Berechnungen

Bodenerosionsrechner

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Die durchschnittliche jährliche Erosionsrate auf einem Feld kann mit Hilfe der ‘Universal Soil Loss Equation’ (USLE) abgeschätzt werden. Diese Gleichung integriert das lokale Niederschlagsmuster, den Bodentyp, die Topographie, das Anbausystem und die Bewirtschaftungspraktiken. Der folgende Bodenerosionsrechner ist ein Werkzeug zur Berechnung der durchschnittlichen jährlichen Erosionsrate. Er basiert auf der USLE-Gleichung und kann global angewendet werden.

Nichtsdestotrotz hat die USLE-Gleichung und damit der Bodenerosionsrechner zwei wesentliche Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen. Erstens ist der Rechner eine Schätzung, die auf umfangreichen und variablen Faktoren beruht. Diese Faktoren können mit sich ändernden Klimabedingungen, wechselnder Nutzung des Bodens usw. variieren. Daher muss der resultierende Bodenverlust als langfristiger Durchschnitt betrachtet werden. Zweitens berücksichtigt der Rechner nur Bodenverluste aufgrund von Flächen- oder Furchenerosion an einem einzigen Hang. Bodenverluste durch Grabenerosion, Winderosion oder durch Bodenbearbeitung werden nicht berücksichtigt.

Bodenerosionsrechner

1. Erosivitätsfaktor (Niederschlagsfaktor) [(MJ mm) / (ha h J)] – Folie 2-3:

2. Boden-Erodibilität [(T / ha)] – Folie 4-5:

3.1. Neigung [%] – Folie 6:

3.2. Hanglänge [m] – Folie 6:

4. Nutzpflanzentyp-Faktor[-] – Folie 7-8:

5. Bodenbearbeitungs-Faktor [-] – Folie 7-8:

6. Unterstützungs-Faktor [-] –Folie 9-10:

Durchschnittliche jährliche Bodenerosionsrate (T/h/J):

Nach der Berechnung der Bodenerosionsrate auf deinem Gelände kannst du die folgende Tabelle verwenden, um deine Bodenerosionsklasse zu ermitteln. Abhängig von der Klasse kannst du erwägen, Bodenerosionsstrategien auf deinem Feld umzusetzen. Experimentiere mit den Faktoren, die du zuvor eingefügt hast, um zu sehen, ob es einen bestimmten Faktor gibt, der deine Bodenerosionsrate stark beeinflusst.

Es gibt eine computerisierte Version der USLE-Gleichung mit dem Namen ‘Revised Universal Soil Loss Equation’ (RUSLE). RUSLE ist eine verbesserte Formel, die komplexere Kombinationen von Bodenbearbeitungs- und Anbaupraktiken und eine größere Vielfalt von Hanglagen handhaben kann. Eine weiterentwickelte Version der Software ist RUSLE2, die eine ereignisbasierte Erosionsvorhersage ermöglicht. RUSLE2 erfordert einen umfassenden Satz von Eingabeinformationen, die möglicherweise nicht in überall verfügbar sind.

Das ‘Water Erosion Prediction Project’ (WEPP) ist eine physikalisch basierte Technologie zur Vorhersage von Bodenerosion. Es integriert Hydrologie, Pflanzenkunde, Hydraulik und Erosionsmechanismen, um die Erosion am Hang und im Wassereinzugsgebiet vorherzusagen. Es ist in der Lage, eine Vielzahl von Landnutzungen, Klima- und hydrologischen Bedingungen zu modellieren und zu bewerten. Es kann offline auf PCs mit Windows-Unterstützung ausgeführt werden.

Bodenerosionsrechner von Antonio Seoane Dominguez und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

 

Berechnungen

Rechner zur Urin-Anwendung

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Urin enthält vier wichtige Nährstoffe für das Pflanzenwachstum: Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und Schwefel (S). Durch die Ausbringung von Urin können nicht nur diese Nährstoffe zurückgewonnen werden, sondern es kann auch der Einsatz von Volldünger und Frischwasser reduziert, sowie die Verschmutzung von Oberflächen- und Grundwasser durch Abwasser und Ausscheidungen minimiert werden.

Wenn der Urin nicht richtig gehandhabt wird besteht das Risiko der Übertragung von Krankheitserregern, der Versalzung des Bodens und der Kontamination mit Arzneimitteln, sowie die Entwicklung von starken ungenehmen Gerüchen. Weitere Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, sind die Trenntechniken, die einzuhaltende Lagerzeit, die aufzubringende Urinmenge, die Geruchsvermeidung und der Transport. Mehr dazu erfährst du in der Literaturübersicht.

