Wasserwesen (Subject) / Semester 1 (Lesson)

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• Wo wurde erstmals eine Druckwasserleitung mit einem Maximaldruck von bis zu rund 200mWS gebaut? Druckwasserleitung von Pergamon (zur Akropolis)
• Welchen Zweck hatten die Nilometer? Diente zu Hydrologischen Messungen
• Nennen Sie drei Beispiele für die Regulierung von Grund- und Oberflächengewässern im Altertum. Kanalisation von Mohenjo-Daro Kanalsystem im alten Babylon Kanäle Jerusalems
• Was war die „Cloaca Maxima“ und wozu diente sie? Größte Abwasserkanal des alten Roms, diente zur Trockenlegung der Senke zwischen Palatin und Kapitol, dem späteren Forum Romanum
• Wann begann etwa der systematische Ausbau von Kanalisationsanlagen in den Großstädten Europas? Mitte 19. Jahrhundert
• Nennen Sie 5 Aufgabengebiete der Wasserwirtschaft Trink- und Brauchwasserversorgung Abwasserentsorgung Be- und Entwässerung in der Landwirtschaft Transportmittel bei Schifffahrt Schadensverhütung bei Hochwasser
• Warum verwendet man in der Hydrologie unterschiedliche Raum-Zeit Maßstäbe? Durch die natürliche Variabilität der hydrologischen Vorgänge sind alle in der Hydrologie vorkommenden Größen Zufallsfunktionen, die in Raum und Zeit veränderlich sind
• Wie lassen sich oberirdische und unterirdische Einzugsgebiete abgrenzen? Durch ober- bzw. unterirdische Wasserscheiden
• Was ist eine „Wasserscheide“? Grenzverlauf zwischen 2 benachbarten Flusssystemen
• Welche Teilprozesse spielen im Wasserkreislauf eine Rolle? Niederschlag, Verdunstung, Versickerung, Abfluss, oberirdischer Abfluss
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• Wie lässt sich die Wasserbilanz über den Festlandsflächen beschreiben? Summe aus Abfluss und Evapotranspiration P=ET+R
• Was verstehen Sie unter der Anomalie des Wassers? Wasser dehnt sich unterhalb von 3,98°C weiter aus, selbst beim Wechsel in den festen Aggregatszustand
• Was verstehen Sie unter Sublimation? So bezeichnet man den Prozess des unmittelbaren Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand, ohne sich vorher zu verflüssigen
• Was kennzeichnet eine laminare und was eine turbulente Strömung? Laminar: Strömungen ohne Turbulenz und Wirbelbildung, jeder Partikel bewegt sich geradlinig Turbulent: Instationäre Strömung, jeder Artikel bewegt sich dreidimensional und unregelmässig, Wirbel
• Erläutern Sie an Hand der Froude-Zahl die Begriffe „strömen“ und schießen“ Fr<1 – strömender Strömungszustand, Fr>1 – schießender Strömungszustand
• Was bewirkt der Golfstrom? Mildes Klima in Europa
• Welche Rolle spielt die Verdunstung beim Austausch der Energieströme zwischen Meeren und Festland? Mit dem atmosphärischen Feuchtetransport vom Meer zum Land wird ein äquivalenter Strom latenter Wärme transportiert. Die für die Verdunstung in Anspruch genommene Energie wird bei der atmosphärischen Kondensation wieder freigesetzt. Da die über dem Meer für die Verdunstung benötigte Energie größer als die durch Kondensation freigesetzte ist, entsteht ein Kühlungseffekt, dem ein Erwärmungseffekt über dem Land entspricht
• Auf welchen 3 Ebenen erfolgt der biogene Stoffumsatz im Gewässer? Produzenten, Konsumenten, Destruenten
• Wie bezeichnet man die Zunahme der Trophie? Eutrophierung
• Nennen Sie 4 Einzelprozesse im Stoffhaushalt Sauerstoffhaushalt, Kohlenstoffhaushalt, Stickstoffkreislauf, Phosphorkreislauf
• Durch welche Kenngrößen wird der Sauerstoff – Kohlenstoff – Kreislauf beeinflusst? Sauerstoffgehalt, Temperatur, Luftdruck, Globalstrahlung
• Was verstehen Sie unter BSB5? Biochemischer Sauerstoffbedarf – Masse an gelösten Sauerstoff die zum oxydativen biologischen Abbau organischer Stoffe im Wasser in 5 Tagen bei 20°C benötigt wird
• Was verstehen Sie unter CSB? Chemischer Sauerstoffbedarf – äquivalente Masse an Sauerstoff zur Oxydation von Wasserinhaltsstoffen, die dem reduzierten Anteil des zugesetzten Oxydationsmittels (Kaliumdichromat oder Kaliumpermanganat) entspricht 
