Nachhaltige Bewirtschaftung des Rappbodetalsperrensystems

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1 436 Nachhaltige Bewirtschaftung des Rappbodetalsperrensystems im Ostharz Sustainable management of the Rappbode dam system in the Eastern Harz region Christoph Schöpfer, Gerhard Björnsen, Maren Dietze, Joachim Schimrosczyk Abstract The Rappbode dam system ("Bode system") in Saxony-Anhalt can provide up to 80 million m³ of raw water per year for drinking water supplies. The dam system is also used for flood protection, increase of low water, energy production and recreation. To secure the supply of raw water in the necessary quantity and quality, the sustainable management of the catchment area of the Bode system was evaluated. Zusammenfassung Das Rappbodetalsperrensystem ( Bodesystem ) in Sachsen-Anhalt kann bis zu 80 Mio. m³/a Rohwasser für die Trinkwasserversorgung zur Verfügung stellen. Außerdem wird das Speichersystem für Hochwasserschutz, Niedrigwasseranreicherung, Energieerzeugung und Freizeitnutzung genutzt. Zur Sicherstellung der Rohwasserbereitstellung in der erforderlichen Menge und Qualität wurde die Nachhaltigkeit der Bewirtschaftung des Einzugsgebietes beurteilt. 1 Aufgabenstellung Das Bodesystem besteht aus der Rappbodetalsperre, der Überleitungssperre, dem Hochwasserschutzbecken Kalte Bode, der Vorsperre Hassel, der Vorsperre Rappbode und der Talsperre Wendefurth und wird vom Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt bewirtschaftet (Bild 1). Die einzelnen Talsperren wurden in den Jahren 1956 bis 1964 fertig gestellt und dienen der Rohwasserbereitstellung für die Trinkwasserversorgung, dem Hochwasserschutz, der Niedrigwasseraufhöhung, der Energieerzeugung und der Freizeitnutzung [5]. Zur Sicherstellung der Rohwasserbereitstellung in der erforderlichen Menge und Qualität wurde die derzeitige Bewirtschaftung des Einzugsgebietes des Bodesystems hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit bewertet. Anschließend wurden Maßnahmen zur Verbesserung der Situation mit Orientierung an den Vorgaben der EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) entwickelt.

2 437 Bild 1: Übersichtsplan Bodesystem 2 Rohwassermenge 2.1 Wasserdargebot Aufgrund der höheren Niederschläge der letzten Jahrzehnte lagen die Talsperrenzuflüsse zum Bodesystem deutlich höher als in den vorhergehenden Jahren. So ergab eine Trendanalyse der täglichen Niederschlagsdaten an der Station Brocken einen Anstieg im Zeitraum von nahezu +50 %. Die Prognosen für das Elbeeinzugsgebiet gehen davon aus, dass sich dieser Trend zu höheren Niederschlägen in den nächsten Jahren fortsetzt. Damit würde das quantitative Wasserdargebot höher ausfallen; andererseits sind ebenso häufigere und extremere Hochwasserereignisse zu erwarten. 2.2 Rohwasserentnahme und Speicherinhalt Die Vorhaltung der vertraglich vereinbarten Rohwassermenge von 80 Mio. m³/a war in der bisherigen Betriebszeit stets gewährleistet. In den letzten zehn Jahren wurden im Mittel ca. 42 Mio. m³/a Rohwasser an die Fernwasserversorgung Elbaue-Ostharz GmbH abgegeben. Damit deckt die Rappbodetalsperre derzeit 1/3 des Trinkwasserbedarfs in Sachsen-Anhalt und hat eine große Bedeutung für die Menschen in der Region. Es ist allerdings in Zukunft nicht mehr zu erwarten, dass ein wesentlicher Anstieg der Rohwasserentnahme erfolgt. Folglich besteht hier nach Auslaufen der vertraglichen Bindungen möglicherweise ein Bewirtschaftungsspielraum. 2.3 Hochwasserschutz Der Westharz ist eines der regenreichsten Gebiete Mitteleuropas. So kam es im Bodegebiet in unterschiedlichen Zeitintervallen immer wieder zu verheerenden Hochwasserereignissen. Der

