Bodenschutz und Bodenmonitoring bei der Erdverkabelung

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1 Bodenschutz und Bodenmonitoring bei der Erdverkabelung 1. Ziele des Bodenschutzes bei Bauvorhaben 2. Einwirkungen auf Böden im Trassenbereich 3. Fotos baubedingter Bodenschäden beim Leitungsbau 4. Planung und Zulassung zum Bodenschutz bei der Erdverkabelung 5. Praktischer Bodenschutz bei der Erdverkabelung 6. Bodenmonitoring Was muss, was kann? Dr. agr. Norbert Feldwisch Ö.b.v. Sachverständiger Bodenschutz u. Altlasten Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 1

2 1. 1. Ziele des Bodenschutzes bei Bauvorhaben Quantitatives Ziel Reduzierung Flächen-/Bodenverbrauch Qualitative Ziele Lenkung von Bodeninanspruchnahmen möglichst auf nicht schutzwürdige und unempfindliche Böden Vermeidung Bodenverdichtung + Gefügeschäden Schonender Umgang mit Bodenmaterial sachgerechte Verwertung von Bodenaushub Erhaltung / Wiederherstellung naturnaher Böden (durchwurzelbare Bodenschicht!) Minderung Bodenerosion Minderung Schadstoffeinträge + -freisetzungen Info! Bauprojekte berühren generell alle Bodenschutzziele, wobei standort- und Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 2 projektspezifisch verschiedene Empfindlichkeiten u. Wirkungen relevant sind!

3 Bodengefüge Porenvolumen: Vol.-% Wasserspeichervermögen: bis zu 400 Liter je m 2 bis 1 m Bodentiefe Info! Das Bodengefüge bestimmt entscheidend die Leistungsfähigkeit der Böden in Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 3 den Wasser- und Nährstoffkreisläufen.

4 Bodenbiologie sehr bedeutsam für das Bodengefüge Schlüsselarten: Regenwürmer, insb. tiefgrabende Info! Nach Bauabschluss ist es eine sehr anspruchvolle und langwierige Zielsetzung, porenreiche und funktionstüchtige Böden wieder herzustellen. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 4

5 2. Einwirkungen auf Böden im Trassenbereich Welche unterschiedlichen Flächen sind im Trassenbereich zu unterscheiden? Betrachtung verschiedener Trassenquerschnitte Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 5

6 Trassenquerschnitt 320 kv HGÜ ALEGrO (1 GW Übertragsleistung) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 6

7 Volumenbetroffenheit HGÜ ALEGrO Erdkabel Aushubvolumen für ca. 35 km Grabenverlegung 1. Oberbodenabtrag 0,35 m Oberbodenmächtigkeit 20,0 m Baubedarfsfläche ohne Mietenfläche für Oberboden 7,0 m³ Aushub je lfd. Meter bzw. ca m³ 2. Graben (Unterboden / Untergrund) 2,15 m Grabensohle ugok 1,85 m mächtig 1,50 m Sohlbreite 5,00 m obere Grabenbreite (Oberkante Unterboden) 6,0 m³ Aushub je lfd. Meter bzw. ca m³ (Hinweis: Kalkulationen ohne Aufweitungen für Muffenbauwerke, Sonderbaustellen und Auflockerungen durch Aushub.) HGÜ ALEGrO fiktiv Freileitung Aushubvolumen für 35 km Strecke vereinfachte Annahmen: alle 400 m ein Plattenfundament mit den Maßen 12x12 m (Baugrube 16x16x2,2 m = 256 m² bzw. 563 m³) 1. Oberbodenabtrag 0,35 m Oberbodenmächtigkeit 90 m³ Aushub je Maststandort bzw. ca m³ 2. Unterboden / Untergrund 1,85 m bis Grabensohle 473 m³ Aushub je Maststandort bzw. ca m³ (Hinweis: Kalkulationen vereinfacht und ohne technische Klärung, welche Fundamentmaße und Mastabstände tatsächlich für eine fiktive/alternative Freileitung benötigt würden sowie ohne Berücksichtigung von ggf. kürzerer Trassenführung, weil Querriegel bei Erdverkabelungs-Variante überspannt und nicht umfahren werden müssten.) Ungefähres Verhältnis der Aushubvolumina Erdkabel m³ : Freileitung m³ bzw. 10 : 1 Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 7

