Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 AK Wasserqualität - Bezirksregierung Köln, 07.11.2017 Dr. Sabine Bergmann (LANUV NRW) 08.11.2017
Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 Zielsetzung, Projektorganisation, Stand der Arbeiten (TITEL) Regionalisierte Quantifizierung der diffusen Stickstoff-Einträge in das Grundwasser und Modellierung des N-Transports und der Fließ- und Verweilzeiten im Grundwasser in Nordrhein-Westfalen LANUV 08.11.2017 2
Projektbeteiligte Kooperationsprojekt GROWA GROWA+ NRW 2021 LANUV 08.11.2017 3
Projekt GROWA+ NRW 2021 Sachstand: Projektstart Dezember 2015 / Laufzeit bis Ende 2019 Dauer: ca. 4 Jahre Beteiligte: o Forschungszentrum Jülich (Herrmann/Kunkel/Tetzlaff/Wendland) o Geologischer Dienst (Linder/Schöbel/Schrey), o Landwirtschaftskammer NRW (Gömann/Pfingsten) o Thünen Institut (Brandes/Kreins) o LANUV NRW (Bergmann/Eisele) }Sowie: Experten- AK s; Sub-AK s; Begleit-AK, Aufgabenpakete: jeweils NRW-spezifische Weiterentwicklung / Aktualisierung: TP1) regional hoch auflösende, aktualisierte Nährstoffbilanzierung RAUMIS TP2) regional hoch auflösender Wasserhaushalt mgrowa TP3) regional hoch auflösende Verweil- und Fließzeiten DENUZ/WEKU TP4) regional hoch auflösende Denitrifikation im Aquifer Szenarien und Wirkungsabschätzungen: Reduktionsbedarf zur Zielerreichung im Grundwasser sowie im Oberflächenwasser und für den Küsten- und Meeresschutz (Rückrechnung), Wirkungsabschätzung WRRL-Programm, DüV und DüV-Novelle Abschlussveranstaltung / Abschlussbericht (->2019 -> Bestandsaufnahme WRRL) LANUV 08.11.2017 4
Beispiele für Fragestellungen I Fragestellung Ergebnis aus Zielgröße für Wie hoch ist der aktuelle N-Bilanzüberschuss der landwirtschaftlichen Flächen? Wie hoch ist die Grundwasserneubildung? Wie hoch ist der aktuelle diffuse N- Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer? Wie hoch ist der Reduzierungsbedarf der landwirtschaftlichen N- Überschüsse zur Erreichung der Umweltziele für Grundwasser und den Meeresschutz? Optional: Wie hoch sind die regionalen sowie die Gesamtkosten der Maßnahmen? RAUMIS DENUZ-WEKU Sog. Defizitanalyse im Sinne der EU-Kommission mgrowa DENUZ-WEKU-Modell Wasserwirtschaftlicher Vollzug RAUMIS-mGROWA- DENUZ-WEKU (N-Einträge aus Punktquellen: NEMO-Projekt) inverse Berechnung mit RAUMIS-mGROWA- DENUZ-WEKU (in Bezug auf Meeresschutzziele, zusammen mit mit MONERIS/MoreProjekt) Optional: Expertenschätzung der LWK und Hochskalierung auf NRW von TI Belastungsursachen Stoffstromanalysen Interaktion GW/OW Defizitanalyse Maßnahmeneffizienz Wirtschaftliche Analyse LANUV 08.11.2017 5
Beispiele für Fragestellungen II Fragestellung Ergebnis aus Zielgröße für Wie wirkt die Novelle der Dünge-Verordnung? Wie wirken die Maßnahmenprogramme der WRRL (Beratung, AUM, Greening)? Wann wirken sich Maßnahmen auf die Nitratbelastung im Grundwasser & den diffusen N-Eintrag in die Oberflächengewässer aus? Wie hoch ist die Denitrifikation im Grundwasser / wo sind die regionalen Schwerpunkte? Ist mit einer Abnahme der Denitrifikation im Grundwasser zu rechnen? Wenn ja um wie viel und wo? Szenarien mit RAUMIS und Übertragung auf DENUZ/WEKU 1. Mit RAUMIS berechnete