3 438 vorhandene Hochwasserrückhalteraum des Bodesystems von ca. 24 Mio. m³ führte bei dem Extremhochwasser 1994 zu einer deutlichen Reduzierung des Scheitels unterhalb des Bodesystems. Eine Nutzen-Kosten-Betrachtung sollte überprüfen, ob eine Vergrößerung des Hochwasserrückhalteraumes an der Rappbodetalsperre sinnvoll ist. 2.4 Mindestwasserabfluss Im Abschnitt der Bode zwischen Überleitungssperre und Talsperre Wendefurth wird die Dynamik seit Inbetriebnahme des Bodesystems vor allem in Niedrigwasserzeiten deutlich beeinflusst. Die Konsequenzen einer Dynamisierung der Abgabe aus der Überleitungssperre soll zukünftig vor dem Hintergrund der WRRL vertieft betrachtet werden. Die Abflussdynamik der Bode im Unterwasser der Talsperre Wendefurth wird durch das Bodesystem nur gering verändert. Allerdings wirkt sich hier die Energieerzeugung auf die Temperatur aus. 2.5 Energieerzeugung Die beiden Wasserkraftwerke an der Rappbodetalsperre erzeugen jährlich ca. 15 Mio. kwh Energie, womit das Wasserkraftpotenzial weitgehend ausgenutzt ist. Dies entspricht ca t CO 2 bei einer Energieerzeugung mit Heizkraftwerken. 3 Rohwassergüte Orientiert am Zwiebelschalenmodell (Bild 2) wurde die Rohwassergüte für das Einzugsgebiet des Bodesystems, das Gewässersystem und die Talsperren bewertet. Bild 2: Zwiebelschalenmodell 3.1 Einzugsgebiet Das Einzugsgebiet des Bodesystems wurde auf Basis des Digitalen Geländemodells generiert und hat eine Größe von ca. 274 km². Die Grenzen der Schutzzone III des bestehenden Wasserschutzgebietes decken sich jedoch nicht mit den Einzugsgebietsgrenzen. Zum Teil haben diese Abweichungen historische Gründe, zum anderen liegt eine verbesserte Datenlage vor. Die bestehende Wasserschutzgebietsverordnung stammt aus dem Jahr 1975, so dass einige Vorgaben auf Grund der geänderten Verwaltungsstrukturen nicht mehr umsetzbar sind. Eine Anpassung der Abgrenzung und der Rechtsverordnung des Wasserschutzgebietes in

4 439 Anlehnung an das DVGW-Merkblatt W 102 [2] ist sinnvoll, um einen für die nächsten Jahrzehnte angemessenen Schutz zu erreichen. Die Nutzung des Einzugsgebietes des Bodesystems liegt bei etwa 75 % Forst, 15 % Grünland, 5 % Acker, 3 % Siedlung und 2 % Gewässer. Während in den Einzugsgebieten von Hochwasserschutzbecken Kalte Bode, Überleitungssperre und Rappbodetalsperre der Waldanteil mit bis zu über 90 % dominiert, werden die Einzugsgebiete von Rappbode und Hassel zu 24 % bzw. 57 % landwirtschaftlich genutzt. Die unterschiedlichen Flächennutzungsformen im Einzugsgebiet des Bodesystems können folgendermaßen bewertet werden: Forstwirtschaft Da für die zuständigen staatlichen Forstbehörden bereits eine ökologisch ausgerichtete Forstbewirtschaftung im Vordergrund steht, die Wildbestände eher unterdurchschnittlich sind und keine Auffälligkeiten zur Bodenversauerung vorliegen, besteht kein Konfliktpotenzial zwischen der Hauptflächennutzung Wald und der Gewässergüte der Fließgewässer und Talsperren. Landwirtschaft Insgesamt wird das Konfliktpotenzial zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und Gewässergüte als eher gering eingeschätzt. Der Viehbestand ging in den letzten 20 Jahren etwa um die Hälfte zurück, und die Weiden werden extensiv bewirtschaftet. Vor allem das Einzugsgebiet der Hassel sollte jedoch auf Grund des hohen Anteils an Ackerflächen durch ein entsprechendes Monitoring überwacht werden. Abwasser und Regenwasser Auch das Konfliktpotenzial zwischen der Abwasser- und Regenwasserbehandlung und der Gewässergüte wird als eher gering eingeschätzt. Grund hierfür ist vor allem die Herausleitung des Abwassers aus dem Bodesystem ab dem Jahr In den Einzugsgebieten von Hassel und Rappbode sollten die noch vorhandenen geringen Belastungen aus dem Abwasserbereich im Rahmen des Monitoring zu beobachtet werden. 3.2 Gewässersystem Hinsichtlich der Konzentrationen der Nährstoffe und anderer ausgewerteter Parameter lässt sich eine gute Korrelation zwischen der zeitlichen Abfolge der Ereignisse und der Nutzung der Einzugsgebiete sowie der Belastung der Talsperrenzuläufe herstellen. Das Einzugsgebiet der Hassel weist den geringsten Waldanteil und dementsprechend die höchsten Konzentrationen bei allen Inhaltstoffen auf. In der Rappbode werden nach der Hassel die nächst höheren Konzentrationen gemessen. Zwischen den übrigen Fließgewässern lässt sich bei dem mittlerweile erreichten niedrigen Konzentrationsniveau kein signifikanter Unterschied mehr feststellen (Bild 3).