Dieses Lernwerkzeug berechnet das sammelbare Urinvolumen pro Haushalt und gibt den Benutzer:innen das potenzielle Düngungsgebiet für die berechnete Urinmenge an. Mehr Informationen über die Urinverwertung und deren richtige Handhabung findest du in den anderen Materialien, die in der Toolbox zur Verfügung stehen.

Bitte berücksichtige, dass die Ausbringungsrate von Urin nicht nur von seinem Nährstoffgehalt, sondern auch vom Hauptziel der Urinverwertung abhängt: N-Düngung oder P-Düngung.

Berechnung von Urinvolumen und Düngungsfläche

Anzahl der Haushaltsmitglieder *:

Jährliches N-Düngungsgebiet
pro Haushalt (m2/a):

Jährliche Menge von Stickstoff im Urin
pro Haushalt (g/a):

Jährliches P-Düngungsgebiet
pro Haushalt (m2/a):

Jährliche Menge an Phosphor im Urin
pro Haushalt(g/a):

Die folgende Tabelle enthält die Hintergrundinformationen, die der Rechner verwendet:

UrinwerteValuesUnit 
Tägliche Urinmenge pro Person1.5L/T (Liter pro Tag)
Jährliche Urinmenge pro Person550L/J(Liter pro Jahr)
Jährliche Menge an Stickstoff im Urin pro Person4000g/J(Gramm Stickstoff pro Jahr)
Menge des aufzubringenden Urins pro Quadratmeter (N-Düngemittel)1.4L/m²(Liter pro Quadratmeter)
Jährliche N-Düngungsfläche pro Person400m²/J(Quadratmeter pro Jahr)
Jährliche Menge an Phosphor im Urin pro Person365g/J(Gramm Phosphor pro Jahr)
Volumen des aufzubringenden Urins pro Quadratmeter (P-Dünger)0.9L/m²(Liter pro Quadratmeter)
Jährliche P-Düngungsfläche pro Person600m²/J(Quadratmeter pro Jahr)

Die jährliche Düngefläche pro Haushalt wird aus der potenziellen jährlichen Düngefläche pro Person (400 m2 für Stickstoff und 600 m2 für Phosphor) multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder berechnet.

Die Jahresmenge an Stickstoff im Urin pro Haushalt errechnet sich aus der potentiellen Jahresmenge an Stickstoff im Urin pro Person (4000 g/(a-Person)) multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder. Der Wert für Phosphor wird auf die gleiche Weise berechnet.

Die in diesem Berechnungsinstrument verwendeten Werte basieren auf Jönsson, H, Richert, A, Vinneraas, B & Salomon, E 2004, Guidelines on the use of urine and faeces in crop production, EcoSanRes Publication Series, 2nd edn, Stockholm Environment Institute, Stockholm, Schweden. Diese Studie nimmt als Bezugspunkt die von der FAO für Schweden ermittelten durchschnittlichen Nährwerte, die für die Zwecke anderer Länder angepasst werden sollten. Es ist wichtig zu beachten, dass eine verbesserte Ernährung auch die Qualität des Urins als Düngemittel verbessern. Die vorgelegten Ergebnisse sollten nur als Bezugspunkt betrachtet werden, wenn es um das Potenzial für die Urinverwertung geht.

Rechner zur Urin-Anwendung von Andrea Munoz Ardila und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

 

Berechnungen

Nährstoff-Recyclingpotenzial-Rechner für Haushalte mit integrierten dezentralen Abwasseraufbereitungsystemen

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Der folgende Rechner bietet Benutzer:innen die Möglichkeit, die potenzielle Düngungsoberfläche abzuschätzen, wenn Kot und Urin aus einem Haushalt ausgebracht werden. In dem empfohlenen integrierten dezentralen Abwassersystem würde diese Düngung für Non-Food-Pflanzen und für die langfristige Bodenanreicherung genutzt.

Nährstoff-Recyclingpotenzial-Rechner

Fäkalien-Verwendung:

Fäkalien sind reich an Phosphor (P), Kalium (K) und organischer Substanz und können sowohl durch ihre Düngungs-, als auch durch ihre bodenverbessernde Wirkung zur Non-Food-Pflanzenproduktion beitragen. Der Anteil von Stickstoff, der in mineralischer Form in den Fäkalien enthalten ist, variiert weitgehend zwischen den verschiedenen Reinigungsstrategien und kann in Form von Gasen verloren gehen. Daher wird nur die Phosphor-Düngung mit dem Kompost aus Terra Preta -Sanitäranlagen berücksichtigt.

