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1 World Café - Tisch 5 Thema: Sedimentmanagement unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten Gastgeber: Dr. Ina Quick (Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz) Karl-Heinz Jährling (Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt, Magdeburg) Organisiert von: Unterstützt durch: LAWA-Expertenkreis Hydromorphologie

2 Bedeutung des Feststoffhaushaltes EINLEITUNG Schwebstoffe Geschiebe Schwimmstoffe Wasserstands- und Abflussdynamik Eintrag in das System Prozesse im System Austrag aus dem System anthropogene Einflüsse Feststoffhaushalt

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

4 Definition, Inhalte EINLEITUNG Sedimentmanagement (Geschiebe und Schwebstoffe) unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten: Quick (2010). Vogt & Vogt (1995). Gesamtheit der Aktivitäten in einem definierten Raum und Terwei (2015). Quick (2015). einer bestimmten Zeit, die Sedimentzustand und -prozesse (Erosion, Transport, Sedimentation) beeinflussen, so gestalten, dass sie während der Umsetzung und im Ergebnis möglichst gewässertypspezifischen Prozessen ähnlich sind und zur Ausbildung entsprechend typkonformer hydromorphologischer und morphodynamischer Ausprägungen führen unter gleichzeitiger Förderung, Schaffung oder Stabilisierung eines gewässertypkonformen Sedimenthaushaltes (Quantität) Fokus bettbildendes Substrat, impliziert auch Aspekte zur Sedimentdurchgängigkeit hierbei gilt es ggf. negative Beeinflussungen wie z. B. Schadstoffmobilisierungen und signifikante Beeinträchtigungen von Nutzungen gemäß WRRL Art. 4 (3) als einschränkend mitzubeachten (Schifffahrt, Hochwasserschutz usw.) insbes., wenn Hydromorphologie limitierend für die Erreichung der Bewirtschaftungsziele ist Gewässerentwicklung Sedimentmanagement Erfolgsfaktor, wenn gewässertypspezifisch - Unterstützung der hydromorphologischen und morphodynamischen Funktionsfähigkeit der Gew. - Nutzung Baggergut zur Schaffung von Gewässerstrukturen usw. / Sedimente Belastungsfaktor, wenn typunspezifisch (Bsp. Übersandung, Sandtreiben), schadstoffbelastet usw.

5 Bsp. Sedimentmanagementkonzept EINLEITUNG Ausweisg. hydromorphologischer Schlüsselindikatoren a) Mittlere Sohlhöhenänderung Sedimentbilanz (Erosions- und Akkumulationsbereiche) FGG Elbe / IKSE Modul Valmorph / BfG Kiesbänke Geniste Sohlhöhenänderung Klasse Keine Erosion Geringe Erosion Mäßige Erosion Große Erosion Sehr große Erosion Sohlhöhenänderung Spannweiten [cm/jahr] 0,0-0,25 0,25-0,5 0,5-0,75 0,75-1,25 >1,25 Bewertung Quelle: FGG Elbe (2013); IKSE (2014); Quick et al. (2014); Rosenzweig et al. (2012); GeoBasis-DE/BKG.

6 Bsp. Sedimentmanagementkonzept EINLEITUNG Ausweisg. hydromorphologischer Schlüsselindikatoren b) Sedimentdurchgängigkeit (Querbauwerke) Defizitärer Sedimenthaushalt (Tiefenerosion) Belastungsfaktoren: Reduzierte Sedimentzufuhr EZG und Oberlauf sowie erhöhtes Transportvermögen Übertragbarkeit Sedimentdurchgängigkeit, ein mögliches Schlüsselkriterium im Hinblick auf hydromorphologische Verbesserungsmaßnahmen und die Schaffung eines gewässertypspezifischen Sedimenthaushaltes (Beachtung Wechselwirkung Nutzungen, Schadstoffmobilisierungen, Überschuss gewässeruntypisch, Kolmation usw.) Kiesbänke Geniste FGG Elbe / IKSE Quelle: FGG Elbe (2013); IKSE (2014); Quick et al. (2014); Quick & Langhammer (2015).

