Wasserbau und Ökologie – Gewässerausbau im Hinblick auf die Anforderungen der Wasserrahmenrichtlinie

In diesem Projekt ging es um die Verbindung der Bereiche Hochwasserschutz, Gewässermorphologie und Ökologie bei der Umsetzung flussbaulicher Maßnahmen. Projektziel war die Erarbeitung von fachlich (wasserbaulich und ökologisch) fundierten Vorgaben für die Planung von laufenden oder zukünftigen flussbautechnischen Detailprojekten unter den Vorgaben aus der EU-Wasserrahmenrichtlinie.

Auftraggeber: Amt der Vorarlberger Landesregierung, Abteilung Wasserwirtschaft.

Projektteam Auftragnehmer: REVITAL Ziviltechniker GmbH, MAYR & SATTLER Ingenieurbüro für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft, Bundesamt für Wasserwirtschaft – Institut für Wasserbau und hydrometrische Prüfung (IWB).

Der Bearbeitungsschwerpunkt lag auf der Evaluierung aber auch Entwicklung von baulichen Methoden zur Ufersicherung. Durch unsere Nutzungen im Umland von Flüssen ist es notwendig die freie Laufentwicklung der Gewässer zu beschränken. Um den in der EU-Wasserrahmenrichtlinie geforderten ökologisch guten Zustand von Flüssen zu erreichen und um Gewässerlebensräume zu sichern beziehungsweise neu zu schaffen, braucht es entsprechende Baumethoden.

In Abhängigkeit von der Raumverfügbarkeit wurden für ausgewählte Musterstrecken gewässertypspezifische Bautypen zum Schutz der Ufer entwickelt, die sowohl den ökologischen als auch den schutzwasserwirtschaftlichen Anforderungen entsprechen. Die Musterstrecken sind für zwei große Flüsse in Vorarlberg (Bregenzerach und Ill) typisch. An diesen Flüssen werden bei Hochwasser auch große Mengen an Geschiebe bewegt. Die damit verbundene morphologische Dynamik des Gewässers darf zu keiner Gefährdung von Menschen oder deren Sachwerten führen und war daher ein wichtiger Aspekt in diesem Projekt.

Das IWB wirkte in diesem Projekt beratend mit. Die Beratung umfasste dabei die folgenden Hauptthemen:

1. Auswirkung von Maßnahmen auf Gewässermorphologie und Feststofftransport (Gesamtbetrachtung des Gewässerlaufs)
2. Stabilität und damit Belastbarkeit von Bautypen bei Hochwasser
3. Vorteile und Nachteile einer Vernetzung von ökologischen und schutzwasserwirtschaftlichen Aspekten bei flussbaulichen Maßnahmen an stark geschiebeführenden Flüssen

Ergebnisse:

1. Planungsgrundsätze:

Um ein Planungsergebnis zu erzielen, dass nach seiner Umsetzung auch langfristig und nachhaltig wirken soll, sind entsprechende Planungsgrundsätze einzuhalten. Hier wird nur auf jene Grundsätze eingegangen, die einen direkten Bezug zu Wasserbau, Morphologie und Ökologie haben. Im konkreten Planungsfall sind diese Grundsätze, um gebiets- und problemspezifische Grundsätze zu ergänzen. Die Gewichtung der einzelnen Grundsätze wird von Fall zu Fall verschieden sein und muss vor Beginn der Planungen festgelegt werden.

