Beziehungen zwichen Abfluss und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten des Südniedersächsischen Berglandes — erdkunde

58 Erdkunde Band 43/1989

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BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ABFLUSS UND IONENGEHALT IN KLEINEN EINZUGSGEBIETEN DES SUDNIEDERSACHSISCHEN BERGLANDES

Mit 5 Abbildungen und 4 Tabellen

Karl-Heinz Portge und Ingolf Rienacker

Summary: Ion content/run-off relations in small catch ments in the southern Lower Saxony mountain region

The relations between material concentration and run off were investigated in 12 catchments in the southern Leine-Weser-mountain region. The 12 catchments were free of settlements and differently used. The data obtained were compared.

The dissolved material of the run-off consists of alkaline earth, mostly hydrogenic-carbonatic, and sometimes of sulphatic constituents. The rate of mineralization runs from 1.7 up to 20.5 mmol/1 (eq), depending on the lithogenous situation of the catchment. The mostly geogenic substances, such as Ca, Mg, HC03, and in part S04, have minimum variability and are subject to the so-called dilution effect at

increasing run-off rates. Species such as K, P04, NH4, N03, and the atmogenic S04 show bigger fluctuations in

the flow regime and their content usually correlates posi tively with the run-off. The relation between ion content and run-off is to be evaluated specifically in each area because the dilution effect of the element concentration during increasing run-off was not observed in all cases.

1. Einleitung

Zahlreiche Untersuchungen in kleinen hydrologi schen Einzugsgebieten befassen sich mit der Ermitt lung von Stoffkonzentrations-/Abflufibeziehungen,

dem Ursache-Wirkungsgefuge von Konzentrations

schwankungen im Verlauf von Abflufiwellen und der

damit verbundenen Berechnung von Frachtraten

(z.B. Portge 1979, Rausch 1982, Rienacker 1985,

Agster 1986). Wegen des vermehrten atmosphari schen Protoneneintrages gilt das besondere Augen merk Losungsprozessen und Losungsaustragen. Der

Losungsaustrag hat lithogene, pedogene und anthro

pogene Quellen und ist, bezogen auf den lithogenen

Teil, auch als ,,Innerer Abtrag" bezeichnet worden

(Rohdenburg und Meyer 1963).

Eine Differenzierung des Losungsaustrags in die

genannten Komponenten ist problematisch, weil

Migration und Mobilitat der einzelnen Wasser

Karl-Heinz Portge und Ingolf Riendcker: Abflufi und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten Sudniedersachsens 59

inhaltsstoffe von deren unterschiedlicher Teilnahme

an inneren Stoffkreislaufen abhangen. Die Wirkun gen exogener und endogener Gebietsparameter auf den Losungsaustrag konnen sich verstarken oder kompensieren. Bedeutsamen Einflufi auf den Ele mentaustrag haben:

- Reliefenergie, topographische und morphome trische Faktoren,

- geologische und pedologische Verhaltnisse sowie

Nutzung,

- Niederschlagsangebot und Retentionsvermogen des Substrats,

-

abiogene und biogene Prozesse, bestehend aus Losungs-, Fallungs- und Sorptions-/Desorptions mechanismen in der ungesattigten und gesattigten

Zone.

Erschwerend fiir eine detaillierte Systemanalyse ist zu werten, dafi die Mehrzahl der genannten Faktoren

einer raumlichen und zeitlichen Varianz unterliegen.

Trotz der zahlreichen Randbedingungen, die bei

einem Vergleich von Konzentrations-ZAbflufiprofi len in verschieden strukturierten Einzugsgebieten zu beachten sind, ist es grundsatzlich moglich, Zusam menhange zwischen Speziesaustrag und Abflufi her

auszuarbeiten.

In der Literatur wird uberwiegend der quantita tive Zusammenhang zwischen Elektrolytgehalt und Abflufi in Form einer Potenzfunktion beschrieben

(z.B. Schmidt 1984):

(1) Cij-aQjb

Cy : Elementkonzentration der Probe j Qj : Abflufi z. Z. der Probennahme j Bei der Anwendung dieser Beziehung wird still schweigend als Randbedingung vorausgesetzt, dafi

alle Stoffkonzentrationen mit zunehmendem Abflufi

einem Verdunnungseffekt unterliegen.

Andere Autoren (Richards 1982, Edwards 1973)

bevorzugen Ausdrucke gemafi

(2) cij =

aQf oder

(3) lnqj-aQj*

und lassen somit offen, ob uberhaupt sog. Verdiin nungseffekte in einem Einzugsgebiet auftreten. Fer ner wurden fiir einzelne Elementspezies-ZAbflufirela

tionen gebietsspezifische Korrelationsmatrices und

Gleichungen hoherer Ordnung entwickelt, deren Ubertragbarkeit auf andersartige Einzugsgebiete

limitiert ist (Hall 1970, Hall 1971). Fiir eine ver

gleichende Interpretation von Konzentrations-/Ab

flufiwerten werden hier deshalb die Gleichungen (2) bzw. (3) gewahlt und die Zusammenhange entspre

chend dargestellt.

