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2011 | Buch

Zielsetzung Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Naturnaher Wasserbau

Entwicklung und Gestaltung von Fließgewässern

verfasst von: Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Technik und Ökologie sind in diesem Werk über den naturnahen Wasserbau gleichwertige Partner. Es wendet sich in fachübergreifender Blickweise an die in Wasserwirtschafts- und Naturschutzverwaltungen sowie in Planungsbüros tätigen Ingenieure, Landespfleger und Biologen sowie an alle, die für Ausbau und Unterhaltung von Fließgewässern zuständig oder daran interessiert sind. Vorgestellt wird ein geschlossenes Bild für Planung und Durchführung naturnaher Maßnahmen an unseren Fließgewässern. Umfassende Hinweise zur aktuellen rechtlichen Situation, zum Planungsablauf und auf neue Aspekte bei der Gewässerunterhaltung sind ebenso enthalten wie hydrologische, hydraulische und sedimentologische Grundlagen. Die 4. Auflage des Fachbuches wurde insbesondere im Hinblick auf die Neufassungen zahlreicher Umweltgesetze aktualisiert. Zu nennen sind hier das neue Wasserhaushaltsgesetz (WHG) sowie die Neufassung des Bundesnaturschutzgesetzes (BNatSchG). Des Weiteren wurde der Stand der Arbeiten im Rahmen der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie mit aktuellen Literaturangaben fortgeschrieben.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Zielsetzung
Zusammenfassung
Für den Naturhaushalt bedeutet jeder menschliche Eingriff eine Veränderung der natürlichen Lebensbedingungen und birgt deshalb die Gefahr der Störung des ökologischen Gleichgewichts in sich. In der Vergangenheit hat die Natur die aufgetretenen Instabilitäten durch ihr Regenerationsvermögen ausgleichen und überdecken können.
Die zunehmende Industrialisierung in den letzten Jahrzehnten hat jedoch zu einer derart deutlichen Steigerung der Belastung geführt, dass die bisher versteckten Umweltschäden mehr und mehr erkennbar wurden. Die Gesamtauswirkungen sind derzeit wohl noch nicht in vollem Umfang abzuschätzen.
Von Bedeutung für den Wasserhaushalt und die Entwicklung der Fließgewässer sind der zunehmende Flächenbedarf für Wohn-, Gewerbe- und Industriegebiete sowie die zugehörigen Infrastrukturen, die Sicherstellung der Wasserversorgung in Form von Trinkwasser für die Bevölkerung sowie Brauchwasser für Gewerbe und Industrie, der Ausbau der Gewässer zur Elektrizitätsgewinnung aus der regenerativen Wasserkraft und Hochwasserschutzmaßnahmen.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 2. Rechtlicher Rahmen
Zusammenfassung
Die anthropogenen Nutzungsansprüche an Fließgewässern und Auen und der Flächenbedarf des wirtschaftenden Menschen einerseits und der nachhaltige Schutz der empfindlichen Lebensräume und der zum Hochwasserschutz erforderliche Wasserrückhalt andererseits erfordern ein Abwägen oft gegensätzlicher Interessen. Grundlage der dabei zu treffenden Entscheidungen ist ein umfangreiches rechtliches Regelwerk, das hier in seinen Grundzügen vorgestellt werden soll. Hierbei werden insbesondere diejenigen Rechtsnormen benannt, die bei Ausbau und Unterhaltung von Fließgewässern häufig von Bedeutung sind. Die dabei getroffene Auswahl ist mit Sicherheit nicht vollständig.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 3. Morphologie der Fließgewässer
Zusammenfassung
Geologische und klimatische Einflussfaktoren im jeweils durchflossenen Naturraum bestimmen die Entwicklung der Fließgewässer. Langfristige Prozesse bilden den Rahmen, in den sich kurzfristige Abläufe einfügen. In einem natürlichen Fließgewässer sind Linienführung und Längsprofil vorwiegend durch das Relief geprägt, während Erosion, Transport und Sedimentation das Gewässerbett formen. Langfristige und kurzfristige Prozesse überlagern sich ständig und finden ihren Ausdruck in der Gewässer- und Auenmorphologie.
