Schwallproblematik in Fließgewässern Auswirkungen und Möglichkeiten zur Sanierung

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Schwallproblematik in Fließgewässern Auswirkungen und Möglichkeiten zur Sanierung Auszug aus den Schwallprojekten und Fließrinnenexperimenten FISCHSCHUTZ TUT NOT UNSERE FISCHE IN GEFAHR 9.

1 Schwallproblematik in Fließgewässern Auswirkungen und Möglichkeiten zur Sanierung Auszug aus den Schwallprojekten und Fließrinnenexperimenten FISCHSCHUTZ TUT NOT UNSERE FISCHE IN GEFAHR 9. ÖKF FISHLIFE FORUM APRIL 2017 IN LINZ/OÖ B. Zeiringer, S. Schmutz, G. Franz, S. Auer, G. Unfer, M. Jungwirth, et. al. BOKU - University of Natural Resources and Applied Life Sciences Institute of Hydrobiology and Aquatic Ecosystem Management Vienna, Austria Max Emanuelstraße 17, A-1180 Wien

2 Ursache von Schwall 2

3 Auswirkung von Schwall auf die Gewässerökologie Verlust an Benthos Drift von Jungfischen Stranden von Jungfischen Störung des Laichverhaltens, Trockenfallen der Laichplätze Chronische Beeinträchtigungen infolge Habitatveränderungen 3

4 Schwallstrecken in Österreich Über 800 Flusskilometer hauptsächlich in der Äschenregion - sind schwallbelastet 4

5 Fischökologischer Zustand Mai 17 5

6 Fallstudie Drau Strandung Äsche 14:30 Wasserwechselzone Jungfischlebensraum Strandungsrisiko 16: Abschnitt Spittal 6

7 Fallstudie Drau Strandung Äsche Strandungsrisiko abhängig von Abstiegsgeschwindigkeit, Kiesbankneigung und Korngröße 7

8 Fallstudie Drau Strandung Äsche 8

9 Bisher durchgeführte Projekte o Schwallproblematik an Österreichs Fließgewässern Ökologische Folgen und Sanierungsmöglichkeiten, IHG BOKU Wien o Experimentelle Untersuchungen zur Schwallproblematik Stranden und Drift von juvenilen Äschen und Bachforellen HydroPeak Alps, IHG BOKU Wien & BAFU Schweiz o Effects of rapid and frequent flow changes EnviPEAK, SINTEF, Norwegen, Projektbeteiligung IHG BOKU WIEN o o o o Grundlagen und Methodikentwicklung zur Bewertung des Schwalleinflusses bei unterschiedlichen Flusstypen Schwall 2012, IWHW BOKU Wien Schwall 2015, IWHW BOKU Wien MARS EU Projekt SuREmMa 9

10 Schwallprojekt Schwallproblematik an Österreichs Fließgewässern Ökologische Folgen und Sanierungsmöglichkeiten Charakterisierung und Kriterien für Schwall Abiotik Biotik? Schwall / Sunk v-an / v-ab Frequenz Dauer Zeit (1) empirische Modelle Freiland existierende Daten zusätzliche Daten (2) Versuchsrinnen detaillierte Ursachenanalyse Maximum Mittel Quantile Entwicklung und Evaluierung von Maßnahmen Mai 17 10

11 Hydrologische Analyse Was ist ein Schwall? Kennzahlen zur Bewertung von Abflussschwankungen Schnee Schwall > Gletscher Schwall < Mai 17 12

12 Hydrologische Analyse Schwallstrecke div. anthr. Abflussschwankungen Flussnetz Über 800 Fkm sind schwallbelastet (Speicher KWs) Mind Fkm sind schwellbetriebsbelastet (u.a. Laufkraftwerke) Mai 17 13

13 Verschneidung Reaktion von Fischen auf Schwall Interaktion Schwall / Morphologie Index: Sunk-Schwall-Verhältnis x Anzahl Abstiegsgeschwindigkeit cm/min Morphologie Fischökologischer Zustand (FIA) Mai 17 14