7 ABLAUF, LEITFADEN Gemeinsames Verständnis Zusammenhang Sedimente Hydromorphologie Morphodynamik Sedimentmanagement unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten s. Definition gemäß Folie 4 Optimierung Sedimentmanagement / Sediment(Feststoff-)haushalt als Erfolgsfaktoren für die hydromorphologische Maßnahmenplanung und umsetzung sowie Erhalt und Erfolg notwendig Kontext / Verständnis Identifizierung Erfolgsfaktoren Erfahrungsaustausch, Bezug zur Gewässerentwicklung und Erfolgsfaktoren, Zusammenstellung von Erfolgen und Erfolgsfaktoren Identifizierung Schwierigkeiten Erfahrungsaustausch, Bezug zur Gewässerentwicklung und Erfolgsfaktoren, Zusammenstellung von Schwierigkeiten Identifizierung Hemmnisse Erfahrungsaustausch, Bezug zur Gewässerentwicklung und Erfolgsfaktoren, Zusammenstellung von Hemmnissen, Risiken, Belastungsfaktoren Erfahrungen

8 ABLAUF, LEITFADEN Identifizierung Ideen / Lösungsansätze Erfahrungsaustausch, Bezug zur Gewässerentwicklung und Erfolgsfaktoren, Zusammenstellung von Lösungsansätzen Erfahrungen Sammlung existierender Arbeiten zum Thema (Praxisbeispiele, Methoden, Instrumente, Publikationen Auflistung zus.stellen) Informationen Nutzung von Synergien zu anderen Rechtsvorschriften, exemplarische Beispiele zusammentragen Synergien Ableitung Handlungs- und Forschungsbedarf Zusammenfassung in Workshop II

9 Kontext / Verständnis Definition, gemeinsames Verständnis des Begriffes Sedimentmanagement unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten Zusammenhang Sedimente Hydromorphologie Morphodynamik Sedimentmanagement unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten s. Definition gemäß Folie 4 Optimierung Sedimentmanagement / Sediment(Feststoff-)haushalt als Erfolgsfaktoren für die hydromorphologische Maßnahmenplanung und -umsetzung notwendig Insbesondere, wenn Hydromorphologie limitierend für die Erreichung der Bewirtschaftungsziele ist Bei Gewährleistung keiner signifikanten Beeinträchtigung der Nutzungen nach WRRL Art. 4 (3) sowie keinen weiteren negativen Beeinträchtigungen bspw. durch Schadstoffmobilisierungen Fokus bettbildendes Substrat, Geschiebe (aber nicht nur, Schwebstoffe können auch entscheidend sein, z. B. Kolmation der Gewässersohle) Dreiklang Geschiebe, Schwebstoffe, Schwimmstoffe

10 Erfahrungen identifizierte Erfolgsfaktoren für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement gewässertypspezifischer Sedimenthaushalt neben Geschiebehaushalt ist auch der gewässertypspezifische Schwebstoffhaushalt wichtig (Bsp. kleinerer Gewässer: Suspensionsfrachten häufig zu hoch) Systemkenntnis, ganzheitliche Betrachtung, für Maßnahmen auch ins Einzugsgebiet schauen (wie kann Bodenerosion vermindert werden, z. B. Landnutzungsänderung) Dynamik und Fracht entscheidend funktionsfähige Systeme sind notwendig Sedimentdurchgängigkeit wesentlich Zusammenspiel der Gewässernetze, einzugsgebietsweiter Blick hinsichtlich des Sedimenthaushaltes notwendig (z. B. häufig gewässeruntypische hohe Frachten in vielen kleineren Gewässern, in den Vorflutern Sedimente oft fehlend und diese daher tiefenerosionsgeprägt)

11 Erfahrungen identifizierte Erfolgsfaktoren für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Optimierung des Feststoffhaushaltes, Fokus bettbildendes Substrat / Geschiebe Schwebstoffhaushalt muss auch mit adressiert werden (hohe Suspensionsfrachten, s.o.) Mitbeachtung Nutzungsaspekte, Schadstoffproblematik etc. angepasstes Sedimentmanagement, Praxis Gewässerunterhaltung anpassen Beteiligung aller relevanten Akteure Kompromisse müssen gemacht werden Messdaten (z. B. Feststoffbilanzen für die Unterhaltung, das Verhältnis von Geschiebe zu suspendierten Sanden usw. sind/wären von Interesse) Energie des Hochwassers nutzen, hochwasser-induziert

