@phdthesis{Pohle2014, author = {Pohle, Ina}, title = {Analyse der potenziellen Auswirkungen von Klima- und Landnutzungs{\"a}nderungen auf den nat{\"u}rlichen Wasserhaushalt und die Wassermengenbewirtschaftung der Lausitz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32262}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {In den Lausitzer Flusseinzugsgebieten bestehen aufgrund eines verh{\"a}ltnism{\"a}ßig geringen nat{\"u}rlichen Wasserdargebots und durch die Auswirkungen des Braunkohlebergbaus bzw. dessen abrupten R{\"u}ckgangs in den 1990er Jahren Probleme hinsichtlich der Bereitstellung von Wasser in ausreichenden Menge und Qualit{\"a}t f{\"u}r die vielf{\"a}ltigen Nutzungen. Vor diesem Hintergrund sind die Auswirkungen potenzieller Klima- (ansteigende Temperaturen und sinkende Niederschl{\"a}ge) und Landnutzungs{\"a}nderungen (weiterer R{\"u}ckgang des Braunkohlebergbaus sowie verst{\"a}rkter Anbau agrarischer Energiepflanzen) auf die regionalen Wasserressourcen von besonderem Interesse. Es stellt sich die Frage, in welchem Ausmaß wasserwirtschaftliche Engp{\"a}sse m{\"o}glicherweise versch{\"a}rft werden bzw. durch gezielte Anpassungsmaßnahmen ausgeglichen werden k{\"o}nnen. Voraussetzung zur Ableitung von Anpassungsmaßnahmen sind ortsspezifische Antworten hinsichtlich der m{\"o}glichen Auswirkungen von Klima- und Landnutzungs{\"a}nderungen auf den nat{\"u}rlichen Wasserhaushalt und die Wassermengenbewirtschaftung. Diese wurden mit einem Ensemble aus den regionalen Klimamodellen STAR und WettReg, Landnutzungsszenarien in Bezug auf Braunkohlebergbau und Energiepflanzenanbau, den hydrologischen Modellen SWIM und EGMO sowie dem Langfristbewirtschaftungsmodell WBalMo untersucht. Als Grundlage f{\"u}r die Analyse wurden mit dem {\"o}kohydrologischen Modellsystem SWIM f{\"u}r die Einzugsgebiete von Schwarzer Elster, Dahme, Spree (bis Pegel Große Tr{\"a}nke) und Lausitzer Neiße (bis Pegel Steinbach) je ein Modell zur Simulation des nat{\"u}rlichen Wasserhaushalts aufgebaut. Der klassische Ansatz zur Modellparametrisierung durch Kalibrierung anhand beobachteter Abfl{\"u}sse ist aufgrund der starken anthropogenen {\"U}berpr{\"a}gung des Abflussgeschehens durch Braunkohlebergbau und Wasserwirtschaft erschwert. Daher erfolgte zun{\"a}chst eine Kalibrierung f{\"u}r weniger {\"u}berpr{\"a}gte Teileinzugsgebiete, anschließend wurden die Modellparameter durch Regionalisierung auf die Gesamtgebiete {\"u}bertragen. Bei Simulationen mit SWIM f{\"u}r Klimaszenarien mit ansteigender Jahresmitteltemperatur zeigen sich Zunahmen der potenziellen Verdunstung um bis zu 30 \% im langj{\"a}hrigen Mittel. Aufgrund der in diesen Szenarien projizierten Abnahme der Niederschlagsjahressummen steigt die mittlere reale Verdunstung nur um bis zu 10 \%, weiterhin ergibt sich ein R{\"u}ckgang der Jahresmittel von Abfluss und Grundwasserneubildung um bis zu 60 \%. Ein R{\"u}ckgang des Grundwasserabsenkungstrichters und damit die Vergr{\"o}ßerung der abflusswirksamen Einzugsgebietsfl{\"a}che mindert die Auswirkungen der klimatischen {\"A}nderungen geringf{\"u}gig. Bei einem verst{\"a}rkten Anbau von Winterraps ergeben sich bei gleichem Klimaszenario aufgrund verringerter realer Verdunstung h{\"o}here Abfl{\"u}sse und Grundwasserneubildungsraten im Vergleich zu Winterweizen als Referenzvariante. Die Ergebnisse der nat{\"u}rlichen Wasserhaushaltskomponenten spiegeln hohe Bandbreiten der Klimaprojektionen wider. Unsicherheiten bestehen weiterhin in der hydrologischen Reaktion auf ge{\"a}nderte klimatische Bedingungen, wie Vergleiche der Ergebnisse von SWIM mit denen des hydrologischen Modells EGMO aufzeigen. Im Vergleich dazu sind die mit den Landnutzungs{\"a}nderungen verbundenen Unsicherheiten eher von untergeordneter Bedeutung. Durch den R{\"u}ckgang der nat{\"u}rlichen Abfl{\"u}sse und von S{\"u}mpfungswassereinleitungen ergeben sich in der Simulation der Wassermengenbewirtschaftung mit WBalMo Abnahmen der bewirtschafteten Abfl{\"u}sse um bis zu 50 \%. Das h{\"a}tte zur Folge, dass die Nutzeranspr{\"u}che nicht mehr ausreichend erf{\"u}llt werden k{\"o}nnen. Es zeigte sich, dass die