Fließgewässer und Aue - Gedanken zur Notwendigkeit der Verknüpfung am Beispiel der Elbe - fachliche Grundlagen, praktische Umsetzung

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1 Fließgewässer und Aue - Gedanken zur Notwendigkeit der Verknüpfung am Beispiel der Elbe - fachliche Grundlagen, praktische Umsetzung 14. Erfurter Gespräche zur Wasserrahmenrichtlinie - Start in den zweiten Bewirtschaftungszyklus - Evangelisches Augustinerkloster zu Erfurt, 26. und Karl-Heinz Jährling Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt Sachgebiet Ökologie Telefon.: 0391/ karl-heinz.jaehrling@lhw. mlu.sachsen-anhalt.de

2 Alle Gewässer müssen bis zum Jahr 2015 einen guten ökologischen, chemischen, und mengenmäßigen Zustand aufweisen (Grundsatz seit dem Inkrafttreten der EG-WRRL am ) 1. Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - allgemein Rolle der Wasserstandsdynamik Rolle des Gewässersystems Bedeutung des Feststoffhaushaltes 2. Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - historisch Eingriffspfad Hochwasserschutz Eingriffspfad Verkehrswasserbau Gewässertypisierung natürlicher potamalen Flussauen Gewässerbestand nach anthropogenen Eingriffen 3. Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zielführend Auslegung vor dem Hintergrund der EU-WRRL Bedeutung für die Zielerreichung der EU-WRRL 4. Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Überblick Maßnahmenbeispiele an der Elbe Bedeutung des hydromorphologischen Referenzzustandes Beispielsmaßnahme I - Nebengewässeranschluss Parchau Beispielsmaßnahme II - Komplexrenaturierung Alte Elbe Lostau 5. Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zusammengefasst Vortragsgliederung

3 Rolle der Wasserstandsdynamik Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - allgemein Gesamtspanne zwischen NNW und HHW, besondere Bedeutung: bettbildender Abfluss für eine nachhaltige morphologisch-sedimentologische Prozessdynamik laterale Vernetzung bei Hochwasser Internationale Kommission zum Schutz der Elbe Basis für alle anderen Prozesse wie Sediment-, Nährstoff-, Grundwasserstands-, Standort- und Vegetationsdynamik sowie für den Austausch von Organismen zwischen dem Fließgewässer, den Auengewässern und anderen Auenökosystemen alle Gewässertypen, aber primär bedeutend in den Mäanderzonen ( echte Altwasser) mit Beeinflussungen bei statistisch seltenen, d.h. großen HW-Ereignissen

4 Rolle des Gewässersystems Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - allgemein dynamisch-stabiler Bestand verschiedener Gewässertypen mit weitgehend permanenter Anbindung an den Hauptstrom - auch außerhalb statistisch seltener, großer HW-Ereignisse als Hauptschlagadern im Kreislaufsystem zwischen Fluss und Aue laterale Vernetzung bei Mittel- und Niedrigwasser Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft primär anastomisierende Gewässertypen der Furkations- und Übergangszonen (Nebengerinne, Furkationszonen bei NW/ MW, Hochflutrinnen für HW 2 bis HW 5) neben dem Gewässerbestand an sich, ist die Anbindungsqualität entscheidend (uferbegleitende Wege, Teilschutzdeiche, Uferrehnen - Ausbau und Unterhaltung)

5 Bedeutung des Feststoffhaushaltes Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - allgemein Schwebstoffe Geschiebe Schwimmstoffe Wasserstands- und Abflussdynamik Eintrag in das System Prozesse im System Austrag aus dem System Feststoffhaushalt anthropogene Einflüsse

