Kreuzungsbauwerke an kleinen Fließgewässern - Furten, Stege, Durchlässe und Brücken. Fotos: A. Haas, Th. Buch, Th. Paulus

Kreuzungsbauwerke an kleinen Fließgewässern - Furten, Stege, Durchlässe und Brücken Fotos: A. Haas, Th. Buch, Th. Paulus

Broschüre: Kreuzungsbauwerke an kleinen Fließgewässern - Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 1 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 1

Gliederung 1. Einführung und Zielsetzung 2. Vorgaben von Wegeplanung, Wasserwirtschaft, Naturschutz und Landschaftsbild 3. Bauwerkstypen - Gestaltung 4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe 5. Ausführung Bauarbeiten, Unterhaltung und Betrieb 6. Beispiele 7. Fazit 2 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 2

1. Einführung In den letzten Jahrhunderten wurden viele Gewässer zur Schaffung von Agrarflächen, zur Nutzung der Wasserkraft und zur Schiffbarmachung begradigt, verlegt, mit Ufersicherungen versehen und aufgestaut. Dies hat zu einer erheblichen Verarmung des aquatischen und des amphibischen Lebensraumes (wechselfeuchter Uferbereich) geführt. Insbesondere die natürliche Vernetzung der Fließgewässer wurde durch eine große Anzahl von Querbauwerken so stark beeinträchtigt, dass die notwendige Wanderung vieler Fischarten und der aquatischen Kleinlebewesen (Makrozoobenthos Wirbellosen) nicht oder nur noch eingeschränkt möglich ist. Nicht nur die Herstellung von Wehren und Stauanlagen haben die Wanderung im aquatischen Lebensraum unterbunden. Jeder Durchlass und jede Verdolung eines Gewässers kann besonders bei kleinen Gewässern zu einer Unterbrechung der Gewässerdurchgängigkeit führen. 3 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 3

1. Einführung Foto: Th. Paulus 4 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 4

1. Einführung Wanderhindernisse (DIN 19661) 5 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 5

1. Einführung Definition Durchlässe sind Kreuzungsbauwerke, die eine erhebliche Einengung im offenen Gewässer verursachen. (DIN 19661, Teil 1) Kreuzungsbauwerke sind Anlagen zur Überwindung eines Hindernisses, die eine besondere konstruktive Ausbildung erfordern. Die häufigsten Kreuzungsbauwerke sind Durchlässe, in denen das Gewässer - meist - durch einen Straßen- oder Bahndamm hindurchgeleitet wird. 6 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 6

2. Vorgaben: Bemessungsgrundsätze Kreuzungsbauwerke Kreuzungsbauwerke sind Brücken, Durchlässe, Stege, Brücken und Düker. Um ein Kreuzungsbauwerk planen und hydraulisch bemessen zu können, benötigt man für das zu kreuzende Gewässer folgende Angaben: Längsschnitt Querprofile oder Regelprofile Gefälle Bemessungsdurchfluss Abflusstiefe beim Bemessungsdurchfluss Fließgeschwindigkeit beim Bemessungsdurchfluss 8 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 8

2. Vorgaben: Wegeplanung Fotos: N. Müller und Th. Paulus 9 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 9

2. Vorgaben: Wegeplanung Verkehrstechnische Anforderungen: Transport von Gütern und Personen Breite und Tragfähigkeit Kurvenausbildung, Längs- und Querneigung der Wege Fotos: N. Müller und Th. Paulus 9 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 9

2. Vorgaben: Wasserwirtschaft Foto: Th. Paulus 10 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 10

2. Vorgaben: Wasserwirtschaft Aspekte der Wasserwirtschaft und des Naturschutzes: genehmigungspflichtige Anlagen Hochwasserabfluss Geschiebetransport Erosionsschutz Landschaftsbild Erhalt der Wasserqualität Strukturgüte Lebensraumfunktion Biotopverbund lineare Durchgängigkeit Foto: Th. Paulus 10 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 10

