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Sedimentdurchgängigkeit an Querbauwerken

Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) richtet eine neue Arbeitsgruppe WW-2.8 „Sedimentdurchgängigkeit an Querbauwerken“ ein. Sie soll sich schwerpunktmäßig mit den Themen Sedimenthaushalt, Morphodynamik und Morphologie der Gewässer befassen.

Entsprechend der Aktualität und Bedeutung des Themas sollen unter anderem folgende Inhalte behandelt werden:

• Beschreibung der im Zusammenhang mit einer eingeschränkten Durchgängigkeit für Sedimente stehenden Phänomene und Prozesse
• Bedeutung der Sedimentdurchgängigkeit für den Sedimenthaushalt, die Morphodynamik und die Morphologie in Flusssystemen
• Anforderungen an die Sedimentdurchgängigkeit aus Sicht unterschiedlicher Ansprüche an ein Gewässer. Ein zentraler Fokus liegt auf dem Sedimenthaushalt und der morphologischen Entwicklung von Gewässerstrecken
• Wechselwirkungsbetrachtungen zwischen einer Erhöhung der Sedimentdurchgängigkeit und der Vielzahl potenzieller Betroffenheiten
• Überblick über strategische, technische und betriebliche Lösungsansätze zur Verbesserung der Sedimentdurchgängigkeit bzw. zur Verminderung negativer Folgen einer eingeschränkten Sedimentdurchgängigkeit
• Beispiele aus der Praxis zu den Auswirkungen einer eingeschränkten Sedimentdurchgängigkeit und dem Umgang mit diesen bzw. deren Minderung
• Empfehlungen bezüglich einer Erhöhung der Sedimentdurchgängigkeit an Querbauwerken.

Ausgangssituation

Maßnahmen der Landeskultur und eine intensive forstwirtschaftliche Nutzung, die Industrialisierung und der Ausbau der Energiegewinnung aus Wasserkraft, die Verbesserung des Hochwasserschutzes und die Entwicklung der Schifffahrt prägen die Entwicklung der mitteleuropäischen Flussgebiete insbesondere seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Als direkte Folge veränderten sich auch die Einträge von Sedimenten in die Gewässer. Zusätzlich führte die Regulierung von Flüssen zum Wandel von Verlauf und Gestalt dieser Fließgewässer.

Teil dieser Regulierungsmaßnahmen war auch der Bau von Querbauwerken. Die Anzahl an Querbauwerken nahm seit dem 19. Jahrhundert stark zu. Mit Stand 2005 waren in Deutschland etwa 55.000 Querbauwerke erfasst. Die mit ihnen einhergehende verminderte Durchgängigkeit für Sedimente drückt sich unter anderem in dem zu beobachtenden fortschreitenden Verlust an Stauraumvolumen aus. So beträgt beispielsweise die jährliche Abnahme des in Stauräumen verfügbaren Speichervolumens weltweit etwa 0,7 bis 2 Prozent.

Der veränderte Eintrag und die Einschränkung des Transports von Sedimenten wirken sich maßgeblich auf den Sedimenthaushalt, das verfügbare Sohlsubstrat (Habitate) und die morphologische Entwicklung der Fließgewässer nicht nur lokal sondern in ganzen Flussgebieten aus.

Herausforderungen

Die heute vielfach verminderte Sedimentdurchgängigkeit in Flusssystemen beeinflusst die Nutzung und Bewirtschaftung von Fließgewässern in bedeutendem Maße. Beispielhaft genannt seien Auswirkungen auf den Betrieb von Stauanlagen für die Wasserkraftnutzung, die Trink- und Nutzwasserspeicherung, den Hochwasserrückhalt und die Schifffahrtsverhältnisse. An die Unterhaltung von Gewässerstrecken, die sich unterstrom an Querbauwerke anschließen, werden besondere Anforderungen gestellt. Zur Erreichung der Ziele der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) werden im Zusammenhang mit der Durchgängigkeit von Flüssen Bedingungen vorausgesetzt, unter welchen erforderliche Werte der biologischen Qualitätskomponenten erreicht werden können. Die Sedimentdurchgängigkeit ist daher eine wesentliche Komponente von integralen Sedimentmanagementstrategien, welche für europäische Flussgebiete erarbeitet werden.

Ein Blick auf staugeregelte Fließgewässer in Deutschland erlaubt es, Rückschlüsse auf eine Vielzahl an Herausforderungen zu ziehen, die mit der eingeschränkten Sedimentdurchgängigkeit einhergehen. Mit Blick auf den Sedimenthaushalt stellt sich unterstrom von Stauanlagen als Folge des Sedimentrückhalts ein Sedimentdefizit und damit häufig Sohlerosion ein. Sedimentologisch zeigt sich unterhalb von Stauanlagen zusätzlich die Tendenz zur Substratvergröberung der Gewässersohle, während im Stauraum Anlandungen feinerer Sedimente sowie mögliche Kolmationen des Sedimentporenkörpers auftreten. Im Zusammenhang mit Hochwasserereignissen stehende Austräge von feineren Sedimenten aus Stauräumen können dieses Ungleichgewicht in der Regel nicht ausgleichen. Unerwünschte Folgen einer fortschreitenden Sohlerosion im Unterwasser sind Wasserspiegelabsenkungen in Oberflächengewässern und im Grundwasser, Ufererosion und Uferabbrüche oder auch Sohldurchschläge.

Den aus der verminderten Sedimentdurchgängigkeit resultierenden Folgen wird oftmals mit teilweise hohem Aufwand begegnet, wie z. B. die Maßnahmen in Form von Geschiebezugaben unterhalb der Rheinstaustufe Iffezheim oder auch an der Isar zeigen. Derartige Schritte und Eingriffe zu planen, abzustimmen, regelmäßig durchzuführen und einem zielgerichteten Monitoring zu unterziehen sind mit maßnahmenseitigen Herausforderungen und oft hohen Zusatzkosten verknüpft.

Zielsetzung und Aufgaben

Die Ergebnisse der Arbeiten dieser Arbeitsgruppe sollen helfen, aktuellen und kommenden Herausforderungen, zum Beispiel im Zusammenhang mit der Gewässerunterhaltung sowie der Errichtung neuer oder der Anpassung bestehender Quer- bauwerke, fachkundig und mit Blick auf den Sedimenthaushalt und die Morphodynamik zu begegnen.

Vertreter von wissenschaftlichen Einrichtungen, Planungsbüros, Betreibern wasserwirtschaftlicher Anlagen, Mitarbeiter von Gewässerunterhaltungspflichtigen und Behörden oder sonstige an einer Mitarbeit Interessierte können sich mit einer themenbezogenen Beschreibung ihres beruflichen Werdegangs bei der DWA melden: schrenk@dwa.de

RED