The Lower Havel River Region (Brandenburg, Germany): A 230-Year-Long Historical Map Record Indicates a Decrease in Surface Water Areas and Groundwater Levels
Abstract
:1. Introduction
1.1. Droughts in Lowland River Floodplains and Peatlands
1.2. Systematic Quantitative Analyses of Historical Maps for the Reconstruction of Hydrological Dynamics in Floodplains and Wetlands
1.3. Aims of the Study
2. Materials and Methods
2.1. The Region-Scale Study Area: The Lower Havel River Region
2.2. Semi-Quantitative Approach for the Evaluation of Past Hydro-Engineering Measures and Land Reclamation Activities in the Lower Havel River Region
2.3. Local Study Sites for Surface Water Area Reconstructions from Maps
2.4. Exploration of Historical and Topographic Maps for the Reconstruction of Surface Water Area Changes during the Last 230 Years
Map Series | Year | Scale |
---|---|---|
Brandenburgensis Marchae Descriptio [76] | 1588 | 1:880,000 |
Markgrafschaft und Kurfürstentum Brandenburg [76] | 1696 | 1:450,000 |
Karte des Kurfürstentums Brandenburg [76] | 1750 | 1:550,000 |
Geographische Karte des Kurfürstentums Brandenburg [76] | 1758 | 1:550,000 |
Neue geographische Karte der Markschaft Brandenburg [76] | 1773 | 1:625,000 |
Schmettausches Kartenwerk Brandenburg (Schmettau map series) (*): WMS [76] | 1787 | 1:50,000 |
Spezialkarte von der Mittelmark [76] | 1790 | 1:300,000 |
Preußische Urmesstischblätter (Prussian original map series) * [76] | 1843 | 1:25,000 |
Geologische Karte (GK25) (Geological map series) * [81] | 1880 (1883–1884) | 1:25,000 |
Deutsches Reich–Messtischblätter (Topographic map series) *: WMS [76] | 1880 (1882) | 1:25,000 |
Digital topographic map (preliminary edition) *: WMS [76] | 1997 | 1:10,000 |
Digital topographic map *: WMS [76] | 2020 | 1:10,000 |
Light Detection and Ranging (LiDAR)-based digital terrain model* [76] | 2020 | 1-m resolution |
3. Results
3.1. Review of the History of Human Impacts on the Region-Scale Water Balance
No | Land Reclamation, Drainage Works and Melioration Activities | Construction Time |
---|---|---|
W1 | Neuholland: foundation of Dutch settlement [59] | 1659 |
W2 | Dossebruch and Neustädtisches Luch: drainage works [59,86] | 1670–1680 |
W3 | Rhinluch: drainage measures at Linum (200 ha) [59] | 1705–1710 |
W4 | Havelländisches Luch: drainage works and foundation of Königshorst, Nordhoff, Lobeofsund, Kienberg, Hertefeld, Kuhhorst, Mangelshorst, Deutschhof, Hertefeld, Sandhorst, Ribbeckshorst, Dreibrück and Rohlandshorst [59,86] | 1718–1724 |
W5 | Havelländisches Luch: peat cutting at Königshorst [59] | 1746–1750 |
W6 | Dossebruch (Dreetz): drainage works and foundation of Bartschendorf, Baselitz, Blumenaue, Fischershof, Giesenhorst, Michaelisbruch, Siegrothsbruch, Webersplan, Wilhelminenaue, Wolfsplan and Ziethensau [37,59] | 1747–1778 |
W7 | Dossebruch (Neustadt): drainage works and foundation of Friedrichsdorf and six other colonist villages [37,59] | 1773–1775 |
W8 | Dossebruch (Dreetz): demolition of the Dreetz water mill | 1773 |
W9 | Rhinluch: drainage measures [59] | 1772–1776 |
W10 | Upper Rhinluch: peat cutting at Fehrbellin and Linum [59] | 1785 until the end of the 19th century |
W11 | Upper Rhinluch: construction of the Schwarzer Graben for peat cutting [59] | 1797–1798 |
W12 | Lower Havel floodplain: drainage works [59] | 1777–1783 |