• Erläutern Sie den Stickstoffkreislauf Ammonifitkaiton – Nitrifikation – Stickstoffassimilation – Denitrifikation – Stickstoffixierung – Nitrifikation durch Energie 
• Auf welchen Pfaden kann der Nährstoffeintrag in die Gewässer erfolgen? Kanalisation, Grundwasserabfluss, Kläranlagen, Luft, Waldstreu, Düngung, Weidetiere, landwirtschaftliche Betriebe, Dränagen, Zwischenabfluss, Erosion
• Über welche natürlichen Reinigungsmechanismen verfügt der Wasserkreislauf? Destillation und physikalisch-chemische Selbstreinigung in der atmosphärischen Phase Physikalisch-chemische und biologische Selbstreinigung in der Bodenphase Mechanisch und biologisch-chemische Selbstreinigung in der Gewässerphase
• Was verstehen Sie unter konvektiven Niederschlägen? Gebunden an vertikale Luftbewegungen -> Konvektion, idR Schauerniederschlag
• Wie viel Liter/m2 entspricht die Niederschlagshöhe von 1mm? 1 l/m2
• In welchem Verhältnis stehen Regenspende, Niederschlagshöhe und Regendauer zueinander? Regenspende: in l oder m3 pro Sekunde pro ha Niederschlagshöhe: in mm oder l/m2 Regendauer: in Sekunden Lange Niederschlagsereignisse weisen nur eine geringe Intensität auf, kurze Ereignisse mit hoher Intensität verbunden
• Nennen Sie 4 und erläutern Sie ein Messprinzip bei der Niederschlagsmessung Punktmessungen: Niederschlagssammler – Totalisator, Niederschlagsmesser, Niederschlagsschreiber Gebietsmessungen: Radarmessung, Satellitenmessung Erläuterung Niederschlagssammler – Totalisator: Gerät zur Messung der Niederschlagsmengen über einen längeren Zeitraum, Zylinder auf Rohrstützen als Sammelgefäß mit ca 500cm2 Auffangfläche, zusätzlich ist hier noch ein Gefrier- und Verdunstungsschutz sowie Windschutz notwendig. Die zeitliche Auftragung erfolgt über Schreiber (Zylinder mit Schwimmer und Schreibarm, Trommel)
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• Wozu werden Gebietsniederschläge berechnet? Grundlagen für siedlungs- und schutzwasserwirtschaftlichen Planungen, z.B. Kanalnetzberechnungen, Dimensionierung von Versickerungsanlagen usw.
• Was sind die wesentlichen Einflussfaktoren für die Schneeschmelze? Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Strahlung, warmer Regen
• Nennen Sie die 3 wichtigsten Einflussfaktoren für die Verdunstung Atmosphäre, Vegetationsdecke, Boden
• Was verstehen Sie unter „latentem Wärmestrom“? Ein latenter Wärmestrom transportiert Wärme durch Wasserdampf, dabei nimmt er Energie durch Verdunstung auf und setzt sie durch Kondensation frei
• Worin besteht der Unterschied zwischen „potentieller Verdunstung“ und „realer Verdunstung“? Potentielle Verdunstung ist die maximal mögliche Verdunstungshöhe eines Standortes bei optimalem Wasserangebot, das Umsetzung des gesamten Energieangebotes ermöglicht, Reale Verdunstung ist die tatsächlich auftretende Verdunstung bei vorhandenem Energie und Wasserangebot
• Womit kann die potentielle Verdunstung gemessen werden? Evaporimeter
• Erläutern Sie Zweck, Aufbau und die Funktionsweise des „Lysimeters“ Zwecke: Ermittlung von Bodenwasserhaushaltsgrössen und zur Beprobung von Bodensickerwasser Aufbau und Funktionsweise: Lysimeter sind oben offene Zylinder, die mit einem Bodenkern gefüllt und in den Boden so eingelassen sind, dass sie mit ihrer Umgebung glatt abschließen. Am unteren Ende ist der Zylinder verschlossen. Das Sickerwasser wird am Boden des Zylinders aufgefangen und zu einer Messvorrichtung geleitet. Der im Lysimeter befindliche Boden ist in der Regel ein ungestörter Bodenkern aus der nahen Umgebung, kann bei speziellen Fragestellungen aber auch ein gestörter, künstlich geschichteter Boden sein. Die Oberfläche des Bodenkerns im Lysimeter ist meist mit der Vegetation der unmittelbaren Umgebung bewachsen.
