en azote dans les eaux du canton de Zurich en provenance de sources diffuses

L'importance relative des apports de substances dans los eaux en provenance de sources diffuses a augmentö au cours des dix derniöres annöes par rapport ä rapport provenant des sources ponctuelles, car des progrös trös importants ont ötö röalisös sur le plan de röpuration des eaux. A la demande de l'Office des döchets, de l'eau, de rönergie et de l'air du canton de Zurich (AWEL), le prösent rapport a pour but d'estimer los pertes de phos- phore et d'azote provenant de sources diffuses dans l'ensemble des eaux du canton de Zu- rich. Cette estimation s'est appuyöe sur le modöle MODIFFUS (Modöle pour l'estimation des apports diffus on phosphore et en azote dans los eaux). MODIFFUS a par ailleurs ötö com- plötö ä trois niveaux, premiörement par l'utilisation d'un systörne d'information göographique (SIG), deuxiömement par rintägration des propriötös pödologiques pour los trois principales voies d'apports des substances (örosion, ruissellement et lixiviation) et enfin, troisiömement par l'association des deux möthodes de calcul existantes (calcul principal et calcul de con- tröle). Pour l'ötablissement du modöle, le canton de Zurich a ötö subdivisä en 19 bassins versants, qui ont chacun fait l'objet d'une estimation.

Apports en phosphore:

Dans los eaux du canton de Zurich, on a relevö 210 tyl de phosphore total du milieu ä la fin des annöes 90, dont 73 t P•y-1 provenaient de sources diffuses (soit 35 %) et 136 t P•y-1 de sources ponctuelles (soit 65 %). Comparö ä d'autres bassins versants et ötant donnä la forte densitö de population, le pourcentage provenant de sources diffuses est relativement faible.

186 t Pyl ( = 89 %) ötaient constituöes de phosphore dissous et 24 t 13-y-1 (= 11 %) de phosphore particulaire. 47 t P.y (= 65 %) de la charge diffuse totale de phosphore ötait due ä la pollution diffuse anthropogöne et 26 t P•y-1 (= 35 %) ä un fonds göochimique nature!.

Los apports on phosphore proviennent principalement: de ruissellement sous los herbages avec 15 t P•y-1 (= 21 %), d'autre type d'örosion avec 12 t P•y-1 (= 17 %) et enfin de l'örosion du sol dans los terres assoläes avec 10 t Pyl (= 14 %). Los charges diffuses totales on phosphore, spöcifiques aux surfaces oscillaient entre 220 g P•ha-1 y-1 (Limmat) et 590 g P•ha-l•yl (Jona). Comparöes aux autres bassins versants et ötant donnö la forte proportion d'agglomörations surconstruites, ainsi quo le faible pourcentage de surfaces herbagöres, cos apports sont relativement faibles avec une moyenne de 410 g

Apports en azote:

Dans los eaux du canton de Zurich, on a relevä 7925 t N•y4 d'azote total du milieu ä la fin des annöes 90, los sources diffuses et los sources ponctuelles ayant contribuö chacune ä 50 % ä ce rösultat. Comparö ä d'autres bassins versants et &ant donnö la forte densitö de population du canton de Zurich, le pourcentage provenant de sources diffuses est relative- ment faible. L'azote dissous, autrement dit l'azote biodisponible dominait avec 7844 t Ny (=

99 %) par rapport ä l'azote particulaire. 3168 t I\11/1 (= 80 %) de la charge diffuse totale d'azote ötait due ä la pollution diffuse anthrophogöne et 815 t 1\11/1 (= 20 %) ä un fonds göo- chimique naturel. Los apports en azote proviennent principalement de la lixiviation sous los terres assolöes avec 2188 t N•y-1 (= 55 %). Los autres voies d'apports importantes ötaient los suivantes: lixiviation sous los espaces verts des agglomörations avec 500 t N-y-1 (= 13

%), lixiviation sous la foröt avec 489 t 1\11/1 et enfin lixiviation sous los surfaces herbagöres avec 443 t N•y-1. Los apports en azote- spöcifiques aux surfaces s'ölevaient en moyenne ä 22 kg NH-la-11/1, allant de 16 kg KI•ha-1 y-1 (Töss supörieure) ä 32 kg N.ha-11(1 (zone pöriphöri- que de la Thur). Los apports ölevös par rapport aux autres bassins versants sont dus au pourcentage relativement important de terres assolöes et d'espaces verts dans los agglomö- rations.

SUMMARY

GIS-based estimate of phosphorus and nitrogen inputs from diffuse sources into the waters of the canton of Zurich

Over the course of the past 10 years, with regard to inputs stemming from point sources, inputs from diffuse sources into the waters has gained significance, because much progress has been made in the field of wastewater treatment. The Office for Waste, Water, Energy and Air of the Canton of Zurich (AWEL) commissioned us to carry out an extensive estirnate of the phosphorus and nitrogen loses of diffuse sources in the waters of the canton of Zu- rich. To this purpose, we applied the MODIFFUS (Model serving to estimate' diffuse phos- phorus and nitrogen inputs into waters) model. Three significant further developments of MODIFFUS could be worked out by means of a geographic information system (GIS), which takes into consideration the soil characteristics of the main contamination patterns (erosion, surface runoff and leaching) as well as linking the two calculation systems applied to date (main and cross-check calculation). For the model calculation, the canton of Zurich was sub- divided into 19 different catchment areas. One estimate was made for each catchment.

Phosphorus input:

Between the mid-nineties and the end of the decade, total phosphorus inputs into the waters of the canton of Zurich amounted to 210 t P•y-1. 73 t P•y-1 (35%) stemmed from diffuse sources and 136 t 131/1 (65%) from point sources. Compared to other regions of Switzerland and given the high population density, the inputs from diffuse sources were relatively low.

186 t Pyl (= 89%) consisted of solute phosphorus and 24 t 13-y-1 (= 11%) of particulate phosphorus. 47 t Pyl (= 65%) of the diffuse overall phosphorus load consisted in anthropo- genic diffuse load and 26 t Pyl (= 35%) in natural background load. The main input pathway was surface runoff of grassland (15 t 13.y-1 or 21%). Soil erosion of arable land accounted for 10 t 131/1 (= 14%) and other sources of erosion for 12 t P•y-1 (= 17%). Area-specific diffuse overall phosphorus inputs varied between 220 g P•ha-1 y-1 (the Limmat River) and 590 g P•ha 1•y-1 (the Jona). In comparison to other regions, because of the high share of settlement areas and the low share of grassland, the average loäd of 410 g P•ha-1.y."1 proved to be rela- tively low.

Nitrogen input:

From the mid-nineties to the end of the decade, 7,925 t N-y-1 overall nitrogen input were reg- istered into the waters of the canton of Zurich. 50% each stemmed from diffuse and from point sources. Given the high population density in the canton of Zurich, inputs thät can at- tributed to diffuse sources are relatively low in comparison to other regions. Solute, that is to say biologically available nitrogen, dominated with an amount of 7,844 t 1\11/1 (= 99%) as compared to particle bound nitrogen. 3,168 t 1\11/1 (= 80%) of overall diffuse nitrogen inputs consisted in anthropogenic diffuse load and 815 t Nyl (= 20%) in natural background load.

The dominant pathway pattern was leaching from arable surface: 2,188 t N•y-1 (= 55%).

Other significant inputs stemmed from leaching from settlement green: 500 t 1\11/1 (= 13 %), leaching from forests: 489 t N.y-1, and leaching from grassland: 443 t N•y-1. Area-specific nitrogen inputs reached an average of 22 kg KI•ha-1•y-1 at a span of between 16 kg NI•ha-11/1 (the Upper Toess) and 32 kg N•y-1 (the marginal area of the Thur). In comparison to other regions, the high degree of inputs can be explained by relatively high shares of arable land and settlement green.

