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Extreme low flow and water quality – a long-term view on the River Elbe

DOI: 10.3112/erdkunde.2018.03.05
Year: 2018
Vol: 72
Issue: 3
Pages: 235-251
Summary:

Effects of extreme low flow on the water quality of the River Elbe (Germany) were assessed by the example of the summer low flow events in 1904, 1911, 1921, 1934, 1935, 1952, 1964, 2003, and 2015 using numerous unpublished historical data. The month with the most pronounced low flow was usually August, except in 1934, when it was July. Oxygen content, permanganate index, chloride concentration, and water hardness of the Elbe during the low flow months were compared with the annual range. The annual maximum of these water quality parameters (or in the case of oxygen, the annual minimum) was often observed in the low flow month. Water quality during low flow corresponded to the general pollution level, most elevated in 1952 and 1964. During low flows in 2003 and 2015, the reduced input of easily oxidisable organic matter resulted in a stable oxygen regime. Chloride concentration and hardness of the Elbe were mostly determined by the tributary Saale and in 2003 and 2015 still considerably elevated against the natural background. The transferable method of a systematic comparison of several low flow events of a river over a long period of time facilitates the differentiation between event-specific influences (e.g. proportion of tributaries on the total discharge) and common influences (e.g. accumulation of substances due to a lack of dilution). At the same time, basics for characterisation and classification of former and present low flow events are provided.

Zusammenfassung:

Die Auswirkungen extrem niedriger Wasserführung auf die Wasserbeschaffenheit der Elbe wurden am Beispiel der Sommer-Niedrigwasserereignisse 1904, 1911, 1921, 1934, 1935, 1952, 1964, 2003 und 2015 untersucht, wobei zahlreiche unveröffentlichte historische Daten einflossen. Der Monat mit der ausgeprägtesten Niedrigwasserführung war der August, nur 1934 war es der Juli. Sauerstoffgehalt, Permanganat-Index, Chloridkonzentration und Wasserhärte der Elbe während der Niedrigwassermonate wurden mit der jährlichen Spannweite verglichen. Das jährliche Maximum (bzw. Sauerstoffminimum) dieser Kenngrößen trat häufig im Niedrigwassermonat auf. Die Wasserbeschaffenheit während des Niedrigwassers korrespondierte mit dem allgemeinen Belastungsniveau, das 1952 und 1964 sehr hoch war. Beim Niedrigwasser 2003 und 2015 spiegelte das stabile Sauerstoffregime den verminderten Eintrag leicht abbaubarer organischer Substanzen wider. Chloridkonzentration und Wasserhärte der Elbe werden nach wie vor entscheidend von der Saale bestimmt und waren 2003 und 2015 gegenüber der natürlichen Hintergrundkonzentration noch deutlich erhöht. Die übertragbare Methode des systematischen Vergleichs mehrerer Niedrigwasserereignisse eines Flusses über einen langen Zeitraum erleichtert die Unterscheidung ereignisspezifischer Einflüsse auf die Wasserbeschaffenheit (z. B. Anteil bestimmter Zuflüsse am Gesamtdurchfluss) von allgemeinen Effekten (z. B. Aufkonzentration von Substanzen). Gleichzeitig entstehen Grundlagen für eine fundierte Charakterisierung und Einordnung vergangener und aktueller Niedrigwasserereignisse.

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