Weitere Informationen findest du in dieser Literaturübersicht.

Gib hier die Anzahl der Haushaltsmitglieder ein:

Jährliche Fäkalienproduktion
pro Haushalt (kg/J):

Jährliches Phosphor-Düngegebiet von Kompost aus Terra Preta – Sanitäranlagen (TPS) pro Haushalt (m2/J):

Jährlicher Beschaffungsbereich für organischen Anteil von TPS-Kompost pro Haushalt (m2/J):

Urin-Anwendung:

RUVIVAL Rechner Urin-Anwendung

Urin enthält vier wichtige Nährstoffe für das Pflanzenwachstum: Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und Schwefel (S). Die direkte Ausbringung von nährstoffreichem, gereinigtem Urin auf den Boden für Non-Food-Kulturen bietet die Möglichkeit, die Nährstoffe zurückzugewinnen und auch den Einsatz von Düngemitteln zu reduzieren. Das von RUVIVAL entwickelte Werkzeug zur Berechnung der Urinausbringung berechnet die potenzielle Urindüngungsfläche eines Haushalts auf der Grundlage der jährlichen Urinproduktion.

Klicke das Rechnersymbol an, um den Urin-Rechner aufzurufen

Weitere Informationen über die Anwendung von Urin findest du hier.

Hintergrundinformationen zum Rechner

AusscheidungswerteWerteEinheit 
Tägliche Fäkalienproduktion pro Person140g/t(Gramm pro Tag)
Jährliche Fäkalienproduktion pro Person51.1kg/j(Kilogramm pro Jahr)
Jährliche Stickstoffmenge in Fäkalien pro Person550g/j(Gramm pro Jahr)
Jährliche Menge an Phosphor in Fäkalien pro Person183g/j(Gramm pro Jahr)
Phosphordüngung von TPS-Fäkalienkompost pro Person900m²/j(Quadratmeter pro Jahr)
Jährlicher Versorgungsbereich mit organischem Material von TPS-Kompost pro Person4.5m²/j(Quadratmeter pro Jahr)

Nach Jönsson et al. (2004) liegt die potenzielle jährliche Menge an Stickstoff und Phosphor in den Fäkalien pro Person in Schweden bei 550 g/(a-Person) Stickstoff und 183 g/(a-Person) Phosphor. Die jährliche Menge an Stickstoff und Phosphor in den Fäkalien pro Haushalt errechnet sich aus der potentiellen jährlichen Menge an Stickstoff und Phosphor in den Fäkalien pro Person multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder.

Gemäss Untersuchungen von Krause et al. in Tansania (2015) beträgt der Gesamtphosphor im TPS-Kompost das 3,6-fache des Gesamtphosphors im Fäkalienkompost. Die jährliche Fäkalien-Düngungsfläche von TPS-Kompost pro Haushalt errechnet sich aus der potentiellen jährlichen Fäkalien-Düngungsfläche pro Person (900 m2 für Phosphor) multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder. Die jährliche Versorgungsfläche, die mit organischem Material aus Terra-Preta-Sanitäranlagen pro Haushalt gedüngt werden kann, errechnet sich aus der potentiellen jährlichen Versorgungsfläche mit organischem Material aus TPS-Kompost pro Person (4,5m2 /(a-Person)), multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder.

Dieser Rechner nimmt als Bezugspunkt die Forschung von Jönsson et al. (2004), die Menge und der Nährwert von Kot und Urin basieren auf den Daten der schwedischen Bevölkerung. Es ist wichtig zu beachten, dass die Menge und der Nährwert von Kot und Urin in verschiedenen Regionen der Welt Schwankungen unterworfen sind und stark von der Nährstoffaufnahme und der Ernährung der Bevölkerung abhängen. Der Nährwert von Abwasserströmen verbessert die Qualität des Urins und der Fäkalien, die als Düngemittel für Non-Food-Kulturen verwendet werden. Daher sollten die vorliegenden Ergebnisse nur als Anhaltspunkt betrachtet werden, wenn es um das Potenzial für die Nährstoffrückführung in der integrierten dezentralen Abwasseraufbereitung geht.

Die in diesem Rechner verwendeten Werte basieren auf den folgenden Studien.