EINLEITUNG

1.1 ZIELSETZUNG UND PROBLEMSTELLUNG

Stoffeinträge aus diffusen Quellen in die Gewässer haben in den letzten 10 Jahren gegen- über Einträgen aus punktuellen Quellen relativ an Bedeutung gewonnen, da im Bereich der Abwasserreinigung grosse Fortschritte erzielt worden sind. Im Auftrag des Amtes für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich (AWEL) wurden im vorliegenden Bericht die Phosphor- und Stickstoffverluste aus diffusen Quellen in die Gewässer des Kantons Zürich flächendeckend abgeschätzt. Dazu wurde das von BRAUN et al. (1991) für das Rheinein- zugsgebiet der Schweiz unterhalb der Seen entwickelte Stofifflussmodell eingesetzt Dieses Modell wird von uns neu MODIFFUS (Modell zur Abschätzung diffuser Phosphor- und Stickstoffeinträge in die Gewässer) genannt. Es handelt sich um einen empirisch- statistischen Modellansatz, der Emissionsabschätzungen diffuser Eintragspfade ermöglicht.

MODIFFUS wurde mehrfach weiterentwickelt und in verschiedenen Gebieten angewandt (LUTZ & FRICK 1995, PRASUHN 1999, PRASUHN & BRAUN 1994, PRASUHN & HURNI 1998 und 1999, PRASUHN et al. 1996). Die vorliegenden Ergebnisse repräsentieren auf- grund der zur Verfügung stehenden Grundlagendaten ungefähr den Stand Mitte bis Ende der neunziger Jahre.

Die Grundlagen des Modells MODIFFUS wurden bei BRAUN (1999), PRASUHN & BRAUN (1994) und PRASUHN et al. (1996) bereits ausführlich beschrieben. An dieser Stelle werden nur die zum Verständnis des Berichtes wichtigsten Aspekte wiederholt und Änderungen bzw.

Anpassungen des Modells vorgestellt. Drei wesentliche Weiterentwicklungen des Modells MODIFFUS haben sich ergeben:

1. Zur besseren räumlichen Auflösung wurde ein Geografisches Informationssystem (GIS) eingesetzt. Die Modellberechnung erfolgte damit neu auf Hektarebene statt wie vorher auf Gemeindebasis. Verschiedene digitale Karten und statistische Informationen wurden im GIS integriert.

2. Für die drei Haupteintragspfade (Erosion, Abschwemmung und Auswaschung) konnten ausgewählte Bodeneigenschaften aus der digitalen Bodenkarte 1:5'000 einbezogen wer- den.

3. Für die drei Haupteintragspfade wurden bisher zwei verschiedene Berechnungsansätze (Haupt- und Kontrollberechnung) verwendet, deren Ergebnisse verglichen und gemittelt wurden. Neuerdings sind die Grundzüge der Kontrollberechnung in die Hauptberechnung integriert.

Für den Kanton Zürich wurden in Anlehnung an die Messstellen der Fliessgewässeruntersu- chungen in Absprache mit dem AWEL 19 hydrologische Einzugsgebiete bzw. Teileinzugs- gebiete festgelegt, für welche die Phosphor- und Stickstofffrachten berechnet wurden. Ab- schliessend wurden die berechneten Phosphor- und Stickstofffrachten aus den diffusen Quellen denen der punktuellen Quellen gegenübergestellt und mit den Werten der Zu-

flussuntersuchungen verglichen. Die Abschätzung soll einen regional abgestüften Überblick über die verschiederien Eintragspfade geben und einen allfälligen Handlungsbedarf für wei- tere Massnahmen aufzeigen.

1.2 STAND DER FORSCHUNG

Erste flächendeckende Emissionsabschätzungen bzw. -berechnungen diffuser Eintragspfa- de von Phosphor und Stickstoff in die Gewässer erfolgten anfangs der deunziger Jahre durch BRAUN et al. (1991), WERNER & WODSACK (1994) und WERNER et al. (1991) im Rahmen internationaler Abkommen (Internationale Kommission zum Schutz des Rheins, IKSR; Internationale Nordseeschutzkonferenz, INK; Oslo-Paris-Kommission, OSPARCOM und Helsinki-Kommission, HELCOM). Diese Ansätze gehen von modellhaften Annahmen über die Wasserflüsse aus, verknüpfen diese mit Stoffkonzentrationen, welche aus der Landnutzung, aus Nährstoffbilanzen und Angaben aus der Fachliteratur abgeleitet werden und verrechnen sie auf administrativen Gebietseinheiten. Diese Modelle wurden weiterent- wickelt und für andere, auch kleinere Flusseinzugsgebiete eingesetzt (BEHRENDT 1996a und 1996b, FÖHSE & FEHR 1999, KROISS et al. 1998, PRASUHN 1999, PRASUHN &

BRAUN 1994, PRASUHN & HURNI 1998 und 1999, PRASUHN et al. 1996, RADERSCHALL 1996). In neueren Arbeiten kommen zunehmend Geographische Informationssysteme zum Einsatz, die bei der räumlichen Auflösung von administrativen Einheiten (Gemeinde, Bezirk etc.) zu Rastereinheiten in Hektar- oder Quadratkilometergrösse führen (BEHRENDT et al.

1999, DE WITT 1999, MANSFELD et al. 1998, PAUCKNER-RUZICKA et al. 1999, RODE et al. 1995). Ziel dieser Arbeiten ist es, auf internationaler, nationaler oder regionaler Ebene die wichtigsten Eintragspfade zu quantifizieren und den IST-Zustand der Gewässerbelastung von der Emissionsseite aus aufzuzeigen. Durch vergleichende Berechnungen für verschie- dene Zeiträume im gleichen Gebiet können Entwicklungen aufgezeigt werden (BEHRENDT et al. 1999, PRASUHN 1999, PRASUHN & HURNI 1999). Aufgrund des derzeitigen Wissen- standes und der zur Verfügung stehenden Datengrundlagen stehen prozessorientierte, phy- sikalisch-deterministische Modelle in diesem Massstabsbereich noch nicht zur Verfügung.

Die Kenntnis der Grösse der einzelnen Eintragspfade (IST-Zustand) ist Voraussetzung für die Ableitung von Massnahmen zur Reduzierung der Stoffeinträge, um ein bestimmtes Ziel einzuhalten oder zu erreichen (SOLL-Zustand). Eine Quantifizierung und Analyse der einzel- nen Eintragspfade lässt Handlungsschwerpunkte erkennen und Gebiete für regional ange- passte Massnahmen identifizieren. Aufbauend auf die oben genannten Arbeiten wurden ver- schiedene Szenarien gerechnet (Prognose), um die Auswirkungen von Bewirtschaftungs- massnahmen in der Landwirtschaft auf die Stoffeinträge abzuschätzen (BEHRENDT et al.

1999, BRAUN et al. 1997, FEHR et al. 1999, FELDWISCH & FREDE 1995, IBK 1999, KROISS et al. 1998, PRASUHN et al. 1997,.UBA 1994). Insofern liefert die Abschätzung der Stoffverluste aus diffusen Quellen wichtige Grundlagen für politische Entscheide und Um- setzungs- und Vollzugsaufgaben hinsichtlich Gewässerschutzfragen.

t3 DEFINITION DES BEGRIFFES "DIFFUSE QUELLEN"

Unter diffusen Quellen werden die Einträge durch Oberflächenabfluss (Abschwemmung und Erosion), Sickerung (Drainageeinträge und Auswaschung) und die direkten Stoffeinträ- ge aus der Atmosphäre in die Gewässer verstanden. Weitere kleinere diffuse Einträge ent- stehen durch: Abwässer aus Sicker- oder Senkgruben von Einzelbetrieben, Einleitungen von Stoffen vom Hofareal (Gülle, Reinigungswasser der Ställe etc.), Direkteinleitungen beim Düngeraustrag, Direkteinleitungen durch weidendes Vieh, Niederschlagswasser von Stras- sen, Wegen und Hofplätzen (ausserorts), die nicht an die Kanalisation der Kläranlagen an- geschlossen sind, den Badebetrieb, durch Wasservogelzucht, durch Fischerei (Fischfutter) und durch Laub- und Streueintrag.