Der Begriff „Wasser“ nach DIN 4049 Teil 1 beinhaltet alle in der Natur vorkommenden Arten von Wasser einschließlich aller darin gelösten, emulgierten und suspendierten Stoffe. Unter „Gewässerbett“ sind gemäß DIN 4047 Teil 5 die seitlichen Begrenzungen (Ufer) und die untere Begrenzung (Sohle) eines Gewässers zu verstehen. Nach DIN 4049 ist „Gewässer“ die Bezeichnung für das in der Natur fließende oder stehende Wasser einschließlich Gewässerbett und Grundwasserleiter.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 4. Lebensraum Fließgewässer
Zusammenfassung
Natürliche Gewässer sind mit ihren Lebensräumen und Lebensgemeinschaften vielfältige Ökosysteme. Diese reichen von maritimen Ökosystemen wie Tiefsee-, Schelf-, Brandungs-, Watt- und Brackwasserbereichen über Stillgewässer wie Seen, Weihern, Altgewässern, Hochmoorschlenken und nur zeitweilig wasserführenden Kleingewässern bis hin zu Quellen, Bächen, Flüssen und Strömen.
Alle genannten Gewässerlebensräume werden von den unterschiedlichsten physikalischen, chemischen und biotischen Faktoren geprägt. Zu den physikalischen zählen vor allem Wasseraustauschvorgänge, Temperatur- und Lichtverhältnisse sowie Substratbeschaffenheit, zu den chemischen die Sauerstoffverhältnisse, anorganische Stoffe, vor allem Nährstoffe, und zu den biotischen Faktoren insbesondere die Nahrungskette. Da die Gewässerlebensräume von unterschiedlichsten Kombinationen dieser Umweltfaktoren bestimmt werden, gibt es in natürlichen Gewässern eine Vielfalt an spezifischen Gewässerbiotopen und dementsprechend eine unglaubliche Fülle an Lebensgemeinschaften.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 5. Gewässergüte, Gewässerstruktur
Zusammenfassung
Durch anthropogene Eingriffe und Belastungen wurde das Selbstreinigungsvermögen der Fließgewässer in vielen Fällen überschritten. Da eine naturnahe Gestaltung eines Fließgewässers nur dann sinnvoll ist, wenn die Gewässergüte bestimmten Mindestanforderungen genügt, werden die wichtigsten Methoden zur Beurteilung der Gewässergüte kurz umrissen.
Als weiteres Qualitätsmerkmal ist in diesem Kapitel die Gewässerstruktur (vormals Gewässerstrukturgüte) enthalten. Unter diesem Begriff ist die Bewertung der vorhandenen Strukturen an den Fließgewässern und ihrer unmittelbaren Umgebung zu verstehen. Die Gewässerstrukturkartierung dient gleichermaßen der Zustandsbeschreibung wie auch der Ableitung von Entwicklungszielen.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 6. Hydrologische Grundlagen
Zusammenfassung
Die Hydrologie ist die Wissenschaft vom Wasser, seinen Eigenschaften und seinen Erscheinungsformen auf und unter der Landoberfläche. Der Anwendungsbereich beschränkt sich auf das Festland und die Inseln im Meer (DIN 4049 Teil 1). Dazu gehören die Fließgewässer (Potamologie = Flusskunde) und Seen (Limnologie = Seenkunde). Für die Hydrologie der Fließgewässer wird auch der Begriff „Gewässerkunde“ verwendet. Die Hydrogeologie beschäftigt sich mit dem unterirdischen Wasser (Grundwasser u. a.). Forschungsschwerpunkte sind jeweils die physikalischen, chemischen und biologischen Verhältnisse.
Der natürliche Wasserhaushalt eines Einzugsgebietes ist von seinen Hauptparametern Niederschlag, Verdunstung, Versickerung, Abfluss und Rückhalt abhängig. Das Zusammenspiel der einzelnen Größen und deren Anteile am Wasserkreislauf prägen die hydrologischen Parameter. Das hydrologische Messwesen (Hydrometrie) und hydrologische Auswerteverfahren dienen der Beschaffung bzw. Aufbereitung der für wasserbauliche Maßnahmen erforderlichen Bemessungsparameter.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 7. Hydraulische Nachweise
Zusammenfassung
Im naturnahen Wasserbau sind hydraulische Nachweise erforderlich, um die vorhandenen Verhältnisse (Ist-Zustand) zu überprüfen, die voraussichtlichen Auswirkungen einer Maßnahme abzuschätzen und eine geeignete Baumethode auswählen zu können.
