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:
Modellierung der Wirksamkeit von Maßnahmen zum dezentralen Wasserrückhalt in bewaldeten Einzugsgebieten (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 und Erhöhung von Hochwasserspitzen beitragen. Gleichzeitig wird dadurch 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 verbessern.
Der steigende Anteil wassergebundener Wege hat in den letzten Jahren zu einer Erhöhung der Unterhaltungskosten für das forstliche Wegenetz geführt. Ursächlich hierfür ist häufig eine mangelhafte Ableitung des Wegewassers, unter anderem durch eine nicht optimale Platzierung von Dolen. Eine optimierte Ableitung des Wegewassers und eine gezielte Wiederversickerung in geeignete Waldbestände führen somit nicht nur zu den oben beschriebenen Verbesserungen des Gebietswasserhaushalts, sondern haben gleichzeitig auch ökonomische Relevanz, indem Erosionsschäden an Wegekörpern vermieden und Wegeunterhaltungskosten reduziert werden können.
Arbeitsprogramm
In einer Modellregion sollen Methoden für die Identifikation von Hotspots der Abflusskonzentration und für die Optimierung der Wegeentwässerung erarbeitet werden. Aufbauend auf eine vorhandene GIS-gestützte Analyse der Topographie und des Wegenetzes sollen zunächst Hotspots der Abflussentstehung und -konzentration identifiziert werden.
In ausgewählten Bereichen mit hoher Abflusskonzentration wird das Wegenetz im Hinblick auf eine optimierte Wegeentwässerung und Wiederversickerung von Wegewasser in angrenzende Waldbestände untersucht. Hierfür werden neben der kleinsträumigen Topographie auch die lokalen Bodeneigenschaften (Wasserinfiltrations- und -speicherkapazität) sowie die vorhandenen Waldbestände berücksichtigt. Verschiedene bauliche Lösungen zur Wegewasserableitung sollen mit Hilfe einer hydraulischen Modellierung (z.B. RoGeR, Steinbrich et al. 2016) im Hinblick auf deren hydraulische Wirksamkeit (Verringerung von Oberflächenabfluss auf den Wegekörpern, Erhöhung der Infiltration in den Waldbestand) verglichen werden.
Anforderungen an die Kandidat*innen
Modellierungskenntnisse, idealerweise mit hydraulischen Modellen, erforderlich. Gute Kenntnisse in R und einer GIS-Software (ArcGIS, QGIS) von Vorteil. Die Betreuung und Unterstützung in allen Arbeitsschritten ist sichergestellt.
Literatur
Steinbrich, A., Leistert, H., Weiler, M. (2016). Model-based quantification of runoff generation processes at high spatial and temporal resolution. Environmental Earth Sciences 75(21).
Katalog von Maßnahmen zum dezentralen Wasserrückhalt im Wald (B.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 und Erhöhung von Hochwasserspitzen beitragen. Gleichzeitig wird dadurch 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 verbessern.
Im Rahmen der Waldstrategie 2050 des Landes Baden-Württembergs soll der Wasserrückhalt in Wäldern gestärkt werden. Neben flächig wirksamen Maßnahmen des Waldumbaus und der Waldbewirtschaftung sollen hierfür kleine dezentrale Einrichtungen zur Speicherung und Wiederversickerung von Wasser (z.B. Versickerungsmulden oder -gräben) eingerichtet werden. In vielen Forstrevieren wurden solche Maßnahmen zum dezentralen Wasserrückhalt bereits durchgeführt. Eine umfassende Dokumentation der Maßnahmen liegt bislang jedoch nicht vor.
Arbeitsprogramm
Die im Bereich der öffentlichen Wälder bereits durchgeführten Maßnahmen sollen mit Hilfe einer Umfrage unter den Revierleitenden erfasst und katalogisiert werden. Zusammen mit einer Literaturstudie zu geeigneten Maßnahmen für den Wasserrückhalt soll ein Maßnahmenkatalog erarbeitet werden, in welchem die Maßnahmen im Hinblick auf ihre gewünschte Wirkung (Hochwasser-/Erosionsschutz), positive und negative sekundäre Wirkungen sowie die Umsetzungserfordernisse (u.a. Aufwand für Einrichtung und Wartung) beschrieben werden. Die Bewertung der Wirkung und Eignung der Maßnahmen soll dabei auch im Hinblick auf die unterschiedlichen Naturräume in Baden-Württemberg (Topographie, Böden, Geologie) eingeschätzt werden.
Anforderungen an die Kandidat*innen
Kontaktfreudigkeit für die Durchführung von Interviews mit Revierleitenden. Führerschein ist von Vorteil, um für einige der Maßnahmen auch eine Fotodokumentation anlegen zu können. Grundkenntnisse in einer GIS-Software (ArcGIS, QGIS) sind für die kartenmäßige Darstellung der Maßnahmen von Vorteil, können aber auch während der Arbeit erworben werden. Die Betreuung und Unterstützung in allen Arbeitsschritten ist sichergestellt.