Vorlesung «Binnengewässer Konzepte und Methoden für ein nachhaltiges Management» Geschiebehaushalt. 13. Oktober 2014

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1 Vorlesung «Binnengewässer Konzepte und Methoden für ein nachhaltiges Management» Geschiebehaushalt 13. Oktober 2014 Dr. Christine Weber, Programm Fliessgewässer Schweiz, Eawag

2 i Inhalt Geschiebehaushalt von Fliessgewässern!? Menschliche Eingriffe in den Geschiebehaushalt Sanierung Geschiebehaushalt: Gesetzlicher Auftrag Sanierung Geschiebehaushalt: Massnahmen Forschungsprojekt Geschiebe- und Habitatsdynamik

3 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Ein paar Definitionen zum Start Feststoffe Geschiebe Schwebstoffe Haushalt/Regime Feststoffe Definition Feste (= ungelöste) Stoffe, die erodiert, transportiert, sedimentiert und remobilisiert werden durch fliessendes Wasser oder Wind (Bain & Stevenson 1999). Zu den Feststoffen zählen die Schwebstoffe und das Geschiebe (Schälchli 2005).

4 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Ein paar Definitionen zum Start Feststoffe Geschiebe Schwebstoffe Haushalt/Regime Schwebstoffe Definition Synonyme Feststoffe, die im Wasser schwebend, d.h. ohne Kontakt zur Gewässersohle, transportiert werden (Bain & Stevenson 1999). Bei erhöhter Konzentration führen sie zu Trübung des Abflusses (Schälchli & Kirchhofer 2012). Die Korngrösse der Schwebstoffe hängt u.a. von der Turbulenz des Wassers sowie der Fliessgewschwindigkeit ab (Bain & Stevenson 1999). Feinsedimente

5 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Ein paar Definitionen zum Start Feststoffe Geschiebe Schwebstoffe Haushalt/Regime Geschiebe Definition Feststoffe, die vom fliessenden Wasser gleitend, rollend oder springend auf oder nahe an der Gewässersohle transportiert werden (Bain & Stevenson 1999; Schälchli & Kirchhofer 2012). In der Regel sind damit Kies und Steine mit einem Durchmesser > ca. 2 mm gemeint (Schälchli & Kirchhofer 2012).

6 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Ein paar Definitionen zum Start Feststoffe Geschiebe Schwebstoffe Haushalt/Regime Haushalt/ Regime Definition Der Feststoffhaushalt eines Fliessgewässers umfasst das Feststoffaufkommen (= Zufuhr) im Einzugsgebiet, den Feststofftransport bei erhöhtem Abfluss sowie Erosions-, Umund Ablagerungsprozesse im Sohlen- und Uferbereich der Gewässer sowie deren Vorländer (Schälchli & Kirchhofer 2012).

7 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Transport bei «erhöhtem Abfluss»: Bumbach, Kt. BE, Juli ) Abflussabhängig! 2) nicht kontinuierlich! Engelberg, Kt. OW, August (BAFU 2008)

8 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Transport bei «erhöhtem Abfluss» -> shifting habitat mosaic Stanford et al ABER: Dynamik je nach Gewässertyp sehr unterschiedlich! Lorang & Hauer 2006

9 Geschiebehaushalt in Fliessgewässern Geschiebehaushalt -> Aufkommen/ Zufuhr Eigenschaften Einzugsgebiet und Gerinne Geologie Topographie Gerinneform, Sohlenzus.setzung

10 Menschliche Eingriffe in die Geschiebedynamik Eingriffe ins Geschieberegime (Defizit vs. Überschuss!) Hütte, 1998 Wasserkraftnutzung Gefahrenprävention Verbauung BAFU, 2008 Landnutzung (z.b. Land-/ Forstwirtschaft) Kiesabbau BAFU, 2012 Klimawandel

11 Menschliche Eingriffe in die Geschiebedynamik In der Schweiz Mengenmässige Reduktion gegenüber natürlicher Geschiebeführung (Schälchli 2005) Von untersuchten km 39 % 20% 15 % 26 %

12 Menschliche Eingriffe in die Geschiebedynamik und weltweit Globally, greater than 50% of basin-scale sediment flux in regulated basins is potentially trapped in artificial impoundments ( )

13 Menschliche Eingriffe in die Geschiebedynamik Auswirkungen der Eingriffe (Defizit -> Eintiefung, Überschuss -> Auflandung) Sozio-ökonomisch Gefährdung/ Unterspülung Infrastruktur Absenkung Grundwasserspiegel Anhebung Hochwasserspiegel Füllen Stauseen

14 Menschliche Eingriffe in die Geschiebedynamik Auswirkungen der Eingriffe (Defizit -> Eintiefung, Überschuss -> Auflandung) Ökologisch Abkopplung Auen/ Unterbruch laterale Vernetzung Fehlen geeigneter Habitate M. Roggo M. Roggo T. Vogt Fehlen der Störung

15 ! Geschiebesanierung: Gesetzlicher Auftrag Revidierte Gewässerschutzgesetzgebung (GSchG): Sanierung Geschiebehaushalt Frist Ressourcen Bund (Mio CHF/ Jahr) Sanierung Wasserkraft Schwall-Sunk Geschiebehaushalt Fischwanderung

16 ! Geschiebesanierung: Gesetzlicher Auftrag Sanierung Geschiebehaushalt wird im GSchG verlangt 1) Strategische Planung (Kantonsebene) Bis Ende 2014 Beschreibung Ausgangszustand Priorisierung 2) Planung von Massnahmen (Projektebene) Ab 2015 Provisorische Ergebnis Berner Oberland. Quelle: flussbau.ch Verbesserung des ökologischen Zustands

17 ? Geschiebesanierung: Massnahmen Bauliche und betriebliche Massnahmen (Schälchli & Kirchhofer 2012) bei Wasserkraftwerken (KW) a) Fluss- oder Ausleit-KW: Umbau Stauwehr Bau Umleitwerk (Stollen, Gerinne) Kieszugabe b) Grosse Stauanlagen: AWEL Rolf Canal Bau Umleitwerk (Stollen, Gerinne) Modifikation Grundablass Kiesentnahmen und -zugabe Künstliche Hochwasser (Döring & Robinson 2012)

18 ? Geschiebesanierung: Massnahmen Bauliche und betriebliche Massnahmen (Schälchli & Kirchhofer 2012) bei Geschiebesammlern: Umbau Sammler Rückbau Sammler Rückgabe Kies im Unterwasser S. Schwindt bei Verbauungen: Rückbau Uferschutz Zulassen/ Initieren Seitenerosion Kieszugabe

19 Projekt Geschiebe- und Habitatsdynamik Forschungsprogram Wasserbau & Ökologie des Bundesamts für Umwelt 4 Partner 3 Projekte bisher Wasserbau Ökologie Rhone-Thur Projekt ( ) Integrales Flussgebietsmanagement ( ) Geschiebe- und Habitatsdynamik ( )

20 Projekt Geschiebe- und Habitatsdynamik Was wir untersuchen Wasserbau Flussbauliche Massnahmen Ökologie Struktur und Funktion der aquatischen Gemeinschaften S. Schwindt H. Scheuber vivo.sk AWEL M. Döring M. Döring M. Döring M. Döring Geplante Produkte a) Wissenschaftliche Artikel b) Praxisprodukte Projektjahre 4 Literatur- Informationen Antworten auf 12 Praxisfragen Neue Erkenntnisse Merkblätter Kurs