Unter punktförmigen Einleitungen werden die kommunalen und industriellen Abwässer ver- standen, die in Sammelkanalisationen erfasst und über Kläranlagen in die Oberflächenge- wässer geleitet werden. Das über Misch- oder Trennkanalisation und aus Regenüberlauf- becken in die Gewässer geleitete Niederschlagswasser zählt ebenfalls zu den punktförmigen Belastungen. -

Die Einträge durch diffuse Quellen werden in eine natürliche Hintergrundlast und eine an- thropogen diffuse Belastung untergliedert. Die natürliche Hintergrundlast wird einerseits durch die natürlichen, d.h. nicht auf anthropogene Luftverschmutzung zurückzuführenden, Stoffmengen des Niederschlages bestimmt. Andererseits beinhaltet sie die Stoffkonzentra- tionen des abfliessenden Wassers, welche unter natürlicher Vegetation (= Wald, unprodukti- ve Vegetation sowie vegetationslose Fläche) durch die Eigenschaften der Boden- und Ge- steinsschichten bedingt sind. Die anthropogen diffuse Belastung resultiert also aus allen Veränderungen bezüglich Fliesswegen, Abflussmengen sowie Stoffkonzentrationen des Wassers gegenüber einem Zustand mit potenzieller natürlicher Vegetation (= überwiegend Wald). Hierunter sind alle Eingriffe in die natürliche Vegetation durch die landwirtschaftliche Bodennutzung (z.B. Bodenbearbeitung, Düngung und Meliorationen), die forstwirtschaftliche Nutzung, der Siedlungsbau sowie die anthropogene Luftverschmutzung zu verstehen.

Die Stoffeinträge aus diffusen Quellen wurden in eine gelöste und eine partikuläre Fracht unterteilt. Es wurde vereinfachend unterstellt, dass Abschwemmung, Auswaschung und at- mosphärische Deposition ausschliesslich zu gelösten, Erosion ausschliesslich zu partikulä- ren sowie die restlichen diffusen Direkteinträge teils zu gelösten, teils zu partikulären Stoff- einträgen führen. Die Stoffeinträge aus punktuellen Quellen sind nach WAGNER &

BOHRER (1989) als vollständig bioverfügbar anzusehen und wurden daher als gelöste Fracht betrachtet.

1.4 GENERELLE AUSSAGEKRAFT UND GENAUIGKEIT DER ERHEBUNGEN

Für die Abschätzung der Phosphor- und Stickstoffeinträge in die Gewässer der verschiede- nen Einzugsgebiete wurden Daten aus amtlichen Statistiken mit durchschnittlichen Nähr- stoffgehalten in den entsprechenden Transportmedien (z.B. Oberflächenabfluss oder Erosi- onsmaterial) verknüpft. Die Daten der amtlichen Statistiken liegen mit unterschiedlichem

räumlichen Bezug vor (gemeindeweise, Hektarraster, 2-km-Raster, Karten in:verschiedenen Massstäben). Die Daten der klimatischen Wasserbilanz wurden im Hektarraster berechnet.

Die für die Abschätzung der Stoffeinträge bzw. -frachten benötigten nutzungsspezifischen Verlustkoeffizienten konnten dagegen nur für Einzugsgebiete bestimmt werden. Hierzu wur- den Literaturdaten aus der Schweiz und dem benachbarten Ausland, die überwiegend aus Feldmessungen resultieren, herangezogen.

Bei der Übertragung der Literaturdaten auf die Einzugsgebiete wurden zwar soweit wie mög- lich regionale Aspekte (Klima, Kulturen, Tierzahler i etc.) berücksichtigt, trotzdem sind derar- tige Extrapolationen mit Unsicherheiten und Fehlern behaftet, da die an einerrr Standort oder in einem Einzugsgebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessenen Daten streng genom- men nur für diesen Standort Gültigkeit haben. Entsprechend mussten relativ viele Annah- men getroffen werden, und es wurden viele Werte aufgrund von Analogieschlüssen festge- legt, so dass eine exakte Quantifizierung und eine statistische Fehlerrechnung unmöglich sind. Somit handelt es sich in der vorliegenden Studie um eine Abschätzung der Stoffeinträ- ge in die Gewässer, die Grössenordnungen von verschiedenen Belastungsquellen in unter- schiedlichen Gebieten zeigen sollen. Es muss mit einem statistischen Fehler von schät- zungsweise ± 20% für langjährige Durchschnittswerte gerechnet werden. Da langjährige Durchschnittswerte verwendet wurden, bleiben bestimmte Einzelereignisse wie z.B. extreme Starkniederschläge mit hoher Bodenerosion, Murgängen oder Überschwemmungen oder Unfälle mit Güllebehältern, die für ein Gewässer katastrophale Folgen haben können, unbe- rücksichtigt.

Lokale, kleinräumige Besonderheiten (z.B. Deponien, kleine Moore etc.) können nicht er- fasst werden. Zudem wurden durch die teilweise notwendige Zufallsverteilung einiger Nut- zungskategorien (s. Kap. 2.3.1, 2.3.4 und 2.3.5) gewisse Standorte nicht lagegetreu wider- gegeben. Die berechneten Stoffeinträge dürfen daher als durchschnittlicher Summenwert für das gesamte Einzugsgebiet, nicht aber einzelner Gemeinden, Parzellen oder Rasterzellen angesehen werden. Die regionale Differenzierung innerhalb eines Einzugsgebietes basiert nur auf unterschiedlichen Nutzungstypen, Bodeneigenschaften, Niederschlagsmengen und somit veränderten Wasserflüssen. Es wurden keine unterschiedlichen Annahmen bezüglich der durchschnittlichen Nährstoffkonzentrationen in den entsprechenden Transportmedien getroffen. Die Streuung innerhalb eines Gebietes kann jedoch in Abhängigkeit von Düngung, Anbauverfahren etc. sehr gross sein.

Alle im Modell eingesetzten Verlustkoeffizienten sowie sämtliche Ergebnisse wurden durch Vergleiche mit den restlichen Werten eines Gebietes sowie durch Quervergleiche zwischen allen 19 Gebieten auf Plausibilität geprüft. Als Kontrollen dienten weiterhin die am jeweiligen Einzugsgebietsausgang gemessenen Abflussmengen bzw. Stofffrachten. Dadurch konnten Fehler, die sich bei einer Abschätzung zwangsläufig ergeben, minimiert werden.

Von den punktuellen Quellen sind die Stofffrachten aus den Abwasserreinigungsanlagen relativ zuverlässig. Die Abschätzung der Frachten aus Entlastungen (Mischsysteme) und Trennsystemen ist jedoch derart unsicher, dass eine Überprüfung erforderlich ist. Diese soll in den kommenden Jahren erfolgen (schriftliche Mitteilung AWEL 2000).