5 440 Orthophosphat [mg/l] Hassel, unterhalb Hasselfelde Rappbode, unterhalb Trautenstein Kalte Bode, Königshütte Warme Bode, Königshütte Bild 3: Entwicklung der Orthophosphatkonzentrationen in den Zuflüssen 1976 bis 2004 Vor allem an den Nährstoffen Stickstoff (N) und Phosphor (P) zeigt sich eine wesentliche Konzentrations- und Frachtabnahme seit Beginn der 90er Jahre. Die einzelnen Ursachen für die Reduzierung der Nährstoffeinträge lassen sich im Detail nicht rekonstruieren. Bezeichnend ist aber der Rückgang der Phosphatkonzentration zu Beginn der 90er Jahre mit Einführung phosphatfreier Waschmittel und mit Abschluss der abwassertechnischen Sanierung der Einzugsgebiete im Jahr 2000 (Bild 3). 3.3 Talsperren Insgesamt ist durch die Reduzierung der Konzentrationen insbesondere an N und P eine deutliche Verbesserung der chemischen Gewässergüte in den Talsperren erreicht worden. Vor allem bei den Phosphatkonzentrationen ist ein deutlicher Konzentrationsrückgang Anfang der 90er Jahre zu erkennen. Auswertungen bestätigen zudem die Eliminationsleistung von Vorsperren und Überleitungssperre. Mögliche Rücklösungen von Mangan, Eisen und P aus dem Sediment sollten jedoch mit einem optimierten Monitoring überwacht werden. Die Trophie der einzelnen Sperren hat sich in Folge der Reduktion der Nährstoffeinträge ebenso deutlich verbessert. So wurde die Rappbodetalsperre im Jahr 1989 eutroph, im Jahr 2003 mesotroph (2,2) eingestuft. Als Referenzzustand wird für die Rappbodetalsperre ein oligotropher Zustand ( sehr gutes ökologisches Potenzial ) angesetzt, der zugleich das maximal mögliche Sanierungsziel darstellt [3]. Der Istzustand wird erst dann als gutes ökologisches Potenzial eingestuft, wenn der Trophie-Index den mittleren mesotrophen Bereich (Gesamt- Index <2,0) erreicht hat. Dieser Zustand wurde bisher in der Rappbodetalsperre noch nicht erreicht, obwohl sich das große Hypolimnionvolumen mit seinen Sauerstoffreserven positiv auf die Trophie auswirkt [4]. Das sich aus der Reduzierung der externen P-Belastung aus den Einzugsgebieten von Hassel und Rappbode in Kombination mit fischereilicher Bewirtschaftung ergebende Sanierungspotenzial sollte daher nicht ungenutzt bleiben.

6 441 4 Fischerei und Tourismus Aufgrund der vorliegenden Datenlage sind in Anlehnung an [1] fischereiwirtschaftliche Maßnahmen zur Verbesserung der Sichttiefe, der gewässerinternen P-Sedimentation und somit des Trophiegrades der Rappbodetalsperre und der Vorsperren zu empfehlen. Beispielsweise sollte ein Raubfischbestand im Freiwasser aufgebaut werden. Langfristig ist durch die Umstellung der Bewirtschaftung mit einer Verbesserung der Gewässergüte zu rechnen. Durch die Weiterentwicklung des Tourismus als wesentlicher Arbeitgeber der Region können Konfliktpotenziale mit dem Gewässerschutz auftreten. Abhilfe sollte hier die Erarbeitung eines Tourismus-/Freizeitkonzeptes schaffen. 5 Fazit Die Bewertung des Bodesystems hinsichtlich seiner Nachhaltigkeit hat gezeigt, dass die Bereitstellung von Rohwasser ausreichender Güte und Menge durch das System seit seinem Bestehen erfüllt wurde. Die Randbedingungen haben sich in den letzten Jahren deutlich verbessert, so dass das Bodesystem heute die Anforderungen noch besser als in früheren Jahren erfüllt. Die beschriebenen Nutzungsformen verursachen keine maßgebenden Konflikte im Hinblick auf Rohwassermenge und Rohwassergüte, so dass Optimierungsmöglichkeiten lediglich Teilaspekte betreffen. Als Maßnahmen zur Verbesserung des Systemzustandes werden z. B. die Optimierung des Monitorings, der Aufbau eines Decision-Support-Systems (DSS), fischereiwirtschaftliche Maßnahmen sowie die Erarbeitung eines Tourismus- und Freizeitkonzeptes vorgeschlagen. Literatur [1] Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.v., Arbeitskreis Biologie: Fischerei und fischereiliches Management an Trinkwassertalsperren, ATT Technische Information Nr. 11, München: R. Oldenbourg Industrieverlag, [2] Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW): Richtlinien für Trinkwasserschutzgebiete, Teil II: Schutzgebiete für Talsperren. Technische Regel, Arbeitsblatt W 102, [3] Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA): Gewässerbewertung stehende Gewässer. Vorläufige Richtlinie für die Trophieklassifikation von Talsperren, Schwerin, [4] Skibba, W.-D; Matthes, M.: Tiefer ist besser Trinkwasseraufbereitung aus der Rappbodetalsperre. In: gwf Wasser Abwasser 146 (2005), S [5] Talsperrenmeisterei des Landes Sachsen-Anhalt (Hrsg.): Talsperren in Sachsen-Anhalt. Blankenburg, 1994.

7 442 Anschrift der Verfasser Dr.-Ing. Christoph Schöpfer Maria Trost Koblenz Dr.-Ing. Gerhard Björnsen Dipl.-Ing. Maren Dietze Timmenröder Str. 1a Blankenburg Dipl.-Ing. Joachim Schimrosczyk

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