8 Trassenquerschnitt 380 kv AC Raesfeld (3600 MVA Übertragsleistung) Dimensionen Trassenlänge ca. 3,5 km 41,5 m breite Baubedarfsfläche 2 mal 5,5 m breite Grabensohle = 11 m 2,15 m Aushubtiefe = Grabensohle ca. 31,6 m³ Grabenaushub je lfd. Meter (inkl. Oberboden) (zum Vergleich ALEGrO: ca. 13 m³/m, allerdings bei nur 1 GW) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 8 Ingenieurbüro Feldwisch

9 Trassenquerschnitt Vorrangfall HGÜ-Erdverkabelung nach Rekultivierung im Betrieb Annahmen / Dimensionen 500 kv, 2 Kabel je Pol mit Neutralleiter MI-Kabel mit 2 GW oder VPE-Kabel mit 4 GW 7,00 m breite Grabensohle 2,15 m Aushubtiefe = Grabensohle ca. 19 m³ Grabenaushub je lfd. Meter (inkl. Oberboden) (zum Vergleich ALEGrO: ca. 13 m³/m, allerdings bei nur 1 GW) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 9 Ingenieurbüro Feldwisch

10 Schlussfolgerungen zur Volumenbetroffenheit Vergleich Erdkabel mit Freileitung Übertragungsleistung und AC/DC-Technik entscheidend Erdverkabelung beansprucht deutlich mehr Boden-/Aushubvolumen als die technisch mindestens gleichwertige Freileitung AC-Technik: ca :1 (Erdkabel : Freileitung) DC-Technik: ca :1 (Erdkabel : Freileitung) Wahrscheinlichkeit von erheblichen Bodenbeeinträchtigungen steigt u. a. mit dem Aushubvolumen Erdverkabelungen sind aus Sicht des Bodenschutzes ungünstiger als Freileitungen Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 10 Ingenieurbüro Feldwisch

11 Baugrube Muffenbauwerk 380 KV-Leitung Raesfeld (Wechselstrom) Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 11

12 Baustellenimpressionen 380kV Erdkabel Raesfeld Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 12

13 Baustellenimpressionen 380kV Erdkabel Raesfeld Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 13

14 Baustellenimpressionen 380kV Erdkabel Raesfeld Mischplatz Flüssigboden Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 14

15 3. 3. Fotos baubedingten Bodenschäden beim Leitungsbau Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 15

16 Schädliche Verdichtungen möglich während der Bauphase Rekultivierungsphase Überschreiten der Tragfähigkeit der Böden Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 16

17 Bodenerosion möglich während der Bauphase oder als Folge der Bodengefügeschäden Erosionsgraben auf einer Linienbaustraße Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 17

18 Mechanische Überlastung Gefügeschädigungen (Plattengefüge) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 18

19 Bewertung von Bodenfunktionen und deren Beeinträchtigungen Beispiel Beeinträchtigung der Wasserspeicherfunktion durch Verdichtung Lage des Bodenprofils: Bodentyp: landwirtschaftlich genutzte Rekultivierungsschicht einer Deponie staunasser Auftragsboden (120 cm) Muster Feinbodenart: Verdichtung/ Vernässung: effektiver Wurzelraum: Wasserspeicher im effektiven Wurzelraum (nutzbare Feldkapazität) vorherrschender Abflusstyp: mittel toniger Schluff (Ut3) starker Stauwassereinfluss wegen baubedingter Dichtlagerung ca. 3 dm unter Flur aktuell: 3 dm ohne Verdichtung: 12 dm aktuell: 69 Liter je m² ohne Verdichtung: 276 Liter je m² aktuell: Sättigungsabfluss ohne V.: Tiefensickerung Fazit! Baubedingte Schäden der natürlichen Bodenfunktionen können erfasst und bewertet werden. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 19

20 Ingenieurbüro Feldwisch Mechanische Belastung Gestörter Lufthaushalt (Anaerobe Bodenzonen) Visuelle Hinweise: bläuliche Verfärbung (oben) Bleichung + Rostflecken (rechts) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Workshop Bodenkundliche Baubegleitung Folie 20

