Integratives und nachhaltigkeitsorientiertes Wassermanagement (eBook)

Univ.-Prof. Dr. Dr. h. c. Matthias Kramer ist Leiter des Lehrstuhls für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Controlling und Umweltmanagement am Internationalen Hochschulinstitut Zittau. 2008 und 2009 war er in unterschiedlichen Funktionen an der Deutsch-Kasachischen Universität in Almaty tätig.

Vorwort 6
Inhaltsübersicht 11
Inhaltsverzeichnis 14
Abbildungsverzeichnis 24
Tabellenverzeichnis 27
Abkürzungsverzeichnis 29
I. Problematik des nachhaltigen Wassermanagements in Zentralasien 34
1. Ein „Wasser-, Energie- und Umwelt-Pakt“ für Zentralasien – Bildungsziele „Wasser-Management“ und „Wasser-Governance“ 34
1.1 Einleitung 34
1.2 EU-Zentralasieninitiative 35
1.2.1 Interessen der EU in Zentralasien 35
1.2.2 Wasser gegen Drogen – Elektrizität aus Tien-Shan und Pamir nach Afghanistan und Pakistan 36
1.2.3 Die Bedeutung des Wassers in der EU-Zentralasienstrategie 37
1.2.4 Die Wasserinitiative des Auswärtigen Amtes für Zentralasien 37
1.3 Wasser, Energie und Umwelt in Zentralasien 39
1.3.1 Wasser als Konfliktpotenzial 39
1.3.2 Wasserverteilungslage Usbekistan, Turkmenistan und Kasachstan 40
1.3.3 Das „magische Viereck“ der Wassernutzung 42
1.3.3.1 Schwerpunkt Wasserkraft 42
1.3.3.2 Korruptionshemmende Regulierung 43
1.3.3.3 Riesenstaudämme oder kleinere Wasserkraftwerke 43
1.3.3.4 Finanzierung und „Wasser-Governance“ 44
1.4 Ausblick: Bildungsziel Wassermanagement und Wasser-Governance 45
1.4.1 Governance 45
1.4.2 „Dach“ für Governance: „Wasser & Energie &
1.4.3 Eine Anstoßfunktion für die Deutsch-Kasachische Universität 46
1.5 Thesen 47
1.6 Literatur 48
2. Grenzüberschreitendes Wassermanagement in Zentralasien Frank Schrader, Dörte Ziegler, Marina Meuss, Hans-Ullrich Ihm 50
2.1 Ziel des Beitrages 50
2.2 Deutsche Wasserinitiative zu Zentralasien 50
2.3 Entwicklung eines zentralasiatisch-deutschen Programms zum grenzüberschreitenden Wassermanagement 51
2.3.1 Allgemeines Ziel: Unterstützung der regionalen Kooperation zu Wasser 51
2.3.2 Spezifisches Ziel: Flussgebietsmanagement 52
2.3.3 Breite Unterstützung durch GTZ und weitere Partner 53
2.3.4 Etappen der Programmvorbereitung im Jahr 2008 54
2.4 Programmansatz 54
2.4.1 Integration in bestehende Aktivitäten 54
2.4.2 Methodischer Programmansatz 56
2.4.3 Fachlicher Programmansatz 57
2.5 Programm-Vorschläge 58
2.5.1 Flussgebietsmanagement für kleinere grenzüberschreitende Flüsse 58
2.5.2 Intersektorale Koordination der Wassernutzung 58
2.5.3 Regionale Koordination grenzüberschreitender Wasserressourcen 59
2.5.3.1 Regionale Institutionen 59
2.5.3.2 Internationale Konvention zu grenzüberschreitenden Gewässern 60
2.5.4 Pilotprojekte zu Wassereffizienz und Wasserqualität 60
2.6 Literatur 61
3. Ingenieurgeonomische Aspekte der Risikoeinschätzungvon Wasser- und Energieproblemen 62
3.1 Stand der Wasserproblematik und IGN-Modellierung 62
3.1.1 Wasserverbrauch in den Ländern der Welt und in Zentralasien 64
3.1.2 Ingenieurgeonomische Modellierung der weltweiten Verteilung von Wasser, Energieobjekten, Festland und Wasserfläche 65
3.2 Paläoklimatologie als Grundlage zur Prognostizierung des globalen Klimawandels 67
3.2.1 Langfristige Aspekte der Prognose und der gegenwärtige Stand der Wassernutzung 67
3.2.2 Wasser- und Energiepotenzial Zentralasiens 69
3.2.3 Geo-Hazards und regionale sowie überregionale Krisenerscheinungen 70
3.2.3.1 Beispiel Aralseekrise 70
3.2.3.2 Beispiel Issyk-Kul’ 71
3.2.3.3 Beispiel Wüsten und Wüstenzonen 72
3.3 Schlussfolgerungen 76
3.3.1 Interdisziplinärer Ansatz 76
3.3.2 Untersuchung anthropogener Einflüsse 76