HyTEC Hydromorphology and Temperature Experimental Channel Standort Messstation Versuchsrinnen Leitungstiefpunkt Anlagenteile o Versuchsrinnen o Messstation mit Schieberkammer;

14 HyTEC Hydromorphology and Temperature Experimental Channel Standort Messstation Versuchsrinnen Leitungstiefpunkt Anlagenteile o Versuchsrinnen o Messstation mit Schieberkammer; Dotationsmessung (Ultraschall) und Regelungseinheit; Rundbecken für Fischhälterung o 2 Druckrohrleitungen DN400 o Saugleitung (warm - kalt) Leitungshochpunkt Tiefenentnahme Oberflächenentnahme Mai 17 16

15 HyTEC Hydromorphology and Temperature Experimental Channel Sunk Mai 17 17

16 HyTEC Hydromorphology and Temperature Experimental Channel Sunk Schwall Mai 17 18

17 Versuchstiere 0+ Äschen (1) Larvenstadium (+1 bis 4 Tage nach Emergenz) Dottersack vorhanden! Larvenlänge (15-16mm) (2) Larvenstadium (+5 bis 8 Tage nach Emergenz) Dottersack verbraucht! Larvenlänge (16-18mm) Mai 17 19

18 Ä-Larve / Kiesbank Tag Drift bei einem Schwall/Sunkereignis 20

19 Ä-Larve / Kiesbank Tag Ermittlung von Schwellen-/Grenzwerten Strandung nach einem Sunkereignis bei unterschiedlichen Abstiegsgeschwindigkeiten BF - Larve 0.1cm/min 21

20 Ä- Juvenil_40mm / Drift & Strandung Bucht angebunden - groß Mai 17 22

21 Ä- Juvenil_40mm / Drift & Strandung Drift Strandung von Jungäschen bei einem Schwall/Sunkereignis mit unterschiedlichen An- und Abstiegsgeschwindigkeiten ohne und mit Strukturen Median Kiesbank Median Kiesbank 23

22 pb_i nn_3 pb_b_ach_2 pb_drau_1 agb_i nn_2 agb_b_ach_1 mcb_i nn_5 mcb_i nn_4 gwd_ziller_2 gwod_i nn_1 regulated St randung [%] Dr ift [%] Zusammenfassung HyTEC Äsche Jungfische / Tag Nacht / Struktur Mulde Strandung bei unterschiedlichen Abstiegsgeschwindigkeiten n=8 Strandung erhöht: à bei schnelleren Freiland n=7 n=3 n=3 Abstiegsgeschwindigkeit (3,0 cm.min -1 ) erhöhte Strandungsraten in der Nacht Verschneidung hydromorphologischer Schwallkennzahlen mit fischökologischen Kriterien Index: Sunk-Schwall-Verhältnis x Anzahl Tag: Mann-Whitney-U-Test: p=,183 3,0 cm/min: Mann-Whitney-U-Test: p=,001 Äsche Larven (13,5 20,0 mm) / Kiesbank Nacht: Mann-Whitney-U-Test: p=,012 0,5 cm/min: Mann-Whitney-U-Test: p= 1 22 Mai 14 Tiefenänderung cm/min Morphologie Fischökologischer Zustand (FIA) Äsche Jungfische / Bucht Jungäschen bei unterschiedlichen Sunkgeschwindigkeiten Ergebnisse Schwall 2010 Flusstypspezifische Unterschiede Morphologie VAo_6 Schoterbank ohnestruktur VAo_8.1 Bucht klein VAo_8.2 Bucht groß Abfluss (m 3 s -1 ) D benetzte Br eite (m) pb = point bar, agb = alternierende Kiesbänke, mcb = mid channel bar, gwd = Buhnenfeld mit fluviatilen Ablagerungen, gwod = Buhnenfeld ohne fluviatile Ablagerungen, schwarze Punkte = MQ Werte für die bestimmten Abschnitte n=10 n=3 n=5 n=4 n=4 Referenz 3,0 cm/min 3,0 cm/min 3,0 cm/min 8,1 cm/min VAo_6 VAo_8.1 VAo_8.2 Schoterbank Bucht klein Bucht groß ohnestruktur n=10 n=3 n=5 n=4 n=4 Inn_2: (alternierende Kiesbänke) Sunk- / Schwallverhältnis von 1:5 = Breite Wasserwechselzone 5.1 m extremen Winter-Niederwasser (Q = 20 m 3 s -1 ) Sunk- / Schwallverhältnis von 1:2 = Breite Wasserwechselzone 47.2 m Sommer-Niederwasser (Q = 80 m 3 s -1 ) 21 Referenz 3,0 cm/min 3,0 cm/min 3,0 cm/min 4,2 cm/min Mai-17 24