Szenarien auf Basis Einzelmaßnahmen-spezifischer Maßnahmendokumentationen (Annahmen aus Literatur und Expertenwissen, Modellbetrieben etc.) 2. Wirkungsprognosen mit DENUZ - WEKU WEKU: Berücksichtigung der neu berechneten Verweilzeiten in der ungesättigten Zone und der Fließzeiten im oberen Grundwasserleiter WEKU unter Berücksichtigung der Datenauswertung der GW-Beschaffenheit an GW-Messstellen Ergebnis aus Datenauswertung der GW- Beschaffenheit (Denitrifikationsspezifische Parameter) an GW-Messstellen in TP4 Zielerreichungsprognose Zielerreichungsprognose; Maßnahmeneffizienz Zielerreichungsprognose; Fristverlängerungen Belastungsursache Stoffstromanalyse Zielerreichungsprognose LANUV 08.11.2017 6
Teilprojekt 1: Quantifizierung regionaler Stickstoffbilanzen der Landwirtschaft in NRW mit dem Modell RAUMIS N-Bilanzen: mw2014-2016 Horst Gömann (Landwirtschaftskammer NRW) Tony Pfingsten (Landwirtschaftskammer NRW) Elke Brandes (Thünen Institut) Peter Kreins (Thünen Institut)
Aktuelle Arbeiten (TP1) Prüfung der bisherigen Daten / Annahmen zu: Viehbesatz; Biomasseerzeugung Energiemais wurde im Rahmen des Nährstoffberichtes neu berechnet Veredelungsumfänge wurden durch Expertenwissen korrigiert Seite 8 20.10.2017 Düsseldorf
Datengrundlage / Methodik / Einordnung der Bilanzelemente - Erträge - Grünlanderträge Grünlanderträge wurden in Abhängigkeit der Raufutterfresserstruktur und der Besatzdichte der Raufutterfresser plausibilisiert Seite 9 20.10.2017 Düsseldorf
Datengrundlage / Methodik / Einordnung der Bilanzelemente - Koeffizienten - Nährstoffbedarfe u. Nährstoffentzüge WWEI SWEI ROGG WGER SGER HAFE KMAI TRIT/sgERBS ABOH SOJA SHUE WRAP NRRA SOEL KART ZRUE NDUE abs 20 20 40 40 40 40 20 20 20 20 30 30 30 60 80 rel 2,5 2,5 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 6 6 6 0,4 0,2 NZUG abs 120 rel 2,1 2,1 1,5 1,7 1,55 1,5 1,5 1,6 3,6 4,1 4,4 3,35 3,35 2,91 0,35 0,18 ANPR 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 0,3 0,8 NNPR 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 0,5 1,5 1,5 1,5 1,4 1,4 1,4 0,1 0,28 NRLF 0 0 0 0 0 0 0,1 mit 0,1 Experten 0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,25 Nähranfall aus der Tierhaltung MIKU AMMU KAUF KMAS FAUF FMAS BULL SAUH SMAS JUHE LEHE MAHH SOGE SCHA SOTI N-Verluste 0,26 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,20 0,35 0,448 0,454 0,448 0,448 0,5 0,448 N-Verbleib 0,74 0,757 0,757 0,757 0,757 0,757 0,757 0,8 0,65 0,552 0,546 0,552 0,552 0,5 0,552 GV 1,000 1,000 0,200 0,200 0,600 0,600 0,600 0,700 bei 0,159 Sonderkulturen 0,002 0,020 0,002 disaggregiert 0,004 0,150 0,300 N-Ausschei. 0,096 0,016 0,016 0,044 0,044 0,042 0,036 0,013 0,00028 0,00074 0,00029 0,00164 0,013 0,064 gülle 4.3 85 85 85 85 85 85 85 70 70 Koeffizienten wurden in Abstimmung angepasst (z.b. Entzug Winterweizen) bei Färsen angepasst Festmist 70 70 70 70 70 70 70 65 65 60 60 60 60 55 55 gülle 5.2 70 70 70 70 70 70 70 60 60 Festmist 60 60 60 60 60 60 60 55 55 50 50 50 50 50 50 Seite 10 20.10.2017 Düsseldorf
Datengrundlage / Methodik / Einordnung der Bilanzelemente - N-Bedarf - z.b.: Koeffizienten wurden in Abstimmung mit Experten im Sonderkulturbereich gebildet festgelegt (Bedarfsfunktionen des TI) Seite 11 20.10.2017 Düsseldorf
