Heinz Patt Peter Jürging. Wemer Kraus Naturnaher Wasserbau Entwicklung und Gestaltung von Fließgewässem 4., aktualisierte Auflage ~ Springer
Inhaltsverzeichnis 1 Zielsetzung.... 2 Rechtlicher Rahmen..... 3 2.1 Europäische Rechtsnormen... 3 2.1.1 EG-Wasserrahmenrichtlinie... 4 2.1.2 Europäische Hochwasserschutz-Richtlinie... 23 2.1.3 Europäische Naturschutzrichtlinien... 24 2.2 Rechtliche Grundlagen - Bundesrepublik Deutschland... 27 2.3 Rahmengesetzgebung, Föderalismusreform, Gesetze der Bundesländer...... 29 2.4 Wasserhaushaltsgesetz - WHG... 29 2.4.1 Grundsätzliches... 30 2.4.2 Erlaubnis und Bewilligung, Benutzungen... 34 2.4.3 Bewirtschaftung oberirdischer Gewässer... 36 2.4.4 Gewässerausbau, Planfeststellung, Plangenehmigung... 39 2.4.5 Hochwasserschutz, Gefahrenkarten, Risikomanagement... 40 2.4.6 Maßnahmenprogramm, Bewirtschaftungspläne... 42 2.5 Gesetz über die Wasser- und Bodenverbände... 43 2.6 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG)... 44 2.7 Gesetz über die UmweltverträglichkeitspTÜfung (UVPG)... 47 2.8 Verwaltungsverfahren, Planfeststellung, Plangenehmigung... 48 2.9 Unselbstständige Teile verwaltungsbehördlicher Verfahren und Planungsinstrumente... 49 2.9.1 UmweltverträglichkeitspTÜfung (UVP)... 51 2.9.2 Eingriffsregelung... 51 2.10 Bestimmungen in der Schweiz... 55 xi
xii Inhaltsverzeichnis 3 Morphologie der Fließ gewässer... 61 3.1 Klima... 62 3.2 Geomorphologie... 64 3.3 Natürliche Fließgewässerentwicklung... 68 3.3.1 Gewässerbettbildende Prozesse...... 68 3.3.2 Linienführung (Laufform)...,. 70 3.3.3 Längsprofil, Querprofile, Sohlenstrukturen... 76 3.3.4 Zeiträume für eine natürliche Entwicklung... 80 3.4 Anthropogen beeinflusste Fließgewässer... 82 3.4.1 Landnutzung und Besiedlung... 83 3.4.2 Laufkorrekturen und Profilausbau... 88 3.4.3 Hochwasserschutzmaßnahmen... 90 3.4.4 Wehre und Stauanlagen - Einschränkung der Durchgängigkeit......,. 91 3.4.5 Künstliche Gewässer... 92 3.4.6 "Inkubationszeit" - Reaktion der Fließgewässer auf anthropogene Beeinflussungen...... 92 3.5 Systematik der Fließgewässer... 92 3.5.1 Einteilung der Fließgewässer... 93 3.5.2 Fließgewässertypisierung... 96 3.5.3 Fließgewässerlandschaften... 100 4 Lebensraum Fließgewässer... 105 4.1 Natürliche Fließgewässer... 105 4.1.1 Fließgewässer- und Auendynamik... 106 4.1.2 Physikalische Faktoren... 109 4.1.3 Chemische Faktoren... 115 4.1.4 Biotische Faktoren... 117 4.1.5 Lebensräume und Lebensgemeinschaften... 120 4.2 Anthropogen veränderte Fließgewässer... 134 4.2.1 Fließgewässer- und Auendynamik... 135 4.2.2 Physikalische Faktoren... 136 4.2.3 Chemische Faktoren... 139 4.2.4 Biotische Faktoren... 141 4.2.5 Anthropogen bedingte und beeinflusste Lebensräume und Lebensgemeinschaften... 143 5 Gewässergüte, Gewässerstruktur... 153 5.1 Gewässergüte...... 153 5.1.1 Chemisch-physikalische Verfahren... 153 5.1.2 Biologische Verfahren... 154 5.1.3 Güteklassen - Gewässergütekarte... 159 5.1.4 Leitbildorientierte biologische Bewertung... 159
