Flächenentwässerung bei Extremwetter verbessern aber wie?

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1 Flächenentwässerung bei Extremwetter verbessern aber wie? 35. Pfälzer Gemüsebautag, Palatinum Mutterstadt A. Teichert

2 Flächenentwässerung bei Extremwetter verbessern aber wie? Inhalte Hintergrund / Ursachen Maßnahmen & Möglichkeiten Dränung Ackerbauliche Maßnahmen Sonstige Maßnahmen Fazit 2

3 Hintergrund Starkregen & Hochwasserschäden Rheinland-Pfalz, Mai/Juni 2016 Bildquelle: L. Rebholz, Wasserschutzberatung DLR Rheinpfalz),

4 Landesamt für Umwelt RP, 2016 Hintergrund Rheinland-Pfalz: 2 Unwetterphasen 2016 ( & ) Besonderheiten: - Ausdauer der Wetterlage, hohe Anzahl von Unwetter & Starkregenereignissen - hohe Niederschlagsintensitäten & Niederschlagsummen ( => z.t mm = 3-4 fache Menge des mittleren Juni-Niederschlags) Überlastung des vorhandenen Entwässerungssystems großflächige Ernteschäden und Ernteausfälle in der Vorderpfalz (ca. 116 km² brutto) 4

5 Hintergrund Kennzeichen der Region Lage = oberrheinische Tiefebene Relief mit geringer Intensität => Entwässerung von Süd nach Nord mit geringem Gefälle Problemregion mit bekannten Überflutungsgebieten (HQ 100,HQ extrem ) wasserbeeinflusste Böden Bodengroßlandschaften: Auen-/Niederterrassen; Hochflutlehm, Terrassensand- und Flussschottergebiet Auenböden und Gleye verbreitet Statistik: alle 100 Jahre können Starkniederschläge von bis zu 140 mm innerhalb von 72 h auftreten (KOSTRA-DWD 2010) betroffene Flächen als Ackerstandorte z.t. problematisch 5

6 Maßnahmen & Möglichkeiten Möglichkeiten und Maßnahmen zur Verbesserung der Flächenentwässerung Dränung Reaktivierung, Optimierung Ergänzende wasserbauliche Maßnahmen & Bauwerke (Schöpfwerke) Ackerbauliche Maßnahmen (dezentraler Hochwasserschutz in der Landwirtschaft) Sonstige Maßnahmen 6

7 Dränung - Grundlagen Entwässerung landwirtschaftlicher Flächen DIN 1185 (2015): Bemessungsgrundlagen Unterscheidung: - Binnenentwässerung durch Gräben / Dränagen - Entwässerung durch Unterbodenmelioration & Dränung grundsätzliche Fragen: - bestehende Dränagen: planerische Vorgaben & Empfehlungen nach DIN 1185 erfüllt? - Wartung und Unterhaltung zentral (Wasser- und Bodenverband) oder dezentral? 7

8 Dränung DIN 1185 Vernässungsursachen Grundwasser steht zu dicht unter der Geländeoberfläche an Stauwasser bildet sich über verdichteten Bodenhorizonten Haftwasser wird in feinen Poren festgehalten und Dränverfahren (Blankenburg, 2012) Grundwasser Stauwasser Haftnässe Verbesserung der Rohrdränung Vorflut durch Dränung allein nicht Rohrdränung (Systemdränung) Unterbodenmelioration (Tieflockern, Tiefpflügen) entwässerbar verändert n. DIN :

9 Dränung - Grundlagen Klassifizierung der Durchlässigkeit (k f ) im wassergesättigten Boden, Dränwirksamkeit und Dränabstände (KA 5, 2005) 9

10 Dränung - Dräntiefe Erträge und Grundwasserstände (Blankenburg 2012; verändert n. Visser. 1958) 10

11 Unterhaltung von Vorflutund Dränanlagen (n. DIN 1185) WICHTIG: Funktionsfähigkeit gewährleisten! Kontrolle & Beobachtung => regelmäßig Abflussstörungen beseitigen => Spülgeräte bei Verschlammung, Versandung, Verockerung Vorfluter: gesicherte und ausreichende Vorflut ist Voraussetzung für die Wirksamkeit der Dränung => mind. 1 Kontrolle/Jahr (Herbst) => planmäßige Abmessungen (Breite/Tiefe) noch vorhanden? => Gewässerräumung erforderlich? <=> Verlandung der Sohle, Verkrautung führt zu Erhöhung der Wasserstände & Wasserrückstau in den Sammlern! 11

12 Unterhaltung von Vorflutund Dränanlagen (n. DIN 1185) WICHTIG: Funktionsfähigkeit gewährleisten! Bauwerke überwachen (z.b. Dränausmündungen, Schächte) Bauliche Veränderungen im Drängebiet? z.b. Bau von Straßen/Wegen, Kabeltrassen u.a. Oberirdisches Fremdwasser durch Randgräben abfangen Oberflächenwasser in kleinen Geländemulden kann durch Gräben, Schlucker oder Rigolen abgeleitet werden Naturschutzgesetze (Bund/Land) beachten Feuchtgebiete sind besonders schützenswert / keine Beeinträchtigung durch Entwässerungsmaßnahmen! 12

13 Schöpfwerke Weitere wasserwirtschaftliche Maßnahmen (Ausbau, Schöpfwerke, Deichbau u.a.) Schöpfwerke Maschinelle Wasserhebeanlage für Entwässerungszwecke (DIN ) = Pumpwerke, die schadbringendes Wasser von landwirtschaftlich genutzten Niederungsflächen abschöpfen, denen die natürliche Vorflut zur freien Entwässerung zeitweise oder ständig fehlt (DIN 1184; 1963) Kosten!