2. Vorgaben: Naturschutz Foto: Th. Paulus 11 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 11

2. Vorgaben: Naturschutz Aspekte des Naturschutzes Baumaßnahmen abstimmen (e. g. FFH-, Naturschutzgebiete, geschützte Flächen, etc.) Artenschutzbestimmungen beachten, z. B. Edel- und Steinkrebs Gehölzpflegezeiten (Anfang November bis Ende Februar) Foto: Th. Paulus 11 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 11

2. Vorgaben: Landschafstbild Fotos: Th. Paulus und H. Lütkenhaus-Kopp 12 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 12

2. Vorgaben: Landschafstbild Bewahrung des Landschaftsbildes Ästhetische Bild Verwendung naturnaher, ortsüblicher Baumaterialien Fotos: Th. Paulus und H. Lütkenhaus-Kopp 12 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 12

2. Vorgaben: Ökologische Barrierewirkung von wasserbaulichen Anlagen Grundlegende Unterschiede 13 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 13

3. Bauwerkstypen: Furten, Stege, Durchlässe, Brücken 15 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 15

3. Bauwerkstypen 16 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 16

3. Bauwerkstypen Kreuzungsbauwerke mit einer lichten Weite unter zwei Meter werden als Durchlass, größer zwei Meter als Brücken (DIN 1076) bezeichnet. Durchlässe werden aus vorgefertigten Rohren (unterschiedlicher Materialien), Spundwänden mit Stahlbetonplatten, am häufigsten jedoch aus Stahlbetonrohren oder gewellten Stahlblechprofilen oder Betonfertigteilen erstellt. Weiterhin gibt es verschiedene Arten von Durchlässen. So zum Beispiel Rohrdurchlässe, die aus vorgefertigten Rohren aus Beton, Steinzeug oder Kunststoff hergestellt werden. Dabei wird meist der Kreisquerschnitt verwendet, da dieser das günstigste Profil aus Sicht der Statik und Hydraulik darstellt. 16 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 16

3. Kreuzungsbauwerke nach der RAS EW Mindestabmessungen von Durchlässen In der DIN 19661-1 sind die Mindestabmessungen geregelt. Bei sehr langen Durchlässen sind größere Abmessungen erforderlich. Für den Straßenbau werden folgende Mindestabmessungen empfohlen: a) Rohrdurchlässe unter Wirtschaftswegen DN 400 unter Straßen, Überführungsrampen an Bundesfernstraßen DN 500 für längere Durchlässe unter Straßen DN 800 für Durchlässe unter Bundesfernstraßen b) Rechteckdurchlässe (Rahmendurchlässe): begehbare Durchlässe (Regelabmessung) 17 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 17

3. Grundsätze zur Herstellung von Rohrdurchlässen Durchwanderbarkeit Rohrdurchlässe sind prinzipiell als nachteilig bezüglich der Durchgängigkeit für Fische und Wirbellose zu beurteilen. Sie sollten demzufolge vermieden und gegebenenfalls durch Brücken oder Furten ersetzt werden. Sind in Gewässern mit ständiger Wasserführung dennoch Rohrdurchlässe nötig, ist auf die Einhaltung wichtiger Ausführungsgrundsätze zu achten. Der Durchlass sollte möglichst weit gewählt werden (Mindestdurchmesser 800 mm). Das Verhältnis von Breite zu Länge des Rohres sollte bei langen Durchlässen 1:10 nicht unterschreiten. Die Fließgeschwindigkeit nimmt im Allgemeinen aufgrund der glatten Rohrwände im Durchlass zu. Abhilfe kann geschaffen werden, indem das Rohr mit einem nur geringen Gefälle verlegt wird. Es ist auf eine durchgehende Substratauflage zuachten, d. h. das Rohr muss 10-20 cm unter der Gewässersohle liegen. 18 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 18

3. Bauwerkstypen: Furten 19 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 19

3. Bauwerkstypen: Furten 20 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 20

3. Bauwerkstypen: Furten Foto: Th. Paulus 21 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 21

3. Bauwerkstypen: Furten Foto: Th. Buch 22 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 22

3. Bauwerkstypen: Furten Foto: Th. Buch 23 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 23

3. Bauwerkstypen: Furten Foto: A. Haas 26 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 26

3. Bauwerkstypen: Furten - Trittsteinfurt Foto: Th. Buch 27 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 27

3. Bauwerkstypen: Furten - Trittsteinfurt Foto: Th. Paulus 28 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 28

3. Bauwerkstypen: Stege Foto: Th. Paulus 29 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 29

3. Bauwerkstypen: Stege 30 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 30

3. Bauwerkstypen: Stege Foto: Th. Meuer 31 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 31

3. Bauwerkstypen: Durchlässe 32 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 32

3. Bauwerkstypen: Durchlässe 33 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 33

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: Th. Paulus 34 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 34