12 Erfahrungen identifizierte schwierige Felder für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Querbauwerk führt wieder zur Ablagerung von transportierten Sedimenten zu vor Querbauwerken abgelagerten Mengen gibt es deutschlandweit gesehen kaum Daten Staustufenketten problematisch, auf den Weg gebrachtes Sediment akkumuliert i. d. R. vor dem nächsten Bauwerk (zumindest bis Hochwasser, Ziehen Querbauwerk, Legen Querbauwerk, Erreichung morphologischer Reifegrad / vollständige Aufsedimentation usw.), wird nicht als realistische bzw. problemfreie Möglichkeit eingeschätzt; unterhalb von Querbauwerken/Staustufenketten/an freifließenden Strecken dagegen möglich Kulturlandschaftliche Einflüsse wie z. B. im Niedermoorbereich (fehlende Eigenentwicklung, langsam fließend, große Sedimentauflagen vor Querbauwerken, schlammig, schlechte Wasserqualität usw.) problematisch / restriktiv

13 Erfahrungen identifizierte schwierige Felder für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Frage nach dem Verhältnis zwischen Akkumulation und Erosion, wie bekommt man eine Maßnahmenumsetzung nachhaltig in diesem Kontext (Bsp. Umsetzung einer Renaturierungsmaßnahme, die dann quasi als Sedimentfang fungiert, dies müsste optimalerweise bereits mit Konzeption der Maßnahme beachtet und verhindert werden) Eintrag aus Seitenbereichen nur teilweise bekannt Große Sedimenteinträge in die Gewässer kommen von der Fläche, häufig großer Eintrag über Bodenerosion (unnatürliche Übersandung, Sandtreiben in den Gewässern)

14 Erfahrungen Identifizierte Hemmnisse für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Datenerhebungen fehlen häufig völlig (kleinere Gewässer, bei mittelgroßen bis großen ist die Datenlage dagegen besser) Verbau (z. B. durch Deckwerke), kann erosive Bereiche fördern Wissensdefizite, Steuern häufig nicht wirklich möglich (Bsp. wie soll die in kleineren Gewässern erhöhte Feinsedimentfracht reduziert werden) Teilweise noch unerkannte Zusammenhänge (einerseits vorwiegend an kleineren Gewässern Maßnahmen zur Reduzierung der Feinsedimentfracht nötig / andererseits Sohleintiefungen wegen Sedimentdefiziten, häufig in Vorflutern, hier Initiierung Eintrag von Sedimenten nötig verschiedene Problemfelder) Landwirtschaft, Winderosion, Drainagen, Zerstörtes Bodengefüge Bürger / Bereitschaft für Änderungen nicht gegeben, Akzeptanz Naturschutz (kann Hemmnis sein, gilt aber nicht pauschal)

15 Erfahrungen Identifizierte Hemmnisse für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Unwissenheit der Agierenden, Bsp. gewässertypspezifisches Substrat (Bsp. Maßnahme bringt überwiegend Kiese in organischen Bach; Verdichtung, nicht typkonform, ständiges Übersedimentieren mit vorherrschenden Feinsubstraten etc.) Unkenntnis, z. B. Wählen des falschen morphologischen Gewässertyps Feinsedimente liegen oft auf Rehnen statt im Gewässer in Suspension zu sein, Aufsedimentieren der Ufer-/Auenbereiche, weitere Entkopplung Flussbett-Aue (v. a. in tiefenerosionsgeprägten Gewässern) fehlende Sedimentdurchgängigkeit (daher auch fehlende Strukturen) missing link biozönotisch wirksam, kein Monitoring für den guten ökologischen Zustand sind die dafür erforderlichen, optimalen Frachten, Korngrößenverteilungen des Sedimenttransports etc. i. d. R. unbekannt Ressourcen (personell und finanziell)

16 Erfahrungen Identifizierte Hemmnisse für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement keine Kenntnisse der gewässertypspezifischen Ausprägungen (Referenzen fehlen), der hydromorphologische Gleichgewichtszustand je Gewässertyp ist nicht näher hinterlegt, quantitative Angaben fehlen existierende Arbeiten nicht gut genug verbreitet / bekannt, Kenntnisse daraus sind i. d. R. den Meisten nicht bekannt, obwohl sie vorliegen oder derzeit erarbeitet werden (s. Auflistung von Informationen / existierenden Arbeiten auf Folie 20) Funktion der Zeit ist entscheidend, WRRL-Zeitraum ist kurz gegriffen, insbesondere für Optimierungen bei Geschiebe, Strukturbildungen, Morphodynamik usw. (jedoch gewässertypabhängig) Nutzungsrestriktionen, eigendynamische Entwicklung an nutzungsbeschränkten Gewässern nicht möglich oder stark eingeschränkt (aber: HMWB und AWB Anforderungen mitbeachten entspricht WRRL-Vorgaben)

