Vorlesung Ingenieurhydrologie Vorlesung 4 Themen: Grundlagen der Gewässerstrukturgüte Leitbilder für die Gewässerstruktur Verfahren zur Kartierung der Gewässerstruktur Parameter und Klassen der Gewässerstrukturgüte

Lehrziele der Veranstaltung erschaffen bewerten Sie bewerten die Gewässerstruktur anhand von Realdaten. analysieren anwenden verstehen … verstehen die beiden Verfahren zu ihrer Erhebung. erinnern Sie kennen das grundlegende Prinzip der Gewässerstrukturgüte …

Definitionen Gewässerstruktur: „Unter dem Begriff Gewässerstruktur werden hier sämtliche räumlichen und materiellen Differenzierungen des Gewässerbettes und seines Umfeldes verstanden, soweit sie hydraulisch, gewässermorphologisch und hydrobiologisch wirksam und für die ökologischen Funktionen des Gewässers und der Aue von Bedeutung sind.“ (Quelle: LUA NRW, Merkblätter Nr. 14) Gewässer-strukturgüte: „Die Gewässerstrukturgüte ist ein Maß für die ökologische Qualität der Gewässer-strukturen und der durch diese Strukturen angezeigten dynamischen Prozesse.“ (Quelle: LUA NRW, Merkblätter Nr. 14)

Gewässerstrukturgütekartierung Verfahren der LAWA: Gewässerstrukturgütekartierung in der Bundesrepublik Deutschland, Verfahren für kleine und mittelgroße Fließgewässer, Länderarbeitsgemeinschaft Wasser in NRW: Gewässerstrukturgüte in Nordrhein-Westfalen – Kartieranleitung, Merkblätter Nr. 14, Landesumweltamt NRW, 1998

Gewässerstrukturgüteklassen Grad der Beeinträchtigung farbige Karten-darstellung 1 naturnah/unverändert 2 gering verändert 3 mäßig verändert 4 deutlich beeinträchtigt 5 merklich geschädigt 6 stark geschädigt 7 übermäßig geschädigt Quelle: LUA NRW

Gewässerstrukturgütekarte

Gewässerstrukturgüte NRW [Bezugsjahr 2005] Bildzitat: LUA NRW

Ziele der Gewässerstrukturgütekartierung Erkennen naturnaher, besonders wertvoller Gewässerabschnitte Kontrolle des Verschlechterungsverbots der Gewässerstruktur Erkennen und beseitigen struktureller Defizite Bauleitplanung und Landschaftsplanung Gewässerunterhaltung und -planung

Fließgewässerleitbild Das Leitbild ist der „heutige potentiell natürliche Gewässerzustand“ Das Leitbild stellt einen planungstheoretischen Zustand dar, den man als Messlatte eines Vergleichs heranziehen kann Es bildet die Grundlage für die Definition der Strukturgüteklasse 1

Heutiger potenziell natürlicher Gewässerzustand „… definiert den Zustand eines Gewässers anhand des heutigen Naturpotenzials auf der Grundlage des Kenntnisstandes über dessen natürliche Funktionen“ „… schließt insofern nur irreversible anthropogene Einflüsse auf das Gewässerökosystem ein“ Quelle: DWA-Kartierungskurs

Verfahren der Gewässerstrukturgütekartierung Erhebung: Bestandserhebung Gewässerstruktur Indexgestützte Bewertung Bewertung anhand funktionaler Einheiten Bewertung: Bewertungsabgleich Vergleich beider Bewertungen Fehlerprüfungen Hauptparameterbewertung Zusammenfassende Bewertung Strukturgütekarte Quelle: LUA NRW

Erhebung der Gewässerstrukturgüte Bei der Erhebung der Gewässerstruktur erfolgt eine Untergliederung in die drei Bereiche Sohle, Ufer und Land. Dabei werden insgesamt sechs Hauptparameter erhoben: Laufentwicklung Längsprofil Sohlenstruktur Querprofil Uferstruktur Gewässerumfeld Insgesamt müssen 14 Funktionale Einheiten und 31 Einzelparameter für die Untersuchungsabschnitte erhoben werden. Die Untersuchungsabschnitte weise eine Länge von 100 m bei Gewässern und 1000 m bei Strömen auf.