Datengrundlage / Methodik / Einordnung der Bilanzelemente - organischer N-Anfall - Vorgehensweise Anwendung von N-Ausscheidungsfunktionen leistungsabhängige Ausscheidungskoeffizienten bei Milchkühen absolute Ausscheidungen bei allen übrigen Tierhaltungsverfahren Berücksichtigung der gasförmigen Verluste Wirtschaftsdüngertransporte (mehr als 100.000 Transporte ausgewertet) Wirtschaftsdüngernachweisverordnung Importe wurden (WDungNachwV) Digitale Dossier Berücksichtigung von Gärsubstraten Vollständig erfasst Berücksichtigung der symbiotischen Doppelzählungen N-Fixierung Noch zu berücksichtigen: herausgerechnet Verbringensverordnung Klärschlammausbringung Seite 12 20.10.2017 Düsseldorf Für vier Jahre ausgewertet
Datengrundlage / Methodik / Einordnung der Bilanzelemente - mineralische Düngung aus Nährstoffvergleichen - Mineralische Düngung ist unverändert Einsparpotenziale weiterhin gegeben Seite 13 20.10.2017 Düsseldorf
Ausblick zu Teilprojekt 1 Schutzgebietszonen Zusammenstellung der Schutzgebietszonen Entwicklung eines methodischen Ansatzes zur Bedeutung der Schutzgebietszonen für die N-Bilanzberechnungen Aktualisierung der N-Bilanzen für 2014/16 sowie Bereitstellung für die hydrologischen Modelle bis Ende des Jahres Maßnahmenwirkungen wurden abgefragt und quantifiziert Beginn Maßnahmenanalyse Anfang 2018 Abschätzung der Wirkung von Grünlandumbruch Weiterentwicklung der Schnittstelle zwischen den Modellen Abschätzung Maßnahmenumfänge; -wirkung [WRRL; (nov. ) DüV] Aktualisierung der Eingangsdaten zur atmo. N-Deposition Seite 14 20.10.2017 Düsseldorf
TP 2 Hydrogeologie, Wasserhaushalt und N-Eintrag (I): vorläufig Erfolgte Aktualisierungen: Klimadaten der Periode 1992-2016 Bodenkarte, DLM, DGM, HK Aktualisierte Dränkarte Grundwasserflurabstand im Jahresgang gw-beeinflusste Böden der BK 50 Anstehende Arbeiten I Evaluierung und Kalibrierung des Gesamtabflusses Kalibrierung der BFI-Werte (nach finaler Kalibrierung des Gesamtabflusses) Ergebnisse zur Grundwasserneubildung GWN Anstehende Arbeiten II Endgültige Evaluierung und Kalibrierung der GWN unter Einbeziehung der Erkenntnisse aus dem Experten-AK vom 24.11. Abschlussbericht TP 2 (Teil I)
TP 2 Hydrogeologie, Wasserhaushalt und N-Eintrag (II): vorläufig Aktualisierungen: N-Bilanzen 2015 / 2016 (bis Dez. 2017) Aktuelle N-Depositionsdaten (bis Jan. 2018) Eintrag ins GW aus Kleinkläranlagen mgrowa-wasserhaushalt (bis April 2018) Anstehende Arbeiten (I) aktueller diffuser N-Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer inkl. Ergebnisevaluierung N-Minderungsbedarf Grundwasser N-Minderungsbedarf Oberflächengewässer unter Einbeziehung NEMO-Daten Anstehende Arbeiten (II) N-Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer basierend auf den verschiedenen Szenariorechnungen des TI inkl. Wirkungsprognose (Grundwasser und Meeresschutzziel)