17 Erfahrungen Ausgetauschte Ideen / Lösungsansätze für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement zur Einleitung der Optimierung des Sedimenthaushaltes Windungsgrad ggf. erst initiieren, Breiten-Tiefenverhältnis initiieren usw. Geschiebezugabe bei tiefenerodierenden Gewässern Erhöhung der hydraulischen Rauhigkeit Seitenbereiche/Aue frühere Ausuferungen, Reduktion Angriff auf die Gewässersohle Sohlanhebungen, z. B. mittels Sohlschwellen, bei stark eingetieften Gewässern lineare Anhebung bei zu hohen Sedimentfrachten (v. a. in kleineren Gewässern) z. B. Anlage von Sandfängen Kies nicht mehr verkaufen, Vorhalten als Depot für Geschiebezugaben Gewässerunterhaltung anpassen und publik machen, Bsp. Veranstaltungen abhalten

18 Erfahrungen Ausgetauschte Ideen / Lösungsansätze für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement es muss in die Fläche gegangen werden (Gewässerrandstreifen zu gering, Drainagen fördern die Probleme, Rückhalt von Sediment in den Flächen initiieren beispielsweise durch anderes Pflügen, Flächenumwandlungen etc.) einzelne Faktoren alleine reichen i. d. R. nicht aus, Problem ganzheitlich angehen es muss das gesamte System oder zumindest müssen große Gewässerabschnitte betrachtet werden (überregional bis einzugsgebietsweit) wenn möglich und geeignet Ausfindigmachen Indiz, zum Fokussieren darauf (Bsp. Indiz/Schlüsselkriterium Sedimentdurchgängigkeit). Alternativ dann nur auf Indiz für Maßnahme(n) bauen, Fokus wo es konkret Probleme gibt / wo konkret Probleme liegen, Bündelung von Ressourcen Mitbeachtung Chemismus Substrate, Grundlagen vertiefen

19 Erfahrungen Ausgetauschte Ideen / Lösungsansätze für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement Frachten von natürlichen Gewässern im internationalen Bereich heranziehen zur Ableitung von Referenzen, Bsp. Tagliamento Frachten von natürlicheren Verhältnissen ermitteln, Bsp. Steinau und Elbe- Nebengewässer (s. Zusammenstellung von Arbeiten auf Folie 20) Distanzieren von dem Anspruch nach Naturnähe gerade hinsichtlich der Sedimente, geringere Zielsetzungen auch Arbeiten ohne Kenntnis der gewässertypspezifischen Referenz möglich, bisher auch so erfolgt, vgl. LAWA-Maßnahmenkatalog Etablierung von Ersatzstrukturen an Gewässern, die Nutzungsrestriktionen unterliegen, Beachtung von signifikanten Beeinträchtigungen gemäß WRRL Art. 4 (3)

20 Informationen / existierende und laufende Arbeiten Exemplarische Zusammenstellung Arbeiten (Praxisbeispiele, Methoden, Instrumente, Publikationen ) für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement DWA-MB 525 (2012) Sedimentmanagement in Fließgewässern WaWiU BMVBS (2010) Rahmenkonzept Unterhaltung FGG Elbe (2013), IKSE (2014) Sedimentmanagementkonzept für die Elbe Quick et al. (2013) - Die Bedeutung der Sedimente für die Ausprägung der Hydromorphologie Rosenzweig et al. (2012) Valmorph-Methode, Hydromorphologische Komponenten (INFORM) Messing (2008) Geschiebezugabe Unterer Niederrhein LAWA-LFP (2016) Ökologische Durchgängigkeit, u. a. Sedimentdurchgängigkeit [in Bearb.] NLWKN (2011) Studie zur Sandbelastung, Niedersachsen Hoffmann (2015) Sediment residence time and connectivity in geomorphic systems Naumann et al. (2003) Bedeutung Nebenflüsse Feststoffhaushalt Elbe Frings et al. (2016) Sedimentbilanz Rhein [in Bearb.] Gehres et al. (2014) Rheinnebenflüsse als Sedimentlieferanten Gewässer- und Landschaftsverband Herzogtum Lauenburg (2015) Sedimentmanagement Steinau-Büchen Quick et al. (2014) - Hydromorphologische Indikatoren als Zeiger für den Status des Sedimenthaushaltes, u. a. Erfassung und Bewertung Sedimentdurchgängigkeit HPA & WSV (2008) - Strombau- und Sedimentmanagementkonzept, Tideelbe DWA (2016) Integrales Sedimentmanagement in Flussgebieten [in Bearb.] IKSE (2013) Unterhaltung schifffahrtlich genutzter Oberflächengewässer Quick (2012) - Sediment management concept with special regard to hydromorphological aspects In_StröHmunG (2016) ökologisches Hochwasserrisikomanagement und naturnahe Gewässerentwicklung [in Bearb.] RWTH Aachen (2016) Sedimentbilanz Elbe [in Bearb.] usw.