Jönsson, H, Richert, A, Vinneraas, B & Salomon, E 2004, Guidelines on the use of urine and faeces in crop production, EcoSanRes Publication Series, 2nd edn, Stockholm Environment Institute, Stockholm, Sweden.

Krause, A, Kaupenjohann, M, George, E & Koeppel, J 2015, ‘Nutrient recycling from sanitation and energy systems to the agroecosystem- Ecological research on case studies in Karagwe, Tanzania’, African Journal of Agricultural Research, Vol. 10, Nr. 43, S. 4039–5.

Nährstoff-Recyclingpotenzial-Rechner für Haushalte mit integrierten dezentralen Abwasseraufbereitungsystemen von Usama Khalid und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

 

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Rechner zur potenziellen Wassereinsparung für Haushalte mit dezentralen Abwasseraufbereitungssystemen

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Der folgende Rechner bietet die Möglichkeit, die Wassereinsparungen für einen Haushalt durch die Wiederverwertung des Grauwassers unter Verwendung des empfohlenen integrierten dezentralen Abwassersystems abzuschätzen. Getrennt gesammelt, könnte ein weniger konzentrierter Grauwasserstrom nach geringfügiger Aufbereitung vor Ort als alternative Bewässerungs- und Spülwasserquelle dienen.

Weitere Informationen über das empfohlene dezentrale Abwassersystem und seine ordnungsgemäße Verwaltung findest du in den hier bereitgestellten Materialien.

Rechner zur potenziellen Wassereinsparung

Anzahl der Haushaltsmitglieder:

Wassereinsparungen pro Tag durch die Wiederverwertung von Grauwasser und Toiletten mit geringem Wasserverbrauch pro Haushalt (l/Tag):


Jährliche Wassereinsparungen durch Wiederverwertung von Grauwasser und Toiletten mit geringem Wasserverbrauch pro Haushalt (l/Jahr):



Hintergrundinformationen zum Rechner

Nach Friedler (2004) könnte die Wiederverwertung von Grauwasser den Wasserbedarf eines Haushalts um 48 % senken und zu Wassereinsparungen von bis zu 70 Litern pro Person und Tag führen. Die jährliche Wassereinsparung durch Grauwasserwiederverwertung und Toiletten mit geringer Wasserspülung pro Haushalt (l/Jahr) errechnet sich aus der potenziellen täglichen Wassereinsparung durch Grauwasserwiederverwertung und Toiletten mit geringer Wasserspülung pro Person (48 % des täglichen Wasserverbrauchs, d.h. 70 l/Tag) multipliziert mit der Anzahl der Haushaltsmitglieder und 365 Tagen.

Der Wert des durchschnittlichen täglichen Wasserverbrauchs pro Person wird mit 146 l/Tag pro Person angenommen, wobei der Wert jedoch in unterschiedlichen Gegenden der Welt Schwankungen unterworfen ist. Die vorgelegten Ergebnisse sollten nur als Bezugspunkt betrachtet werden, wenn es um das Potential der Wasserwiederverwertung in der integrierten dezentralen Abwasserbehandlung geht.

Friedler, E 2004, ‘Quality of individual domestic greywater streams and its implication for on-site treatment and reuse possibilities’, Environmental Technology, Vol. 25 Nr. 9, S.997-1008.

Rechner zur potenziellen Wassereinsparung für Haushalte mit dezentralen Abwasseraufbereitungssystemen von Usama Khalid und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

 

Berechnungen

Regenwasser-Sammelrechner

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Niederschläge können von jeder beliebigen Oberfläche aufgefangen werden. Mit Hilfe eines einfachen Regenwasser-Sammelrechners ist es möglich, die Wassermenge zu ermitteln, die gesammelt werden kann. Dennoch ist es wichtig, sich vor Augen zu halten, dass es beim Sammeln/Speichern von Niederschlag immer Verluste gibt, wie Verdunstung und/oder Leckage, zusätzlich zu den Variationen, die sich aus gebietsspezifischen Wetterbedingungen ergeben können. Der folgende Rechner wird diese Elemente nicht berücksichtigen, dennoch ist er ein nützliches Hilfsmittel, um einen allgemeinen Überblick über die Menge des Niederschlags zu erhalten, die gesammelt werden kann.

