Recast Urumqi
   

  Task Group Water

Ergebnisse

Während der ersten Projektphase, konzentrierte sich die Arbeit der Gruppe "Wasser" auf die Ent­wicklung wissenschaftlicher Methoden, Modelle und Instrument zur Untersuchung und Über­wa­chung des hydrologischen Systems sowie der Umsetzung einer Was­ser­ein­spa­rungs­stra­te­gie. In diesem Sinne beziehen sich Produkte und Auswirkungen auf:

  • Die Entwicklung von neuen und die Anpassung bestehender Methoden
  • Die Umsetzung und Verbreitung dieser Methoden
  • Die Beurteilung wichtiger Input-Daten
  • Die Ergebnisse von Modellierungen als Grundlage für Entscheidungsprozesse
  • Den Transfer von erlangtem Wissen und Methoden an relevante chinesische Partner und Verantwortliche (“Entwicklung von Humankapital”).

Wissenschaftliche Auswirkungen werden vor allem im Wissenstransfer und der Erweiterung der Fach­kom­pe­ten­zen in lokalen wissenschaftlichen Arbeitsgruppen, verantwortlichen Experten und Ent­schei­dungs­trä­gern gesehen. Mit dem Beginn des dritten Teilprojekts wird sich der Fokus deutlich in Richtung der praktischen Nutzung der Daten und Modellen durch interessierte Parteien aus der Politik und Wirt­schaft verschieben. Die erreichten wissenschaftlichen und technologischen Ergebnisse liefern dafür die unabdingbare Grundlage.

Bestimmung des hydrologischen Zustandes der Region

Im Subprojekt „Remote sensing of the hydrological state“ wurden Methoden zur Erfassung und Cha­rak­te­ri­sie­rung des hydrologischen Zustandes auf der Grundlage mehrerer Feldkampagnen wei­ter­ent­wickelt, insbesondere die robuste Bestimmung des Bodenwassergehalts auf der Feldskala mit Hilfe von Geo­ra­dar (Ground-Penetrating Radar, GPR).

Kürzlich, im Frühjahr 2010, wurde im Rahmen einer Feldkampagne nordöstlich des Stadt­zen­trums von Urumqi die Anwendbarkeit von Georadar zur Be­ob­ach­tung von ober­flä­chen­na­hem Boden­wassergehalt und dessen saisonalen Ver­än­de­rungen auf mehreren Sites in einer Halb­wüsten­gegend erfolgreich demonstriert. Wäh­rend dieser ersten Feldkampagne in Kooperation mit dem XIEG (März / April 2010) wurden ver­schie­dene Messorte untersucht (siehe  Karte des Un­ter­such­ungs­ge­biets). Eine erste Messreihe wurde durch­ge­führt, die Ergebnisse und andere ver­füg­ba­re Daten werden nun von den be­teil­igten Instituten gemeinsam ausgewertet. An den  in der Halbwüste gelegenen Messorten die saisonalen Ver­än­de­rungen im Rahmen der Schneeschmelze und deren Einfluss auf den oberflächennahen Bodenwassergehalt mit GPR studiert.

Übersichtskarte der Messorte, an denen im Frühjahr 2010 im Rahmen einer Feldkampagne die Verteilung des oberflächennahen Bodenwassergehalts u.a. mittels Georadar und gravimetrischen Methoden bestimmt wurde. Das Untersuchungsgebiet befindet sich ca. 50 km nordöstlich des Stadtzentrums von Urumqi. Kartenquelle: google earth; Bearbeitung: P. Klenk.