W13 | Dosseluch, Rhinluch and Havelländisches Luch: foundation of the Luchgraben-Schauverband and cleaning of the existing drainage systems [59] | 1842 |
W14 | Golmer Bruch: draining of the fen [59] | 1855 |
W15 | Upper Rhinluch: melioration of former peat cutting areas between Kremmen and Fehrbellin, foundation of Zietenhorst and Linumhorst [59] | 1912–1931 |
W16 | Lower Havel floodplain: land reclamation by enclosure in the lower Havel floodplain (Komplexmelioration), changes from pastures to arable land [59,61] | 1960–1970 |
W17 | Upper Rhinluch: melioration (Komplexmelioration) with decrease in fen area (9%) but increase in summer groundwater levels [99,100] | 1974–1976 |
W18 | Dosse River floodplain: melioration and drainage works (Komplexmelioration) for the intensification of agrarian land use [61] | 1968–1987 |
3.2. Semi-Quantitaive Approach: Region-Scale Distribution of Hydro-Engineering Activities and Drainage Works
3.3. Local-Scale Study Sites: Changes in Surface Water Areas during the Last 230 Years
4. Discussion
4.1. The Historical Map Record Indicates a Decrease in the Surface Water Area
4.2. Climatic Effects on the Decline in Surface Water Areas
4.3. Semi-Quantitaive Approach: Potential Human Impact on Surface Water Areas
4.4. Potential Impacts of the Elbe Channel Incision
5. Conclusions
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Data Availability Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
References
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No | Construction Activities (Hydro-Engineering) | Construction Time |
---|---|---|
1 | Brandenburg: mill dam [56,58,60] | Appox. 1200 |
2 | Brandenburg: shipping pier [57] | 1274 |
3 | Rathenow: mill weir [61] | 1288 |
4 | Brandenburg: mill weir [58,61] | 1309 |
5 | Rathenow: moat [57] | 1288 |
6 | Brandenburg: flood channel for a mill [57] | 1315 |
7 | Brandenburg: water mill [84] | 1326 |
8 | Rathenow: mill weir [84] | 1335 |
9 | Havelberg: flood channel for a mill [57] | 1375 |
10 | Havelberg: two floating mills [57] | 1375 |
11 | Lower Havel and tributaries: multiple fish weirs [84] | 1375 |
12 | Brandenburg: drawbridge for ship passages [57] | 1423 |
13 | Brandenburg: bank reinforcement [84] | 1455 |
14 | Brandenburg: navigation lock [57] | 1548–1550 |
15 | Rathenow: navigation lock [57] | 1548–1559 |
16 | Rathenow: flood channel system for mills [57] | Approximately 1550 |
No | Construction Activities (Hydro-Engineering) | Construction Time |
---|---|---|
17 | Construction of the Havelländischer Großer Hauptkanal [59] | 1718–1725 |
18 | Potsdam: city canal [82] | 1770 |
19 | Plaue, Pritzerbe, Bahnitz: removal of weirs to improve inland navigation [88] | 1771 |
20 | Sandau: Elbe-Havel embankment [61] | 1771–1772 |
21 | Sandau: strengthening of the Elbe–Havel embankment [82] | 1809 |
22 | Sandau: strengthening of the Elbe–Havel embankment [59] | 1832 |
23 | Quitzöbel: strengthening of the Elbe–Havel embankment [82] | 1832–1836 |
24 | Quitzöbel: prolongation of the Elbe–Havel embankment [61] | 1832–1836 |
25 | Quitzöbel: relocation of the Havel mouth [61] | 1832–1836 |
26 | Between Brandenburg and Rathenow: removal of 106 fish weirs to improve inland navigation [89] | 1837–1842 |
27 | Construction of the Sacrow–Paretz Canal [82,86] | 1874–1878 |
28 | Lower Havel: river straightening [82] | 1875–1881 |