2 METHODEN

2.1 ABGRENZUNG UND GROBCHARAKTERISIERUNG DER EINZUGSGEBIETE

Die Abgrenzung der hydrologischen Einzugsgebiete (EZG) (Abb. 1) erfolgte anhand der oberirdischen Wasserscheiden aus der Karte der öffentlichen Gewässer des Kantons Zürich (AWEL, Stand Juni 1998) und der Topographischen Karte 1:100'000. An kritischen Stellen wurde die Topographische Karte 1:25'000 zugezogen. Bilanzierungspunkt für jedes Ein- zugsgebiet ist die hydrologische Messstation, an der die Konzentrationsmessungen durch- geführt wurden (Tab. Al, siehe Anhang). Diese sind nicht immer identisch mit den Abfluss- messstationen der Landeshydrologie oder des Kantons und entsprechen meist nicht der Mündung. Als Grundlage für die digitale Erfassung der Einzugsgebietsgrenzen dienten die von der Landeshydrologie und -geologie (LHG) zur Verfügung gestellten digitalen Grenzen der Basisgebiete (s. Hydrologischer Atlas, BREINLINGER et al. 1992). Abweichende Gren- zen wurden gelöscht, fehlende aus der Topographischen Karte 1:100'000 digitalisiert.

Tabelle 1 gibt einen Überblick über einige Kenngrössen der Einzugsgebiete. Die Gebiete Reppisch, Sihl, Furtbach, Jona, Obere Töss und Thur haben Teilabschnitte in den jeweils angrenzenden Kantonen. Eine ausführliche Tabelle zur Landnutzung in den einzelnen Ge- bieten findet sich im Anhang (Tab. A2 und A3). In Abbildung 2 sind die prozentualen Anteile der Hauptkategorien für jedes Einzugsgebiet grafisch dargestellt.

Tab. 1: Grobcharakterisierung der hydrologischen Einzugsgebiete des Kantons Zürich (mittlere Höhe berechnet nach BREINLINGER et aL 1992, Landnutzung nach BFS 1999a).

Einzugsgebiet Kepi:—

___.

,Flache - mittlere : Hohe -:

'MC— ' Lä.-,rielWiit. "

_Kutifläähe Nutzflache

Vnpro=

• ,düktiv-

$iedligig ' ._ -(ha).-“ ,, :(hä) (ha) .,,, .(he ,-- (ha) -

(M

Jonen Jonen 3703 624 1'053 2'079 27 544

Reppisch Rep. 6'657 594 2'542 2'985 95 1'035

Sihl Sihl 8415 641 3'387 3'400 202 1426

Zürichsee Z'see 20'972 - 596 3'005 6'367 6'143 5'457

Limmat Um. T527 468 1'874 1'369 182 4102

Furtbach Furt. 4'461 489 1'325 2101 . 86 949

Glatt Glatt 25'256 475 6'660 10'628 466 7'502

Greifensee G'see 5'504 523 1'063 2'565 962 914

Aabach Aab. 4'164 509 635 2'756 55 . 718

Aa Aa 6'800 616 1'594 3'034 646 1'526

Jona Jona 5756 702 1'431 3'166 105 1'054

Obere Töss 0. Ts 13'071 ' 794 7'584 4'637 118 732

Untere Töss U. Ts 16776 546 61766 71447 186 2'377

Kempt Kenn. 6'657 594 2'144 3'387 56 1'070

Eulach Eul. 6'953 525 2'307 2'703 33 1'910

Thur Thur 10'197 412 3'152 5888 254 903

Randgebiet Reuss Rg Rs 4'690 468 919 2'974 90 707

Randgebiet Rhein Rg Rh 17707 466 7'085 8'325 361 1'936

Randgebiet Thur Rg Th 4'024 489 971 2'559 15 479

15 km

0

A

Legende:

(=I Seen Flüsse Kantongrenze

Einzugsgebietsgrenzen Grafik: C. Schmid

Quelle: Hydrologischer Atlas der Schweiz (LHG 1992) Gewässemetz des Kantons Zürich (AWEL 2000a)

Die hydrologischen Einzugsgebiete des Kantons Zürich

" Abb. 1: Hydrologische Einzugsgebiete für die Abschätzung der diffusen Belastung.

Landwirtschaftliche Nutzfläche (%) 70

60 50 40 30 — 20 —

10 — 4—Ackerland

I Grasland

70 60 50 40 30 20 10 0

Waldfläche (%)

II ii 11111111111 ijI

-

1 - 11 - 1 - 1 1111 I - 11

Unproduktive Fläche (%) 60

50 40 30 20 10 0

,9. /

6 1

,f ro• e

0 /. .(0 .

e

e• e e

6e zz- „.e

-1/4 0' Abb. 2: Die Landnutzung in den verschiedenen Einzugsgebieten (BFS 1999a).

70 60 50 40 30 20 10 0

70

Siedlungsfläche (%)

2.2 MODIFFUS UND GIS

Die Gesamtbelastung der Gewässer mit Phosphor und Stickstoff setzt sich aus den Einträ- gen aus diffusen und punktuellen Quellen zusammen (Abb. 3). Mit dem Stoffflussmodell MODIFFUS werden die Stoffeinträge aus der Landschaft bzw. die Stoffeinträge in das Ge- wässernetz erfasst (Emissionsbetrachtung). In den Gewässern erfolgen Umsetzungsprozes- se. Die in den Gewässern gemessenen Stofffrachten können sich daher von den im Modell berechneten unterscheiden (Immissionsbetrachtung, vgl. Kap. 4).

Berechnung mit MODIFFUS

Berechnung durch . AWEL

Diffuse anthropogene Belastung

Natürliche Hintergrundlast

Punktförmige anthropogene Belastung

Gesamteintrag in ein Gewässer

Abb. 3: Schema zur Abschätzung der Nährstoffverluste in die Gewässer.

2.2.1 GENERIERUNG DER GRUNDLAGENDATEN

Aufgrund des Einsatzes von GIS und der digital vorliegenden Bodenkarte wurde vom frühe- ren Ansatz auf Gemeindeebene abgewichen und ein neuer Flächenbezug gewählt. Die Idee mit Rasterzellen zu rechnen, konnte aufgrund der zur Verfügung stehenden Software (PC ARC/INFO Version 3.5.1) nicht umgesetzt werden. Es wurden daher analog zur Areal- statistik (BFS 1999a) Punkte in der Anordnung eines 100-m-Rasters gewählt.

Von der Landeshydrologie und -geologie (LHG) wurden die digitalen Klimadaten (Nieder- schlag und Verdunstung) und die digitalen Basisgebiete aus dem Hydrologischen Atlas zur Verfügung gestellt (LHG 1992, ROHMANN & MENZEL 1999). Vom Bundesamt für Landes- topographie stammten die digitalen Gemeinde- und Kantonsgrenzen. Die Servicestelle GEOSTAT des Bundesamtes für Statistik lieferte die Landnutzung als Punkte mit den dazu- gehörenden Neigungsklassen (s. Kap. 2.3.1) und Koordinaten (BFS 1999a). GEOSTAT übernahm die Überlagerung der arealstatistischen Landnutzung mit den Klimadaten und den Gemeinde- sowie Kantonsgrenzen.

Die Weiterverarbeitung der Grundlagendaten erfolgte mit PC ARC/INFO Version 3.5.1 und ArcView GIS Version 3.1. Die 179'290 Punktdatensätze von GEOSTAT wurden ins PC

ARC/INFO importiert und mit den Grenzen der hydrologischen Einzugsgebiete (s. Kap. 2.1) verschnitten. Daraus entstanden 19 Einzugsgebiete. Anschliessend wurden die Punktdaten- sätze der einzelnen Einzugsgebiete mit der digitalen Bodenkarte (GIS-ZENTRUM 1999) im ArcView überlagert. Zuletzt wurden mit der Funktion "JOIN" im ArcView die Bodenrisikoklas- sen den entsprechenden Bodeneinheiten angehängt (s. Kap. 2.3.3), Diese Attributtabelle wurde zur Weiterverarbeitung in EXCEL 97 exportiert.