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: R. Wirtz 36 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 36

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: H. Diehl 40 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 40

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: H. Diehl 41 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 41

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: Th. Buch 42 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 42

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: R. Wirtz 43 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 43

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: Th. Buch 44 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 44

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Fotos: H. Diehl 45 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 45

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: A. Haas 47 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 47

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Grundsätze zur Gestaltung von Durchlässen Ras EW 2005 Durchlässe sind grundsätzlich so zu dimensionieren und auszugestalten, dass Tierbewegungen entlang des Gewässerrandes, z. B. durch eine beidseitige Uferrandgestaltung (Trockenberme), möglich bleiben 48 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 48

3. Bauwerkstypen: Sohlgestaltung in einem Durchlassbauwerk 49 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 49

3. Bauwerkstypen: Durchlässe Foto: A. Haas 50 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 50

3. Bauwerkstypen: Brücken Foto: Th. Paulus 51 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 51

3. Bauwerkstypen: Brücken - Plattenbrücke Foto: Th. Paulus 56 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 56

3. Bauwerkstypen: Brücken - Plattenbrücke Foto: Th. Meurer 57 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 57

3. Bauwerkstypen: Brücken - Plattenbrücke Foto: Th. Paulus 58 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 58

3. Bauwerkstypen: Brücken - Plattenbrücke Foto: N. Müller 59 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 59

3. Bauwerkstypen: Furten, Stege, Durchlässe, Brücken 60 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 60

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe 62 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 62

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe Zur Erhaltung der linearen Durchgängigkeit keine Wasserspiegelsprünge von mehr als 0,1 m Strömungsgeschwindigkeit auf längeren Strecken nicht mehr als 0,5 m/sec Strömungsgeschwindigkeit an Engstellen nicht mehr als 1 m/sec Sohlsubstart soll bei Hochwasser nicht ausgespült werden Keine versiegelte Gewässersohle, sondern nach Möglichkeit naturnahes Lückensystem (Interstitial) Durchgängiger Geschiebetransport durch das Bauwerk ermöglichen Hydraulisch günstige Formen d. h. abgerundete Ecken am Bauwerk.. 62 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 62

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe 63 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 63

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe Keine gekrümmte Linienführung im Bauwerk Vermeiden von Verlegung durch Treibgut im Oberwasser, ggf. durch rechen Freier Wasserdurchfluss, an Unterwasser angepasst, d.h. Vermeiden von Fließwechsel Unerwünschte Sohlenerosion im Ein- und Auslaufbereich durch geeignete Nachbett- oder Kolksicherung 63 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 63

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe Schleppspannung 64 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 64

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe Schleppspannung Die Schleppspannung griechischer Formelbuchstabe "Tau" ist eine in hydraulischen Versuchen ermittelte Größe. Die Schleppspannung bezeichnet die Kraft des fließenden Wassers je Flächeneinheit der Gewässersohle, mit der es auf die Sohle wirkt und dort Geschiebe vorwärts bewegt. Anders formuliert, ist sie eine Maß für die Erosionsbeständigkeit von Wassserlaufsohlen. Die kritische Schleppspannung, d.h. die Schleppspannung, bei der das Korn im Gewässerbett sich zu bewegen beginnt, ist abhängig von der Dichte des Korns, dessen Größe und Form sowie von der Art, wie das Korn gelagert und in den Kornverband eingebunden ist. Sie wird, ebenso wie die damit zusammenhängende Größe des Geschiebetriebes, empirisch bestimmt. 64 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 64