Seit 1975 werden am Geographischen lnstitut der Universitat Gottingen hydrologische Untersuchun

gen zum Wasser- und Stoffhaushalt vorwiegend im

Raum siidlich Gottingen, in Teileinzugsgebieten der Leine und der Weser, durchgefuhrt (Straubel 1978, Portge 1979, Rienacker 1985, Stegger 1987).

Dabei konnte in einigen Gebieten die Zunahme von Stoffkonzentrationen mit zunehmendem Abflufi

beobachtet werden. Da diese Tatsache bislang noch nicht ausreichend beachtet wurde, soli hier eine ver

gleichende Darstellung und Bewertung der Zeitrei henanalysen von 12 Einzugsgebieten (vgl. Abb. 1)

vorgenommen werden.

2. Charakteristik der Einzugsgebiete

Das iibergeordnete regionale Untersuchungsge

biet setzt sich aus den Einzugsgebieten von Wende

H Klimahauptstation ^^^^^^^H^

NiederschlagsmeBstation

^^^d^^^^^^^ P

7s^w^^^^^e5a / v?r?Hohenangaben in m u. NN Schreibpegel des WWA Gottingen

J^^^^^^ r inn

^jf^jSH"

f Schreibpegel des Geographischen Institutes / ^^ggP?

f^^^fi y^^^^^^^M^(((f/^

46?. 7: Die Lage der Einzugsgebiete Location of catchments

60 Erdkunde Band 43/1989

Tab. 1: Daten und Standortmerkmale der Einzugsgebiete (Standortmerkmale mit geringerem Fldchenanteil geklammert) Data and site characteristics of catchments (site characteristics of minor areal shares in brackets)

Einzugsgebiet Grofie Geologie Landnutzung Mefizeitraum Zahl der

(km2) Beprobungen

Schede 3,4 SI sm (t) forstl. (landw.) 7/83-7/84 31

1,3 52 so(mu) forstl. (landw0 7/83-7/84 31 4,1 53 mu (so) landw. (forstl.) 7/83-7/84 31

1,3 54 mu(so) landw. (forstl.) 7/83-7/84 31

Dramme DI 53,8 mu, mo, landw. (forstl.) 11/77-4/78 18

(d, mm, so, km)

2,6 D2 so(mu) landw. (forstl.) 11/77-4/78 18

2,6 D3 so, mu (mm, mo) landw. (forstl.) 11/77-4/78 18

4,6 D4 d, km landw. 11/77-4/78 18

WendebachWl 30,2 sm (so, d) landw. (forstl.) 8/85-8/86 19 W2 4,1

sm(d) forstl. 1/82-10/84 67

Garte Gl

0,9 so (mu) forstl. (landw.) 4/76-10/78 36

3,1 G2 d(sm) landw. 4/76-10/78 37

bach, Garte, Dramme (Vorfluter Leine) und Schede (Vorfluter Weser) siidlich Gottingen zwischen Han

noversch Miinden und Duderstadt zusammen. Die

Grofie der Einzugsgebiete betragt mit Ausnahme von Dramme 1 und Wendebach 1, die 50 bzw. 30 km2

umfassen, ca. 1 bis 4,5 km2 (vgl. Tab. 1).

Die geologische Situation des Untersuchungsge bietes (Abb. 2) ist gekennzeichnet durch die Domi nanz triassischer Gesteine, in die im mittleren Bereich der Leinetalgraben mit einer Breite von 6 bis 7 km eingetieft ist. Westlich und ostlich des Leinetalgra bens stehen oberflachlich sm, mu, mo und Lofi an. In den Einzugsgebieten von Dramme und Schede fin den sich aufierdem noch tertiare Sande und Basalt.

Im Bereich der Rand verwerfungen des Leinetals tritt

noch Keuper hinzu. Leinetal und Wesertal sind mit Auelehm bedeckt (vgl. Nagel und Wunderlich

1976).

Morphologisch sind die Bereiche beiderseits des Leinetalgrabens durch das Auftreten von Schicht

stufen gekennzeichnet. Die starker resistenten

Schichten der Sollingfolge des Bausandsteins (sm) sowie Wellen- und Trochitenkalkes (mu/mo) bilden die Hochflachen und Gelandestufen, wahrend Rot

tone (so) und die Tonsteine des mittleren Muschel kalkes (mm) und des mittleren Buntsandsteins (sm)

als Sockelbildner auftreten.