In EXCEL 97 erfolgte eine Zufallsverteilung von Daten, für die keine lagegetreue Zuordnung möglich war (Ackerland/Grasland, Drainageflächen und Strassen ohne ARA-Anschluss)

.(s. Kap. 2.3.1, 2.3.4 und 2.3.5). Jeder Punkt des Rasters hatte folgende Attribute: ID- Nummer, X-Koordinate, Y-Koordinate, Neigungsklasse, Niederschlag, Gemeinde-, Kantons- und Einzugsgebietszugehörigkeit, drei Bodenrisikoklassierungen (für Abschwemmung, Ero- sion, Auswaschung), Landnutzung und Drainage.

Für Daten, die nicht im Hektarraster sondern nur gemeindeweise vorlagen, wurde ein Mittel- wert für jedes Einzugsgebiet berechnet. •Gemeinden, welche in verschiedenen Einzugsge- bieten lagen, wurden proportional zu ihrer Fläche den entsprechenden Einzugsgebieten zu- geteilt. Für die Berechnung des Flächenanteils wurden im PC ARC/INFO die Gemeinden mit den Einzugsgebieten verschnitten.

2.2.2 BERECHNUNGEN IN MODIFFUS

Die Berechnung der Phosphor- und Stickstoffeinträge aus diffusen Quellen in die Gewässer erfolgte über das Tabellenkalkulationsprogramm EXCEL für jeden Rasterpunkt einzeln. Für die Nährstoffkonzentrationen wurden jedoch Gebietsmittelwerte verwendet. Die Modell- grundlagen sind bei PRASUHN & BRAUN (1994) ausführlich beschrieben. Einen Überblick über die Modellstruktur verschafft Abbildung 4. •

Zuerst wurde für jeden Rasterpunkt der potenzielle Abfluss (Niederschlag minus nutzungs- spezifischer Verdunstung) ermittelt. Darauf wurden die verschiedenen Wasserflüsse (Ober- flächenabfluss, Drainage- und Grundwasserabfluss) für die einzelnen Landnutzungskatego- rien berechnet. Die Berechnung der Stofffrachten erfolgte anschliessend durch Multiplikation der Wasserflüsse mit den entsprechenden nutzungs- und gebietsspezifischen Stoffkonzen- trationen. Mit demselben Modellansatz wurde die natürliche Hintergrundlast berechnet.

Der Nährstoffeintrag in die Gewässer in einem Einzugsgebiet berechnet sich aus der Sum- me der Einträge aller Rasterpunktes eines Gebietes. Für die Darstellung der flächenspezifi- schen Nährstoffeinträge wurden die Ergebnisse jedes Einzugsgebietes wieder ins ArcView importiert und an die dort vorhandenen Attributtabellen angehängt. Mit dem Befehl "MERGE"

(Geodatenverarbeitung) wurden darauf die Einzugsgebiete wieder zu einem einzigen Cover- age zusammengefügt.

Die regionale Differenzierung erfolgte auf Einzugsgebietsebene und nicht für jeden Raster- punkt. Bei der Betrachtung der Karten der Nährstoffeinträge gilt daher zu beachten, dass die räumliche Differenzierung innerhalb eines Einzugsgebietes nur auf unterschiedlichen Nut- Zungstypan, Bodenrisikoklassen und Wasserflüssen beruht, jedoch nicht auf unterschiedli- chen Annahmen bezüglich Nährstoffkonzentrationen.

Drainageflächen Hydrologisches EZG Gemeinden

Geografisches Informationssystem (GIS)

Wasserflüsse

- Verdunstung - Oberflächenabfluss - Drainagenabfluss - Sickerwasser

Stoffflüsse

- Abschwemmung - Erosion

- Drainageverluste - Auswaschung

- Atmosphärische Deposition - landwirtschaftliche Direkteinträge

MODIFFUS Literatur

Statistiken

gemeindespezifische Werte Annahmen

Grundlagendaten (100-m-Rester)

Diffuse Quellen

Ergebnisse

- Wasserflüsse - Stoffverluste

- natürliche Hintergrundlast

- regionaler Vergleich und Differenzierung - Detaillierte Einzugsgebietsauswertung

4<ontrollen

- Vergleich mit gemessenen Stofffrachten in den Gewässern

- Quervergleich aller 19 Einzugsgebiete - Vergleich mit Literaturdaten

Abb. 4: Grobstruktur und Vorgehensweise im Stoffflussmodell MODIFFUS.

2.3 DATENERHEBUNG

2.3.1 LANDNUTZUNG

Die Landnutzung entspricht der neusten Arealstatistik 1992/97 (BFS 1998b). Erhebungsjah- re für den Kanton Zürich waren 1994-96. Die Landnutzung wurde wie folgt zusammenge- fasst (Definitionen: BFS 1992, in Klammern verwendete Nummerierung):

Wald (1): Bestockte Fläche: Wald (Normalwald, Waldstreifen, Waldecken, Aufforstungen, VValdschadenflächen, Aufgelöster Wald), Gehölze (Feldgehölze, Hecken, Baumgrup- pen, Übrige Gehölze), Gebüschwald

Landwirtschaftliche Nutzfläche:

Rebbau (2): Rebanlagen, Pergolareben, Extensivreben

- Obstbau (3): Obstanlagen, Geordnete Obstbestände,Streuobst

—Gartenbau (4): Gartenbauflächen - Günstiges Wies- und Ackerland (5) - Übriges Wies- und Ackerland (6)

- Heimweiden (7): Heimweiden, Verbuschte Wiesen und Heimweiden

- Alpwirtschaftliche Nutzflächen (8): Maiensässe, Heualpen, Bergwiesen, Alp- und Ju- raweiden, Schafalpen, Wildheuplanggen

Unproduktive Flächen:

- Vegetationslose Fläche (9): Fels, Sand, Geröll, Gletscher, Firn

- Gewässer (10): Stehende Gewässer, Fliessgewässer (Fliessgewässer, Uferböschun- gen, Hochwasserverbauungen)

- Unproduktive Vegetation (11): Gebüsch, Strauchvegetation, Nassstandorte, Uferve- getation; Unproduktive Gras- und Krautvegetation, Lawinenverbauungen

Siedlungsflächen:

- Überbaute Siedlungsfläche (12): Gebäudeflächen, Industriegebäude, Besondere Siedlungsflächen, Parkplätze, Offene Bahnstrecken, Bahnhofgelände, Flugplätze - Strassen und Wege (13): Strassen und Wege, Autobahnen

- Siedlungsgrün (14): Gebäudeumschwung, lndustrieumschwung, Erholungs- und Grünanlagen, Autobahngrün, Strassengrün, Bahngrün, Graspisten und Flugplatzgrün Die Nutzungskategorien konnten von GEOSTAT (BFS 1999a) in folgenden Hangneigungs- stufen geliefert werden. Diese wurden aus dem 25-m-DHM (Digitales Höhenmodell) berech- net (Median).

0 - 1.9 Neugrad (= 0- 3.0%) = Ebene

2 - 9 Neugrad (= 3.1 - 15.7%) = leichte Hanglage 10 - 19 • Neugrad (= 15.8 - 32.4%) _= starke Hanglage

> 19 Neugrad (= > 32.4%) = Steillage

Eine Aufteilung in Ackerland und Grasland ist über die Arealstatistik nicht möglich. Die Flä- che des Ackerlandes (Offenes Ackerland + Kunstwiesen) konnte der Eidg. Betriebszählung (BFS 1999b) entnommen werden, allerdings nicht nach Hangneigungsstufen aufgegliedert.

Da dieser Quelle ein völlig anderes Verfahren zur Erfassung der Flächenanteile zugrunde liegt, stimmen die Angaben der Landwirtschaftlichen Nutzflächen aus der Arealstatistik und .der Eidg. Betriebszählung nicht überein. Die Abweichungen sind jedoch bei den zu Einzugs-

gebietswerten aufsummierten Gemeindewerten relativ gering.