21 Nutzung von Synergien zu anderen Rechtsvorschriften Exemplarische Zusammenstellung möglicher Synergien zu Rechtsvorschriften für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement der Begriff Sediment ist in WRRL nur sehr marginal vorhanden, dennoch entscheidend Synergien bestehen insbesondere zu NATURA 2000 und HWRM-RL, könnten noch besser genutzt/gefördert werden Naturschutz muss besser integriert werden hinsichtlich Neuschaffung von LRT; häufiger gibt es Probleme mit dem Naturschutz wie beispielsweise Steinbruch für Geschiebezugaben, Stauzielabsenkungen, Querbauwerkslegungen historische Bausubstanz, Sicherung Kulturgüter (Denkmalschutz - Denkmalschutzgesetze der Länder) es sollte noch mehr der Bezug zu Grundwasser, UQN, Landwirtschaft etc. aufgebaut werden auch Bodengesetzgebung (Bsp. TOC führt bei Weichsedimenten zu Schwierigkeiten) könnte ggf. angepasst werden auch Strategien wie z. B. das Bundesprogramm Biologische Vielfalt könnten noch besser genutzt werden

22 Handlungs- und Forschungsbedarf Zusammenstellung des ausgetauschten Handlungs- und Forschungsbedarfs für Planung, Umsetzung, Erhalt und Erfolg von hydromorphologischen Maßnahmen, Fokus Sedimentmanagement existierende Methoden bekannter machen Referenzen: quantitative Daten, was ist gebietsnatürliches Sediment, gewässertypspezifische Referenzwerte als Frachten (z. B. Annäherung an Geschiebetrieb, Sedimenttransportraten) welche Alternativen gibt es zu Referenzen, wenn diese nicht vorliegen / ermittelbar sind Erfassungen des Ist-Zustandes erweitern (v. a. Richtung kleine und mittelgroße Gewässer) Auswirkungen gebietsfremden Sediments untersuchen Erweiterung des Wissens kontinuierlich über die nächsten Jahre Nutzung existierender Grundlagen, Methoden usw.

23 Berichterstattung im Workshop II ZUSAMMENFASSUNG GEMÄß WORKSHOP II Planung und Umsetzung hydromorphologischer Maßnahmen World Café Berichte Sedimentmanagement: Feststoffhaushalt umfasst Schwebstoffe, Geschiebe (Sediment) und Schwimmstoffe bestimmt Lebensräume im Gewässer Gesamtheit aller Aktivitäten in def. Raum und Zeit mit Einfluss auf den Sedimentzustand Ziel typkonforme Ausprägung des Sedimentzustands Sedimente können Erfolgs- aber auch Belastungsfaktor sein unzureichender Kenntnisstand des natürlichen Sedimenthaushaltes (Definition morphodynamisches Gleichgewicht Gewässertyp bezogen?) Einzugsgebiete inkl. Nebengewässer betrachten ( Gesamtsystem ) i.d.r. fehlende Daten zur Bewertung des Sedimenthaushaltes Sedimentmanagement kann hilfreich für Synergien z. B. zum Naturschutz sein Forschungsbedarf z. B. zur Auswirkung des Eintrags von gebietsfremdem Sediment Trotz fehlender Daten - kein Hindernis für Maßnahmenumsetzung (Erfahrungen einbringen, sammeln); aus Fehlern lernen!

24 Wir danken allen Teilnehmenden für ihre Beiträge! Thema: Sedimentmanagement unter hydromorphologischen und morphodynamischen Aspekten Gastgeber: Dr. Ina Quick (Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz) Karl-Heinz Jährling (Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt, Magdeburg) Organisiert von: Unterstützt durch: LAWA-Expertenkreis Hydromorphologie