3.3.3 Monitoring 76
3.3.4 GIS-Datenbank 77
3.3.5 Einhaltung internationaler Konventionen und Vereinbarungen 77
3.4 Literatur 77
4. Integriertes Wasserressourcenmanagement in den Ländern Zentralasiens: der grenzüberschreitende Kontext 79
4.1 Einleitung 79
4.2 Förderung von Prinzipien des Integrierten Managements von Wasserressourcen (IWRM) 85
4.3 Förderung der Harmonisierung des Wasserrechts und der Verbesserung der Standards für Wasserqualität 85
4.4 Unterstützung von lokalen Aktivitäten, um Millenniums-Ziele hinsichtlich Wasser- und Sanitärversorgung zu erreichen 86
5. Institutionelle Stärkung der Potenziale bei der Wassernutzung als Faktor einer nachhaltigen Entwicklung 87
5.1 Die Wasser- und Energieressourcen Kirgistans im Kontext einer gemeinsamen Nutzung in Zentralasien 87
5.2 Institutionelle Stärkung der Potenziale bei der Wassernutzung 90
5.3 Literatur 91
6. Das Forschungsnetzwerk „Water in Central Asia“ (CAWa) – Von Klimawandel bis Wassermanagement 92
6.1 Zusammenfassung 92
6.2 Einführung 92
6.3 Das Forschungsnetzwerk CAWa 94
6.3.1 Partner und Ziele des Forschungsnetzwerkes 94
6.3.2 Konzipierung eines hydrometeorologischen Monitoring-Systems 95
6.3.3 SOPAF und Metadatenbank 97
6.3.4 Regionales Klimamodell 97
6.3.5 Hydrologische Modellierung 97
6.3.6 Grundwassereinflüsse auf den Aralsee 99
6.3.7 Bewässerungseffizienz 99
6.3.8 Wissenstransfer 100
6.4 Fazit und Ausblick 101
II. Wasser-Governance und staatliche Regulierung in Zentralasien 102
7. Wasser-Governance in Zentralasien: institutionelle Rahmenbedingungen und Herausforderungen 102
7.1 Einleitung 102
7.2 Was ist Wasser-Governance? 103
7.2.1 Wasser-Governance als analytisches Konzept 103
7.2.2 Wasser-Governance als normatives Konzept 104
7.3 Wasser-Governance in Zentralasien 105
7.4 Herausforderungen an Bildung und Forschung 112
7.5 Literatur 113
8. Wasserrecht der Republik Kasachstan im Kontext der Umweltsicherheit 115
8.1 Definition 115
8.2 Wasserrecht in Kasachstan 117
8.3 Vorschläge für die Erweiterung des Wasserrechts in Kasachstan 119
8.4 Grundsätze des Wasserrechts der Republik Kasachstan 120
8.5 Vorschläge für eine Aktualisierung des Wasserrechts in Kasachstan 121
8.5.1 Struktur des Wassergesetzbuches 122
8.5.2 Artikel 3, Absatz 1 122
8.5.3 Artikel 3, Absatz 122
8.5.4 Artikel 62 122
8.5.5 Artikel 9 124
8.6 Literatur 125
9. Rechtliche Regelungen für die landwirtschaftliche Nutzung von Wasserressourcen in der Republik Kasachstan 126
9.1 Forschungsstand zum Wasserrecht in Kasachstan 126
9.2 Probleme der Bewässerungstechnik in Kasachstan 127
9.3 Wasserrecht in Kasachstan 128
9.3.1 Wassernutzungsrecht 128
9.3.2 Landwirtschaftliches Wassernutzungsrecht 130
9.3.3 Spezielles Wassernutzungsrecht 132
9.4 Ländliche Wassernutzergenossenschaften 134
9.5 Subventionen bei der Wassernutzung in der Landwirtschaft 138
9.6 Schlussbetrachtung 139
9.7 Literatur 139
III. Aspekte des Wasserbaus und der Wasserwirtschaft mit Fokus auf Zentralasien 141
10. Grundlegende Aspekte der Wasserwiederverwendung 141
10.1 Einführung 141
10.2 Wassernutzung und Beispiele zur Wasserwiederverwendung 142
10.3 Ziele der Wasserwiederverwendung 146
10.4 Formen der Wasserwiederverwendung 147
10.5 Aufbereitungsverfahren und Anforderungen an die Wasserqualität 151
10.6 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 154
10.7 Literatur 155
11. Wasserkraftanlagen – ökonomische, ökologische undsoziologische Aspekte 156
11.1 Einleitung 156
11.2 Potenziale der Wasserkraft 161
11.3 Planungsgrundsätze von Wasserkraftniederdruckanlagen 163
11.3.1 Hochwasserschutz 164
11.3.2 Gewässerunterhaltung 165
11.3.3 Sohlerosion 165