6 Bedeutung des Feststoffhaushaltes Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - allgemein Schwebstoffe Geschiebe Schwimmstoffe Altgewässer Potamogeton nodosus Weichsubstrate M. Hohmann Gomphus vulgatissimus lagestabile organische Schlammbänke/ teilweise vermischt mit Feisandanteilen Makrophytenstandorte: Schlammlingsgesellschaften, Laichkräuter (submers) Invertebratenhabitat: z.b. Larvalstadien der Gomphiden oder adulte Unionoiden Flusskolke Schüttkegel Kiesbänke regelmäßig umgelagerte, mit sauerstoffreichen Wasser gut durchströmte Kiesbänke als Laichhabitate für Groß- Salmoniden/ räuberische Cypriniden tiefe Flusskolke als Tages- und Wintereinstand: Großfischarten wie Europäischer Stör und Europäischer Wels Acipenser sturio Geniste Erosionsufer Totholz großes Totholz als Strukturbildner mit Folgestrukturen als Eigenhabitat (Erosionsufer, flutende Wurzeln, Geniste) Potamophilus acuminatus Manfred Jäch, Naturhistorisches Museum Wien obligatorisches Nahrungshabitat xylobionter Hakenkäfer (z.b. Macronychus quadrituberculatus oder Potamophilus acuminatus als Referenzarten)

7 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - historisch entspricht den Ergebnissen des Auenzustandsberichtes des BfN mit einem ähnlich ernüchterndem Ergebnis: etwa 2/3 der Flussauen in Deutschland sind vernichtet von den verbliebenen Auen sind nur noch 10 % naturnah 90 % der Flussauen sind mehr oder weniger stark geschädigt? Auswirkungen des Deichbaus an der Mittelelbe ab etwa 1120 mit dem europaweit vergleichbaren Ergebnis der Einschränkung der Retentionsflächen um etwa 86 % Eingriffspfad Hochwasserschutz

8 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - historisch Preußisches Urmesstischblatt, Blatt 3035 und 3036, 1857 Veränderungen der Elbe von Schnackenburg bis unterhalb Mündung Jeetzel bei Hitzacker (heutige Flusskilometer ) von 1776 bis 1992 Luftbild, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, 1998 die maximale Strombreite wurde von 750 m auf 450 m und die durchschnittliche Strombreite von 380 m auf 220 m verringert; die minimale Breite wurde von ehemals 130 m auf 150 m festgelegt die Seitengewässeranzahl ohne permanenten Elbeanschluss hat sich von 62 auf 142 erhöht, während sich die Seitengewässeranzahl mit einer Verbindung zur Elbe von 40 auf 28 verringerte 30 % des Hauptstromes waren durch Inseln mit entsprechenden hydraulischen Wirkungen und Folgestrukturen wie Steilufer, Kolke und Sedimentdifferenzierungen gegliedert ehemals existierten an diesem 108 km langen Flussabschnitt 55 Inseln und 28 vegetationsfreie Uferbänke - heute keine einzige mehr vorhanden Harms, O., Kiene, S., 1999, Morphologische Gewässerstrukturen der Elbe 1776 und 1992, in: Ta---gungsband Fachtagung Elbe - Dynamik und Interaktion in Fluss und Aue Wittenberge 1999, Karlsruhe, Eingriffspfad Verkehrswasserbau

9 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - historisch Elbe oberhalb Tangermünde (zwischen heutigen Flusskilometern 372 bis 385) Eupotamon (Hauptstromarme) Eupotamon (Anastomisierungen, Nebenarme/ Furkationen mit permanenter Wasserführung) Parapotamon (unter- und/ oder oberstromig angebundene Altarme) Plesiopotamon (isolierte Altarme der morphologischen Überflutungsaue) Schmettau sche Messtischblätter, Gewässertypisierung natürlicher Flussauen

10 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - historisch Elbe oberhalb Tangermünde (Flusskilometer 372 bis 385) Eupotamon (Hauptstromarme) Eupotamon (Anastomisierungen, Nebenarme/ Furkationen mit permanenter Wasserführung) Parapotamon (unter- und/ oder oberstromig angebundene Altarme) Plesiopotamon (isolierte Altarme der morphologischen Überflutungsaue) Palaeopotamon (isolierte Altarme in der fossilen Überflutungsaue) Cardo-GIS LHW Gewässerbestand nach anthropogenen Eingriffen

