Erfahrungen mit dem BWK-Merkblatt M3 zu immissionsorientierten Anforderungen an Misch- und Regenwassereinleitungen. Dipl.-Ing.

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1 Erfahrungen mit dem BWK-Merkblatt M3 zu immissionsorientierten Anforderungen an Misch- und Regenwassereinleitungen Dipl.-Ing. Marc Scheibel Dipl.-Biol. Andrea van den Boom

2 Gliederung Zuordnung Kontext WRRL Umgang mit BWK M3 Biologische Grundlagen Beispielhafte Vorgehensweisen Abwägungen Offene Fragen

3 Kontext M3 - Wasserrahmenrichtlinie Wasserrahmenrichtlinie -> Zielrichtung: guter Zustand Chemischer Zustand Ökologischer Zustand oder Ökologisches Potenzial Biologische Komponenten Hydromorphologische Komponenten Chemische und physikalisch-chemische Komponenten Bestandsaufnahme Wupper Ökologischer Zustand Chemie (AOX, TOC, SO4, Metalle...) Ökologischer Zustand Biologie Gewässergüte & Gewässerstrukturgüte (Stufe I) Fischfauna (Stufe II) N, P, T, O2, NH4, CL, ph (Stufe III)

4 Stofflich Nachweise nach BWK M3 Sauerstoff Ammoniak Feststoffe ( nur Großsalmoniden-Laichgewässer) Phosphor (nur stehende Gewässer) Hydrologisch HQXpotnat Gewässerbettbildender Abfluss Hydraulisch Kritische Schubspannung bei bordvollem Abfluss Biologisch Makrozoobenthos Fische Metalle nicht berücksichtigt

5 Punktquellen - Kommunale und industrielle Abwasserreinigungsanlagen - Regenwassereinleitungen - Mischwassereinleitungen - Kühlwassereinleitungen - Kleinkläranlagen - Einleitung von Schmutzwasser ohne Behandlung

6 BWK-M3 allgemein und im EZG der Wupper Das immissionsorientierte BWK M3 ist ergänzend zum emissionsorientierten ATV-A128 anzuwenden M3 zielt vor allem auf akute Auswirkungen von Einleitungen wichtig, vor allem im Mittelgebirge: hydraulischer Stress, der Katastrophendrift von Gewässerorganismen bewirken kann -> im Wuppereinzugsgebiet relevant relevante stoffliche Parameter damit vor allem NH 3 -N und O 2 -Mangel (besonders kritisch bei langsam fließenden Gewässern) Einfluss von Metallen und anderen prioritären Stoffen aus Regen- und Mischwasser zukünftig stärker zu untersuchen

7 Umgang mit MW- und RW-Einleitungen im Wuppergebiet VOR / NACH WRRL und BWK-M3 Weitergehende Anforderungen bereits seit Jahrzehnten: für Einleitungen in leistungsschwache Vorfluter häufig geringere Entlastungsraten gefordert Jedoch keine eindeutigen Kriterien zur Abschätzung der weitergehenden Anforderungen schon seit Jahrzehnten RRB oder HRB zum Schutz vor hydraulischen Problemen durch Misch- und Regenwasser- Einleitungen gefordert jedoch keine immissionsbezogenen Bemessungskriterien verfügbar z. B. zulässige Spende nur aus bebautem EZG ohne Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit des aufnehmenden Gewässers festgesetzt

8 Vorgehensweise beim Wupperverband 1. Vereinfacht stofflich/hydrologisch 1.!!! stofflich: O2, NH3, (AFS) hydrologisch: QE zulässig Eventuell: begleitende Grobeinschätzung der Biozönose 2. Detailliert hydrologisch und hydraulisch Wasserbilanzmodell: HQ1(ist) < HQ2(potnat) Wasserspiegellagenmodell: τkrit, Störereignisse 3. Detailliert stofflich (eventuell) Fallbeispiel: Odenthal Basis- und Dosis-Grenzwert-Vergleich 4. Detailliert biologisch Relevanz der Einleitung Ökologischer Zustand des Gewässers Wiederbesiedlungspotenzial Zustandserfassung von Einleitungen freizuhaltenden Gewässern

9 Fallbeispiel vereinfacht : RÜB Breitenbruch

10 Fallbeispiel vereinfacht : RÜB Breitenbruch

11 Fallbeispiel vereinfacht : RÜB Breitenbruch Geplant 1995 nach Ansatz a/b-verfahren: m² Bodenfilter mit 1 m Einstauhöhe Nachweis mittels vereinfachten M3-Verfahren: Bodenfilter oder RRB werden nicht benötigt!!!