21 Aufwuchsschäden Gefügeschäden / schädliche Verdichtungen Beinigkeit oder Hakenschlagen der Pfahlwurzel von Zuckerrüben Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Fotos: Dr. J. Botschek Folie 21

22 4. Planung und Zulassung zum Bodenschutz Wirkfaktoren: - Versiegelung - mechanische Belastungen (Befahrung, Lagerung etc.) - Auf-/Einbringen von Bodenmaterial in eine durchwurzelbare Bodenschicht - Bodenerosion - Dränwirkung - Stoffeinträge - Erwärmung Empfindlichkeiten: - Eigenart (besonders schutzwürdige Böden) - Verdichtung - Entwässerung - Erodierbarkeit - Empf. gegen Stoffeinträge - Empf. gegen Erwärmung Minderungs-/ Vermeidungsmaßnahmen Bauzeiten / Bodenfeuchte* ± Wirkungen Beeinträchtigungen natürlicher Bodenfunktionen, Grundwasser oder Oberflächengewässer + Flächengröße + Bodenvolumen * Bauzeitenplanung Konflikt mit Zielsetzungen des Naturschutzes möglich! Bevorzugte Bauzeiten: - Naturschutz: außerhalb Brutzeiten / Vegetationsperiode - Bodenschutz: (Mai) April Oktober (November) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 22

23 Fachbeitrag Boden zu Linienbaustellen Verlauf einer Linienbaustelle (Erdkabel 320 kv HGÜ-Leitung ALEGrO) Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 23

24 Untersuchungskorridor ALEGrO mit Bodenkarte Leistungen des Fachbeitrags Bodenschutz: Erfassen und Bewerten von schutzwürdigen Böden / Bodendenkmälern verdichtungsempfindlichen Böden vernässten Böden / Dränflächen Böden mit Substratwechsel im Unterboden Schadstoffbelastungen/Altlasten/Kampfmittel Baugrund und Eignung für Flüssigboden Vermeidungs- und Minderungsmaßnahmen Verbleibende Beeinträchtigungen Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 24

25 5. 5. Praktischer Bodenschutz bei der Erdverkabelung Lösungsbeispiele 1. Baustraßen 2. Vernässungen 3. Bodenabtrag 4. Zwischenlagerung 5. Wiederherstellung der Böden 6. Bodenkundliche Baubegleitung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 25

26 Beispiel Baustraßen Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 26

27 Baustraßen Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 27

28 Baustraßen Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 28

29 Baustraßen Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 29

30 Baustraßen Dr. Susanne Frey-Wehrmann Dr. G. Dumbeck Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 30

31 Beispiel Vernässung - Wasserhaltung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 31

32 Vernässungen Zufluss wildabfließenden Wassers Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 32

33 Vernässungen temporäre Wasserhaltung Wasserhaltung mit Sandfang (Container) und geregelter Ableitung in einen Vorflutgraben Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 33

34 Vernässungen temporäre Wasserhaltung Qualitative Beeinträchtigungen durch Einleitungen von Sümpfungswasser aus dem Baufeld (Sand, Schwebstoffe, Nährstoffe) Ingenieurbüro Feldwisch Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 34

35 Bodenfeuchte / Verdichtungsempfindlichkeit ist vorhersehbar. Beispiel: Auswertung langjähriger Klimadatenreihen aus Sachsen ( ) Januar Info! Im Winterhalbjahr ist i.d.r. mit zu nassen Böden zu rechnen! Bauzeitenplanung außerhalb vernässter Monate! Dezember Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 35

36 Beispiel Bodenabtrag Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 36

37 Abtrag Dr. Susanne Frey-Wehrmann Ingenieurbüro Feldwisch Das Abschieben von Boden mit Raupen belastet das Bodengefüge. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 37

38 Abtrag Dr. Susanne Frey-Wehrmann Dr. Susanne Frey-Wehrmann Ingenieurbüro Feldwisch Bodenabtrag mit Raupenbaggern bodenschonend möglich. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 38

39 Beispiel Zwischenlagerung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 39

40 Zwischenlagerung Mengenabschätzung Festlegung der Flächen und Flächengrößen für Lagerflächen Kein Befahren der Mieten Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 40

41 Zwischenlagerung Dr. Susanne Frey-Wehrmann Trennung Begrünung Ingenieurbüro Feldwisch Dr. Susanne Frey-Wehrmann Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 41