4. Wirkung auf Strömung und Geschiebe Schleppspannung Zum Beispiel: Schneider Bautabellen Sohlenmaterial feiner Kies kolloidaler Lehm und Ton Kies Durchmesser d = 5-10 mm Kies Durchmesser d = 15 mm Geröll Durchmesser d = 50 mm Geröll Durchmesser d = 50-100 mm grobe Blöcke Tau crit in N/m² Schubspannung 8-10 N/m² Schubspannung 10 bis 12,5 N/m² Schubspannung 12,5 N/m² Schubspannung 15-20 N/m² Schubspannung 30-40 N/m² Schubspannung 40-60 N/m² Schubspannung 240 N/m² 65 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 65

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Rückhaltung in der Fläche - Drosselbauwerk Foto: H. Lütkenhaus-Kopp 67 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 67

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Rückhaltung in der Fläche - Drosselbauwerk Foto: H. Diehl 68 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 68

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Unterhaltung Foto: Th. Paulus 69 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 69

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Unterhaltung Treibholz Foto: Th. Paulus 70 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 70

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Unterhaltung Foto: Th. Paulus 71 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 71

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Sedimenträumung Foto: Th. Paulus 72 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 72

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Sedimentsperre bei Bauarbeiten Foto: Th. Paulus 75 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 75

5. Ausführung Bau, Unterhaltung und Betrieb: Beeinträchtigungen durch Zementschlämme Foto: Th. Paulus 76 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 76

6. Beispiele Furt mit Fußgängersteg, Gießener Becken, Hessen Foto: G. Badouin 78 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 78

6. Beispiele Furt an Nebenbach des Glan, Rheinland-Pfalz Foto: Th. Paulus 79 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 79

6. Beispiele Trittsteinriegel, Zwester Ohm, Hessen Fotos: Th. Paulus 80 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 80

6. Beispiele Durchlass Gewässerprojekt Ruwer, Rheinland-Pfalz nachher vorher Fotos: A. Haas 81 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 81

6. Beispiele Durchlass Gewässerprojekt Ruwer, Rheinland-Pfalz vorher nachher Fotos: A. Haas 82 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 82

6. Beispiele Maulprofil Gewässerprojekt Ruwer, Rheinland-Pfalz vorher nachher Fotos: A. Haas 83 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 83

6. Beispiele Furt, Gewässerprojekt Ruwer, Rheinland-Pfalz Bauphase nachher Fotos: A. Haas 84 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 84

6. Beispiele Durchlass - Furt, Fauerbach, Wetterau, Hessen vorher Fotos: Th. Buch nachher 85 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 85

6. Fazit 87 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 87

6. Fazit Durchlässe sind so zu gestalten, dass der Eingriff in das Gewässer möglichst gering bleibt. Sie sind daher so zu planen, dass das Gewässer die Straße auf möglichst kurzem Wege kreuzt. Dabei sind hydraulisch nachteilige Verschwenkungen des zu kreuzenden Gewässers nach Möglichkeit zu vermeiden. Im Regelfall ist das Profil für das Mittelwasser ungehindert durchzuführen. Der Durchlass soll eine dem Gewässer hydraulisch und ökologisch entsprechende Sohlausbildung aus gleichartigem Sohlsubstrat der angrenzenden Gewässerabschnitte erhalten. Durchlässe sind grundsätzlich so zu dimensionieren und auszugestalten, dass Tierbewegungen entlang des Gewässerrandes, z. B. durch eine beidseitige Uferrandgestaltung (Trockenberme) möglich bleiben. 87 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 87

6. Fazit 88 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 88

6. Fazit Eine Erweiterung des Abflussquerschnittes im Bauwerksbereich ist zu vermeiden (Ablagerungsgefahr). Durchlässe sind im Gefälle des Gewässers zu verlegen. Um eine Belegung mit Sohlsubstrat zu ermöglichen, ist die Sohle von Durchlässen mindestens 10 cm unter die Beckensohle zu legen. Ein- und Auslauf von Durchlässen sind in geeigneter Weise, z. B. durch Steinschüttungen, zu sichern. 88 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 88

Fotos: A. Haas und F. Hecker 89 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 89

Fotos: A. Haas und F. Hecker Danke für Ihre Hilfe und Aufmerksamkeit 89 Datum Kreuzungsbauwerke Furten, Stege, Durchlässe und Brücken 89