Ein Beispiel einer solchen mul­ti­tem­po­ralen Messreihe wird im nächsten Bild gezeigt. Die hier zu se­hen­den drei Radargramme, die zu ver­schie­denen Zeitpunkten entlang des­selben über eine Düne führenden Mess­pro­fils aufgenommen wurden, ver­deut­li­chen die sich verändernden Be­ding­ungen, ins­be­son­dere die Schnee­schmel­ze und die folgende Ab­trocknung des ober­flä­chen­nahen Bo­dens. Auch strukturelle Ei­gen­schaf­ten des Un­ter­grundes werden sichtbar. Um die im Rahmen des Projektes durch­zu­füh­renden kontinuierlichen GPR-­Mes­sun­gen zu ermöglichen, haben die chinesischen Partner des XIEG inzwischen ein eigenes GPR-Antennensystem erworben. Auf Grundlage einer Serie zielgerichteter Workshops und Vorlesungen durch Patrick Klenk  im Frühjahr 2010 wurde dieses System im Rahmen der hier beschriebenen ersten Feldkampagne der RECAST Urumqi Wassergruppe in Betrieb genommen.

Datenakquise und hydrologische Modellierung

  • Zusammenstellung genereller Information und Input-Daten für das deskriptive hydrologische Modell (Hydrologie, Boden, Geologie, Vegetation, Wasserverbrauch und -qualität, Wasser­ressourcen und ihre Verteilung) in Zusammenarbeit mit WU Yunyun (Wasserbüro Urumqi)
  • Haushaltsbefragung  in Midong (durchgeführt durch die "Abfall"-Gruppe und die Projekt­partner am IUWA und XJAEPS): Vor­be­rei­tung der Fragen zu Was­ser­ver­brauch, Abwasser und Wasser­nutz­ungs­ef­fi­zienz, vorläufige Auswertung der Er­geb­nis­se. Im Bezug auf Wasser sind die grundlegenden Geräte in den meisten Haushalten vorhanden (Toilette, Waschbecken, Dusche, Waschmaschine), nur sehr wenige verfügen über eine eigene Badewanne oder Spülmaschine. Die Verschmutzung des Trinkwassers wird von mehr als 40% der Befragten als ernst bzw. sehr ernst betrachtet (nur 14% der befragten Bewohner geben an, dass die Qualität des Leitungswassers gut oder sehr gut ist), allgemeine Wasser- oder Flussverschmutzung jedoch weniger > die Bewohner sind sich der schwierigen Versorgungssituation und der Probleme bewusst, jedoch vor allem auf ihren eigenen Verbrauch bezogen. Trinkwasserverschmutzung wird in den Gebieten Yuanyi und Hongqiao als weniger schlimm erachtet, dort wird die Verbesserung der Situation auch als weniger notwendig gesehen > unterschiedliche Bedingungen in verschiedenen Gebieten innerhalb eines Distrikts. Fast 25% der Befragten gaben an, dass ihr Wasserverbrauch in den letzten Jahren gestiegen ist > potentiell Probleme bei der Versorgung bei gleichzeitigem Bevölkerungswachstum!
  • Landnutzungs- und Vegetations­klas­si­fi­ka­tion: Auswertung von Sa­tel­li­ten­bildern, Untersuchung der Vege­tat­ions­bedeckung und Land­nutz­ungs­klas­si­fi­ka­ti­onen zur Vor­be­rei­tung für die hydrologische Modellierung von Urumqi und Midong, um fehlende oder nicht verfügbare Daten zu ersetzen (s. Abb. unten links und Bachelor-Arbeit Brohmeyer 2011)
 

  • Analyse von Klimatrends und Gletscherveränderungen in der Großregion Urumqi      
    • Multitemporale Detektion der Gletscherveränderung im östlichen Tian Shan   (AR Xinjiang, China) im Kontext des Klimawandels Bachelor-Arbeit J. Fuchs 2011
    • Auswertung der Temperatur- und Niederschlagsdaten von 15 Klimastationen im Umkreis von Urumqi (AR Xinjiang, China) Bachelor-Arbeit N. Barth 2011
  • Hydrologische Modellierung für Urumqi:
    • Studie zum urbanen hy­dro­lo­gischen System von  Prof. Huifang JIANG: Black-Box­Modellierung für die Was­ser­flüsse in Urumqi, Grundlage und An­knü­pfungs­punkt für die Modellierungen  im Einzugsgebiet
    • Vorläufige Ab­schä­tzung und Be­rech­nung der Ein­zugs­ge­biete und Ab­flüsse (s. Abb. oben rechts)
    • Design des Ent­scheidungs­unter­stützungs­systems für  das Was­ser­management entwickelt und an die verfügbaren Daten und spezifischen  Bedürf­nisse der Benutzer angepasst