11.3.4 Schifffahrt 166
11.3.5 Freizeit und Erholung 166
11.3.6 Land- und Forstwirtschaft 167
11.3.7 Landschaftspflege 167
11.4 Schlussfolgerungen für die zentralasiatische Region66 167
11.5 Weiterführende Literatur 169
12. Besonderheiten von Vereisung und Gletscherschmelze im Tien-Shan in Zeiten des globalen Klimawandels 170
12.1 Einführung 170
12.2 Kurzer Überblick über das Tien-Shan-Gebirge und seine Vereisung 171
12.3 Die Vereisung des westlichen Tien-Shan 172
12.3.1 Gletscherabfluss 174
12.3.2 Prognose der Entwicklung der Vereisung 175
12.4 Literatur 177
13. Wasserwirtschaftliche Probleme am Unterlauf desSyrdarja 178
13.1 Sozioökonomische Probleme als Folge der Aralsee-Katastrophe 178
13.2 Niedrige Effizienz bei der Nutzung von Wasserressourcen im Bewässerungsfeldbau 179
13.3 Winterhochwasser 179
13.4 Probleme durch Extrem-Hochwässer 181
14. Hochwasser-Probleme am Unterlauf des Syrdarja 183
14.1 Ist-Situation am Unterlauf des Syrdarja 183
14.2 Besonderheiten 185
15. Wasserwirtschaftliche Prioritäten im Einzugsgebiet von Aralsee und Syrdarja 188
15.1 Charakteristika des Aralsee- und Syrdarja-Beckens 188
15.2 Zusammenfassung zum Wasserverbrauch nach Wirtschaftsbereichen 195
15.3 Literatur 196
16. Probleme der Wasserqualität und anthropogene Einflüsse auf den Abfluss des Ili 197
16.1 Gewässernetz im Einzugsgebiet des Ili und seine Nebenflüsse 197
16.2 Untersuchung der anthropogenen Einflüsse auf den Abfluss des Ili 198
16.3 Studie zur Schadstoffbelastung des Ili 201
16.4 Literatur 208
17. Wasserressourcen und Entwicklungspotenziale der Bewässerung in Kasachstan 209
17.1 Entwicklung der Bewässerungssituation in Kasachastan 209
17.2 Entwicklungspotenziale durch Optimierung des Bewässerungsmanagements 221
17.3 Literatur 222
18. Gestaltung und Unterhaltung von Fließgewässern im urbanen Bereich 225
18.1 Einleitung 225
18.2 Rechtliche Rahmenbedingungen in der Europäischen Union 226
18.3 Gewässer im urbanen Raum 228
18.4 Anforderungen an die Planung 230
18.4.1 Abflussleistung und Wasserspiegellagen 230
18.4.2 Morphologische Entwicklung – Feststofftransport 231
18.5 Umgestaltung ausgebauter Gewässerstrecken – Gestaltungskonzepte 231
18.6 Ausblick 234
18.7 Literatur 234
19. Digitalisierung und Schwachstellenanalyse von Kanalnetzen – Vereinheitlichte geowissenschaftliche Simulation von städtischen Oberflächenabflussvorgängen und Kanalnetzen 236
19.1 Schwachstelle – getrennte Betrachtung Kanal und Oberfläche 236
19.2 Modellierung detaillierter Oberflächen 236
19.2.1 Zweidimensionale Modellierung 237
19.2.2 Dreidimensionale Modellierung 239
19.3 Hydrodynamische Kanal- und Oberflächenabflussberechnung – Das Komplexe Parallelschrittverfahren (CPM) 242
19.3.1 Abflussberechnung – Lösung der Saint-Vernant’schen Differentialgleichung 242
19.3.2 Elementberechnung – Aufstellen der Randbedingungen 244
19.3.3 Gitterpartitionierung – Aufteilung des Gitters auf verschiedene Berechnungseinheiten 245
19.3.4 Performance und Effizienzkurven 246
19.4 Ergebnisdarstellung 249
19.5 Literatur 250
IV. Wasserressourcenmanagement und Nachhaltigkeit – Erfahrungen aus der Praxis 252
20. Erfolge und Probleme bei der Einführung des Integrierten Wasserressourcenmanagements (IWRM ) im Ferghana-Tal 252
20.1 Einführung 252
20.2 Hydrographisierung – Bestimmen hydrographischer Einheiten 255
20.3 Partizipation 257
20.3.1 Die wichtigsten Phasen bei der Einführung des Partizipationsprinzips 257
20.3.2 Wassernutzerverband 259
20.3.2.1 Was wurde bereits erreicht? 260
20.3.2.2 Aufgaben und Funktionen des Kanalwassernutzerverbands (KWV) 261
20.3.3 Gemeinsame Wasser-Governance 261