• Planungen erfolgen integrativ mit ganzheitlicher Betrachtungsweise (Hydraulik, Morphologie und Ökologie) auf Basis eines ökologischen Leitbilds unter Einbindung aller betroffenen Stellen, Beteiligter und der Öffentlichkeit.
• Kernziel von Planungen ist eine dynamisch stabile Gewässersohle. Viele weitere Planungsziele sind nur mit einer in bekannter Bandbreite sich dynamisch verändernden Gewässersohle erreichbar. Beispiele dafür sind Überflutungshäufigkeiten (Hochwasserschutz, aber auch Ökologie) und Grundwasserspiegellagen.
• Planungen werden mit Ober- und Unterliegern in einen Gesamtzusammenhang gestellt – Einzugsgebietsorientierte Planung.
• Es sind sohlmorphologisch robuste Lösungen zu wählen, die bei Änderungen der Randbedingungen (Geschiebehaushalt, Korngrößen, Hydrologie) bezüglich Sohlhöhe möglichst wenig sensibel reagieren.
• Hochwasserschutz für Siedlungsgebiete und wichtige Infrastruktur.
• Verbesserung der Hochwasserabflussverhältnisse (keine Beschleunigung beziehungsweise Erhöhung des Hochwasserscheitels durch die geplanten Maßnahmen).
• Maßnahmen orientieren sich an der auf Grund der gegebenen Randbedingungen zu erwartenden Gewässermorphologie.
• Problemlösungen sind entweder auf Grund theoretischer Überlegungen, numerischer Berechnungen oder physikalischer Modelle prognostizierbar.
• Strukturvielfalt von Ufer und Sohle sowie deren Dynamik wird gegenüber Fixierungen von Ufer und Sohle grundsätzlich der Vorzug gegeben.
• Das Fließgewässerkontinuum wird sowohl in Bezug auf die Ökologie als auch auf den Sedimenthaushalt sichergestellt.
• Bei entsprechendem Raumangebot sind an das Gewässer angrenzende Bereiche mit dem Fluss zu vernetzen und in die Dynamik einzubeziehen.
• Wo möglich ist das flusseigene Umgestaltungspotential für die Maßnahmenumsetzung zu nutzen (den Fluss lenken und in Ruhe die Entwicklung beobachten, anstatt in kurzer Zeit den Fluss zu zwingen und nicht nachhaltige Strukturen bauen).
• Größere Maßnahmen werden in Teilschritte zerlegt und über einen mehrjährigen Zeitraum auf Basis gezielter Beobachtung (Monitoring) in Abhängigkeit von der tatsächlichen Gewässerentwicklung umgesetzt.

2. Datenbedarf:

Für die grundsätzliche morphologische Beurteilung eines Fließgewässers werden die nachstehenden Daten benötigt:

• Hydrologie (kennzeichnende Abflüsse wie Mittelwasser (MQ₁) jährliches Hochwasser (HQ₁) bis 100-jährliches Hochwasser (HQ₁₀₀) beziehungsweise höchster Bemessungsabfluss, Dauerlinien für mittlere, trockene und feuchte Abflussjahre beziehungsweise Abflussganglinien über einen längeren, für die Sohlentwicklung repräsentativen Zeitraum)
• Gewässergeometrie (Sohlbreiten, Böschungsneigung, Sohlgefälle – jeweils Bandbreiten nieder, mittel, hoch) für den Istzustand und für den Planzustand
• Fließwiderstände (zum Beispiel Stricklerbeiwert des Gesamtprofils oder von Ufer, Sohle und Vorländer inklusive möglicher Bandbreiten)
• Geschiebedaten (mittlerer Korndurchmesser dm berechnet nach Meyer-Peter und Müller, 1948, weitere charakteristische Korngrößen des Sohlmaterials in Abhängigkeit von den verwendeten Geschiebetransportformeln wie zum Beispiel d₃₀, d₅₀, d₉₀ sowie jährliche Geschiebefrachten, Lagerungsdichte und Massendichte der Feststoffe – jeweils mit Bandbreiteninformation)
• Günstig aber in den seltensten Fällen vorhanden wären Messdaten zum Geschiebetriebbeginn und zu Transportraten bei verschiedenen Abflüssen. Diese Daten ermöglichen eine Kalibrierung des Bewegungsbeginn und von Geschiebetransportformeln.

Die Qualität aller Ergebnisse ist direkt von der Qualität der Eingangsdaten abhängig. Das heißt, je besser die Daten, desto besser und zuverlässiger ist das Ergebnis. Um den möglichen Unsicherheiten in den Datengrundlagen Rechnung zu tragen, sind immer Bandbreiten zu untersuchen.

Falls Sie gerne nähere Informationen zur konkreten Anwendung der Planungsgrundsätze in Zusammenhang mit den Daten haben möchten, können Sie uns gerne kontaktieren.

Bregenzerach im Abschnitt Reuthe-Bezau mit Ufersicherung und einzelnen ökologischen Strukturelementen, Blick flussauf

ILL im Bereich von Nenzing flussab der Frutzmündung, Blick gegen die Fließrichtung

Bregenzerach in der Ortschaft Au unmittelbar nach dem Hochwasser im August 2005, Blick flussauf. Die Bregenzerach hat die Ufersicherung weggerissen und sich einen neuen Weg gesucht.