14 Ackerbauliche Maßnahmen Ackerbauliche Maßnahmen im Rahmen des Hochwasserschutzes in der Landwirtschaft Böden speichern Wasser und vermindern bzw. verhindern so den raschen, Hochwasser auslösenden Oberflächenabfluss! <=> Wasserspeicherpotenzial von Böden (für den vorbeugenden Hochwasserschutz) bestmöglich nutzen! Wasserinfiltration optimieren Erschließen des Bodens als Wasserspeicher DWA-M 550: Dezentrale Maßnahmen zur Hochwasserminderung (2015)

15 Ackerbauliche Maßnahmen Beitrag zum vorbeugenden Hochwasserschutz (Steuerung der Wasserabflussmengen & -geschwindigkeiten) durch: konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat, Lockerung Umwandlung von Ackerland zu Grünland Begrünung von Tiefenlinien Rand- und Saumstrukturen Dränung (s.o.) DWA-M 550: Dezentrale Maßnahmen zur Hochwasserminderung (2015)

16 Ackerbauliche Maßnahmen Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung stabile Bodenstruktur, geringere Verschlämmungsneigung, Aggregatstabilität bei gleichzeitiger Mulchbedeckung Beeinflussung der Porengrößenverteilung => Makroporen durch Regenwurmabundanz Erhalt von Makroporendichte & Makroporenkontinuität durch Pflugverzicht verändert n. Schmidt & Zacharias, 2016

17 Ackerbauliche Maßnahmen Effekte ackerbaulicher Maßnahmen bzgl. einer verbesserten Flächenentwässerung (DWA-M 550, 2015) Lockerung (krumentief, Tiefenlockerung) - Beseitigung v. Verdichtungen durch Befahrung (hemmt Infiltration) - erhöhtes Grobporenvolumens, erhöhtes Wasserspeichervolumen - erhöhte Wasserdurchlässigkeit in den Lockerungsfurchen (Dränung) Umwandlung von Ackerland zu Grünland - erhöhte Interzeption & Evapotranspiration - Vermeidung infiltrationshemmender Oberflächenverschlämmung - erhöhte Infiltration (geringere Bodendichte & ausgeprägtes Makroporensystem (Pflanzenwurzeln, Bodenfauna)

18 Ackerbauliche Maßnahmen Effekte ackerbaulicher Maßnahmen bzgl. einer verbesserten Flächenentwässerung (DWA-M 550, 2015) Begrünung von Tiefenlinien - grassed waterways ; primär Erosionsschutz - Infiltrationsfähigkeit hoch, weniger verschlämmungsanfällig Rand- und Saumstrukturen - Effekte wie bei Grünland - nur geringe Bedeutung aufgrund i.d.r. geringem Flächenumfangs - wirken als Infiltrations- und Pufferzonen

19 Ackerbauliche Maßnahmen Kurzbewertung von Maßnahmen des Landwirtschaftlichen Hochwasserschutz bei optimaler Umsetzung verändert n. Billen, N., Aurbacher, J. (2007): Landwirtschaftlicher Hochwasserschutz: 10 Steckbriefe für 12 Maßnahmen Maßnahme Wirkungen Akzeptanz Kosten Bodenrückhalt Wasserrückhalt Ackerrand-/ Grünstreifen 0 Mulchsaat + Untersaat - Schlagteilung 0 Querdammhäufelung 0 Bodenlockerung 0 / - Wirkung/Akzeptanz: grün hoch / gelb mittel / rot gering Kosten: ( ) hoch / (0) mittel / (+) gering

20 Sonstige Maßnahmen Gemeinsame Anbauplanung + virtuelle Flurbereinigung Aspekte des Flächenmanagements - Hochrisikoflächen meiden - Flächen mit Senken aus der Bewirtschaftung nehmen - erweiterte Grabensysteme bei wertvollen Kulturen Schaffung dezentraler Kleinspeicher/Speicherbecken Realisierung teilweise praxisfern; Effekte/Wirkungen unterschiedlich; z.t. mehrere oder kombinierte Maßnahmen erforderlich!

21 Fazit Erfolg der Flächenentwässerung bei Starkniederschlagsereignissen ist je nach Standortverhältnissen und wasserbaulichen Vorsorgemaßnahmen sehr unterschiedlich Optimierte Dränagen und vorsorgende ackerbauliche Maßnahmen tragen zur Überwindung kritischer Phasen bei Ackerbauliche Einzelmaßnahme sind nur von geringer Bedeutung bei Extremwetterereignisse; Maßnahmenkombinationen sind anzustreben! Risikoflächen bleiben problematisch! 21