Inhaltsverzeichnis XllI 5.2 Fließgewässerstrukturkartierung...... 160 5.2.1 Anfange der Strukturkartierung... 161 5.2.2 Verfahren zur Ermittlung der Gewässerstruktur... 162 5.2.3 Leitbild... 164 5.2.4 Verfahrensablauf... 165 5.2.5 Arbeitsschritte... 167 5.2.6 Fließgewässerstrukturkarten... 171 5.3 Bestandsaufnahme nach EG-Wasserrahmenrichtlinie..... 173 6 Hydrologische Grundlagen...... 177 6.1 Wasserkreislauf... 177 6.2 Wasserhaushaltsgleichung... 178 6.2.1 Niederschlag... 179 6.2.2 Verdunstung... 180 6.2.3 Abflussentstehung... 181 6.2.4 Retention (Rückhalt)... 183 6.2.5 Verbesserung des WasseITÜckhalts... 184 6.3 Hydrologische Daten für die Planung... 186 6.3.1 Hydrometrie... 186 6.3.2 Hydrologische Verfahren... 187 6.4 Abflüsse... 188 7 Hydraulische Nachweise... 191 7.1 Geschwindigkeitsverteilung... 191 7.2 Strömen - Schießen......... 193 7.2.1 Froude-Zahl.... 194 7.2.2 Formen des Fließwechsels... 195 7.2.3 Grenzverhältnisse... 195 7.3 Abfluss- und Wasserspiegelberechnungen... 196 7.3.1 Berechnung nach Manning-Strickler... 198 7.3.2 Berechnung nach Darcy-Weisbach... 199 7.3.3 Berechnungsverfahren nach Mertens... 209 7.3.4 Transportkörper auf der Sohle... 211 7.3.5 Verklausungen und lokale Fließwiderstände... 213 7.4 Überströmte Strukturen...... 213 7.4.1 Vollkommener Überfall...... 214 7.4.2 Unvollkommener Überfall... 215 7.4.3 Abflussbeiwert... 215 7.4.4 Seitlich angeströmte Überfälle - "Streichwehre"... 216 7.5 Sohlenbauwerke... 217 7.5.1 Hydraulische Wirksamkeit... 217 7.5.2 Bemessung von Sohlenrampen... 219 7.6 Physikalische und mathematische Modelle...... 220 7.6.1 Wasserspiegellagen, Überschwemmungsgrenzen... 221
10 Naturnahe Gestaltung... 265 10.1 Eigendynamische Fließgewässerentwicklung... 265 10.2 Einleiten dynamischer Prozesse... 268 10.2.1 Veränderungen an der Laufentwicklung... 269 10.2.2 Gewässeraufweitungen... 270 10.2.3 Verbesserung des Geschiebehaushaltes... 272 10.2.4 Totholz... 273 I 0.2.5 Altgewässer... 275 10.3 Revitalisierung einzelner Ökosystem-Bausteine... 275 10.3.1 Durchgängigkeit..... 276 10.3.2 Anbinden von Seitengewässem... 278 10.3.3 Auenvitalisierung, Anlage von Gewässerrandstreifen... 279 1 l I J xiv Inhaltsverzeichnis 7.6.2 7.6.3 7.6.4 Feststofftransportmodelle... 221 Habitatmodellierung - Öko-Hydraulik... 221 Physikalische Modelle, wasserbauliches Versuchswesen............. 222 8 Feststofftransport in Fließ gewässern... 223 8.1 Systematik... 223 8.2 Transportbeginn... 227 8.3 Kritische Geschwindigkeit... 228 8.4 Kritische Schubspannung... 229 8.5 Geschiebetransportformeln... 235 8.5.1 Formel von Einstein... 236 8.5.2 Formel nach Meyer-Peter & Müller... 237 8.5.3 Anwendungsbereiche der empirischen Formeln... 238 8.5.4 Geschiebejahresfracht... 