11 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zielführend Gewässerauen werden in der EG-WRRL nicht explizit als eigenes Schutzgut genannt, es gibt jedoch den Begriff der wasserabhängigen Landökosysteme die EG-WRRL ist synergetisch zu europäischen Nachbarrichtlinien umzusetzen, hierzu gehört auch die FFH-RL - wasserbezogene Erhaltungs- und Entwicklungsmaßnahmen in NATURA 2000 können auch WRRL-konforme Maßnahmen sein Maßnahmen müssen sich an Zielgrößen der WRRL, d.h. an gewässertypgerechten biologischen Qualitätskomponenten orientieren - Referenzzönosen der sand- bzw. kiesgeprägten Ströme und Flüsse der LAWA-Gewässertypen 20/ 10 bzw. 10/ 17 Phytoplankton Phytobenthos Makrozoobenthos Makrophyten Ichthyozönose was für potamobionte/ potamophile Fische, Makrophyten und Makroinvertebraten des Hauptstroms gilt, muß auch für die Auengewässer in der Vernetzung gelten der Gute ökologische Zustand - d.h. der Anspruch einer potentiell natürlichen Artenvielfalt für alle Biota - ist im Potamal ohne Lateralvernetzung illusorisch! Auslegung vor dem Hintergrund der EU-WRRL

12 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zielführend FGG Elbe Bedeutung für die Zielerreichung der EU-WRRL

13 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zielführend Makrophyten Geschiebe (differenzierte Geschiebestrukturen: Rinnen und Schüttkegel für mildes Strömungsklima, hydraulischer Stress, Schwebstoffbelastungen, Lichtlimitierung) Schwimmstoffe (Totholz: Bedeutung als Strukturbildner/ Strukturelement - Rinnenbildung, Strömungsschatten ) Wirbellose Geschiebe (entwicklungszeitangepasste, quasi stabile Sedimentfraktionierung, Uferbänke, mengendefizitäre Erosionsstrukturen wie Abbruchufer) Totholz (Bedeutung als Besiedlungssubstrat und Funktion als Eigenhabitat, flutende Wurzeln) Fische Gute Ökologische Zustand bei Fehlen wichtiger Referenzfischarten erreicht? (Referenzbegriff als potentiell natürlicher Zustand definiert - mit Rückkehr der Großsalmoniden Lachs, Meerforelle nicht vollständig, da Heringsartige und Störe fehlen - Finte, Maifisch, Europäischer Stör) Geschiebe (heterogene, geschiebebedingte Sohlstrukturen wie alternierende selbstreinigende Ufer- und Mittel- bänke, stabile Flusskolkbildungen) Schwimmstoffe (Totholz: Bedeutung als Strukturelement und Strukturbildner - Eigenhabitat/ Unter-stand, Flusskolkbildung, Strömungsschatten) unter den gegebenen Nutzungsbedingungen sind optimale Funktionen der abiotischen Rahmenbedingungen und Faktoren nur im Auengewässersystem bzw. in Furkationen außerhalb des Fahrrinnenkastens erreichbar! Bei Nichtberücksichtigung der lateralen Vernetzung von Fluss und Aue bleiben die Ziele der EG-WRRL für OWK mit stringenter Auenbindung (Fließgewässertyp 20 und 10) illusionär! Bedeutung für die Zielerreichung der EU-WRRL

14 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Cardo-GIS LHW Cardo-GIS LHW Beispiel I - Nebengewässeranschluss Parchau Beispiel II - Komplexrenaturierung Alte Elbe Lostau Magdeburg Überblick Maßnahmenbeispiele an der Elbe

15 verändert nach BfG: Hydromorphologische Referenzbedingungen für die Elbe von Schmilka bis Geesthacht, Koblenz, 2005 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt F. Kalle, Beispiele für Veränderungen von Flussläufen in geschichtlicher Zeit, Mitteldeutscher Heimatatlas, Leipzig, 1957 vorwiegend leicht gewundener bis getreckter Verlauf mit lokalen Verzweigungen, Mäanderbildung vereinzelt, prägende Inselbildungen mit kleinräumiger Aufspaltung in zwei/ mehrere, permanent wasserführende Verläufe Furkationszone (ggf. anastomisierend) Ableitung notwendiger Maßnahmen für die Förderung der Eigendynamik/ Zielstellung für Anschlussdauer, -höhe und -häufigkeit (sollte) entscheidende Auswirkungen auf die Ableitung und Planung konkreter Maßnahmen inklusive zu erwartender ökologischer Wirkungen und langfristiger morphologischer Entwicklungen (haben)! Mäanderzone entscheidend für den Feststofftransport, die Morphodynamik (Habitatbildung) und den notwendigen Biota- und Nährstoffaustausch überwiegend stark gewundener bis mäandrierender, einstromiger Verlauf; abschnittsweise auch getreckt, aber in der Regel einstromig (z.b. Steckby bis Saalemündung) Bedeutung des hydromorphologischen Referenzzustandes