23 Zusammenfassung Neben Schwall ist auch die Habitateignung wichtig Abstiegsgeschwindigkeit ist der kritische Parameter für Strandung Interaktion zwischen Habitat und Abstiegsgeschwindigkeit Larven und Juvenilstadien betroffen Bachforelle reagiert sensibler auf Schwall vergl. mit der Äsche Tag / Nacht Schwallsanierung in regulierten Flussabschnitten braucht hydrologische und morphologische Maßnahmen Mai-17 27

24 Folgeprojekt SuREmMA ÖKOLOGISCH/ÖKONOMISCHE OPTIMIERUNG VON SCHWALLDÄMPFENDEN MASSNAHMEN Mai-17 28

25 Empfehlungen bezüglich einer stufenweisen Maßnahmenumsetzung Identifikation von Maßnahmen, bei welchen bei möglichst geringem ökonomischen Aufwand, maximaler ökologischer Nutzen erzielbar ist. Niedrigste Priorität Mai-17 29

26 [%] Instrumentarium zur Ökologischen Bewertung von Schwallbelastungen Berücksichtigte Komponenten für die ökologische Evaluierung vs. Häufigkeit und Auftrittszeitpunkt relevanter Abflussschwankungen Intensität von Wasserspiegeländerungen? Instrumentarium n=9 n=7 n=8 0.2 cm/min 0.6 cm/min 3.0 cm/min Vulnerabilität von Gewässerorganismen (Schwellenwerte) Generelle Habitatverfügbarkeit (Morphologiebewertung) Mai-17 31

27 Schwall Intensität (z.b. Abstiegsgeschwindigkeit) Empfehlungen bezüglich einer stufenweisen Maßnahmenumsetzung Longitudinale Bewertung der Schwallintensität (Greimel et al, in prep.) Retentionskurve Szenario 50% Verringerung Ist-Zustand Ökologische Verbesserung Turbine Pegel Distanz (km) Mai-17 33

28 Anwendung des Evaluierungs-Tools Anwendung an 10 Fall-Beispielen Ökologische vs. ökonomische Effekte Morphologische Verbesserung (Habitat Verbesserung ) Betriebsweisenänderung der KWs Schwallausleitung über Bypass (in See oder Stau) Dämpfungsbecken (unmittelbar vor Einleitung) Ergebnis + generell sind Kombinationen von hydrologischen und morphologischen Maßnahmen positiv + Schwallausleitung (z.b. Ausleitungskraftwerk ) + Dämpfungsbecken - Betriebsweisenänderung (sehr hohe Kosten) Mai-17 34

29 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Mai 17 36

30 Instrumentarium zur Ökologischen Bewertung von Schwallbelastungen 37

31 2) Endergebnisse Zusammenfassende Ergebnisdarstellung Tabelle 3. Wirksamkeitsmatrix schwalldämpfender Maßnahmen, + positive Auswirkungen; - negative Auswirkungen; neutral keine Auswirkungen). Ökologische Auswirkung exklusive morph. Maßnahmen inklusive morph. Maßnahmen Betriebswirtschaftliche Auswirkung Volkswirtschaftliche Auswirkung Betriebsweisenänderung Dämpfungsbecken neutral Ausleitungskraftwerk (+)

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