12 Beispiel detailliert hydrologisch : RÜB Eschbachtal

13 Beispiel detailliert hydrologisch : RÜB Eschbachtal

14 Beispiel detailliert hydrologisch : RÜB Eschbachtal Becken Verfahren Eschbachtal Detaill. Vereinf. A eo ha 1011,8 1100,0 A red (indirekt) ha 47,17 A red (direkt) ha 18,15 15,33 VG % 4,7 0,0 Hq 1potnat l/s*km² HQ 1potnat l/s ,1*HQ 1potnat l/s HQ 2potnat l/s 6840 X - 0,28 NG Q d l/s V m³

15 Biologischer Nachweis Der biologische Nachweis ist im detaillierten Nachweisverfahren an unverändert bestehenden Einleitungen möglich Guter ökologischer Zustand: Abbruchkriterium für eine weitere Nachweisführung; auf weitergehende Maßnahmen, die über die a.a.r.d.t. hinausgehen, kann verzichtet werden Einleitungsfrei zu haltende Gewässer/ Gewässerabschnitte: Nachweis des Fehlens eines besonderen Schutzstatus zur Erlangung einer Ausnahmeregelung Bestimmung des Wiederbesiedlungspotenzials Überprüfung der Signifikanz von Einleitungssituationen bei Modellergebnissen im Unschärfebereich der Modellergebnisse

16 Biologischer Nachweis RÜB Höllenbachtal Höllenbach 2 RÜB Grünscheid Murbach 1 RÜB Blumensiedlung Brunsbach RÜB/HRB Coenenmühle Linnefe

17 Gemeinsamkeiten der biologisch untersuchten Einleitungsstellen Einleitungen aus der Mischkanalisation in kleine Mittelgebirgsbäche Vereinfachtes Nachweisverfahren stoffliche Zielgrößen eingehalten hydrologische Zielgröße überschritten Detaillierter hydrologischer Nachweis hydrologische Zielgröße überschritten Keine signifikanten Erosionsschäden Einzel-Einleitungen ohne Überlagerung des Wirkungsbereichs mit anderen Einleitungen (abgegrenztes geschlossenes Siedlungsgebiet) Größte hydraulische Belastung unterhalb der Einleitungsstelle Keine ästhetischen Verunreinigungen Mindestens Gewässergüteklasse II

18 Makrozoobenthos-Untersuchung unterhalb und oberhalb der Einleitung Methode: AQEM- oder Zeitaufsammlung Mindestabstand vom letzten Entlastungsereignis: Tage Geländearbeit: Laborarbeit:

19 Autökologie der Köcherfliegengattung Sericostoma Empfindlich gegenüber organischer Verschmutzung (Saprobiewert = 1,5) Ernährungstyp: überwiegend Zerkleinerer Längszonierung: Bachregion (Rhithral) Strömungspräferenz: strömungsliebend Kleinlebensraum: Sand, Kies, Steine, POM Gewässertypischer Fauna-Index: bevorzugt Mittelgebirgsbäche mit naturnaher Struktur Fortbewegungstyp: grabend-kriechend Wiederbesiedlungspotenzial: gering

20 Schlüsselart Sericostoma c.f. personatum Wasserqualität: organisch unbelastet bis höchstens gering belastet hohe Substratdiversität Substrat ist nicht verschlammt Keine relevanten Sauerstoffdefizite im Substrat Schlüsselart für Feststoffbelastung und chemische Belastung

21 Beispiel RÜB Coenenmühle - Linnefe Dabringhausen Dünweg Lüdorf Charakterisierung Linnefe NRW-Typologie: Kleiner Talauebach im Grundgebirge Länge: 5,1 km A E0 = 5,46 km 2 RÜB Coenenmühle Dhünntals perre Einleitungsstelle: km 2,5 Au = 22,4 ha

22 Beispiel RÜB Coenenmühle - Linnefe RÜB Cönenmühle Ps 1 (oberhalb Ps 2 (unterhalb Ps 3 ( weit unterhalb RÜB)

23 Hydrologischer Längsschnitt Linnefe hydrologischer Längschnitt der Linnefe Q in m³/s HQ 1 ist HQ2 pot nat HQ5 pot nat HQ10 pot nat HQ1 pot nat Stationierung in km Einleitung RÜB Cönenmühle