Die Verbreitung und der Entwicklungszustand der Bodentypen in den Einzugsgebieten hangen natur

gemafi von den geologischen und morphologischen

f~\ Auesedimente Eggfl mo Eggq so ?r\

i~l LoB mm ggg?g sm U

Abb. 2: Die geologische Situation im Untersuchungsgebiet Geologic situation of investigation area

Karl-Heinz Portge und Ingolf Rienacker: Abflufi und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten Siidniedersachsens 61

Tab. 2: Jahressummen des Niederschlages (N) einiger Niederschlagsmefistationen im weiteren Untersuchungsgebiet 1976-1985 (in mm) Annual precipitation totals of some rain-gauge stations in the wider investigation area 1976-1985

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985

Biihren

(297 m ii. NN) 524 590 823 615 808 1142 745 686 745 857

Gelliehausen

(290 mii. NN) 449 602 641 570 721 1059 642 675 688 784

Gottingen

(175 m. ii. NN) 564 446 670 587 729 951 573 733 620 600

Juhnde

(310 m ii. NN) 494 644 736 637 809 1168 832 720 719 841

Reinhausen

(195 mii. NN) 442 551 643 585 804 974 678 751 691 721

Verhaltnissen ab. Auf den exponierten Stufenflachen und Riicken haben sich flachgriindige, wasserdurch

lassige Ranker, Podsole und podsolige Braunerden

entwickelt. Die ebenen Plateaulagen werden von

gering bis mafiig pseudovergleyten, frischen Para

braunerden eingenommen. Die Talhangpartien sind

mit mittelgriindigen, ortlich kolluvial gestorten Braunerden bedeckt, und die Talbereiche fiillen tief

griindige, feuchte bis nasse Auenlehme aus.

Das weitere Untersuchungsgebiet gehort nach dem Klimaatlas von Niedersachsen zum Klimabezirk

,,Oberes Leinebergland". Im langjahrigen Mittel be tragen die Niederschlage ostwarts der Leine 600-650,

westlich der Leine 700-750 mm/a. Nach Tab. 2 wurden im Zeitraum 1976-1985 die geringsten Jahressummen des Niederschlages im Jahre 1976 mit

etwa 440-520 mm gemessen, die hochsten Werte

(950-1170 mm) ergaben sich im Jahre 1981.

Wahrend im Jahr mit dem hochsten Niederschlag

auch der maximale Abflufi gemessen wurde, erfolgte

der geringste Abflufi im Vergleich zum Niederschlags minimum erst ein Jahr spater (vgl. Abb. 3). Ebenso

werden maximaler und minimaler Abflufiquotient phasenverschoben erst ein Jahr nach dem hochsten

bzw. niedrigsten Jahresniederschlag registriert (vgl.

Tab. 2, 3). Ein Gebietsvergleich hinsichtlich der Abflufiquotienten zeigt, dafi die Werte vom Wende

bach erheblich geringer sind als diejenigen von Garte und Dramme. Hier wird der unterschiedliche Anteil

12001 [-1200

1000- -1000

800- I?I i?| [~"| i?_ " 800

600-

i? ._. r~| - 600

400-"T~ S " 4"0

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 Jahr ABFLUSS . . U . t

Wendebach Garte Dramme

P_J_J

Abb. 3: Jahressummen von Niederschlag (N) und Abflufi (Q) in den Einzugsgebieten von Wendebach (bis Rein hausen), Garte (bis Gartemiihle) und Dramme (bis Mariengarten) fiir die hydrologischen Jahre 1976-1985

Yearly precipitation and run-off totals of the catchments of Wendebach (at Reinhausen), Garte (at Gartemiihle) and Dramme (at Mariengarten) for the hydrologie years

1976-1985

von Wald- und Freiflachen dieser Einzugsgebiete be

merkbar (vgl. Abb. 1).

Von den 12 Einzugsgebieten unterliegen 9 einer landwirtschaftlichen und forstlichen Mischnutzung;

2 werden nur landwirtschaftlich und eines rein forst lich genutzt.

Tab. 3: Die Abflufiquotienten (Q/N) von Wendebach, Garte und Dramme 1976-1985

The run-off quotient (Q/N) of Wendebach, Garte and Dramme 1976-1985

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985

Wendebach 0,15 0,06 0,13 0,23 0,17 0,24 0,30 0,15 0,12 0,15

Garte 0,48 0,29 0,40 0,45 0,32 0,34 0,45 0,41 0,29 0,35

Dramme 0,38 0,17 0,31 0,48 0,34 0,41 0,51 0,24 0,23 0,33

62_ Erdkunde Band 43/1989

Die Mefizeitraume lagen zwischen sechs Monaten

und knapp drei Jahren.

3. Mefimethodik und Auswertungstechniken

Die Abflufiwerte von Wendebach 1 und Dramme 1 stammen aus den Pegeldaten des WWA Gottingen.