Parameter, funktionale Einheiten, Einzelparameter für die Sohle Bereiche 6 Hauptparameter 14 funktionale Einheiten Einzelparameter [Index] Sohle Laufentwicklung Krümmung Laufkrümmung Längsbänke Besondere Laufstrukturen Beweglichkeit Krümmungserosion Profiltiefe Uferverbau Längsprofil natürliche Längsprofilelemente Querbänke Strömungsdiversität Tiefenvarianz anthropogene Wanderhindernisse Querbauwerke Verrohrung Rückstau Durchlässe Sohlenstrukur Art und Verteilung der Substrate Sohlensubstrat Substratdiversität Besondere Sohlenstrukturen Besondere Belastungen (Sohle) Sohlenverbau Sohlensubstrat Sohlenverbau

Parameter, funktionale Einheiten, Einzelparameter für Ufer & Land Bereiche 6 Hauptparameter 14 funktionale Einheiten Einzelparameter [Index] Ufer Querprofil Profilform Profiltyp (Querprofil) Profiltiefe Breitenentwicklung Breitenerosion Breitenvarianz Uferstruktur naturraumtypischer Bewuchs Uferbewuchs Uferverbau naturtypische Ausprägung Besondere Uferstrukturen Besondere Belastungen (Ufer) Land Gewässerumfeld Vorland Flächennutzung Schädliche Umfeldstrukturen Besondere Umfeldstrukturen Gewässerrandstreifen

Indexgestützte Bewertung Erhebung: Bestandserhebung Gewässerstruktur Indexgestützte Bewertung Bewertung anhand funktionaler Einheiten Bewertung: Bewertungsabgleich Vergleich beider Bewertungen Fehlerprüfungen Hauptparameterbewertung Zusammenfassende Bewertung Strukturgütekarte

Ersterhebung NRW Bildzitat: LUA NRW

Einzelparameter (Indexgestützte Bewertung) Hauptparameter Laufkrümmung Laufentwicklung Krümmungserosion Längsbänke Besondere Laufstrukturen Querbauwerke Längsprofil Verrohrung Rückstau Querbänke Strömungsdiversität Tiefenvarianz Sohlensubstrat Sohlenstruktur Sohlenverbau Substratdiversität Besondere Sohlenstrukturen Einzelparameter Hauptparameter Profiltyp (Querprofil) Querprofil Profiltiefe Breitenerosion Breitenvarianz Durchlässe Uferbewuchs Uferstruktur Uferverbau Besondere Uferstrukturen Flächennutzung Gewässerumfeld Gewässerrandstreifen Schädliche Umfeldstrukturen

Beispiel zur Erhebung der Einzelparameter Hauptparameter Laufentwicklung (Einzelparameter 1.1 bis 1.4) Bildzitat: LUA NRW

Erhebung der Einzelparameter Laufkrümmung (Einzelparameter 1.1) mäandrierend „Der Lauf ist durchgehend sehr intensiv und sehr unregelmäßig gekrümmt. Die Schwingungsbreite ist überwiegend ebenso groß oder sogar größer als die Schwingungslänge. Die Fließrichtung weicht an den Wendepunkten regelmäßig um mehr als 60 Grad, häufig auch um mehr als 90 Grad von der Talrichtung ab. Es besteht eine deutliche Tendenz zur Bildung und zur gelegentlichen Abschnürung von Laufschlingen.“ Bildzitat: LUA NRW

Erhebung der Einzelparameter Laufkrümmung (Einzelparameter 1.1) mäßig geschwungen geradlinig Bildzitat: LUA NRW

Index-Bewertung der Hauptparameter arithmetisches Mittel der entsprechenden Einzelparameter Beispiel: Einzelparameter 1.1 Laufkrümmung: Klasse 4 Einzelparameter 1.2 Krümmungserosion: Klasse 2 Einzelparameter 1.3 Längsbänke: Klasse 5 Einzelparameter 1.4 Besondere Laufstrukturen: Klasse 4 3,75 Strukturgüteklasse Indexspanne 1 1,0 – 1,7 2 1,8 – 2,6 3 2,7 – 3,5 4 3,6 – 4,4 5 4,5 – 5,3 6 5,4 – 6,2 7 6,3 – 7,0 Hauptparameter 1 = Klasse 4