24 Beispiel RÜB Coenenmühle Bewertung des ökologischen Zustandes AQEM Bewertung (Version 2.5) Einzelmetrices Diversität (Shannon-Wiener-Index) 0,05 0,00 0,00 0,00 0,00 Deutscher Fauna Index D04 0,91 0,88 0,82 0,76 0,76 Anteil Epirhithral- Besiedler [%] (Eingestufte Taxa = 100%) 0,43 0,39 0,42 0,43 0,55 Rheoindex nach Banning (Abundanzklassen) 0,87 1,00 0,92 0,88 0,87 Anteil Steinbesiedler nach Braukmann (Abundanzklassen) 0,36 0,30 0,61 0,51 0,74 Plecoptera [%] 0,04 0,11 0,04 0,04 0,04 Modul Allgemeine Degradation 0,44 0,44 0,47 0,44 0,49 Modul Organische Verschmutzung (Si) 1,55 1,50 1,48 1,54 1,47 Modul Versauerung Gesamtbewertung Der ökologische Zustand der Linnefe ist mäßig. Ursächlich ist die allgemeine Degradation, die i. W. die Gewässerstrukturgüte wiederspiegelt. Die Einleitung RÜB Coenenmühle führt nicht zu einer Verschlechterung des ökologischen Zustandes der Linnefe. PS PS PS PS PS

25 Beispiel RÜB Coenenmühle Verteilungshistogramme der funktionalen Gruppen Herbst 2003 Herbst 2005 Die Einleitung bewirkt keine Veränderung der Verteilung der funktionalen Gruppen.

26 Beispiel RÜB Coenenmühle Zusammenfassung der Ergebnisse der biologischen Untersuchung 1. Eine kritische stoffliche oder hydraulische Belastung ist unterhalb des RÜB Coenenmühle nicht erkennbar: Kein Erosionsprofil Saprobielle Qualitätsklasse 2, Güteklasse I-II, bzw. I Die Lebensgemeinschaft zeigt keine Beeinträchtigung an, die auf eine hydraulische Belastung hinweisen. (Die Einleitung führt nicht zu einer Verschlechterung des ökologischen Zustandes) Die Untersuchungsergebnisse lassen derzeit keine Notwendigkeit von zusätzlichem Regenrückhaltevolumen erkennen. 2. Die Verringerung des Drosselabflusses zum Klärwerk und die Erhöhung des maximalen Schmutzwasserabfluss bei gleich bleibender versiegelter Fläche wird zukünftig die Einleitung geringfügig gesteigert. Biologische Nachuntersuchung nach Erreichung des Prognosezustandes

27 Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach

28 Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach

29 Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach Gewässerstrukturgüte Strukturgüteklasse 7 auf 2/3 der Gewässerlänge wg. Ausbau, Verrohrungen, Aufstau zu einem Parkteich Gestörter Quellbereich fehlender Gewässerrandstreifen Beginn Ausbau Einleitung Saprobienindex Σ Häufigkeitsklassen Taxazahl

30 Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach Gewässerstrukturgüte Anzahl Taxa, Summe Häufigkeitsklassen 70 Strukturgüteklasse 7 auf 2/3 der Gewässerlänge wg. Ausbau, Verrohrungen, Aufstau zu 60 einem Parkteich 50 Gestörter Quellbereich fehlender 40 Gewässerrandstreifen ,0 1,9 1,8 1,7 1,6 km Beginn Ausbau Einleitung 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1,5 Saprobienindex Saprobienindex Σ Häufigkeitsklassen Taxazahl

31 Beispiel RÜB Blumensiedlung Brunsbach Zusammenfassung der Ergebnisse der biologischen Untersuchung Saprobielle Qualitätsklasse 2, Güteklasse I-II Kein stoffliches Problem Drastische Verarmung der Lebensgemeinschaft beruht v.a. auf dem monotonen technischen Ausbau des Brunsbaches Gewässerinterne Maßnahmen (Verbesserung der Strukturgüte) kaum möglich Zusätzliche technische Maßnahmen zur Regenrückhaltung würden den ökologischen Zustand des Brunsbaches nicht verbessern Keine Priorität für weitergehende technische Maßnahmen zur Regenrückhaltung.