In den hydrologischen Experimentiergebieten Garte 1 und 2 sowie Wendebach 2 wurden die Abflusse an

den selbstinstallierten Pegelanlagen gemessen. Man

gels stationarer Pegel in den Gebieten Dramme 2, 3 und 4, Schede 1 bis 4 wurden dort die Abflusse jeweils zum Zeitpunkt der Probenahme mit dem Ott'sehen

Mefiflugel ermittelt. Die Niederschlagswerte stellte der Deutsche Wetterdienst zur Verfiigung.

Die Beprobungen in den Untersuchungsgebieten

erfolgten in monatlichen, teilweise wochentlichen Zeitintervallen, wobei neuerdings auch zeitpropor

tionale Probenehmer eingesetzt werden. Die Para meter pH-Wert, Temperatur, 02~Gehalt, el. Leit

fahigkeit und Alkalinitat (?KH, HCO3) wurden in

situ gemessen. Die Laborbestimmungen der Ionen Na, K, Ca und Mg wurden wahlweise mittels Flam menphotometrie oder Flammen-AAS (Atom-Absorp

tions-Spektrometer) vorgenommen. Die Analysen

der Spezies NH4 - N, NOs - N, PO4 - P, Cl und SO4 wurden nach DEV (Deutsches Einheitsverfahren)

Tab. 4: Die mittleren Stoffkonzentrationen und deren Schwankungsbreiten im Oberflachenabflufi der Einzugsgebiete The average matter concentration and its variation width of the surface run-off of the catchments

Parameter Gl G2 WI W2 SI S2 S3 S4 DI D2 D3 D4

x 1326,9 382,6 553,4 291,4 161,5 697,5 557,4 611,0 652,1 591,3 630,4 641,2 eL s 240,2 93,1 63,9 40,8 28,1 97,8 34,9 120,0 96,1 121,0 110,5 105,3

v 18,1 24,3 11,6 14,0 17,4 14,0 6,3 19,6 16,1 22,3 19,0 14,3 x 266,6 147,6 162,1 114,6 22,4 305,5 281,8 278,9 327,6 344,0 356,6 319,1 HCO3 s 54,8 40,8 51,0 35,4 10,9 68,0 42,2 57,6 40,6 44,9 41,7 49,2 v 20,6 27,6 23,2 30,8 48,6 22,3 15,0 20,6 12,4 13,1 11,7 15,4 x 738,3 72,8 129,1 50,2 37,7 150,8 58,6 121,4 173,3 127,4 78,6 92,4 SOr s 200,0 15,1 20,6 8,0 9,0 49,8 8,3 37,3 39,9 23,9 14,2 20,1 v 27,1 20,8 15,9 15,9 23,8 33,0 14,1 30,7 23,0 18,7 18,0 21,7 x 25,7 31,8 34,9 11,6 14,5 20,9 18,6 20,8 36,8 20,3 38,6 57,6

CL- s 5,3 7,7 5,0 2,1 4,4 4,7 5,4 4,1 7,1 9,0 6,2 20,9

v 20,5 24,1 14,3 18,2 26,5 22,6 28,9 35,5 19,4 44,4 16,0 36,3

x 9,2 8,8 7,3 8,9 6,5 6,8 5,2 6,1 11,5 6,3 13,6 16,5

Na+ s 2,6 2,2 2,1 1,1 2,6 1,9 2,8 2,1 2,9 1,2 3,1 5,1

v 28,6 25,1 37,3 12,0 40,1 27,8 53,2 35,5 25,5 18,8 22,9 30,7 3,1 x 3,4 3,2 1,7 1,5 2,8 1,6 2,8 3,9 1,9 4,9 3,0 K+ s 3,9 4,1 0,7 0,2 0,5 2,6 0,7 1,7 2,0 1,4 2,4 0,6 v 129,0 120,6 22,7 12,9 34,7 93,0 42,2 60,4 51,0 70,3 12,6 80,6 x 319,3 73,2 83,6 41,7 20,0 110,0 104,1 106,1 153,9 126,4 127,5 130,6 Ca++ s 52,5 17,2 11,9 5,6 2,7 26,7 14,1 22,7 22,2 16,8 12,8 20,6 v 16,4 23,5 14,3 13,4 13,5 24,3 13,6 21,3 14,4 13,3 10,0 15,8 x 48,6 10,2 15,2 10,5 5,2 25,9 13,3 21,3 26,5 29,3 22,6 22,4

Mg++ s 13,3 3,8 4,1 2,2 3,0 8,7 4,5 7,8 7,1 5,8 3,5 5,6

v 27,3 37,9 26,8 21,2 58,9 33,4 33,5 36,4 26,8 19,9 15,4 25,0 x 5,9 11,5 16,8 8,6 18,8 15,8 26,2 26,7 -