42 Wiederherstellung der Böden Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 42

43 Verfüllung des Leitungsgrabens Verdichtung? Kein Einsatz bei der Rekultivierung! Walzenzug CAT CP433E mit Stampffußschalen, 7,4 t Gesamtmasse Verdichtungsleistung 134 kn Stampffußbodendruck: 16,5 bar ~ ca. 16 kg/cm² Grabenwalze RAMMAX RW 1504; btr, wikipedia.de 1,5 t Gesamtmasse Verdichtungsleistung 82 kn Info! Ziel bedenken: Herstellen einer durchwurzelbaren Bodenschicht, nicht eines Baugrunds! Jedwede übermäßige Verdichtungen sind zu vermeiden. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 43

44 Zielkonflikt zwischen notwendiger Verdichtung und Bodengefügeschutz Versackte Maschinen und tiefe Fahrspuren im ehemaligen Rohrgrabenbereich. Info! Anhand der Standort- und Witterungsbedingungen ist eine geeignete Verdichtung der Baugrube / des Leitungsgrabens auszuwählen, um sowohl Schäden am Bodengefüge als auch Sackungen soweit wie möglich zu vermeiden. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 44

45 Fazit! Nach Bauabschluss braucht der Boden Ruhe, bevor er wieder landwirtschaftlich genutzt werden kann (Zwischenbegrünung 1-3 Jahre). Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 45

46 Beispiel Bodenkundliche Baubegleitung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 46

47 Bodenkundliche Baubegleitung Aufgaben: Sorgt für die Umsetzung der Bodenschutzmaßnahmen im Bauablauf. Verstöße / Schäden werden protokolliert, Maßnahmen zur Beseitigung ergriffen. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 47

48 6. 6. Bodenmonitoring Was muss, was kann? Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Bodenfeuchte-Monitoring während der Bauausführung Aufwuchs-Monitoring nach Bauabschluss Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 48

49 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 49

50 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 50

51 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 51

52 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 52

53 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 53

54 Ökologisches Monitoring bei der Erdkabel Raesfeld Fazit! Sehr aufwändig, nur für Pilotprojekte zu rechtfertigen. Kein Standard-Monitoring. Quelle: Prof. Trüby Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 54

55 Bodenfeuchte-Monitoring während der Bauausführung Quelle: P. Spatz Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 55

56 Bodenfeuchte-Monitoring während der Bauausführung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 56

57 Bodenfeuchte-Monitoring während der Bauausführung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 57

58 Bodenfeuchte-Monitoring während der Bauausführung Fazit! Bodenfeuchte und Verdichtungsempfindlichkeit während der Bauphase gut kontrollierbar. standardmäßig umzusetzen. Einfache Geländemethoden (Konsistenz-Bewertung) oft ausreichend. Messmethoden zum Teil scheingenau. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 58

59 Aufwuchsbonitur nach Bauabschluss Fazit! Aufwuchs zeigt Bodenschäden sehr zuverlässig an. standardmäßig umzusetzen. Am besten in der Zwischenbegrünung durchführen. Nach Bedarf durch Bodenschürfe und Bewertung der Durchwurzelung ergänzen. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 59

60 Veröffentlichungen zur Baubegleitung (Auswahl) Leitfaden Bodenkundliche Baubegleitung, Bundesverband Boden e. V. (Erich Schmidt Verlag) Feldwisch, N. (2012): Vorsorgender Bodenschutz bei Baumaßnahmen zur Verbesserung der Gewässerstruktur und der Durchgängigkeit. Schriftenreihe: Böden und Bodenschutz in Hessen. Heft Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 60

61 Schrift Umweltbaubegleitung, 2012 Ausschuss der Verbände und Kammern der Ingenieure und Architekten für die Honorarordnung e.v. AHO Merkblatt Ökologische Baubegleitung. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 61

62 DVGW G 451 (M) Bodenschutz bei Planung und Errichtung von Gastransportleitungen Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 62

63 Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 63

64 Arbeitshilfen aus Hessen, Veröffentlichungen in Vorbereitung Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 64

65 Nachhaltige Landentwicklung Bodenschutz Gewässerschutz Landwirtschaft Bürgerdialog Stromnetz Landwirtschaftskammer Niedersachsen Folie 65