Bewertung anhand funktionaler Einheiten Erhebung: Bestandserhebung Gewässerstruktur Indexgestützte Bewertung Bewertung anhand funktionaler Einheiten Bewertung: Bewertungsabgleich Vergleich beider Bewertungen Fehlerprüfungen Hauptparameterbewertung Zusammenfassende Bewertung Strukturgütekarte

Funktionale Einheiten 6 Hauptparameter 14 funktionale Einheiten Laufentwicklung Krümmung Beweglichkeit Längsprofil natürliche Längsprofilelemente anthropogene Wanderhindernisse Sohlenstrukur Art und Verteilung der Substrate Sohlenverbau Querprofil Profilform Profiltiefe Breitenentwicklung Uferstruktur naturraumtypischer Bewuchs Uferverbau naturtypische Ausprägung Gewässerumfeld Vorland Gewässerrandstreifen

Beispiel für Funktionale Einheit Funktionale Einheit: Krümmung Klasse Beispiele 1 naturgemäße Krümmung (100 %) 2 weitgehend naturgemäße Krümmung (> 80 %) 3 überwiegend naturgemäße Krümmung (50 – 80 %) 4 deutliche, jedoch anthropogen geprägte Krümmung (30 – 50 %) 5 leichte Krümmung (10 – 30 %), überwiegend gerader Verlauf 6 geringe Krümmung (< 10 %), weitgehend gerader Verlauf 7 keine Krümmung, völlig schnurgerader Verlauf (0 %) Zu beachtende Einzelparameter: Laufkrümmung, Längsbänke, Besondere Laufstrukturen

Bewertungsabgleich Erhebung: Bewertung: Bestandserhebung Gewässerstruktur Indexgestützte Bewertung Bewertung anhand funktionaler Einheiten Bewertung: Bewertungsabgleich Vergleich beider Bewertungen Fehlerprüfungen Hauptparameterbewertung Zusammenfassende Bewertung Strukturgütekarte

Bewertung der Hauptparameter Bewertungsabgleich Index-Bewertung: Hauptparameter Laufentwicklung: Klasse 4 Bewertung anhand funktionaler Einheiten: Funktionale Einheit Krümmung (FE11): Klasse 2 Funktionale Einheit Beweglichkeit (FE12): Klasse 4 Bewertung Hauptparameter: Hauptparameter Laufentwicklung: Klasse 3 Die Bewertung des Hauptparameters wird vom Kartierer anhand der Index-Bewertung und der Funktionalen Einheiten getroffen. Der Kartierer kann dies unabhängig von den oben genannten Bewertungen entscheiden. Quelle: DWA Kartierkurs

Zusammenfassende Bewertung Ergebnis sind 8 Hauptparameterbewertungen: bei den Hauptparametern 5 und 6 resultieren jeweils Werte für die linke und rechte Gewässerseite Gesamtbewertung: arithmetisches Mittel aus allen Hauptparametern Bewertung der Bereiche: (jeweils arithmetisches Mittel) Sohle: Hauptparameter „1 Laufentwicklung“, „2 Längsprofil“ und „3 Sohlenstruktur“ Ufer: Hauptparameter „4 Querprofil“ und „5 Uferstruktur“ Land: Hauptparameter „6 Gewässerumfeld“

Verfahren der Gewässerstrukturgütekartierung Erhebung: Bestandserhebung Gewässerstruktur Indexgestützte Bewertung Bewertung anhand funktionaler Einheiten Bewertung: Bewertungsabgleich Vergleich beider Bewertungen Fehlerprüfungen Hauptparameterbewertung Zusammenfassende Bewertung Strukturgütekarte

Resultierende Gewässerstrukturgüte in NRW 2013 Bildzitat: LANUV NRW