NOf s 6,4 17,4 6,8 3,0 9,6 20,4 15,8 19,6 -

v 108,5 151,6 35,5 34,6 51,1 129,0 60,1 73,4 -

- x - - 0,3 0,4 0,3 0,2 0,5

NH4+ s - - - 0,2 0,4 0,2 0,3 1,0 - - - -

v - 90,5 108,8 5,5 137,6 204,4 -

x 1,6 1,2 --- -

1,5 1,1 2,6 1,0

PO;"" s

2,8 1,9 --- -

1,1 0,7 0,7 1,0

173,4 v 151,9 ______

68,4 69,1 36,8 70,8

Angaben fiir x (= Mittelwert) und s (= Standardabweichung) in mg/1, Ausnahme eL (= Elektr. Leitfahigkeit) Angaben in yus Angaben fiir v (= Variationskoeffizient) in %

Karl-Heinz Portge und Ingolf Riendcker: Abflufi und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten Sudniedersachsens 63

bzw. mit Autoanalyzer (Cf-System) durchgefiihrt.

Fiir die statistischen Prozeduren und die graphische

Presentation der Mefi- und Analysenergebnisse

konnte die Grofirechenanlage (SPERRY UNIVAC 1100) der Gesellschaft fiir wissenschaftliche Daten verarbeitung Gottingen (GWDG) benutzt werden.

4. Ergebnisse und Diskussion

4.1. Losungsinhalt der Oberflachenwasser

Die fiir Grundwasser iiblichen Typisierungen nach

ihrer Herkunft lassen sich auch fiir Oberflachenwas ser anwenden, wenn sie hinreichend kleine Einzugs gebiete entwassern. Tab. 4 enthalt die mittleren Stoff konzentrationen sowie deren Schwankungsbreite in den Fliefigewassern aus alien Einzugsgebieten. Die hydrochemische Zusammensetzung des Losungs

inhaltes spiegelt mehrheitlich die lithogenen Verhalt

nisse in den Einzugsgebieten wider.

Mit Ausnahme der Areale Garte 1 und Schede 1 handelt es sich um erdalkalische, uberwiegend hydro

genkarbonatische Wasser vom Typ (Na) - Ca - Mg - HC03 - SO4 -

(Cl), die herkunftsbedingt unter schiedliche Mineralisierungsgrade und wechselnde

Na/Cl-Anteile aufweisen. PH-Werte zwischen 7 und 8,5, d. h. im neutralen bis schwach alkalischen Be reich, belegen die Zuordnung zum Ca/HC03-Puffer system.

Naturgemafi besitzen die sehr weichen sm-Wasser

(Schede 1, Wendebach 2) mit ca. 1,7 bzw. 3,4 mmol/1 (eq) den geringsten Elektrolytgehalt. Wahrend das

schwach saure sm-Wasser (Schede 1) mit pH-Werten zwischen 4,7 und 6,5 und etwa gleichen Anionen

anteilen von HCO3, SO4 und Cl dem silikatischen

Pufferbereich zuzuordnen ist, ist das Sandsteinwas

ser des Reinbachs (Wendebach 1) vergleichsweise

starker mineralisiert, verursacht durch karbonatische Bindemittel im Bausandstein. Die Karbonatgesteins

wasser aus Dramme 1 und 3 und Schede 3 sind mit Aquivalentkonzentrationen von 6,5 bis 10 mmol/1

(eq) mittelstark bis stark mineralisiert. Dies gilt auch fiir das d/km-Wasser (Dramme 4) mit einem Losungs gehalt von ca. 9 mmol/1 (eq). Vergleichsweise hohere

S04-Anteile an der Anionensumme mit etwa 30 bis

40 mmol% (eq) in den Wassern von Wendebach 1 sowie Dramme 2 und Schede 2 deuten auch auf

Losungsaustrage aus dem Rot hin. In der genannten

Reihenfolge handelt es sich um so/sm- und so/mu

Mischwasser. Das Wasser aus dem Einzugsgebiet

Garte 1 ist mit einer Aquivalentkonzentration von rd.

20,5 mmol/1 (eq) als sehr hartes Rotgipswasser mit

nebengeordneter Hydrogenkarbonatkomponente zu bezeichnen.

Spezies, die am biogenen Stoffkreislauf teilneh

men, tragen nur in geringen Konzentrationen zum Gesamtlosungsaustragbei. So betragen die mittleren

Gehalte aus den Einzugsgebieten fiir K 1,5 - 4,9 mg/1, N03 6 - 27 mg/1, P04 1,1-2,6 mg/1 und NH4 -i

0,5 mg/1. Die Konzentrationen dieser anthropogen

stark beeinflufiten Stoffe zeichnen sich durch extreme

Schwankungen aus, so dafi eindeutige RuckschKisse auf den Nutzungscharakter in den Einzugsgebieten

nicht moglich sind. Zwar sind die mittleren NO3

Konzentrationen in den mehr landwirtschaftlich ge nutzten Gebieten hoher als in denen mit Forstbestan den, jedoch werden grofie prozentuale Variations

koeffizienten (v) mit Werten zwischen 100 und 150%

im Abflufi der Einzugsgebiete unabhangig vom Nut

zungsgrad gefunden. Eine Differenzierung des Nitrat austrages in eine anthropogene, landwirtschaftliche

Komponente in Form von Stickstoffdiinger und eine

atmogene, forstliche Komponente - die Bestande wirken als Stickstoffsenke des Niederschlagseintra

ges - ist auf der Basis von Mittelwerten nicht moglich.