Für die hydraulischen Nachweise werden heute sehr oft EDV-Programme verwendet, deren theoretische Grundlagen dem Bearbeiter oft nicht bekannt sind. Plausibilitätskontrollen zur Überprüfung der Rechenergebnisse haben deshalb eine besondere Bedeutung. Es werden einige grundlegende Zusammenhänge der Hydraulik erläutert, die in Verbindung mit dem naturnahen Wasserbau nützlich sein können.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 8. Feststofftransport in Fließgewässern
Zusammenfassung
Die Laufentwicklung eines natürlichen Fließgewässers wird maßgeblich von den Feststofftransportvorgängen geprägt. Das permanente Zusammenspiel von Strömung und Relief, die Wirkungen wechselnder Abflüsse auf Erosion, Transport und Ablagerung sowie die Auswirkungen von Störungen (z. B. durch das Wurzelwerk von Bäumen und Sträuchern) sind die Gründe, warum sich in natürlichen Fließgewässern die vielfältigsten Strukturen ausbilden.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 9. Flussgebietsmanagement, Fließgewässerentwicklung
Zusammenfassung
In den letzten Jahren haben zahlreiche neue europäische Richtlinien das wasserwirtschaftliche Handeln geprägt. Dazu zählen u. a. die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) und die Europäische Hochwasserschutz-Richtlinie.
Im Hinblick auf die Bewirtschaftung der Gewässer („Oberflächenwasserkörper“) und des Grundwassers, ist insbesondere die EG-Wasserrahmenrichtlinie von Bedeutung. Wesentliche Instrumente der Wasserrahmenrichtlinie sind die Bewirtschaftungspläne für Einzugsgebiete und die Maßnahmenprogramme.
Die Europäische Hochwasserschutzrichtlinie wird dazu beitragen, die Flächen in Gewässernähe (im Wesentlichen die „Überschwemmungsgebiete“) für den Wasserrückhalt zu sichern und damit einer für den Abfluss unverträglichen Nutzung zu entziehen.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 10. Naturnahe Gestaltung
Zusammenfassung
Eines der wichtigsten Ziele des naturnahen Wasserbaus ist es, einem Fließgewässer ausreichend Raum zu überlassen, so dass es sich durch Eigendynamik frei entwickeln kann. Lassen die bestehenden Randbedingungen eine freie Entfaltung nicht zu, muss der Mensch lenkend eingreifen. Der naturnahe Wasserbau bedient sich dabei der eigendynamischen Entwicklung oder solcher Bauweisen und Materialien, wie sie an der Stelle im Gewässer auch natürlich vorkommen könnten.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 11. Baumaterialien im naturnahen Wasserbau
Zusammenfassung
Können Fließgewässersysteme in unseren oft dicht besiedelten und genutzten Talräumen nicht ihrer eigendynamischen Gestaltung überlassen werden, so sind sie möglichst naturnah zu sichern. Dabei finden solche Materialien Verwendung, wie sie am jeweiligen Gewässer auch natürlich vorkommen könnten. Im naturnahen Wasserbau verwendete Baumaterialien sind in erster Linie Pflanzen, geschüttete oder gesetzte Steine und Holz. In Ausnahmefällen finden für Sonderkonstruktionen auch Metalle in Form von Pfählen und Drahtgeflechten (ggf. auch Spundwände) sowie Geotextilien aus Kunststoffen oder Naturfasern Verwendung. Abdichtende Materialien wie Beton, Asphalt, Kunststofffolien, Pflasterungen u. a. kommen daher für naturnahe Bauweisen im allgemeinen nicht in Betracht.
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Kapitel 12. Gewässerunterhaltung
Zusammenfassung
Für die Entwicklung von Fließgewässern spielt die Gewässerunterhaltung eine besondere Rolle, da diese nach Abschluss von Baumaßnahmen den Entwicklungsprozess maßgeblich beeinflusst. Deshalb sollte die Gewässerunterhaltung bereits frühzeitig in die Planung integriert werden.
Die naturräumlichen Gegebenheiten, naturschutzfachliche Aspekte sowie hydrologische und hydraulische Größen (u. a. Abflussleistung, Abflussregime, Feststoffhaushalt) sind bei der Planung der Gewässerunterhaltung zu berücksichtigen.
Rechtliche Grundlage der Gewässerunterhaltung ist § 39 WHG. Die Unterhaltung eines Gewässers umfasst seine Pflege und Entwicklung als öffentlich rechtliche Verpflichtung (§ 39 Abs. 1 WHG).
Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus
Backmatter
Metadaten
Titel
Naturnaher Wasserbau
verfasst von
Heinz Patt
Peter Jürging
Werner Kraus
Copyright-Jahr
2011
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-12171-5
Print ISBN
978-3-642-12170-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-12171-5