• Wozu dient das Verfahren nach „HAUDE“? Nur für die empirische Berechnung von Monatssummen der Verdunstung
• Erläutern Sie die Begriffe „Abflussbildung“ und „Abflusskonzentration“ Abflussbildung: Bei dem Prozess der Abflussbildung wird aus dem den Erdboden direkt erreichenden Niederschlag oder aus der Schneeschmelze der sowohl unmittelbar als auch verzögert zu Abfluss gelangender Wasseranteil gebildet Abflusskonzentration: Beim Prozess der Abflusskonzentration wird der flächenhaft verteilte Effektivniederschlag zu dem nächstgelegenen Vorfluter durch auf der Landoberfläche oder im Boden stattfindende laterale Fließvorgänge geleitet
• Welche Anforderungen müssen Pegelmessstellen erfüllen? Immer leicht zugänglich Kein Rückstau oberhalb des Zusammenflusses mit anderen Gewässern Keine Beeinflussung durch Betrieb von Wasserkraftanlagen, Wehren, Talsperren udgl. Günstig in geraden Flussstrecken, oberhalb eines Gefällesprunges Stabiler Messquerschnitt, keine Erosion oder Aufladung Sohle frei von Verkrautungen
• Warum ist der Pegelnullpunkt in der Regel unterhalb der Sohle an der Pegelmessstelle? Damit bei niedrigem Wasserstand kein negativer Wert auftritt
• Welche Methoden der Durchflussmessung kennen Sie? Hydraulische Methoden, Geschwindigkeitsflächenmethoden, volumetrische Methoden, Tracermethoden
• Erläutern Sie das Prinzip der Durchflussmessung mit Hilfe einer Geschwindigkeitsflächenmethode Durchflussermittlung über eine Vielzahl von lotrechten, punkthaften Geschwindigkeitsmessungen (Vielpunktverfahren, alternativ Einpunkt  und Mehrpunktverfahren) und daraus Ermittlung der mittleren Lotrechtengeschwindigkeit und Berechnung des Gesamtdurchflusses 
• Erläutern Sie das Messprinzip der Tracermethode. Bei welchen Messbedingungen würden Sie die Tracermethode anwenden? Das Tracerverfahren, auch Verdünnungsmethode, besonders bei Grundwasser Markierungsversuch genannt, ist eine Form der Abflussmessung, einem hydrologischen Verfahren zur Fließgeschwindigkeitsmessung. Dabei wird durch gezielte Zugabe eines sogenannten Tracers (Markierungsstoffes) in ein Fließgewässer und durch anschließende Messung des Konzentrationsabfalls weiter flussabwärts der Abfluss ermittelt. Parallel wird auch die Verweilzeit gemessen, was bei Grundwasser eine wichtige Information ist – dort ist es auch die wichtigste Methode zur Gewässerkartierung an sich, da man so auch im Untergrund feststellen kann, welche Wege das Wasser überhaupt nimmt Die Verdünnungsmethode wird vor allem zur Abflussbestimmung von Wildbächen eingesetzt, da herkömmliche Messmethoden wie die Flügelmessung aufgrund der starken Turbulenzen und der hohen Geschiebe- und Treibgutführung nicht durchführbar sind und der Messquerschnitt durch große Steine nicht eindeutig bestimmbar ist. Dies sind jedoch ideale Voraussetzungen für das Tracerverfahren, da es durch die starken Turbulenzen zu einer guten Durchmischung des zugeführten Markierungsstoffes kommt.
• Was ist eine Abflusstafel? Auf einer Abflusstafel werden die Werte der Abflusskurve wiedergegeben. Die Abflusstafel dient zur überschlägigen Ermittlung des Abflusses an einem Pegel, dessen Wasserstand bekannt ist. Ist eine Durchflusskurve aufgestellt, extrapoliert und ihr zeitlicher Gültigkeitsbereich festgelegt, wird aus den Koordinaten der Durchflusskurve eine Durchflusstabelle (Abflusstafel) aufgestellt, die eine eindeutige Umsetzung der Wasserstände in Durchflüsse gewährleistet und hierfür maßgebend ist.
• Warum müssen analoge Ganglinien diskretisiert werden? Da sonst keine mathematische Beschreibung der Ganglinie möglich ist
• Erläutern Sie „Summenlinie“, „Abflussdauerlinie“ und „Füllenlinie“. Welchem Zweck dienen diese Auswertungen? Summenlinie: fortschreitende Summierung der Ganglinie über die Zeitachse, Wendepunkt der Summenlinie entspricht Maximal- oder Minimalwert der Ganglinie -> wichtig für die Speicherbewirtschaftung Abflussdauerlinie: gibt an, an wie vielen Tagen ein Abfluss unter oder überschritten wird, wird benötigt für die Berechnung von Laufwasserkraftwerken und Wasserentnahmen für Brauchwasser Füllenlinie: Integration der Abflussganglinie über die Ordinatenachse oberhalb eines Schwellwertes, beginnend mit dem Scheitelabfluss, Eingrenzung der Schwankungsbreite von HW durch Hüllkurve – Rückhaltewirkungslinie für Speicherbemessung
• Was bedeuten die folgenden wasserwirtschaftlichen Hauptwerte MHW, HQ20, MQ, HHW, NNQ? MHW: mittlerer Hochwasserstand HQ20: 20jähriges Hochwasser MQ: mittlerer Abfluss, z.B. über 1 Jahr HHW: höchster jemals gemessene Hochwasserstand NNQ: niedrigster jemals gemessener Niedrigwasserabfluss
• Wo findet im Wasserkreislauf der Landflächen „Speicherung“ statt? Oberirdische Speicher: Vegetationsdecke (Interzeptionsspeicher), Mikrodepressionen der Erdoberfläche (Muldenspeicherung), Schnee- und Eisdecke (Schneespeicherung) oberirdische Fließ- und Standgewässer (Flussbett- und Seenspeicherung), künstliche Speicher Unterirdische Speicher: ungesättigte Bodenzone (Bodenfeuchtespeicher), Grundwasserzone (Grundwasserspeicherung)
• Was stellen Grundwassergleichen dar? Darstellung der Grundwasserstände

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