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Titelaufnahme

Titel
Simulation of discharge and nitrate-nitrogen loads in the Raab catchment with the hydrological model SWAT : set-up and verification of the hydrological model SWAT for the watershed of river Raab in Austria / by Benedikt Grath
VerfasserGrath, Benedikt
GutachterSchulz, Karsten ; Mehdi, Bano ; Schürz, Christoph
ErschienenVienna, June 2016
Umfangvii, 91 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)SWAT Hydrologische Modellierung Raab Einzugsgebiet Abfluss Nitrat-Stickstoff-Frachten Punkt- und diffuse Quellen
Schlagwörter (EN)SWAT Hydrological modelling Raab catchment Discharge Nitrate-nitrogen loads Point and diffuse sources
Schlagwörter (GND)Raab <Fluss> / Nitratbelastung / Wassergüte / SWAT <Software>
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-22359 Persistent Identifier (URN)
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Simulation of discharge and nitrate-nitrogen loads in the Raab catchment with the hydrological model SWAT [6.33 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Österreich hat generell eine hohe Wasserqualität und quantität, jedoch ist die Nitratbelastung speziell im Einzugsgebiet der Raab ein Problem. Das Einzugsgebiet der Raab (988 km), im Südosten von Österreich gelegen, ist stark durch Industrie und Landwirtschaft beeinflusst. Die Raab ist bekannt für hohe Schaumbildung in Ungarn, primär durch Industrie verursacht. Das Ziel der Diplomarbeit ist das Aufsetzen eines kalibrierten hydrologischen SWAT-Modells, um weitere Forschungsmöglichkeiten für die Simulation von Nitrat-Stickstoff (NO3-N) Frachten ableiten zu können. Fünf Abflusspegel und zwei NO3-N Messstellen (Takern II und Neumarkt/Raab) sind im Raab-Einzugsgebiet vorhanden. Das SWAT-Modell besteht aus 30 Teileinzugsgebiete und 665 hydrologic response units (HRUs). Der mittlere Jahresabfluss MQ beträgt 6.91 m/s, der mittlere Jahresniederschlag 756 mm/a in Neumarkt/Raab. Das Einzugsgebiet ist durch Waldflächen (44%), Landwirtschaft (25%), Wiesenflächen (20%) und urbane Flächen (11%) geprägt. Vorrangig kultivierte Feldfruchtarten sind Mais, Ölkürbis, Gemüse, Äpfel, Weizen und Sojabohnen. Bodenbearbeitungsmaßnahmen (Ackerbestellung und Düngereinsatz) sind im SWAT-Modell berücksichtigt. Die Kalibrierung des SWAT-Modells erfolgt mit SUFI-2. Die hydrologische Kalibrierung (Jahre 2003-2008) und die Validierung (2009-2012) auf täglicher und monatlicher Basis zeigen eine zufriedenstellende bzw. eine sehr gute Anpassungsgüte. Die Kalibrierung der NO3-N Stofffrachten zeigt eine nicht zufriedenstellende Anpassungsgüte, das SWAT Modell kann die gemessenen NO3-N Frachtspitzen auf monatlicher Basis nicht erfassen (berechnete NO3-N Monatsfrachten 45.2t und gemessene NO3-N Monatsfrachten 64.2t). Der Einsatz von Punktquellen (Kläranlagen) kann die Modellgenauigkeit verbessern, es ist jedoch unklar wie sich jeweils diffuse Stickstoffquellen (Eintrag durch Düngung) und Stickstoff-Punktquellen (Kläranlagen) auf die berechneten NO3-N Frachten auswirken.

Zusammenfassung (Englisch)

Austria is a water-rich country and the overall water quality is considered as good, however the nitrate pollution especially in the Raab catchment is still a main issue. The Raab catchment (988km), located in south-east Austria, is affected by agriculture and industry. The river Raab is well-known for its industry induced foam formation in Hungary. The implementation of hydrological models (such as SWAT) support the development of adaptation strategies. Five discharge gauges and two NO3-N monitoring stations (at Takern II and at Neumarkt/Raab) are available for calibration and validation in the Raab watershed. Objective of this Master thesis is the establishment of a hydrologically calibrated SWAT model in order to be used for further research of the simulation NO3-N loads. The SWAT model is subdivided into 30 subbasins and into 665 HRUs. Mean annual discharge is 6.91 m/s and mean annual precipitation is 756 mm/yr at outlet Neumarkt/Raab. The catchment is characterized by forest (44%), agriculture (25%), grassland zones (20%) and urban areas (11%); the main cultivated crops are corn, oil pumpkin, vegetables, apples, wheat and soybean. Management application data (tillage operations and fertilizer applications) are used in the SWAT model. The calibration of the SWAT model is carried out with the SUFI-2 algorithm. The hydrological calibration (years 2003-2008) and validation (2009-2012) on daily and monthly basis show a satisfying and a very good model fit. The calibration of NO3-N load estimations shows unsatisfying results, the model is not able to capture the peaks on monthly basis (simulated mean NO3-N loads 45.2t/month, observed mean NO3-N loads 64.2t/month). A consideration of point sources (treatment plants) may increase the accuracy of the NO3-N simulation, however it is unclear to which extent diffuse sources (fertilizer application) and point sources (treatment plants) will affect the simulation of NO3-N loads in the Raab catchment.