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Study region Combined Sewer Overflows (CSO) of 671 Functional Urban Areas (FUAs) throughout the European Union + UK (EU28), representing almost half of the EU28 population. Study focus CSO loads can be quantified at the local scale through measurements, or with calibrated hydrological models. However, they are difficult to quantify at a large scale (e.g. regional or national), due to a lack of data, and the models used at local scale cannot be applied in the absence of knowledge of the combined sewer (CS) network. This paper presents a 6-parameter lumped hydrological model to simulate a CS network and its overflows, using population and rainfall data of 671 EU28 FUAs. New hydrological insights for the region When properly calibrated, the model can predict the CSO hydrographs as well as aggregated CSO descriptors of a catchment with known impervious surface area connected to a CS with a reasonable reliability. When model calibration is not possible, using default values of the parameters enables a first approximation estimate of CSOs, accurate within one order of magnitude, which can be used to support scenario analysis for regional and continental CSO management. At the EU28 scale, the estimated total CSO volume is 5.7·10$^3$ Mm$^3$/y, with a dry weather flow content in CSOs of 460 Mm$^3$/y (assuming a dry weather flow of 200 l/population equivalent (PE)/day including sanitary discharges, industrial discharge and infiltration). A collection of case studies on CSOs is also provided.

Für die Modellierung von Stoffeinträgen in die deutschen Oberflächengewässer nutzt das Umweltbundesamt das Modell MoRE. Übergeordnetes Ziel dieses Vorhabens war es das Wasserhaushaltsmodell LARSIM-ME für die Eintragsmodellierung zu verwenden und die Darstellung des Wasserhaushaltes in MoRE zu optimieren. Dafür wurde eine gezielte Verbesserung bzgl. der Simulation, Separation und Interpretation von Abflusskomponenten in LARSIM-ME vorgenommen. Innerhalb Deutschlands konnte eine plausible Aufteilung des Gesamtabflusses aus LARSIM-ME in drei für MoRE erforderliche Abflusskomponenten (Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss, Basisabfluss) erreicht werden. Die Ergebnisse des Wasserhaushaltes aus LARSIM-ME wurden für die Jahre 2016-2018 erfolgreich in das Stoffeintragsmodell MoRE integriert und beispielhaft für die Modellierung der Stickstoff-Einträge verwendet. Zukünftig wird die neue Wasserhaushaltsmodellierung für alle mit MoRE abgebildeten Stoffe genutzt. Parallel wurden einzelne Berechnungsansätze für Stickstoff überarbeitet und neue Eingangsdaten für die Modellierung verwendet. Eine grundlegende Überarbeitung erfolgte für den Pfad Grundwasser. Mit Ausweisung von Zwischen- und Basisabfluss durch LARSIM-ME war es erstmals möglich die Eintragspfade Zwischenabfluss und Grundwasser getrennt voneinander zu modellieren. Die Validierung der Ergebnisse zeigt, dass die Modellierung plausible Werte liefert. Die in diesem Vorhaben am Beispiel von Stickstoff erarbeiteten Ansätze werden für zukünftige Modellierungen beibehalten. Die Umstellung des Wasserhaushaltes auf Basis von LARSIM-ME soll langfristig die Anwendbarkeit von MoRE für die Fragestellungen des UBA hinsichtlich Bestandaufnahmen und die Erstellung der Meeresberichterstattung ermöglichen.

Für Oberflächengewässer kann bei partikulär transportierten Stoffen wie Phosphor die Erosion durch Wasser und der damit verbundene Feststoffeintrag eine der wichtigsten diffusen Eintragspfade sein. Diesen Pfad so genau wie möglich zu beschreiben, auch auf Bundesebene, ist daher für die Umsetzung einer notwendigen Eintragsminderung essenziell. Vor dem Hintergrund neuer bundesweit verfügbarer räumlich aussagefähigerer Datengrundlagen ist das übergeordnete Ziel des Vorhabens die Modellaussagen für den Eintragspfad Bodenerosion durch Wasser zu verbessern. Hierfür werden neben neuen Datengrundlagen auch weiterentwickelte methodische Ansätze zur Neuberechnung des Bodenabtrags und Sedimenteintrags verwendet. Die Modellierung wird in einem ersten Schritt rasterbasiert für ein Testgebiet (Kraichbach) durchgeführt. Die Ergebnisse werden validiert und die Übertragbarkeit der Ansätze auf die Bundesebene geprüft. Für die Validierung im erosionsgeprägten Kraichbach werden Daten eines langjährigen Feststoffmonitorings herangezogen. Gemessene Feststofffrachten und modellierte Sedimenteinträge zeigen eine sehr gute Übereinstimmung. Daher erfolgte in einem zweiten Schritt eine Übertragung der rasterbasierten methodischen Ansätze auf das Bundesgebiet. Für die Verarbeitung und Darstellung der Daten und Ergebnisse wurde eine Viewer-Oberfläche entwickelt. Die Ergebnisse wurden in das bundesweit genutzte Modellinstrument MoRE (Modeling of Regionalized Emissions) integriert. In MoRE wurden neben dem partikulären Eintrag über den Pfad Erosion auch die Eintragspfade Grundwasser und Oberflächenabfluss weiterentwickelt. Hier werden erstmals gelöste Phosphorkomponenten berücksichtigt. Im Ergebnis stehen bundesweite neue regionalisierte Ergebnisse für Phosphoreinträge in Oberflächengewässer zur Verfügung.

An accurate budget of substance emissions is fundamental for protecting freshwater resources. In this context, the European Union asks all member states to report an emission inventory of substances for river basins. The river basin management system MoRE (Modeling of Regionalized Emissions) was developed as a flexible open-source instrument which is able to model pathway-specific emissions and river loads on a catchment scale. As the reporting tool for the Federal Republic of Germany, MoRE is used to model annual emissions of nutrients, heavy metals, micropollutants like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), Bis(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP), and certain pharmaceuticals. Observed loads at gauging stations are used to validate the calculated emissions. In addition to its balancing capabilities, MoRE can consider different variants of input data and quantification approaches, in order to improve the robustness of different modeling approaches and to evaluate the quality of different input data. No programming skills are required to set up and run the model. Due to its flexible modeling base, the effect of reduction measures can be assessed. Within strategic planning processes, this is relevant for the allocation of investments or the implementation of specific measures to reduce the overall pollutant emissions into surface water bodies and therefore to meet the requirements of water policy. ; German Environment Agency (UBA)

An accurate budget of substance emissions is fundamental for protecting freshwater resources. In this context, the European Union asks all member states to report an emission inventory of substances for river basins. The river basin management system MoRE (Modeling of Regionalized Emissions) was developed as a flexible open-source instrument which is able to model pathway-specific emissions and river loads on a catchment scale. As the reporting tool for the Federal Republic of Germany, MoRE is used to model annual emissions of nutrients, heavy metals, micropollutants like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), Bis(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP), and certain pharmaceuticals. Observed loads at gauging stations are used to validate the calculated emissions. In addition to its balancing capabilities, MoRE can consider different variants of input data and quantification approaches, in order to improve the robustness of different modeling approaches and to evaluate the quality of different input data. No programming skills are required to set up and run the model. Due to its flexible modeling base, the effect of reduction measures can be assessed. Within strategic planning processes, this is relevant for the allocation of investments or the implementation of specific measures to reduce the overall pollutant emissions into surface water bodies and therefore to meet the requirements of water ...