16 m³/s, Bezug Pegel Tangermünde, 47 % MQ, 15 % MHQ Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt ehemaliges Abgrabungsgewässer ohne Verbindung zum Eupotamon ab Abfluss < HW2 durch zwei Querriegel (ehemalige Panzerüberfahrten) unterteilt in drei Gewässerteile fehlender Anschluss unterliegenden Flutrinnensystems, abflusshindernde Plattenwege Cardo-GIS LHW damit stand dieses (künstlich entstandene) Gewässer als ökologisch und morphodynamisch funktionsfähiges Verzweigungsgerinne im Eupotamon nie zur Verfügung! Beispielsmaßnahme I - Nebengewässeranschluss Parchau (Ausgangszustand)

17 m³/s, Bezug Pegel Tangermünde, 162 % MQ, 51 % MHQ Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Maßnahmeumsetzung 2004: Kompensation für den Ausbau des EHK (Burg) unbefestigter Elbeanschluss: oberstrom 1,0 m unter MNW, unterstrom 1,0 m unter MW Entfernung der vorhandenen Querriegel bis auf Gewässersohle in weitgehend voller Breite Flussinsel mit 7,75 ha bei gegebenem Abfluss Entfernung des befestigten, abflusswirksamen Wegesystems aus der Aue und temporärer Anschluss des unterstromigen Rinnensystems Cardo-GIS LHW damit entstand ein permanenter, quasi natürlicher Furkationsverlauf - sohlgleich im Eupotamon, d.h. morphodynamisch wirksam und geschieberelevant! bis dato unveränderte Aussage der WSV aus 09/ 2008: keine negativen Auswirkungen auf die Schifffahrt wie Sedimentverlagerung, Querströmung oder Wasserspiegelverfall feststellbar! Beispielsmaßnahme I - Nebengewässeranschluss Parchau (Einzelmaßnahmen)

18 m³/s, Bezug MD - Rothensee, 59 % MQ, 17 % MHQ Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt 1. gut durchströmte, regelmäßig umgelagerte Kiesbänke ohne Bewuchs, feinsedimentarm 2. strömungsruhige, tiefe Rinnenstrukturen mit Weichsubstraten und Invertebratenbesiedlung 3. strömungsdiverse Ruhezonen mit schifffahrtsfreien, tiefen Flusskolken 4. morphodynamisch aktive Sonderstrukturen wie Steilufer und Totholz als Strukturbildner Quelle Luftbilder: Tanja Pottgiesser, UBE - Befliegung LHW-Projekt Altgewässertypisierung Sachsen-Anhalt Beispielsmaßnahme I - Nebengewässeranschluss Parchau (nach Entwicklung)

19 m³/s, Bezug MD - Rothensee, 140 % MNQ, 57 % MQ Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Cardo-GIS LHW Beispielsmaßnahme II - Komplexrenaturierung Alte Elbe Lostau (Detailmaßnahmen)