Mögliche Umsetzungprojekte und Zusammenarbeit mit den anderen Arbeitsgruppen

  • Bericht zur  Hedong Kläranlage und zur Nutzung geklärter Abwässer für die Bewässerung (DAAD-Stipendiat Dr. Ping CHEN am Geographischen Institut)
  • Bericht “LCA and possibilities for water management“, Zusammenfassung der Ergebnisse des gemeinsamen Workshops “Presentation and illustration of environmental management instruments (methods / tools)“ mit den Gruppen "Abfall" und "Energie"
  • "Ein Ökoprofil der ZhongTai Chemical Company, Urumqi – Modellierung von Stoff- und Ener­gie­flüs­sen und Analyse des Potenzials zum Energie- und Rohressourcensparen" von Li NIU, ifeu GmbH (TG Energy): Analyse der Ergebnisse im Bezug auf Wasserverbrauch und mögliche Wiederverwendung

 

Capacity building - Erweiterung der Fachkompetenzen

Wie im Projektantrag formuliert, besteht eines der zentralen Ziele darin, unsere chinesischen Partner in der Anwendung der verwendeten Methoden, der Benutzung der eingesetzten Instrumente und der Analyse der erhobenen Daten auszubilden, um (i) Zugriff auf Daten zu erhalten, die von der deutschen Seite nicht direkt erhoben werden können, (ii) eine effektive Überwachung der Ver­än­de­rungen im Un­ter­su­chungs­ge­biet zu sichern und (iii) eine weitergehende Verwendung der Methoden zu erreichen. In Bezug auf die hydrologische Modellierung und das damit verbundene Ent­schei­dungs­un­ter­stützungs­system, beinhaltet dies Informations- und Trainingsworkshops für die ver­ant­wort­li­chen Ent­schei­dungs­trä­ger. All diese Maßnahmen werden als Mittel angesehen (i) Vertrauen zwischen den Pro­jekt­part­nern aufzubauen, (ii) gemeinsames Lernen zu ermöglichen sowie (iii) Aufmerksamkeit auf diesen Forschungs- und Anwendungsbereich zu lenken.

  • Eine Vorlesungsreihe für Doktor- und Masterstudenten am XIEG über Methoden der an­ge­wand­ten Geophysik wurde im Frühjahr 2010 durchgeführt, mit speziellem Schwerpunkt auf die Erhebung und Analyse von Georadardaten sowie die Verwendung verwandterelektro­ma­gne­tischen Methoden wie Time- Domain Reflectometry (TDR) zur Bestimmung des Bo­den­was­ser­ge­hal­tes.
  • Im Rahmen der Feld­kam­pagne im Frühjahr 2010 wurden die chi­ne­si­schen Partner in der Verwendung ihrer neu erworbenen GPR Geräte geschult (s. Bild links)
  • Dieser Schu­lungs­pro­zess wird es den Partnern des XIEG ermöglichen auch unabhängig Daten zu er­he­ben, weitere span­nende For­schungs­er­gebnisse sind zu erwarten.
  • In der Folge der Feldkampagne sind die deutsche und die chinesische Seite im Moment dabei, die erhobenen Daten in regem Austausch gemeinsam auszuwerten und zu interpretieren. Dies vertieft die Fähigkeiten zur Datenanalyse aller beteiligten Partner.
  • Ein ausgedehnter Forschungsaufenthalt von DAAD-Stipendiat Dr. Ping CHEN (XJAEPS) in Heidelberg wurde organisiert und unterstützt vom 10. Oktober 2009 bis zum 10. Januar 2010. Sein Forschungsinteresse galt vor allem dem Vergleich der Abwasserbehandlung und -standards in Deutschland und China.