Die iiberwiegend geogenen Stoffe weisen die ge

ringste Schwankungsbreite auf. Getrennt nach Kat

und Anionen ergibt sich eine Reihenfolge mit stei

genden v-Werten (vgl. Tab. 4):

Ca < Mg < Na < K < NH4 HCO3 < SO4 < Gl< P04 < NO3

4.2. Konzentrations-Abflufi-Beziehungen

In den Abbildungen 4a~l sind die Regressions

graden der Konzentrations-Abflufi-Beziehungen aller durchgangig gemessenen Ionenarten, erganzt durch den Summenparameter el. Leitfahigkeit, dargestellt.

Die Geraden der iiberwiegend geogenen Spezies Ca, Mg, HCO3 und auch SO4 haben einen negati ven Steigungskoeffizienten (vgl. Gleichung 2), d. h.

diese Ionen unterliegen dem bekannten Verdiin nungseffekt, wonach eine Abnahme der Ionenkon zentration mit zunehmendem Abflufi eintritt. Dieser

Effekt wird in der Reihenfolge bei den Einzugsgebie ten Dramme 1 bis 3, Schede 2 und 4 sowie Wende bach 2 mit wachsender Wirksamkeit beobachtet.

Eine minimale bis geringfugige Konzentrationsab

nahme bei steigendem Abflufi kennzeichnet den

Losungsaustrag der Gebiete Dramme 4, Schede 3 und Wendebach 1.

Auffallig ist das inverse Konzentrationsprofil der Ionen HCO3 und SO4 im Abflufi der Areale Garte 1, Wendebach 2 und Schede 1. Demnach erhoht sich die

S04-Konzentration bei zunehmendem Abflufi bei gleichzeitiger Verminderung des HC03-Gehaltes, eine Beobachtung, die gebietsspezifisch auf zwei ver

schiedene Ursachen zuruckzufiihren ist:

In den letztgenannten Einzugsgebieten wird der Losungsinhalt bei Niedrigwasserabflufi von der

Ionenzusammensetzung der Quellwasser des tieferen Grundwasserleiters gepragt. Unter diesen Bedingun

gen bestimmen die geogenen Ca(Mg)/HC03-Anteile

den Elektrolytgehalt. Mit Zunahme des Deckschich

_Erdkunde_ 64 Band 43/1989

c c ^

[mg/i]

Wendebach 1 N/U lmg/n

Wendebach 2 N/n

1000 - = 1000 1000 -_ i1000

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nnc-_,_,_?p-,-,-,-,?r?h 0,05 0,05 4--1-1-1?i i i i i i-1-1 ' ' ' 1 1 'J..U'Ub

a05_i ^ ' r

5 Q[l/s] 10 1 100 QD/s] 10

Abb. 4a-d: Ionengehalt-Abflufi-Beziehungen in den Untersuchungsgebieten Wendebach 1, 2, und Garte 1, 2 The relationships between ion content and run-off in the investigation areas Wendebach 1, 2 and Garte 1, 2

Karl-Heinz Portge und Ingolf Rienacker: Abflufi und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten Sudniedersachsens_65

N/i] Schede 1 ^

^

Schede 2_^

1000 - r 1000 1000 = e1000

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Schede Wi] 3 N/i] N/h Schede

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0 05

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' i 10 Q[l/s] 100 1 10 Q [1/s] 100

Abb. 4e-h: Ionengehalt-Abflufi-Beziehungen in den Untersuchungsgebieten Schede 1-4 The relationships between ion content and run-off in the investigation areas Schede 1-4

66 _Erdkunde_Band 43/1989

^_p ¹⁰⁰⁰ [i_?^rn^-p

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1000 _ el.

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= - el. Leitfahigkaii in/iS/cm bei 20?C 1 I * el. Leitfahigkeii in/fi/cm be? 20?C _ _

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= *el. Le.1fah.9ken m/iS/cm bei 20?C 1 - ' el. Leufahigkeu m/iS/cm be. 20?C .