20.3.3.1 Governance und Management 261
20.3.3.2 Ebenen und Funktionen der staatlichen Governance 262
20.3.3.3 Organe der Governance 262
20.3.3.4 Die Theorie und die Praxis der Übertragung von Governance-Befugnissen 263
20.3.3.5 Warum ist der Staat an der Übertragung der Befugnisse interessiert? 263
20.3.3.6 Welcher Weg wurde für die Pilotprojekte gewählt? 264
20.3.3.7 Was wurde erreicht? 265
20.3.3.8 Was konnte nicht erreicht werden? 267
20.4 Intersektorale Interessen und Beziehungen 267
20.5 Bewertung und Wirkung des Projektes 268
20.5.1 Was wurde erreicht? 269
20.5.2 Was wurde nicht getan? 272
20.6 Literatur 272
21. Integrierte Ansätze zu Land- und Wassermanagement in Zentralasien: Ein Pilotprojekt im Aralseegebiet 273
21.1 Wassernutzung in Zentralasien 273
21.2 Konzept des ZEF-Projektes 275
21.2.1 Langfristiger Ansatz 279
21.2.2 Akademischer Nachwuchs 280
21.2.3 Bisherige Erkenntnisse: Schnelle Lösungen nicht immer die besten 280
21.2.4 Schlussfolgerungen 282
21.3 Literatur 283
22. Beiträge der Satellitenfernerkundung für ein nachhaltiges und grenzüberschreitendes Wassermanagement in Zentralasien 285
22.1 Einleitung 285
22.1.1 Grundsätzliches zum Wassermanagement in Zentralasien 285
22.1.2 Die Forschungseinrichtungen Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Universität Würzburg 288
22.2 Anwendungsfelder der Fernerkundung für ein verbessertes Wassermanagement in Zentralasien 289
22.2.1 Bilanzierung des Wasserhaushalts 289
22.2.2 Planungsgrundlagen für Bewässerungsregionen – Beispielregion Khorezm 291
22.2.3 Früherkennung von Extremereignissen und Schadenserfassung 293
22.3 Zusammenfassung und Ausblick 295
22.4 Literatur 295
V. Wasserressourcenmanagement und Nachhaltigkeit – Einflussnahme im akademischen Bereich 297
23. German Alumni Water Network – Empfehlungen für Zentralasien auf Grundlage der Netzwerkergebnisse, -erfahrungen und -projekte 297
23.1 Einführung 297
23.2 Die Fachgruppe Wasserwirtschaft an der Universität Siegen 298
23.3 Schwerpunkte der aktuellen Forschung und Lehre 298
23.4 Wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit 299
23.5 Grundlage der Projektarbeit 299
23.6 German Alumni Water Network GAWN 300
23.7 Capacity Building for Integrated Watershed Management in Eastern Africa (IWMNET) 301
23.8 Internationale Sommerschulen und Expertenseminare 301
23.9 Aufbau eines Internationalen Masterprogrammes in Environmental Engineering and Management (E²M) an der National University of Laos 302
23.10 Empfehlungen 303
24. Technologie- und Ressourcenmanagement – Erfahrungen aus dem bikulturellen Masterstudiengang „Integrated Water Resources Management for Arab and German Professionals“ 305
24.1 Einführung 305
24.2 Charakteristika des Programms 306
24.2.1 Struktur 306
24.2.2 Fachliche Ausrichtung 307
24.2.3 Didaktisches Konzept 307
24.3 Kurzer Erfahrungsbericht 308
24.4 Was bedeutet dies nun für das geplante Vorhaben der DKU, „Neue Studienrichtungen im Bereich Wassermanagement“ einführen zu wollen? 309
24.5 Literatur 309
25. Mögliche Beiträge von Wasserversorgungs- und Consultingunternehmen zum Aufbau des neuen Studiengangs „Wassermanagement und -technik “ an der DKU 310
25.1 Vorbemerkung 310
25.2 Anforderungen an den DKU-Studiengang Wasser 311
25.3 Die Geo-Infometric GmbH und ihr Partnernetzwerk 313
25.4 Mögliche Beiträge 314
25.4.1 Möglichkeit, praktische Erfahrungen zu sammeln 314
25.4.2 Consulting-Projekte 314
25.4.2.1 Fallbeispiel 1 315
25.4.2.2 Fallbeispiel 2 315
25.4.3 Forschungs- und Entwicklungsprojekte 315
25.4.4 Technologietransfer 317
25.5 Zusammenfassung 319
25.6 Literatur 320
Autorenverzeichnis 321

