Wasserhaushaltsgleichung

Grundidee und Bedeutung

Die Allgemeine Wasserhaushaltsgleichung, auch Wasserbilanz genannt, beschreibt, wie die Bestandteile des Wasserkreislaufes in einem abgegrenzten Gebiet und in einem bestimmten Zeitraum zusammenhängen. Sie ist die Grundlage der hydrologischen Bilanzierung, also der rechnerischen Erfassung von Wasserzufuhr, Wasserabgabe und Wasserspeicherung.

Im Kern gilt: Wasser, das in ein Gebiet hineinkommt, muss entweder wieder hinausgelangen, verdunsten oder gespeichert werden. Dabei werden oberirdische und unterirdische Prozesse gemeinsam betrachtet.

Allgemeine Gleichung

Die allgemeine Formel lautet:

Niederschlag + Zufluss = Evapotranspiration (Verdunstung) + Abfluss + Speicheränderung (Rücklage - Aufbrauch).

Abgekürzt wird sie geschrieben als:

N + Q_{in} = ET + Q_{out} + ΔS.

Dabei bedeutet N den Niederschlag, Q_{in} den Zufluss in das betrachtete Gebiet, ET die Evapotranspiration, Q_{out} den Abfluss aus dem Gebiet und ΔS die Speicheränderung. Evapotranspiration meint die Verdunstung von freien Oberflächen und die Wasserabgabe durch Pflanzen. Speicheränderung bezeichnet die Veränderung der Wassermenge im Boden oder im Grundwasser.

Vereinfachte Formen

Wenn oberirdisches und unterirdisches Einzugsgebiet übereinstimmen, vereinfacht sich die Wasserbilanz zu:

N = ET + Q + ΔS.

Das bedeutet: Die Niederschlagsmenge verteilt sich auf Verdunstung, Abfluss und Speicheränderung. Der Abfluss kann oberirdisch oder unterirdisch erfolgen. Ein negativer Abflusswert ist als Zuflusswert zu verstehen.

Wird ein genügend langer Zeitraum betrachtet, kann man annehmen, dass Rücklage und Aufbrauch gleich groß sind. Dann fällt die Speicheränderung weg, und die Gleichung lautet:

N = ET + Q.

Für die globale Bilanz der gesamten Erdoberfläche gilt in der Summe „Abfluss = 0“. Daraus ergibt sich die weitere Vereinfachung:

N = ET.

Einflussfaktoren

Neben dem Niederschlag als Steuergröße beeinflussen mehrere Faktoren die Wasserhaushaltsgleichung: das Klima, die Art des Bodens, die geologische Situation sowie Vegetation und Landnutzung.

Ein Beispiel aus dem Artikel: In heißen Klimazonen verdunstet ein größerer Anteil des Niederschlages. Dadurch bleibt vereinfacht weniger Wasser für die Grundwasserneubildung und die Abflussbildung übrig.