4t-/: Ionengehalt-Abflufi-Beziehungen in den Untersuchungsgebieten Dramme 1-4 The relationships between ion content and run-off in the investigation areas Dramme 1-4

Karl-Heinz Portge und Ingolf Rienacker: Abflufi und Ionengehalt in kleinen Einzugsgebieten Sudniedersachsens 67

tenabflusses und vermehrten Anteilen direkt abflie

fienden Niederschlagswassers vermindert sich der gesteinsburtige Losungsanteil. Der Losungsinhalt

wird dann zunehmend durch die in der pedogenen Sphare deponierten und jetzt mobilisierten Ionen SO4, CI und NO3 gebildet. Die Bestimmungen der 634S-Isotopenverhaltnisse im Sulfat der Qellwasser und im Gesamtabflufi des Gebietes Wendebach 2 haben gezeigt, dafi die Herkunft des Sulfat-Schwefels

in diesen Wassern auf den atmogenen S-Eintrag zu

ruckzufuhren ist (Rienacker 1985). Dies diirfte in

analoger Weise auch fiir den Sulfatgehalt im sm-Was

ser des Einzugsgebietes Schede 1 zutreffen.

Hingegen entstammt die hohe Sulfatkonzentration im Abflufi von Garte 1 dem gipshaltigen Rot und dominiert den Anionengehalt bei niedrigem Abflufi.

Mit zunehmendem Abflufi wird der Losungsinhalt

durch hydrogen-karbonatisches Wasser aus dem hohergelegenen, bewaldetenmu angereichert, undes

fliefit dann ein so/mu-Mischwasser mit einer hoheren

HCOs-Komponente aus dem Einzugsgebiet ab.

Bemerkenswert ist die starke Abnahme der K-Kon zentration mit der Abflufizunahme, die moglicher weise durch eine K-Fixierung in den Rottonen ver

ursacht wird. In den ubrigen Einzugsgebieten wird

eine positive Konzentrations-Abflufi-Relation des

Kaliums beobachtet. Von alien Spezies wird dieser Nahrstoff am leichtesten von der Blattoberflache aus

gewaschen und aus der Laubstreu freigesetzt (Agster 1986).

Eine Sonderstellung nimmt das rein landwirt schaftlich genutzte Einzugsgebiet Garte 2 ein. Alle Ionengehalte nehmen mit dem Abflufi zu. Eine Zu sammenstellung der PO4-, NH4- und N03-Abflufi Beziehungen, die nicht in alien Einzugsgebieten er

mittelt wurden, ist Abb. 5 zu entnehmen. Wegen der

niedrigen Konzentration und hohen Variabilitat die ser Spezies im Abflufi lassen sich aus dem Verlauf der

Regressionsgeraden nur tendenzielle Informationen gewinnen. Vorwiegend gemeinsames Merkmal dieser

Nahrstoff-Abflufi-Relationen ist ein nahezu gleich bleibender bis zunehmender Stoffgehalt mit steigen dem Abflufi.

5. Ausblick

Zur Gewinnung iibergeordneter Informationen und fiir eine vertiefte, vergleichende Analyse ist es notwendig, das vorhandene Datenmaterial mit Hilfe

der Hauptkomponenten- bzw. Faktorenanalyse auf zubereiten und zu bewerten.

Ebenso bietet sich die Entwicklung von Gleichungs systemen zwischen el. Leitfahigkeit und Stoffkonzen tration fiir diejenigen Einzugsgebiete an, in denen

der Summenparameter mit den einzelnen Haupt ionenarten korreliert. Zusatzlich lassen sich die ge

messene und die aus den Aquivalentleitfahigkeiten

c c

[mg/1] [mg/1]

2000 -|-r-2000

1000 - = 1000

: - p04 : : -nh4 : . n03

100 = .= 100

: S4. :

S2 . S3

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1 -r ]

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0.051-,-,-,?i i.iii-,-1-1?|?Mill" 0,05

10 1 Q[l/s] 100

Abb. 5: Ionengehalt-Abflufi-Beziehungen ausgewahlter Parameter (P04, NH4, N03) einiger Untersuchungsge biete im Vergleich

The relationships between ion content and run-off of selected parameters (P04, NH4, N03) of some investi gation areas by comparison

berechnete elektrische Leitfahigkeit miteinander ver gleichen, um bei geniigender Ubereinstimmung die

aufwendigen Vollanalysen zu reduzieren.

Literatur

Agster, G.: Ein- und Austrag sowie Umsatz geloster Stoffe in den Einzugsgebieten des Schonbuchs. In: Einsele, G.

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Portge, K.-H.: Oberflachenabflufi und aquatischer Mate rialtransport in zwei kleinen Einzugsgebieten ostlich Gottingen. Diss. Gottingen 1979.

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Rienacker, I.: Wasserhaushalt und Stoffumsatz in einem bewaldeten Einzugsgebiet im mittleren Buntsandstein

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Gottingen 1985.

Rohdenburg, H. und Meyer, B.: Rezente Mikroformung in Kalkgebieten durch inneren Abtrag und die Rolle der

periglazialen Gesteinsverwitterung. In: Z. f. Geo morph., N. F. 7, 1963, S. 120-146.