negativen Auswirkungen der Klima- und Landnutzungs{\"a}nderungen durch wasserwirtschaftliche Maßnahmen innerhalb des Untersuchungsgebiets, wie zum Beispiel eine ge{\"a}nderte Speicherbewirtschaftung, nicht ausreichend gemindert werden, die {\"U}berleitung von Wasser aus der Elbe jedoch eine geeignete Anpassungsoption darstellt. Die Unsicherheiten bez{\"u}glich der nat{\"u}rlichen Wasserhaushaltskomponenten ziehen in der Simulation der Wassermengenbewirtschaftung hohe Bandbreiten der Ergebnisse nach sich. Der Ansatz der ensemblegest{\"u}tzten Analyse erlaubt es, Auswirkungen potenzieller Klima- und Landnutzungs{\"a}nderungen auf die nat{\"u}rlichen Wasserhaushaltskomponenten und die Wassermengenbewirtschaftung abzusch{\"a}tzen und damit verbundene Unsicherheiten zu ber{\"u}cksichtigen sowie m{\"o}gliche Anpassungsoptionen zu identifizieren.}, subject = {Hydrologie; Wasserbewirtschaftung; Klima{\"a}nderungen; Landnutzungs{\"a}nderungen; Anpassungsoptionen; Adaptation strategies; Hydrology; Climate change; Land use change; Water management; Lausitz; Hydrologie; Klima{\"a}nderung; Wasserwirtschaft; Landnutzung; Anpassung}, language = {de} } @phdthesis{Wei2008, author = {Wei, Shouke}, title = {On the use of game theoretic models for water resources management}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5869}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Water quality degradation and water scarcity are two serious problems, and water resources management related to those problems usually involves conflicts. In the absence of market and exclusive property rights, those conflicts are unavoidable. Game theory is an appropriate approach to simulate and resolve such conflicts. The overall objective of this research is to develop a practical methodology and mechanism to promote the maximization of public welfare from a socio-economic and environmental perspective using game theory. There are three main goals: 1) to use game theory to illustrate and analyze phenomena of water resources management, 2) to set up non-cooperative and cooperative game theoretic simulation models of water conflicts in a river basin, and 3) to apply the game theoretic simulation approach into water conflicts involved in the Hanjiang River Basin (HRB) in China. In the case of HRB, the Municipalities of Beijing, Hanzhong, Ankang and Shangluo, Shiyan and the Cities of Xixia and Xichuan are defined as the main players. For each main player, industry, households and agriculture are defined as the sub-players. Statistical and econometric regression modeling methods are used to formulate payoff functions of the players. The models are evaluated by forecasting and scenarios analyses. Cost-benefit Analysis (CBA) and demand-supply principle (DSP) are applied to compare the game outcomes. Economic valuation methods (EVMs) are applied to the value transformation. Scenario analysis is also employed to analyze the future risks and uncertainties. The main results prove that the non-cooperative game will cost all players an overall loss, though it yields benefits to some players. However, cooperative game results show that there is an overall benefit, though some players have loss. Comparing with the results of non-cooperative and cooperative games, it finds that cooperation makes all the players better off though some players are worse off. Scenario results illustrate that player one and his sub-players have serious water deficits even in the optimistic scenario. Thus, cooperation with other players is the dominant strategy for this player. The risks of non-cooperation come from some other players and sub-players. The game theoretic simulation approach and results benefit not only different groups of water stakeholders, but also decision makers to make policies on water quantity allocation, water quality protection, water pricing as well as ecological loss compensation.}, subject = {China; Wasserwirtschaft; Spieltheorie; Simulation; Wasserbewirtschaftung; Konflikte; Spieltheorie; Simulation; Szenarioanalysen; Water resources; Conflicts; Game theory; Simulation; Scenario analysis}, language = {en} }