Darstellung und Analyse hydrologischer Topologien auf der Basis ...

1.4 Zielsetzung und Thesen der Arbeit 17
mit den übrigen Parametern der realweltlichen Problemstellung zur Formulierung optimierter Bewirtschaftungsszenarien
herangezogen werden.
Methodisches Ziel der Arbeit ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Ausweisung
einer optimierten Konfiguration von N-Einträgen für ein hydrologisches Einzugsgebiet unter Berücksichtigung
hydrologischer Topologien möglich ist. Betrachtet werden sollten dabei zum einen die
N-Konzentration im Vorfluter als Maß für die Wasserqualität und zum anderen der anthropogene, vor
allem durch N-Düngung verursachte N-Eintrag auf den Einzelflächen im Einzugsgebiet. Folgende
Ziele waren im Einzelnen von dem Verfahren zu berücksichtigen:
1. Die N-Konzentration im Vorfluter sollte möglichst geringfügig von einem vorgegebenen, den
natürlichen Zustand des Vorfluters charakterisierenden Wert abweichen. Dieses Ziel entspricht
der Forderung nach einer vom N-Gehalt abhängigen Wasserqualität.
2. Die N-Einträge auf den Einzelflächen sollten in möglichst geringem Umfang von den für die
jeweilige Bewirtschaftung optimalen N-Einträgen abweichen. Hiermit wird die Forderung nach
einer Minimierung der für Bewirtschaftungsänderungen aufzubringenden Kosten ausgedrückt.
Ausgehend von diesen Zielen sollte die Bearbeitung folgender praktischer Problemstellungen möglich
sein:
1. Bei gegebenen Kosten für Änderungen der N-Einträge auf den Einzelflächen soll der N-Gesamtaustrag
in den Vorfluter minimiert werden.
2. Bei vorgegebenem N-Gesamtaustrag in den Vorfluter sollen die Kosten der dafür notwendigen
Änderungen der N-Einträge auf den Einzelflächen minimiert werden.
Zur Darstellung der für den Stickstoffumsatz relevanten Prozesse sowie des Wasser- und Stofftransports
im betrachteten Gebiet in Abhängigkeit von der Bewirtschaftung sollte das gesuchte Verfahren
auf exisitierende Modelle zurückgreifen. Auch bei der räumlichen Diskretisierung des Einzugsgebietes
sollte sich das Verfahren auf vorhandene Modelleinheiten und Topologieinformationen stützen,
die von den zugrunde liegenden hydrologischen und Stofftransportmodellen bereitgestellt werden.
Die praktische Zielstellung der Arbeit besteht in einer softwaretechnischen Umsetzung des Verfahrens,
welches damit den Kern eines Entscheidungsunterstützungssystems bilden kann. Durch seine
Anwendung auf ausgewählte Aufgabenstellungen für ein vorgegebenes Einzugsgebiet soll seine
Funktionsweise evaluiert und Auswirkungen verschiedener Parametrisierungen des Verfahrens am
praktischen Beispiel untersucht werden. Abschließend sollen die Ergebnisse des Verfahrens mit denen
alternativer Ansätze verglichen werden.
Im Einzelnen sollten durch die Entwicklung und Anwendung des Verfahrens folgende Thesen nachgewiesen
werden:
1. Für die Steuerung und Verteilung von Maßnahmen, die auf eine Reduktion des aus anthropogenen
Quellen stammenden diffusen N-Eintrags in einen Vorfluter abzielen, müssen die dafür
verantwortlichen Prozesse im zugehörigen Einzugsgebiet in Abhängigkeit von räumlich verteilten,
externen N-Einträgen abgebildet werden. Künstliche neuronale Netze sind dazu geeignet,