Abschlussarbeiten
Die Abteilung Boden und Umwelt betreut ein umfangreiches Messnetz im Rahmen des Umweltmonitorings und befasst sich mit einem breiten bodenkundlichen Spektrum an Aufgaben und Projekten, die eine ideale Grundlage für Abschlussarbeiten (Bacheloarbeit / Masterarbeit) bieten.
Die Abschlussarbeiten werden gerne in Kooperation mit der jeweiligen Hochschule betreut. Eigene Ideen für Abschlussarbeiten werden gern unterstützt, sofern sie auch im Interesse der Abteilung sind. Bitte kontaktieren Sie hierfür die jeweiligen Ansprechpartner.
Aktuell bietet die Abteilung Boden und Umwelt folgende Themen für Abschlussarbeiten (B.Sc. / M.Sc) an:
„Schwammwald“ – Wirkungsbewertung von Versickerungsmulden (M.Sc.)
Problemstellung und Hintergrund der Arbeit:
Das forstliche Wegenetz ist eine wichtige Ursache für die Konzentration von Oberflächenabfluss in Wäldern. Wegebegleitgräben führen das abgeleitete Wegewasser sehr schnell unterliegenden Fließgewässern zu, wodurch sie zur Beschleunigung des Abflusses und der Erhöhung von Hochwasserspitzen beitragen. Das Wasser aus den Wegebegleitgräben wird im Forstwegebau in der Regel mit Dolen, Rohren aus Kunststoff oder Beton, unter den Forstwegen durchgeleitet und dabei stark konzentriert. Dadurch wird auch der Anteil des Niederschlags, der in den Waldboden infiltrieren kann, reduziert.
Im Bleichtal (Gemeindewald Kenzingen und Herbolzheim) wurden und werden vielfältige Maßnahmen zum Rückhalt und zur dezentralen Versickerung von Wegewasser durchgeführt, mit Hilfe derer das Hochwasserrisiko und die Wegeerosion reduziert werden sollen.
Im Rahmen der Masterarbeit soll die Wirkung der Mulden auf die Abflussprozesse (Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss, Infiltration, …) hydrologisch und hydraulisch modelliert werden. Im Umkreis von mehreren angelegten Versickerungsmulden wurden bereits im Jahr 2023 Bodenfeuchtesensoren installiert. Die dort erfassten Daten sollen genutzt werden, um die Modellierungsergebnisse hinsichtlich der „Schwammwirkung“ der Mulden auf den Bodenwasserhaushalt zu validieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zu Erkenntnissen über die räumliche und zeitliche Wirkung von Maßnahmen des dezentralen Wasserrückhaltes im Wald bei, welche für die Planung und Umsetzung zukünftiger Maßnahmen relevant sind.
Arbeitsprogramm
Im Zuge der Masterarbeit soll auf Standortskala im Bereich der angelegten Mulden hydrologisch und hydraulisch modelliert werden (RoGeR dyn (Steinbrich et al., 2021)), um Aussagen über den Einfluss von Versickerungsmulden auf den Bodenwasserhaushalt zu treffen. Die Modell-Ergebnisse sollen mit der Auswertung der gemessenen Bodenfeuchte-Zeitreihen in Hinblick auf verschiedene Abflusskomponenten (Reduktion des Oberflächenabflusses, Erhöhung der Infiltration in den Waldboden, Veränderung des Zwischenabflusses) evaluiert werden.
Anforderungen an die Kandidatinnen und Kandidaten
Gute Kenntnisse in R oder python und in einer GIS-Software (ArcGIS, QGIS) erforderlich. Kenntnisse in hydraulischer Modellierung sind von Vorteil, können aber auch während der Arbeit erworben werden. Die Betreuung und Unterstützung in allen Arbeitsschritten sind sichergestellt. Die Arbeiten erfolgen in enger Absprache mit der beteiligten unteren Forstbehörde.
„Schwammwald“ – Wirkungsbewertung von Rigolen (M.Sc.)
Problemstellung und Arbeitshypothesen:
Das forstliche Wegenetz ist eine wichtige Ursache für die Konzentration von Oberflächenabfluss in Wäldern. Wegebegleitgräben führen das abgeleitete Wegewasser sehr schnell unterliegenden Fließgewässern zu, wodurch sie zur Beschleunigung des Abflusses und der Erhöhung von Hochwasserspitzen beitragen. Das Wasser aus den Wegebegleitgräben wird im Forstwegebau in der Regel mit Dolen, Rohren aus Kunststoff oder Beton, unter den Forstwegen durchgeleitet und dabei stark konzentriert. Dadurch wird auch der Anteil des Niederschlags, der in den Waldboden infiltrieren kann, reduziert. Ein dezentraler Rückhalt von Niederschlagswasser bzw. Oberflächenwasser kann dazu beitragen, die Hochwasserentstehung aus Waldgebieten abzumildern und zu verzögern und zugleich die Bodenwasserverfügbarkeit für Waldbestände zu verbessern. In Baden-Baden wurde die Ableitung des Wegewassers in den letzten Jahren durch eine Vielzahl an Maßnahmen des dezentralen Wasserrückhalts optimiert. Ein zentraler Bestandteil des Konzepts ist hier der Ersatz von Dolen durch Rigolen, in den Forstweg eingelassene Schotterpakete, die den Abfluss bremsen und weniger stark konzentrieren. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Wirkung der Rigolen auf das Abflussverhalten gemessen und im Vergleich zu Dolen quantifiziert werden. Dazu werden am Ein- und Auslauf ausgewählter Rigolen und Dolen vor Ort Wasserstands-Messungen durchgeführt werden.
Arbeitsprogramm
Die in den letzten Jahren gebauten Rigolen im Forstrevier Haueneberstein (Stadtwald Baden-Baden) sollen bezüglich ihrer Wirkung auf das Abflussverhalten bewertet werden. Zur Wirkungsbewertung sollen die erfassten Wasserstand-Daten hinsichtlich des Abflussverhaltens ausgewertet werden. Zusätzlich sollen der aktuelle (mit Rigolen) und der ursprüngliche Zustand (ohne Rigolen) mit Hilfe einer hydraulischen Modellierung (RoGeR dyn (Steinbrich et al., 2021)) in Hinblick auf verschiedene Abflusskomponenten (Verringerung von Oberflächenabfluss, erhöhte Infiltration) verglichen werden. Hierfür soll mithilfe der Messungen eine Methodik zur Parametrisierung von Rigolen im Modell entwickelt werden.
Anforderungen an die Kandidatinnen und Kandidaten
Sehr gute Kenntnisse in R oder python und in einer GIS-Software (ArcGIS, QGIS) erforderlich. Kenntnisse in hydraulischer Modellierung von Vorteil, können aber auch während der Arbeit erworben werden. Interesse an selbständigem Versuchsaufbau und Messungen im Wald. Die Betreuung und Unterstützung in allen Arbeitsschritten sind sichergestellt. Die Arbeiten erfolgen in enger Absprache mit der beteiligten unteren Forstbehörde.
Literatur
Steinbrich, A., Leistert, H., Weiler, M. (2021). RoGeR – ein bodenhydrologisches Modell für die Beantwortung einer Vielzahlhydrologischer Fragen. In: Korrespondenz Wasserwirtschaft 14. DOI: 10.3243/kwe2021.02.004