Der Klimawandel führt in vielen Regionen Deutschlands zu einer Verringerung des verfügbaren Wasserdargebots. Um belastbare Aussagen über das Dargebot treffen zu können und Planbarkeit zu schaffen, müssen die Anforderungen und Datengrundlagen für die Vergabe von Wasserrechten angepasst werden.

Für größere Einzugsgebiete lässt sich die flächige Grundwasserneubildung meist nur modelltechnisch bestimmen. Der derzeit gängige Ansatz basiert auf Bodenwasserhaushaltsmodellen auf Landesebene (z. B. mGROWA, GWN-BW). Diese beruhen auf einem Bodenspeicheransatz und trennen die Abflussanteile in Direkt-, Zwischen- und Basisabfluss. Üblicherweise werden sie auf die Abflüsse der Hauptvorfluter kalibriert, während Grundwasserdaten, lokale Strömungsverhältnisse und Grundwasser-Oberflächen-Interaktionen unberücksichtigt bleiben. Dadurch lassen sich nur Rückschlüsse auf die Gesamtsumme von Evapotranspiration und Grundwasserneubildung ziehen. Wird die Evapotranspiration überschätzt, wird die Grundwasserneubildung zwangsläufig unterschätzt.

Zudem können anthropogene Einflüsse wie Wasserentnahmen, Bewässerung, oder wasserbauliche Maßnahmen nicht gegenüber einem natürlichen Wasserhaushalt bilanziert werden. Auch wird die Hydrogeologie stark vereinfacht, indem auf den obersten Grundwasserleiter beschränkt und Wechselwirkungen mit tieferliegenden Schichten und Abströme unterhalb des Gewässerbetts vernachlässigt werden. So lassen sich keine belastbaren quantitativen Aussagen über die Ursachen von Dargebotstrends treffen.

Eine der zuverlässigsten Methoden zur Ermittlung der Grundwasserneubildung stellen integrierte numerische Wasserhaushaltsmodelle dar. Sie bilden alle Kompartimente des Wasserkreislaufs physikalisch vollständig ab. Im Unterschied zu gängigen Verfahren erfolgt hier neben der Kalibrierung auf Abflüsse auch eine stationäre und instationäre Kalibrierung auf räumlich verteilte Grundwassermessstellen.

Ein integriertes Wasserhaushaltsmodell wird mithilfe spezialisierter Software (z. B. MIKE SHE, HydroGeoSphere) erstellt, die hydrologische und anthropogene Prozesse abbilden kann. Sind alle Prozesse bilateral gekoppelt und erfolgt eine instationäre Kalibrierung auf Abflüsse und Grundwasserstände, spricht man von einer integrierten Wasserhaushaltsmodellierung.

Diese erfordert die detaillierte Betrachtung dynamischer, saisonaler und lokaler Effekte – etwa Infiltration, Kapillar- und Speicherverhalten der ungesättigten Zone, Evapotranspiration, Oberflächenabfluss, Grundwasserströmung und Austauschprozesse mit Gewässern. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen der Prozesse kann nur durch ihr Verständnis und eine sorgfältige Parametrisierung eine hohe Modellgüte erreicht werden.

Der integrierte Ansatz ermöglicht eine räumlich und zeitlich hochaufgelöste Berechnung der Wasserbilanzkomponenten – einschließlich Grundwasserneubildung, Bodenspeicher, Gewässeraustausch, Evaporation, Transpiration, Entnahmen, Bewässerung und Direktabfluss. Damit können Behörden belastbare Werte für die Grundwasserneubildung und das verfügbare Wasserdargebot ableiten und nachhaltige Entscheidungen zur Vergabe von Wasserrechten treffen. Zugleich lassen sich Maßnahmen zur Erhöhung des Wasserdargebots entwickeln und quantifizieren, sodass betroffene Nutzerinnen und Nutzer durch nachweislich wirksame Maßnahmen ihre Wasserrechte langfristig sichern können.