Dieser erste Regenwasser-Sammelrechner kann dazu verwendet werden, die maximale Menge zu bestimmen, die allgemein gesammelt werden kann. Eine einfache Multiplikation liefert die gesamte mögliche Niederschlagsmenge, die erfasst werden kann, basierend auf der Beantwortung der folgenden Fragen:

  • Wieviel Regen fällt jährlich?
  • Wie groß ist das Einzugsgebiet?

Maximale Niederschlagssammlung


Gesamte mögliche Niederschlagserfassung (m3/Jahr) = Niederschlag (mm/Jahr) · Größe des Einzugsgebiets (m2)

Niederschlag (mm/Jahr)*:

Größe des Einzugsgebiets (m2)*:

Gesamte mögliche Niederschlagserfassung (m3/Jahr):

Liter (l/Jahr):

US-Gallonen (gal/Jahr):

Durchschnittlicher Jahresniederschlag

KlimazoneNieder-schlag
Wüstengebiet0-100 mm
Halbwüstengebiet100-250 mm
Arides Gebiet250-500 mm
Semi-Arides Gebiet500-750 mm
Semi-Humides Gebiet900-1500 mm
Humide Tropen> 2000 mm

Wenn du mehr über die Regenwassernutzungsmethoden erfahren möchtest, ist es ein unterhaltsamer und einfacher Start, einen selbstgebauten DIY Niederschlagsmesser zu konstruieren, um den Niederschlag in deiner Gegend zu messen, oder wirf einen Blick auf eine von der NASA entworfene Niederschlagskarte der Welt, um eine bessere Perspektive der weltweiten Niederschlagsmengen zu erhalten. Die NASA greift auch auf die Unterstützung von Student*innen, Professor*innen und Wissenschaftsenthusiast*innen zurück, die Daten sammeln und das Programm Global Learning and Observations to Benefit the Environment (GLOBE) Program. unterstützen möchten. Falls du darüber hinaus spezifische Daten über Niederschläge, benötigst, hat die UNO eine große Datenbank eingerichtet, die dir nützlich sein kann.

Regenwasser-Sammelrechner von Claudia Lasprilla Pina, Mykyta Riabchynskyi, Rahel Birhanu Kassaye und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Niederschlagswasser von Dächern sammeln

Die folgende Berechnung hilft bei der Ermittlung der Niederschlagswassermenge, die über Dächer aufgefangen werden kann. Die Menge des gesammelten Wassers hängt von 3 Faktoren ab:

  • Abflussbereich (Dachfläche)
  • Oberflächenabflusskoeffizient (hängt vom Material der Abflussfläche ab)
  • Niederschlagsmenge (abhängig vom Klima in der Region)

Die Abflussfläche bezieht sich auf die Grundfläche des Daches. Dieser Umriss, wie in der Abbildung gezeigt, hilft bei der Berechnung der Einzugsfläche, indem einfach die Länge mit der Breite multipliziert wird, was dann die Gesamtfläche ergibt; denke daran, bei der Berechnung auch die Fläche des Dachüberstandes zu berücksichtigen.

Niederschlagswasser von Dächern sammeln

Oberflächenabflusskoeffizient für Dächer

Art der DachbelagsAbflusskoeffizient
Eisenbleche> 0.9
(vermute 1 für kalte Region, 0,98-0,99 für heiße Region)
Aluminiumbleche 0.8-0.9
Ziegel0.6-0.9
Zement-Flachdächer 0.6-0.7
Organisch0.2

Gebe die in den obigen Tabellen angegebenen Informationen in den Regenwasser-Sammelrechner ein, je nach den Gegebenheiten deiner Region und deinem Dachmaterial. Der Rechner liefert die Lösung für die folgende Gleichung:

Wasserzufuhr im Lagertank (m3/Jahr) = Dachfläche (m2) · Oberflächenabflusskoeffizient · Niederschlag (mm/Jahr)

Dachfläche (m2)*:

Oberflächenabflusskoeffizient*:

Niederschlag (mm/Jahr)*:

Dein Bestand an Wasser im Speichertank ist in (m3/Jahr):

Liter (l/Jahr):

US Gallonen (gal/Jahr):

Regenwasser-Sammelrechner von Claudia Lasprilla Pina, Mykyta Riabchynskyi, Rahel Birhanu Kassaye und Ruth Schaldach ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Vielleicht ist es interessant für dich, auch einen Blick in unser Handbuch über ein selbstgebautes Regenwassernutzungssystem, zu werfen, in dem Schritt für Schritt erklärt wird, wie du ein Regenwassernutzungssystem an deinem eigenen Haus konstruieren kannst.