TP 3 Verweil- und Fließzeiten: vorläufig Erfolgte Aktualisierungen: WEKU-Verfahren zur Fließzeitenermittlung im Grundwasser NRWs basierend auf aktualisierten Datengrundlagen Verfahren zur Verweilzeitenermittlung im Boden basierend auf aktualisierten Datengrundlagen Laufende Arbeiten : Verweilzeit Grundwasserdeckschichten (getrennt nach Locker- u. Festgestein): Abstimmung abgeleiteter Parameter mit GD und LANUV Diskussion der Modellergebnisse mit LANUV und GD Master-Arbeit; Umsetzung des Konzepts zur Ermittlung der Verweil- und Fließzeiten bis zum Erreichen fiktiver Punkte ( virtueller WRRL-Messstellen ) im Grundwasserleiter
TP 4 Denitrifikationsvermögen: Erfolgte Aktualisierungen: Abgeleitete Denitrifikationsbedingungen im Boden aktualisiert und plausibilisiert vorläufig Abgeleitete Denitrifikationsbedingungen im Grundwasser aktualisiert und plausibilisiert Anstehende Arbeiten I: Evaluierung der Datensätze erst nach ersten N-Eintragsmodellierungen möglich Validierung Nitratkonzentration im Sickerwasser (DENUZ) (z.b. mit Erftverband) N-Fracht-/ Konz. in Oberflächengewässern mit MONERIS / NEMO-Daten vorläufig Validierung Nitratabbau im Grundwasser (WEKU) über N2/Ar-Messungen mit LANUV Anstehende Arbeiten II Klassifikation von Regionen mit niedriger / mittlerer / hoher Denitrifikation, sowie künftig ggf. nachlassender Denitrifikationskapazität im Grundwasserleiter Abschlussbericht
Zielsetzungen Projekt GROWA+ NRW 2021 Modellergebnisse aus dem Projekt sollen das Land NRW bei der Erfüllung der Anforderungen zur Zielerreichung sowie bei der Erfüllung seiner Berichterstattungspflichten gegenüber dem Bund und der EU im Rahmen der Umsetzung der EG-Nitrat- und Wasserrahmenrichtlinie unterstützen, zum Beispiel bei der landesweiten: 1) Aktualisierung der N-Bilanzen der Landwirtschaft sowie Analyse der regionalen Belastungsursachen im Hinblick auf Eintragspfade und Hauptverursacher 2) Analysen zum Einfluss (ungünstiger) Standortbedingungen auf die regionale Problemlage 3) Wirkungsanalysen der WRRL-Maßnahmen und freiwilligen N-Reduktionsmaßnahmen bzw. der Änderungen bei gesetzlichen Vorgaben (z.b. Novellierung der Düngeverordnung) 4) Durchführung von Defizitanalysen zur Erreichung der Qualitätsziele für das Grundwasser und die Oberflächengewässer (Ermittlung N-Reduktionsbedarf) 5) Entwicklung effizienter Maßnahmen(bündel) sowie Prüfung der Umsetzbarkeit und Akzeptanz im Landesmaßstab 6) Erstellung von Zielerreichungsprognosen sowie regionale Wirkungsanalysen der landwirtschaftlichen N-Reduktionsmaßnahmen auf das Grundwasser und die Oberflächengewässer 7) Ableitung notwendiger Fristverlängerungen unter Berücksichtigung von Verweilzeiten in der ungesättigten Zone und Fließzeiten im Aquifer sowie Nitratabbauprozessen. LANUV 08.11.2017 19
Website - Projekthomepage: https://www.flussgebiete.nrw.de/growa-nrw-2021-4994 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Einladung! - anstehende Termine - : Experten-AK zur Aktualisierung/Weiterentwicklung des Wasserhaushaltsmodells mgrowa am 24.11.2017 Begleit-AK am 14.12.2017, Schwerpunktthema : RAUMIS - Aktualisierung N-Bilanzen 2015/2016 Weitere Experten- u. Begleit-AK s im Jahr 2018 Abschlussveranstaltung im Jahr 2019 Dr. Sabine Bergmann FBL 52 Grundwasser, Wasserversorgung, Trinkwasser und Lagerstättenabbau Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW Leibnizstr. 10 45659 Recklinghausen Dienstort: Düsseldorf, Auf dem Draap 25 Tel.: 0211 1590-2209 www.lanuv.nrw.de 20