20 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Gewässersohle: mehrere Dezimeter starke Schicht stark sauerstoffzehrender, organischer Weichsedimente, teilweise völlig verlandet, Tiefe im Mittel 0,3-0,5 m wassergütewirtschaftliche Situation: Nährstoffstatus polybis hypertroph, ausgedehnte Gewässerbereiche sind in der warmen Jahreszeit in einem anaeroben Zustand regelmäßige Totalfischsterben durch Sauerstoffmangel und sehr hohe basische ph-werte (biogene Entkalkung) mit Ausnahme anspruchsloser und artenarmer Großröhrichte (dominiert von Phragmitis australis) fehlen alle typischen Pflanzengemeinschaften, höhere Makrophyten - explizit submerse Arten - fehlen vollständig Phytoplanktonmassenentwicklungen mit aufrahmenden Blaualgen stehen im Sommer auf der Tagesordnung Makrozzoobenthos ist bis auf wenige, fakultativ anaerobe Arten nicht vorhanden, Eintrag nach HW stirbt ab Alte Elbe Lostau vor der Maßnahmeumsetzung ebenfalls künstlich von der Elbe abgeschnitten, wurde aber ununterbrochen von der Ehle durchflossen Gewässersohle: permanent durchströmt, sandigkiesig im Durchströmungsbereich, sonst Feinsandfraktionen, Wassertiefe heterogen bis ca. bis 1,5 m Wassergüte: Nährstoffstatus permanent mesotroph sowohl faunistisch als auch floristisch ist eine vielfältige Lebensgemeinschaft vorhanden: artenreiche Fischfauna mit auentypischen, bestandsbedrohten Kleinfischarten, anspruchsvolle Makrozoobenthosbesiedlung (z.b. diverse Libellenarten, Schwämme und Großmuscheln), artenreiche Röhrichte in allen Ausprägungen und natürlichen Abstufungen mit angrenzenden Schwimmpflanzenbeständen aus Teichrosen, Froschbiss und Wasserfarn, diverse submerse Makrophytenarten mit Laichkraut- und Tausendblattgesellschaften. Alte Elbe Gerwisch als Referenzgewässer Beispielsmaßnahme II - Komplexrenaturierung Alte Elbe Lostau (prognostische Entwicklung)

21 Ehlemündung vor Maßnahme künstlich geschaffene Mündung über den Ehlekanal entspricht morphologisch in keinem Merkmal einem Fließgewässer - LAWA-Fließgewässertyp 19 (kleine Niederungsfließgewässer in Fluss- und Stromtälern) auf Grund der Funktionszuweisung einer schnellen HW-Abführung ist der bisherige Mündungsverlauf des Ehlekanals geradlinig, tiefen- und breitenhomogen fehlende ökologische Durchgängigkeit (Wassertiefen bei Niedrigwasser der Elbe und durch Sohlschwellen) der Sohl- und Uferbereich ist mit Wasserbausteinen gepflastert; akkumulierende natürliche Sohlsubstrate sind untypisch instabil, durch fehlende permanente Durchströmung organisch belastet und häufig anaerob über längere Zeiträume ohne ökologisch wirksame Fließbewegung durch den Rückstau aus der Elbe Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - umgesetzt Referenz und Ziel direkt benachbart Ehleunterlauf oberhalb des Projektgebietes auch in natürlichen Mündungen - aber durch natürliche Morphodynamik ausreichend Nischenhabitate ökologische Durchgängigkeit nach Maßnahmen aktuell bis zur Elbemündung auf etwa 33 Fließkilometern realisiert weiter Strukturverbesserungen wurden im Jahr 2015 umgesetzt Gewässerentwicklungskonzept wurde 2015 abgeschlossen, Maßnahmenumsetzung ab 2016 Beispielsmaßnahme II - Komplexrenaturierung Alte Elbe Lostau (prognostische Entwicklung)

22 Verknüpfung von Fließgewässer und Aue - zusammengefasst Die Interaktion von Fließgewässer mit seiner rezenten Überflutungsaue ist eine unabdingbare Notwendigkeit für die nachhaltige Wiederherstellung des für die Zielerreichung der WRRL erforderlichen gewässermorphologischen Rahmens! nur so ist eine ausreichende Habitatqualität für Referenzzönosen erreichbar Wesentlich ist und bleibt bei Projekten an fließenden Gewässern aber die Tatsache, dass der eigendynamischen Entwicklung durch einen weitgehend ungestörten Feststoffhaushalt, der dafür erforderlichen Morphodynamik einschließlich des Prozeßschutzes ausreichend Raum und Zeit eingeräumt werden muss! Die einzige Konstante im Universum ist die Veränderung (Aphorismus - auf den griechischen Philosophen Heraklit von Ephesus etwa v. Christus sowie Lao-Tse als ein Grundprinzip des Taoismus zurückzuführen) Vielen Dank für Ihr Interesse!