Gemäss der Beschreibung des übrigen Wies- und Ackerlandes. (BFS 1992) kann ange- nommen werden, dass diese Kategorie v.a. Grasland beinhaltet. Die Kategorie günstiges Wies- und Ackerland enthält sowohl Ackerland als auch Grasland. Um eine Aufteilung in Gras- und Ackerland zu erhalten, wurde das günstige Wies- und Ackerland der Arealstatistik dem Ackerland (= Offenes Ackerland und Kunstwiese) der Betriebszählung gegenüberge- stellt. Die Differenz günstiges Wies- und Ackerland abzüglich dem Ackerland der Betriebs- zählung ergab den Anteil Grasland an der Kategorie "günstiges Wies- und Ackerland". Die Berechnung erfolgte auf Einzugsgebietsebene. Dieser Anteil Grasland (ha) wurde nun zufäl- lig (mit der EXCEL-Funktion "ZUFALLSZAHL") auf das günstige Wies- und Ackerland ver- teilt. Folgende Annahmen wurden getroffen: In Steillagen gibt es keine Ackerflächen; in star- ker Hanglage werden so viele Flächen auf das übrige Wies- und Ackerland verteilt, bis das Verhältnis 1:2 von günstigem zu übrigem Wies- und Ackerland entsteht. Die restlichen Flä- chen werden auf die beiden untersten Hangneigungsstufen verteilt. Die Einteilung der Land- wirtschaftlichen Nutzfläche ist nachfolgend zusammengestellt:

Ackerland Rebbau Gartenbau

günstiges Wies- und Ackerland (Anteil offenes Ackerland und Kunstwiese nach Landwirtschaftl. Betriebszählung 1998) Grasland Obstbau

übriges Wies- und Ackerland Heimweiden

Alpweiden

günstiges Wies- und Ackerland (Differenz günstiges Wies- und Ackerland mi- nus offenes Ackerland und Kunstwiese nach Landwirtschaftl. Betriebszählung 1998) 2.3.2 GEBIETSNIEDERSCHLAG UND -VERDUNSTUNG

Der Gebietsniederschlag wurde von der Landeshydrologie und -geologie (LHG 1992, ROHMANN & MENZEL 1999) zur Verfügung gestellt. Es handelt sich dabei um die Nieder- schlagsdaten der ETHZ 1972 - 92, welche mit den Verdunstungsdaten der LHG korrespon- dieren. Der Niederschlag im Kanton Zürich zeigt eine starke Zunahme in Nord-Süd-Richtung und eine etwas geringere Zunahme in West-Ost-Richtung (Abb. 6). Die Verdunstung (= ak- tuelle Evapotranspiration) wurde mit Ausnahme der Gewässer von PRASUHN et al. (1996) übernommen. Die Verdunstung der Gewässer wurde nach den neusten Erkenntnissen er- höht (MENZEL 1999) (Tab. 2).

Tab. 2: Angenommene Verdunstung abhängig von Niederschlagsmenge und Landnutzung.

.Niederschlag 'VerdUnstUrig

Gewässer Wald Grasland _ ." Acker. . Vegetationslos

(mm) (mm) : (mm) (mm) (mm) (mm)

<1000 850 750 600 550 500

1000 - 1500 800 700 550 500 450

1500 - 1800 750 650 500 . 450 400

1800 - 2000 700 600 450 400 350

15 km Legende:

Wald

3

3

0 5

A

Gewässer

unproduktive Vegetation Kantonsgrenze

Siedlungsfläche und vegetationslose Fläche Grafik: C. Schmid

Quelle: Arealstatistik 1992/97 (BFS 1999a)

Die Landnutzung im Kanton Zürich

Abb. 5: Landnutzung in den hydrologischen Einzugsgebieten des Kantons Zürich.

Niederschlag im Kanton Zürich

15 km

Grafik: C. Schmid

Quelle: Hydrologischer Atlas der Schweiz (LHG 1992) ROHMANN & MENZEL (1999)

Legende:

Niederschlag in mm 860- 999 1000 - 1199 1200- 1399 1400 - 1599 1600 - 2000

Seen

/V Flüsse _{0 5}

A

Abb. 6: Niederschlagskarte der hydrologischen Einzugsgebiete des Kantons Zürich.

2.3.3 BODEN

Für den Kanton Zürich ist eine ganzflächige digitale Bodenkarte des Landwirtschaftsareals vorhanden (FAL 1998, GIS-ZENTRUM 1999). Der Boden konnte somit als wichtiger Faktor in die Modellberechnung einfliessen. Die Bodenkarte liegt als Polygoncoverage vor. Jedem Polygon ist eine Hauptbodenform und, soweit vorhanden, bis zu zwei Unterformen zugeteilt.

Zu den Bodenformen liegt eine Attributtabelle mit den Bodeneigenschaften vor.

Für die vorliegende Fragestellung wurde aus der Bodenkarte je eine Abschwemmungs-, Erosions- und Auswaschungsrisikokarte erstellt. Diese Risikokarten mussten folgende An- forderungen erfüllen: Sie sollten erstens nur Bodeneigenschaften (keine anderen standörtli- chen Eigenschaften) berücksichtigen und zweitens mit relativ geringem Zeitaufwand zu ge- nerieren sein. Die vorhandene Risikokarte der Bodenkartierung (FAL 1998) erfüllte diese Anforderungen nicht, da die Hangneigung bereits enthalten ist und das Risiko für Ab- schwAmm- und Sickerverluste in derselben Klassierung berücksichtigt wird. Eine detaillierte Bodenrisikoklassierung, wie sie im Kanton Luzern vorliegt (EGLI et al. 1999), war zu zeitin- tensiv.

RISIKOKLASSIERUNG

Für die Klassierung standen verschiedene Parameter der Bodenattributtabelle der Bo- denkarte des Kantons Zürich zur Verfügung (FAL 1998). Die für jeden Prozess (Ab- schweMmung, Erosion, Auswaschung) wichtigsten Parameter wurden in Absprache mit LEHMANN (1999) und NIEVERGELT (1999) herausgegriffen und miteinander zu einer Risi- koklassierung verknüpft. Folgendes Prinzip wurde angewandt: Aufgrund des wichtigsten Einflussfaktors wird die Haupteinteilung in fünf Risikoklassen vorgenommen. Weitere be- rücksichtigte Bodeneigenschaften haben einen Zu- oder Abschlag um eine Klasse zur Folge.

Die Endklasse eines Bodens berechnet sich aus der Summe der Haupteinstufung und der Zu- bzw. Abschläge. Die Klasseneinteilung reicht von 1 (geringes Risiko) bis 5 (sehr hohes Risiko). Nachfolgend sind die Kriterien und die berücksichtigte Literatur für die Klassierung aufgeführt.

Körnung Oberboden Bodenart Beitrag tL-T, IT, IT-T, ORG 79, 88, 89, ORG 1 S-IS, IS-sL, IS-L, sL, sL- 01, 12, 13, 22, 23, 33, 2 L, L, L-tL, tU-T, tL, tL-IT 37, 69, 77, 78

L-IU, IU-tU, IU-tL, IU-IT, 35, 56, 57, 58, 67, 68 3 tU-tL, tU-IT

sL-U, sL-IU, IU 24, 25, 55 4

U 44 5

:Skettgehält Oberbo- itle.ri

'SkelettahteiL ;Beitrag.

<=10% 00, 01, 02, 11, 12 0

> 10% 22, 24, 25, 33, 34, 44,

45, 46, 55, 56, 57, 66, -1 67, 68, 69, 77

Gefüge, Zustand Werkiiiäl Beitrag

labilaggregiert ZL +1

Klasse

LIIMMEIE 0/1 2 3 4 5/6

Abb. 7: Schema zur Berechnung der Erosionsgefährdung des Bodens. Klasse I bedeutet geringes Risiko, Klasse 5 sehr hohes Risiko. Kategorienbezeichnungen siehe Anhang, Tab. A4-A6.