238 8.6 Messmethoden fiir den Feststofftransport... 239 8.6.1 Geschiebemessung... 239 8.6.2 Schwebstoffmessung... 240 9 Flussgebietsmanagement, Fließgewässerentwicklung... 241 9.1 Flussgebietsmanagement - Bewirtschaftungsplanung... 242 9.1.1 Bewirtschaftung nach Flussgebietseinheiten... 243 9.1.2 Umweltziele... 243 9.1.3 Zustandsbewertung... 247 9.1.4 Bewirtschaftungspläne... 250 9.1.5 Maßnahmenprogramme, Maßnahmenplanung... 250 9.2 Fließgewässerentwicklungsplanung... 251 9.2.1 Planungsebenen... 252 9.2.2 Planungsdaten... 253 9.2.3 Ausbildung, Fortbildung, Weiterbildung... 262 9.3 Staatliche Fördermaßnahmen und Programme... 263
Inhaltsverzeichnis xv 10.4 Sicherung gegen Seitenerosion, Längsverbau... 281 10.4.1 Röhrichte... 281 10.4.2 Rauhbaum... 282 10.4.3 Faschinenbündel... 284 10.4.4 Senkwalzen, Senkfaschinen... 286 10.4.5 Flechtzaun... 287 10.4.6 Weidenspreitlage... 288 10.4.7 Weidenbuschlage... 289 10.4.8 Böschungsrasen... 291 10.4.9 Gehölze...... 291 10.4.10 Steinverbau... 293 10.5 Sicherung gegen Seitenerosion, Buhnen... 297 10.5.1 Buhnen aus Steinen... 299 10.5.2 Dreiecksbuhnen aus Steinen (Steinspome)... 300 10.5.3 Buhnen aus Wurzelstöcken... 302 10.5.4 Flechtwerksbuhnen... 303 10.5.5 Steinkastenbuhnen... 304 10.6 Sicherung gegen Tiefenerosion... 305 10.6.1 Totholzschwellen...... 305 10.6.2 Sohlen- und Grundschwellen... 306 10.6.3 Sohlenrampen... 308 10.7 Fischwanderhilfen... 312 10.7.1 Planungsgrundlagen...... 313 10.7.2 Naturnahe Bauweisen... 315 10.7.3 Technische Bauweisen... 318 10.7.4 Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen... 320 10.7.5 Wanderfischprogramme... 321 1 0.8 Deiche...... 322 10.8.1 Gestaltung und Unterhaltung... 322 10.8.2 Gehölze auf Deichen... 323 10.8.3 Rückverlegung... 325 10.9 Freizeit und Erholung...... 327 11 Baumaterialien im naturnahen Wasserbau... 329 11.1 Pflanzen... 329 11.1.1 Rasen... 330 11.1.2 Röhrichte...... 334 11.1.3 Gehölze... 336 11.2 Steine........................... 344 11.2.1 Chemismus.................. 345 11.2.2 Grundsätze des Arbeitens mit Steinen... 345 11.3 Weitere Baustoffe...,............... 347 11.3.1 Holz... 348 11.3.2 Metalle... 348 11.3.3 Geotextilien... 349
xvi Inhaltsverzeichnis 12 Gewässerunterhaltung... 351 12.1 Unterhaltungslast, Eigentumsverhältnisse und Duldungspflichten... 351 12.2 Aufgaben der Gewässerunterhaltung... 352 12.3 Unterhaltungsmaßnahrnen... 353 12.3.1 Regelmäßig wiederkehrende Unterhaltungsmaßnahrnen... 353 12.3.2 Unregelmäßig wiederkehrende Unterhaltungsmaßnahmen... 361 12.3.3 Sonstige Unterhaltungmaßnahmen... 366 12.3.4 Zeitrahrnen für Unterhaltungsarbeiten im Jahresgang... 368 12.3.5 Gewässerunterhaltungsplan... 369 Literaturverzeichnis... 371 DIN Normen... 399 Symbolverzeichnis... 401 Abkürzungsverzeichnis... 405 Bildnachweis.................................... 407 Glossar.... 409 Farbtafeln... 425 Sachwortverzeichnis... 457