32 Abwägungen / Grenzen von BWK M3 M3 ist vor dem Hintergrund der EG-Wasserrahmenrichtlinie zu sehen und derzeit wohl das beste Instrument, um Regenund Mischwassereinleitungen im Sinne der WRRL zu beurteilen (nur bezogen auf Ökologischer Zustand Biologie nicht aber Ökologischer Zustand Chemie ) Intensives Hinschauen lohnt sich Interdisziplinäres Team ist notwendig

33 Abwägungen / Grenzen von BWK M3 Auswirkungen von Maßnahmen auf Gewässerbiozönose mit gesundem Menschenverstand und gewässerökologischem Sachverstand abzuschätzen in Gewässern mit Strukturgüte Rot (gewässermorphologische Degradation hoch) verbessert auch die Reduzierung aller Einleitungen auf NULL den ökologischen Zustand nicht auf gut Investition für Drosselung von Einleitungen hat dort wesentlich schlechteres Kosten-Nutzen-Verhältnis als bei einem Bach mit guter Morphologie Maßnahmen am Gewässer vorrangig (wenn machbar) veränderte Qualitätsziele begründen (abgeminderte ökologische Zielsetzung abweichend vom guten Zustand - dafür aber die Einbeziehung von Faktoren wie z.b. die Erlebbarkeit eines Gewässers für die Menschen, Hochwasserschutz, Landschaftsverbrauch usw.). Verhältnismäßigkeit der Maßnahmen muss gewährleistet bleiben

34 Abwägungen / Grenzen von BWK M3 Geltungsbereich, Grenzen und Ausnahmeregelungen von M3 beachten! Auch Landschaftsverbrauch für Baumaßnahmen beachten Hochwassergefährdung ist unabhängig von M3 zu prüfen! Dazu kann das gleiche Wasserbilanzmodell wie für den detaillierten hydrologischen M3-Nachweis genutzt werden

35 Fragen: Hydraulisch / hydrologisch: Ermittlung Referenzzustand Zielgröße HQ x Biologisch: Auf wie kleine Gewässerabschnitte ist der gute Zustand herunterzubrechen? Umgang mit geringfügigen Veränderungen des Prognosezustandes Sonstiger Gewässerzustand (effizienter Mitteleinsatz)

36 Referenzzustand Hydrologie / Hydraulik Zitat aus dem Entwurf zum Leitfaden zur detaillierten Nachweisführung M3, Stand Dezember 2005, Seite 22: Das heutige Wissen um die hydromorphologischen Referenzbedingungen der Fließgewässer reicht jedoch nicht zur Eingrenzung der Spannen des Gewässertyp spezifischen bordvollen Abflusses gilt daher als einheitlicher Grenzwert ein Wiederkehrintervall von 2 Jahren. Auf Seite 23 zur hydraulischen Nachweisführung steht: Die kritische Sohlschubspannung ist an repräsentativen Profilen des Nachweisraumes für das Sohlsubstrat zu ermitteln, das dem Gewässertyp und den geologischen naturräumlichen Verhältnissen entspricht.

37 Zielgröße M3: Sohlschubspannung

38 Aus: Handbuch zur naturnahen Entwicklung von Fließgewässern, MUNLV 2003 Die unterschiedlichen hydraulischen Ansprüche der Arten Grundwasserarmer/Oberflächenwasser geprägter Bäche des Tieflandes und des Mittelgebirges sind ein Spiegelbild der vorherrschenden Strömungsverhältnisse. Im Tiefland sind die Fließgeschwindigkeiten im allgemeinen gering und liegen unter 0,3 m/s. Im Mittelgebirge dominieren vor allem in den gefällereichen Bachoberläufen hohe Fließgeschwindigkeiten. In vielen Talauebächen kommen die wechselnden Gefälleverhältnisse (Abfolge von Stillen und Schnellen) in einer zweigipfeligen Verteilung der Fließgeschwindigkeiten zum Ausdruck (Abb.24).

39 Sonstiger Gewässerzustand Zitat aus dem Entwurf zum Leitfaden zur detaillierten Nachweisführung M3, Stand Dezember 2005, Seite 14: Unerheblich ist im Sinne dieses Leitfadens, ob der ökologische Gewässerzustand zusätzlich durch andere, nicht niederschlagsbedingte Einleitungen zuzuordnende Einflüsse negativ beeinträchtigt ist.