Vízügyi Közlemények, 1993 (75. évfolyam)

3. füzet - Jolánkai Géza-Bíró István-Szász Rita: A Rajna-vízgyűjtő pontszerű és nem pontszerű szennyezésének vizsgálata

A Rajna-vízgylíjtő pontszer!) és nem pontszerű szennyezésének modellezése 263 Modellierung der punktinäßigen und diffusen Verschmutzungen des Rhein-Einzugsgebiets von Dr.-Ing. Géza JOLÁNKAI, CSc, Dipl.-Ing István BÍRÓ und Dipl.-Ing. Rita SZÁSZ Im Rahmen des von 1990 bis 1992 durchgeführten Projekts wurde, zwecks Emittlung der Anteile der den verschiedenen Schmutzquellcn entstammenden Schmutzstoff-Belastungen, das im Forschungszentrum für Wasserwirtschaft VITUKI (Budapest) entwickelte Einzugsgebietsmodell SENSMOD auf das an der Universität Utrecht (Molland) entwickelte Geographisches Informationsystem (GIS) des Rhein-Einzugsgebietes angewandt. Der Auftraggeber war das Internationale Institut für Angewandte Systemsanalyse BASA (Laxcnburg, Osterreich), im Rahmen eines größeren holländischen Projekts (Staatliches Institut für Gesundheitswesen und Umwelthygiene, RIVM, Bilthoven, Holland). Die Untersuchung umfaßte die Belastungsbilanzen der Schmutzquellen von Kadmium, Phosphor, Stickstoff und biomechaniker Sauerstoffbedarf (Bilder 1 bis 3). Das Modellsystem SENSMOD wurde zunächst auf Grund der hydrologischen und Verschmutzungsdatcn einiger ausgewählter Jahre kalibriert und sodann mit den Daten der bei der Kalibration nicht berücksichtigten Jahre kontrolliert. Die Daten wurden von den ausländischen Partnern und anderen ausländischen Institutionen geliefert (Tabelle I). Das Modellsystem SENSMOD (Bild 4) beschreibt die Wasser- und Schmutzstoff-Bilanzen eines beliebig ausgewählten Zustandes oder einer beliebigen Zeitspanne für eine bestimmte Anzahl von Abschnitten eines beliebig komplexen Gewässersystems, wobei diese Anzahl durch die Anzahl der Durchfluß- und Wasscrgüte-Meßstationcn, der punktmäßigen Abwassereinführungen und der zu berücksichtigenden Zubringer bestimmt ist. Im Fall des Rheins wurden die Berechnungen - auch vom Charakter der jeweiligen Untersuchung abhängig - für 100 bis 120 Abschnitte durchgeführt, was -unseres Wissens - die bislang ausführlichste Modelluntersuchung des Systems bedeutete (Bilder 5 und 6). Als Endergebnisse der Berechnungen wurden erhalten: die Durchfluß- und Wassergüte-Längsschnitte des Gewässersystems bzw., daran anknüpfend, die gebietliche Verteilung der diffusen, d.h. nicht-punktmäßigen Belastungen, die auch kartenmäßig veranschaulicht werden konnte. Letzteres Ergebnis kann im Hinblick auf den Rhein als neu bezeichnet werden. Dieses Ergebnis ist gleichzeiting auch von großer Bedeutung, da infolge der während der vergangenen Jahrzehnte getroffenen zunehmend strengeren Maßnahmen heute schon bei vielen Komponenten der überwiegende Teil der Belastung auf die diffusen Verschmutzungen zurückzuführen ist. Für das Kadmium wurde die Kalibration mit den Daten des Jahres 1977 durchgeführt (in diesem Jahr stellte dieser gefährlichen Schmutzstoff noch die Quelle schwerwiegender Probleme dar). Es wurde festgestellt, daß etwa 40% der gesamten Kadmiumbelastung diffusen Quellen entstammte, welche sich räumlich auf die Umgebungen der großen Industriezentren konzentrierten. Zwar ist der somit berechnete Wert höher, als derjenige von 20-25%, wie es früher von anderen Forschern geschätzt wurde, doch wurde das Modell auch mit den Daten des Jahres 1988 betätigt, und der dabei erhaltene Anteil von etwa 90% der diffusen Belastungen stimmt mit den übrigen Einschätzungen überein, wodurch also auch die ersteren Modellergebnisse weitgehend bestätigt (Bilder 7 und 9: Tabelle II). Die Ergebnisse der für den Phosphor durchgeführten Kalibration und Verifikation stimmen schon weitgehend mit den Schätzwerten der einschlägigen lokalen Fachliteratur überein, da ja diese Komponente, auf Grund sehr ausführlicher Daten, auch von anderen Forschern analysiert wurde. Mit Hilfe des Modells konnten auch die Auswirkungen der bei punkmäßigen Vcrschmutzungsquellen während des vergangenen Jahrzehnts durchgeführten bedeutenden Regelmaßnahmen vollständig rekonstruiert werden. So kann also auch der Schätzung hohe Wahrscheinlichkeit zugesprochen werden, daß infolge der durch die Deutsche und die Internationale Rheinkommission für 1995 vorhergesagten weiteren Maßnahmen zur Helastungsvenninderung eine weitere resultierende Belastungsreduktion von 44,6% an der deutsch/holländischen Grenzstation (laut Modell) zu erwarten ist (Bilder 10 und 11; Tabelle III).