Erosion (Abb. 7): Die Haupteinteilung erfolgte durch die Körnung des Oberbodens in Anleh- nung an HENNINGS (1994) und SCHWERTMANN et al. (1990). Alle im Kanton Zürich vor- kommenden Bodenarten wurden nach dem jeder Bodenart zugeordneten Bodenerodierbar- keitsfaktor (KB) in fünf Klassen eingeteilt. Darauf wurden die fünf Klassen auf das Körnungs- diagramm der Schweiz (siehe Anhang, Abb. Al) übertragen. Hier wurde jede im Kanton Zü- rich vorkommende Bodenart der entsprechenden Klasse zugewiesen. Die Einteilung in fünf Klassen stimmt gut mit der von MARKS et al. (1989) gemachten Einteilung für den bodenar- tig bedingten Erosionswiderstand überein. Eine Zurückstufung um eine Klasse wurde ab 10% Skelettgehalt im Oberboden vorgenommen (in Anlehnung an SCHWERTMANN et al.

1990). Falls die Bodeneinheit in der Attributtabelle der Bodenkarte über die Eigenschaft

"Gefüge, Zustand labilaggregiert" verfügte, wurde das Risiko um eine Klasse erhöht.

Abschwemmung (Abb. 8): Vorgängig wurden die Spezialstandorte (AFU LUZERN 1997 und AUE BL 1998) ausgegliedert. Die Haupteinteilung erfolgte anhand der Wasserhaus- haltsgruppen (FAL 1998). Die Klassen wurden in Anlehnung an das Modell des Kantons Luzern (DENOTH 1997, DENOTH et al. 1998) und AUE BL (1998) gebildet. Die Körnung des Oberbodens führt zu einem Zu- oder Abschlag. Diese Einteilung wurde unter Berück- sichtigung von AFU LUZERN (1997) und AUE BL (1998) festgelegt. Sande springen in eine tiefere Risikoklasse, Schluff- und Tonböden in eine höhere.

Speliältändortel, 'Mörkmal :Klägse org. Material > 30% Bodentyp N, M 5 Skelettanteil > 50% Skelettgehalt 8, 9 1 WaSeerhaushalt 'Weeserhauehelte-

gruppe

Seifrag normal durchlässig a, b, c, d, e 2 stau-, grund- oder hang-

wasserbeeinflusst

f, g, h, i, k, I, m, n 3 stau-, grund- oder hang-

wassergeprägt, selten bis zur Oberfläche porenge- sättigt

o, p, s, t, u

4 stau-, grund- oder hang-

wassergeprägt, häufig bis dauernd zur Oberfläche porengesättigt

q, r, v, w, x, y, z

5 Körnung Oberboden Bodenart Beitrag S-IS, IS-sL, IS-L 01, 12, 13 -1 . sL, sL-L, sL-U, sL-IU, L, 22, 23, 24, 25, 33,

L-IU, L-IL, IU, IU-tU, IU-tL, 35, 37, 55, 56, 57, 0 IU-IT, tU-tL, tL, tL-Lt 58, 67, 77, 78

U, tU-IT, tU-T, tL-T, IT, 44, 68, 69, 79, 88, +1

IT-T 89

Lagerüngsdichte MerkmalI Beitrag

verdichtet L2 +1

Klasse

111 El El

1 2 3 4 5/6/7

Abb. 8: Schema zur Berechnung der Abschwemmungsgefährdung des Bodens. Klasse I bedeutet geringes Risiko, Klasse 5 sehr hohes Risiko. Kategorienbezeichnungen siehe Anhang, Tab.

A4-A6.

Auswaschung (Abb. 9): Die Haupteinteilung nach der Wasserhaushaltsgruppe (FAL 1998) erfolgte in Anlehnung an das vom Kanton Luzern verwendete Modell für die Auswaschung (EGLI 1999) sowie an DENOTH (1997) und DENOTH et al. (1998). Bei stauwassergepräg- ten Böden ist das Versickerungsrisiko herabgesetzt. Die Körnung des Gesamtbodens kann einen Zu- oder einen Abschlag zur Folge haben. Diese Einteilung erfolgte unter Berücksich- tigung der Bewertung der Infiltrationskapazität von MARKS et al. (1989) und an die Eintei- lung der Körnung bei der Abschwemmung nach AUE BL (1998). Sande springen in eine höhere Risikoklasse, Tonböden in eine tiefere. Der Oberboden wurde gegenüber dem Un- terboden doppelt gewichtet.

Bodentyp Merkmal Klasse

Halbmoor, Moor N, M 4

Physioldg. Grühdigkeit und Wasserhäuäliält

Wasserhaushalt- igruppe

,Belitrag Beschrieb s. FAL (1998) a, b, f, k, o, s 1 Beschrieb s. FAL (1998) c, g, I, p, q, t 2 Beschrieb s. FAL (1998) d, h, m, r, v 3 Beschrieb s. FAL (1998) e, i, n, w, x 4 Beschrieb s. FAL (1998) u, y, z 5

Körnung Gesamtboden Beitrag

+1 ((Beitrag Oberboden*2) + Beitrag Unterboden)/3 0

-1 Körnung Oberb6därirpre

Unterboden

-Bodenart *J'130iträg . -- ._

S, S-IS, S-sL, S-L, IS, IS- 00, 01, 02, 03, 11, 12, +1

sL, IS-L 13

IS-U, IS-IU, IS-tL, sL, sL- 14, 15, 17, 22, 23, 24, L, sL-U, sL-U, sL-IU, sL- 25, 27, 33, 35, 36, 37, tL, L, L-IU, L-tU, L-tL, L- 38, 39, 44, 45, 46, 55, 0 IT, L-T, U, U-IU, U-tU„ 56, 57, 58, 59, 66, 67, IU, IU-tU, IU-tL, IU-IT, IU- 77, 78, ORG

T, tU, tU-tL, tL, tL-Lt, ORG

tU-IT, tU-T, tL-T, IT, IT- 68, 69, 79, 88, 89, 99 -1 T, T

Klasse •

.1111113111 H

0/1 2 3 4 5/6

Abb. 9: Schema zur Berechnung der Auswaschungsgefährdung des Bodens. Klasse I bedeutet gerin- ges Risiko, Klasse 5 sehr hohes Risiko. Kategorienbezeichnungen siehe Anhang, Tab. A4-A6.

Bei komplexen Bo.deneinheiten wurde neben der Hauptbodenform (1. Komplexglied) auch das 2. Komplexglied (Unterform) berücksichtigt. Es darf dabei angenommen werden, dass das 1. Komplexglied 60% der Fläche und das 2. Komplexglied ca. 40% der Fläche einnimmt.

Das 3. Komplexglied (Unterform) hingegen darf vernachlässigt werden (LEHMANN 1999).

Somit wurde die Risikoklasse bei Komplexgliedern nach folgender Formel berechnet: Risi- koklasse = (Risikoklasse des 1. Komplexgliedes * 0.6) + (Risikoklasse des 2. Komplexglie- des * 0.4). Der gerundete Wert ergab die neue Risikoklasse.

Die resultierenden Bodenrisikokarten für den Kanton Zürich sind in Abb. 10 - 12 dargestellt.

Die Bodeneigenschaften von ausserkantonalen Einzugsgebietsanteilen, für die keine Bo-

denkarte vorlag, wurden unter Einbezug der Geotechnischen Karte der Schweiz (NIGGLI &

DE QUERVAIN 1935) und der Bodeneignungskarte der Schweiz (EJPD 1980) über Analo- giesch I üsse extrapoliert.

