Publikation

Modeling the effects of riparian buffer zone and contour strips on stream water quality

AutorIn

Sahu M & Gu RR

Veröffentlichung

2009

Institut

Dept. of Civil, Construction and Environmental Engineering, Iowa State University

Quelle

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Beschreibung

Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Kontur- und Uferpufferstreifen, die mit mehrjähriger Vegetation bepflanzt sind, die Qualität des Oberflächenwassers verbessern, indem sie den NO3-N- und Sedimentabfluss von Ackerland in einen Fluss verringern. Bei der Modellierung eines solchen Systems zum Vergleich alternativer Anordnungen und unterschiedlicher Streifengrößen ergeben sich häufig Probleme bei der Flussführung. Das Hangschema im Soil and Water Assessment Tool (SWAT) bietet die Flexibilität, den Abfluss von einer Anbaufläche durch einen Puffer- und/oder Konturstreifen zu leiten, wobei ein dünner Bogenfluss eher den natürlichen Zustand eines Wassereinzugsgebiets darstellt. In dieser Studie wurde das SWAT-Modell auf das Wassereinzugsgebiet des Walnut Creek angewandt und die Hangoption verwendet, um die Wirksamkeit von Kontur- und Uferpufferstreifen bei der Verringerung der NO3-N-Abflüsse von Ackerflächen in den Fluss zu untersuchen. Es wurden Experimente durchgeführt, um potenzielle Teileinzugsgebiete im Wassereinzugsgebiet, die eine hohe Auswirkung auf die Wasserqualität haben, zu identifizieren und um die Auswirkungen der Größe und Lage der Pufferstreifen auf die NO3-N-Reduktion in den Teileinzugsgebieten unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen (trocken, durchschnittlich und feucht) zu untersuchen. Es wurden unterschiedlich große Kontur- und Uferpufferstreifen (10 %, 20 %, 30 % bzw. 50 % der Fläche eines Teileinzugsgebiets) mit Rutenhirse bepflanzt, um die Auswirkungen der Streifengröße auf die Wasserqualität der Flüsse zu simulieren. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass ein Filterstreifen, der 10-50 % der Fläche des Teileinzugsgebiets einnimmt, in einem durchschnittlichen Regenjahr zu einer 55-90 %igen NO3-N-Reduktion im Teileinzugsgebiet führen könnte. Es wurde festgestellt, dass Streifen, die 10-20 % der Fläche des Teileinzugsgebiets einnehmen, bei der NO3-N-Reduktion effizienter sind, wenn sie entlang der Kontur angelegt werden, als wenn sie entlang des Flusses angelegt werden. Die Variation der Fläche und der Lage der Kontur und des Pufferstreifens wirkt sich auch auf den NO3-N-Abfluss und die Ernteerträge aus, da das Land aus der Produktion genommen wird. Die Größe des Filterstreifens hat wirtschaftliche Auswirkungen, wenn es darum geht zu entscheiden, wie viel Landfläche zur Verfügung gestellt werden muss, um NO3-N-Verluste bis zu einer gewünschten Grenze zu verhindern oder umgekehrt. Die Ergebnisse dieser Studie können bei der Kosten-Nutzen-Analyse und bei der Entscheidungsfindung in Bezug auf das beste Umweltschutzmanagement helfen.