2. Grenzüberschreitendes Wassermanagement in Zentralasien (S. 17-18)

Frank Schrader, Dörte Ziegler, Marina Meuss, Hans-Ullrich Ihm

2.1 Ziel des Beitrages

Der vorliegende Beitrag von Vertretern der Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) auf der Tagung „Neue Studienrichtungen im Bereich Wassermanagement und Wassertechnik an der Deutsch-Kasachischen Universität“ am 06. und 07. Oktober 2008 in Almaty (Kasachstan) setzt sich das Ziel, das in Erarbeitung befindliche Programm der GTZ „Grenzüberschreitendes Wassermanagement in Zentralasien“ vorzustellen.

Eine verbesserte Ausbildung von Fachleuten verschiedener Wasser-Studienrichtungen kann mittel- und langfristig wesentlich zu einer effektiven integrierten Wasserwirtschaft beitragen. Synergien und Kooperationen in der Hochschulausbildung zwischen Kasachstan und der Bundesrepublik Deutschland zwischen dem GTZ-Programm und den wissenschaftlichen und Ausbildungseinrichtungen sollen hiermit unterstützt werden.

2.2 Deutsche Wasserinitiative zu Zentralasien

Eingebettet in die 2007 beschlossene EU-Strategie für Zentralasien15 regte die Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch den Außenminister Herrn Steinmeier, zu Beginn des Jahres 2008 eine Wasserinitiative für Zentralasien an. Die fünf Länder der Region um den Aralsee sollen unterstützt werden, gegenwärtig drängende Fragen der grenzüberschreitenden Gewässernutzung einer Lösung zuzuführen.

Der gleichberechtigte Zugang der zentralasiatischen Staaten zu Wasser stellt – wie die aktuellen Vorgänge der jüngsten Jahre zeigen – eine unverzichtbare Grundlage für die weitere ökonomische und soziale Entwicklung der Staaten der Region dar. Trotz wesentlicher Erfolge der Aralsee-Staaten in der Koordination der gemeinsamen Wasserressourcen seit der Unabhängigkeit, bestehen nach wie vor Konflikte bei gemeinsamer Nutzung des begrenzten Gutes Wasser.

Die deutsche Wasserinitiative zielt auf drei wesentliche Elemente ab: Vertiefte außenpolitische Zusammenarbeit, angepasste technische, rechtliche und administrative Lösungen in den Bereichen Wasserkraft, Bewässerung, ländliche Wasserversorgung und Abwasserreinigung sowie Weiterentwicklung der Kooperation zwischen Deutschland und den Ländern und Institutionen Zentralasiens.