29 | Lower Havel: river straightening [61,82] | 1882–1898 |
30 | Brandenburg: new navigation lock [90] | 1881–1883 |
31 | Broadening of the Sacrow–Paretz Canal [61] | 1888–1890 |
32 | Lower Havel: river straightening between Havelberg and Rathenow [61] | 1897–1902 |
33 | Rathenow: second river course for inland navigation [61] | 1898–1901 |
No | Construction Activities (Hydro-Engineering) | Construction Time |
---|---|---|
34 | Weißer See-Jungfernsee: broadening of the canal [82] | 1903–1905 |
35 | Brandenburg: enlargement of the navigation lock [90] | 1904–1906 |
36 | Lower Havel: broadening of the river course between Molkenberg and Garz [82] | 1907–1909 |
37 | Brandenburg: construction of the Silo canal [82] | 1907 |
38 | Warnau: cut of the Havel River course [82] | 1908 |
39 | Molkenberg: offset trench [82] | 1908 |
40 | Brandenburg: river embankment [90] | 1907–1910 |
41 | Brandenburg: construction of a moat [90] | 1909–1910 |
42 | Lower Havel between Havelberg and Pritzerbe:channel cuts and flood channels for inland navigation and flood management [82] | 1912 |
43 | Barrages and navigation locks at Bahnitz, Grütz and Garz [82] | 1911–1912 |
44 | Warnau: river straightening [61] | 1912 |
45 | Rathenow and Grütz: deepening of the channel bed [61] | 1914–1915 |
46 | Dosse and Jäglitz Rivers: stream engineering [35,37] | 1929–1933 |
47 | Relocation of the Rhin mouth [35,37] | 1930–1934 |
48 | Enlargement of the Havel riverbed between the Havel mouth and Garz to enhance the flow velocity of Havel summer floods [96] | 1933–1935 |
49 | Lower Havel: relocation of the mouth of the Havel (Gnevsdorfer Vorfluter), prevention of Elbe floods and Havel backwater [59,95] | 1935–1956 |
50 | Lower Havel: new navigation lock at Havelberg [61,96] | 1933–1936 |
51 | Lower Havel: weirs for navigation at Quitzöbel [61,96] | 1936–1937 |
52 | Construction of the Havel Canal | 1951–1952 |
53 | Lower Havel: weir for navigation at Neuwerben [61,96] | 1949–1954 |
54 | Lower Havel: weir and navigation lock at Gnevsdorf, prevention of Elbe floods and Havel backwater [59,61,96] | 1952–1954 |
55 | Strengthening of the Lower Havel embankment [61] | 1960 |
56 | Roskow and Weseram: broadening of meander cuts [61,96] | 1965–1966 |
57 | Ketzin: river straightening [61] | Approximately 1960 |
58 | Brandenburg: broadening of the Silo canal [96] | 1970–1973 |
59 | Brandenburg: rebuilding of the barrage with navigation lock [96] | 1963–1970 |
60 | Enlargement of the Havel riverbed between Lake Jungfernsee and Lake Plauer See [96] | Approx. 1992–1994 |
61 | Brandenburg: rebuilding of the navigation lock [96] | 1996 |
62 | Brandenburg: enlagement of the Silo canal [96] | 2003–2004 |
63 | Lower Havel: overhaul of Neuwerben weir [96] | 1998–1999 |
64 | Lower Havel: overhaul of Gnevsdorf weir [96] | 2001–2003 |
65 | Lower Havel: overhaul of Havelberg navigation lock [96] | 2001–2003 |
66 | Lower Havel: overhaul of Grütz weir [96] | 2001–2003 |
67 | Lower Havel: overhaul of Garz weir [96] | 2004 |
68 | Rathenow: rebuilding of the mill wier [96] | 2006 |
69 | Lower Havel: rebuilding of the Bahnitz wier [96] | 2006 |
70 | Lower Havel: closure of the river course between Havelberg and Rathenow to commercial shipping, start of the Lower Havel rewilding program [63,96,97] | 2008–present |
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