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Straubel, K. M.: Wasserchemische Untersuchungen an kleinen Fliefigewassern im Einzugsgebiet der Dramme.

Zulassungsarbeit im Fach Geographie, Gottingen 1978.

BUCHBESPRECHUNGEN

Gorki, Hans Friedrich und Pape, Heinz: Stadtkarto graphie. Die Kartographie und ihre Randgebiete. Enzyklo padie. Band III/l, 456 S., 201 Abb. und Band III/2, 117 Kartentafeln. Franz Deuticke, Wien 1987, 6S 409,

Der Herausgeber der Enzyklopadie ,,Die Kartographie und ihre Randgebiete" E. Arnberger, hat ihr die Aufgabe gestellt, iiber die Teilgebiete der Kartographie textlich um fassend und detailliert sowie durch viele Kartenbeispiele zu

informieren. Diese allgemeine Aufgabe erfiillt auch der Band III ,,Stadtkartographie" in vorzuglicher Weise. Teil band 1 enthalt 429 Textseiten mit 201 einfarbigen Abbil dungen, Teilband 2 auf 117 Tafeln farbige Ausschnitte von Stadtkarten aus zahlreichen Landern. Es ist das erste, ein zige und umfassendste Standardwerk zur Stadtkartogra phie; zahlreiche Literaturhinweise, der Autoren- und Sachindex machen es zu einem guten Nachschlagewerk.

Der Text stammt von ausgewiesenen Experten, dem Stadtkartographen H. Pape und dem Stadtgeographen F. Gorki. Einem einfiihrenden Kapitel zur Kartographie der Stadt folgt der Uberblick iiber die Stadtischen Karten werke, ihre Inhalte und Darstellungen. Das Kapitel The matische Stadtkarten auf gesetzlicher Grundlage behan delt Bauleitplanung und Landschaftsplanung. Am aus

fuhrlichsten werden die thematischen Stadtkarten freier Gestaltung dargestellt und illustriert, die die Naturlichen Bedingungen, Bevolkerung und Gesellschaft sowie die Ge

sellschaftsbedingten Raumstrukturen zum Thema haben.

Das letzte Kapitel behandelt alle wichtigen Stadtmodelle.

In jedem Kapitel werden nach der ausfiihrlichen Beschrei bung der Inhalte Probleme ihrer graphischen Darstellung diskutiert. Insgesamt ist das Werk ein interessantes Nach

schlagewerk fiir jeden Stadtgeographen, das zur weiteren Forschung und kartographischen Modellbildung zahlrei

che Anregungen gibt. Ulrich Freitag

Peyke, Gerd: EDV-gestiitzte Informationssysteme in der angewandten Stadt- und Regionalforschung. Anfor derungen, Konzepte und Probleme bei der Realisie

rung mit einem arbeitsplatzorientierten Computersystem.

222 S., 26 Abb., 16 Karten. Angewandte Sozialgeogra phie, Beitrage Nr. 16. Selbstverlag Lehrstuhl fiir Sozial - und Wirtschaftsgeographie der Universitat, Augsburg

1987

Kernstuck dieser Habilitationsschrift ist die Beschrei bung des vom Autor entwickelten BASMAP-Software pakets zur Erstellung thematischer Karten und Diagramme mit einem Arbeitsplatzrechner, wobei aber kein Benutzer

handbuch vorgelegt wird (vgl. hierzu Peyke 1983). Vorge stellt werden Gewinnung und Aufbereitung raumlicher Bezugsdaten (u. a. Digitalisierung) sowie die Moglich keiten, thematische Karten zu erarbeiten und auf einem Bildschirm oder Plotter auszugeben. Anhand von zwei Beispielen (u. a. Stadtatlas Augsburg) werden knapp Ein

satzmoglichkeiten des entwickelten Programmsystems dargestellt. Die Arbeit zeigt ferner allgemeine Probleme der Datenbasis auf (Probleme der Gewinnung und Auf bereitung von Daten sowie ihrer Eignung fiir die Pla nung), sie gibt einen fundierten Uberblick iiber bisherige Moglichkeiten der EDV-gestiitzten thematischen Karto

graphie und erlautert die allgemeine - und auch im BASMAP-Softwarepaket umgesetzte -

Konzeption eines anwenderfreundlichen Programms zur EDV-gestiitzten Kartenerstellung. Gegenuber dem vom ?Einzelkampfer"

G. Peyke erstellten Kartographieprogrammpaket ist an zumerken, dafi jungst durch kommerzielle Softwarefir men (echte) raumliche Informationssysteme entwickelt wurden (z. B. ARC-Info), die eine gemeinsame Bearbei

tung von raumlichem Bezugssystem und Sachdaten ermog lichen. Norbert de Lange