2.3.4 DRAINAGEFLÄCHEN

Die Drainageflächen wurden gemeindeweise den Karteikarten des Eidg. Meliorationsamtes entnommen. Die Angaben sind mit Unsicherheiten behaftet, da häufig nicht ersichtlich ist, ob Flächen im Laufe der Zeit mehrmals entwässert wurden und es sich somit bei den angege- benen Drainagen um Rekonstruktionen handelt, ob sie seither überbaut wurden und ob die bestehenden Drainagen noch funktionsfähig sind. Weiterhin sind vielfach Gdsamtmelioratio- nen über mehrere Gemeinden erfolgt, wobei häufig die Gesamtfläche bei jeder Gemeinde registriert wurde. Überschneidungen sind daher möglich. Ausserdem werden am Eidg. Me- liorationsamt nur subventionierte Drainagen erfasst, private Drainagen bleiben. unberück- sichtigt.

Die für jedes Einzugsgebiet berechneten Drainageflächen wurden am Eidg. Meliorationsamt diskutiert und mit den vom kantonalen Amt für Landschaft und Natur, Abteilung Landwirt- schaft, angegebenen Flächen verglichen (KREBS 1999, PESAVENTO 1999). Ein fester Minderungswert, wie er für den Kanton Bern und das Einzugsgebiet des Bodensees ver- wendet wurde (PRASUHN "& BRAUN 1994, PRASUHN et al: 1996), konnte nicht angenom- men werden, da sich die regionalen Unterschiede bei ausgewählten Gemeinden als zu gross erwiesen. Dies ist grösstenteils auf die Siedlungsentwicklung zurückzuführen (KREBS 1999). Es wurde daher für jedes Einzugsgebiet ein Minderungswert in Abhängigkeit der Siedlungsentwicklung 1952- 1992/97 unter Einbezug der Angaben vom kantonalen Amt für Landschaft und Natur, Abteilung Landwirtschaft, den Minderungswerten vorgängiger Arbei- • ten und den Diskussionsbeiträgen vom Eidg. Meliorationsamt gewählt (BFS 1998b, EIDG.

STATISTISCHES AMT 1953, KREBS 1999, PESAVENTO 1999, PRASUHN & BRAUN 1994). Folgende Minderungen wurden festgelegt: Bei einer Zunahme der Siedlungsfläche (1952- 1992/97) von 0 - 10% / 11 - 20% /21 -30% bezogen auf die Einzugsgebietsfläche;

beträgt die Minderung der Drainageflächen 10% / 20% / 30%. Daraus resultieren prozen- tuale Anteile der Drainageflächen an der Landwirtschaftlichen Nutzfläche zwischen 6% und 38% (Tab. A13).

Die räumliche Verteilung der Drainageflächen erfolgte in allen Einzugsgebieten zufällig (mit der EXCEL-Funktion "ZUFALLSZAHL"), verbunden mit folgenden Annahmen:

- nur Ackerland und Gräslandflächen werden drainiert

- in der Ebene und in leichter Hanglage sind theoretisch alle Flächen entwässerbar - in starker Hanglage entwässern sich 50% der Flächen von selbst

- Grasland und Ackerland werden ihrem Anteil an der Landwirtschaftlichen Nutzfläche ent- sprechend im selben Masse entwässert

Die Angaben zu den Drainageflächen sind aufgrund der Unsicherheiten als äusserst grobe Schätzwerte zu betrachten. Zur Abschätzung der Datenqualität wurden von der EAWAG Drainageflächen aus dem Greifenseegebiet zur Verfügung gestellt (ZAHNO 2000). Die Drai- nageflächen wurden ab Plänen vom kantonalen Meliorationsamt digitalisiert (Massstab 1:25'000). Der Vergleich mit den drei im Greifenseegebiet liegenden Einzugsgebieten zeigt, dass der Flächenanteil der von der EAWAG erhobenen Drainagen höher ist. Die im Eidg.

Meliorationsamt erhobenen Flächenanteile stimmen im Gebiet Aa sehr gut überein (97%), im Gebiet Greifensee relativ gut (73%) und werden im Gebiet Aabach stark unterschätzt (35%).

Die Drainageflächen weisen zudem ein stark geklumptes Verbreitungsmuster auf, das durch die Zufallsverteilung nicht widergegeben wird. Der Vergleich zeigt, dass die Drainageflächen mit der verwendeten Methode relativ grob erfasst werden. Eine genauere Erfassung (z.B.

durch Digitalisieren der Flächen ab Plänen) ist jedoch bezüglich Zeitaufwand nicht vertret- bar. Vergleicht man die vorliegenden Daten mit der Datengrundlage anderer Länder, zeigt sich dort eine noch schlechtere Situation. In Deutschland z.B. wurde der Anteil und die Lage der Drainageflächen mittels Umfragen bei Landwirtschaftsverwaltungen und Bodenkarten abgeleitet (BEHRENDT et al. 1999).

2.3.5 STRASSEN UND WEGE OHNE ARA-ANSCHLUSS

Die von GEOSTAT (BFS 1999a) gelieferte Kategorie "Strassen und Wege" wurde in die Kategorien "Strassen und Wege mit ARA-Anschluss" und "Strassen und Wege ohne ARA- Anschluss" unterteilt. Die Kategorie "Strassen und Wege ohne ARA-Anschluss" setzt sich aus den Strassen ausserorts und 20% der Strassen innerorts zusammen. Der prozentuale Anteil an Strassen, die ausserorts liegen, wurde nach HÜSLER et al. (1989) und aus der topographischen Karte für jedes Einzugsgebiet abgeschätzt. Die 20% der Strassen innerorts berücksichtigen jene Strassen, welche zwar innerorts liegen, deren Abfluss jedoch nicht über die Kanalisation in die Kläranlage abgeleitet wird, sondern direkt in den Vorfluter gelangt.

Zusätzlich gelangt Spritzwasser von Strassen auf Grünflächen. Der Anteil an "Strassen ohne ARA-Anschluss" wurde in jedem Einzugsgebiet anteilsmässig auf die Kategorie "Strassen und Wege" zufallsverteilt (mit der EXCEL-Funktion "ZUFALLSZAHL").

2.3.6 PHOSPHOR- UND STICKSTOFFANFALL AUS HOFDÜNGERN

Der Phosphor- und Stickstoffanfall aus den Hofdüngern wurde aus den Tierzahlen bzw.

Düngegrossvieheinheiten (DGVE) der Eidg. Betriebszählung 1996 (BFS 1998a) für jede Gemeinde berechnet.

Abschwemmungsrisiko der Böden im Kanton Zürich

Die Reproduktion dieses Planes oder davon abgeleiteter Daten bedarf der Bewilligung des AWEL, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Baudirektion Kanton Zürich.

Legende:

Risikoklassen gering mittel mässig hoch hoch

sehr hoch

1=1 Kantonsgrenze Seen

/V Flüsse

5

A

Quelle: Digitale Bodenkarte (FAL 1998, GIS-ZENTRUM 1999)

15 km

Abb. 10: Abschwemmungsrisiko der Böden im Kanton Zürich (Landwirtschaftsareal).

Erosionsrisiko der Böden im Kanton Zürich

Die Reproduktion dieses Planes oder davon abgeleiteter Daten bedarf der Bewilligung des Awgi„ Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Baudirektion Kanton Zürich.

Legende:

Risikoklassen EJ Kantonsgrenze

gering Seen

mittel A/ Flüsse mässig hoch'

hoch sehr hoch

0 5

A

Grafik: C. Schmid

Quelle: Digitale Bodenkarte (FAL 1998, GIS-ZENTRUM 1999)

15 km

Abb. 11: Erosionsrisiko der Böden im Kanton Zürich (Ackerfläche).