Regionale Aspekte des Feststoffmanagements als Grundlage für den naturnahen Wasserbau im Mühlviertel und im Bayerischen Wald

Sowohl national als auch international wird der Zustand der Fließgewässerhydromorphologie als einer der entscheidenden Einflussfaktoren auf die Lebensraumqualität von aquatischen Organismen festgehalten (Ward und Stanford 1995; Dudgeon et al. 2006). Vor allem in Hinblick auf die Zielvorgaben der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (Eu, 2000: Directive 2000/60/EC) spielt der einzugsgebietsspezifische Feststoffhaushalt, als Rückgrat einer eigendynamischen Gewässerentwicklung, vor allem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit von Maßnahmen und Sanierungszielen eine entscheidende Rolle. Negative Auswirkungen auf die aquatische Fauna durch Veränderungen der Feststoffproduktion und des Feststofftransports in alpinen Einzugsgebieten sind häufig geprägt von einem Ungleichgewicht zwischen Transportkapazität und Sedimentverfügbarkeit auf Streckenebene mit der Konsequenz von Fließgewässereintiefung bis hin zum Sohldurchschlag bzw. Abpflasterung der Gewässersohle. In Abhängigkeit von der Geomorphologie können aber auch gegenteilige mittel- bis längerfristige Entwicklungen in Fließgewässern auftreten (z. B. Sedimentüberschuss), die den naturnahen Wasserbau wiederum vor spezielle Aufgaben eines nachhaltigen Feststoffmanagements stellt.

Beispielsweise zeigen das nördlich der Donau gelegene Mühlviertel bzw. auch weite Teile des Bayerischen Waldes aufgrund der geomorphologischen Rahmenbedingungen (Kristallin der Böhmischen Masse) einige flussmorphologische Besonderheiten bzw. spezielle Probleme im Vergleich zu alpinen Fließgewässern. Weite Strecken der Flüsse entsprechen dem sogenannten „Flachbettflusstyp“ ohne nennenswerte Strukturierung im Längsverlauf (z. B. Furt-Kolk-Sequenzen) bzw. Kiesbankstrukturen entlang der Ufer (Hauer et al. 2011; Hauer 2015). Die Deckschicht der Flusssohle in diesen Abschnitten ist dominiert durch die Korngrößen Meso- (d_m = 6 bis 20 cm) aber auch Makrolithal (d_m = 20 bis 40 cm). In den steileren kaskadenartigen Durchbruchsstrecken ist vor allem Megalithal (d_m > 40 cm) mit nur geringem Rundungsgrad der Sedimente typisch. Die teilweise geringe bordvolle Abflusskapazität ermöglicht selbst bei außergewöhnlichen Hochwasserereignissen (z. B. HQ₁₀₀) in vielen Bereichen kaum ein Aufreißen der Deckschicht durch zu geringe Sohlschubspannungen aufgrund von Austauschprozessen (Energieverlusten) mit dem überfluteten Vorland. Weiters ist geeigneter Laichkies (d_m = 2 bis 5 cm) limitiert und großteils in der Unterschicht gebunden und somit nicht als Laichsubstrat für Salmoniden (Salmo trutta, Thymallus thymallus) verfügbar (Abb. 1).

Spezifische Probleme in Zusammenhang mit dem Feststoffhaushalt entstehen in der Region Mühlviertel und Bayerischer Wald vor allem durch den zunehmenden Eintrag von „Granitgrus“ (Korngrößen 1 bis 10 mm) aus den Zubringerbächen in die größeren Fließgewässersysteme. Obwohl diese Korngrößenklassen technisch den Grobsand- und Feinkiesfraktionen zuzuordnen sind, wird hier von der Problemstellung der sogenannten „Versandung“ der Fließgewässer gesprochen. Vor allem in den Übergangsbereichen vom Hochland hin zu den Überflutungsflächen der Donau kommt es durch die Abnahme des Gefälles zu starken Verlandungstendenzen. Durch die damit einhergehende Verringerung der Abfuhrkapazität des Fließgewässers (oftmals in Kombination mit aufkommender Vegetation) besteht in diesen Bereichen ein zusätzliches Gefährdungs- und Schadenspotenzial im Falle von Hochwasserereignissen, bis hin zu einer unmittelbaren Gefährdung des Hochwasserschutzziels (HQ₁₀₀). Die deshalb notwendigen Materialräumungen zur Gewährleistung eines dem Schutzziel entsprechenden Abflussquerschnittes in sehr kurzen Zeitabständen sind sowohl in wirtschaftlicher wie auch gewässerökologischer Hinsicht als nicht nachhaltig anzusehen. Um diese Entnahmen einschränken zu können, besteht die Notwendigkeit, den Materialeintrag flussauf nachhaltig zur reduzieren bzw. Möglichkeiten zu diskutieren, ob das Geschiebe mitunter gezielt weiter flussauf entnommen werden kann.

Neben den Anlandungen in schutzwassertechnisch relevanten Strecken kommt es auch zur Veränderung von hydromorphologischen Habitatstrukturen durch den verstärkten Grobsand- und Feinkieseintrag (d_m = 1 bis 10 mm) in naturnahen Fließgewässerstrecken (Abb. 2). Im Wesentlichen sind in den Fließgewässern des Mühlviertel und des Bayerischen Waldes drei flussmorphologische Typen dominierend. Großteils sind die Flüsse dem sogenannten Flachbetttyp zuzuordnen (Hauer et al. 2013). In den Verebnungsflächen mit mäandrierendem Flussverlauf finden sich aber auch Fließgewässerstrecken mit einer Furt-Kolk-Abfolge und in den Steilstufen zwischen den Verebnungsflächen Abschnitte des sogenannten Kaskadentyps (Hauer 2015). Vor allem in den Furt-Kolk- bzw. aber auch in den Flachbettstrecken kommt es durch die „Versandung“ mitunter zu einer deutlichen Veränderung der Gewässermorphologie. In Bezug auf diese Veränderungen wurde eine eigene Klassifikation der „Versandungsgrade“ für das Projekt „Feststoffmanagement im Mühlviert und im Bayerischen Wald“ entwickelt. In Abb. 2 ist beispielhaft die Klassifizierung der Versandungsgrade anhand eine Furt-Kolk-Abschnittes beschrieben. Die gravierendste Form der Veränderung ist eine vollständige Bedeckung der Gewässersohle mit den Verwitterungsprodukten von Granit und Gneis, inklusive eine Auffüllung vorhandener Kolkbereiche. Dieser Zustand wird mit Versandung Klasse 3 und Klasse 3+ bezeichnet. Durch diese sedimentologische Überprägung kommt es mitunter zu wesentlichen Veränderungen in Bezug auf die Klassifizierung des flussmorphologischen Grundtyps. Fließgewässer, die ursprünglich als Flachbett- oder Furt-Kolk-Gewässerstrecken ausgewiesen wurden, zeigen nun geometrische und vor allem sedimentologische Eigenschaften des Dünentyps (Einteilung nach Montgomery und Buffington 1997). Eine falsche hydromorphologische Grundeinstufung von Fließgewässern ist dadurch möglich.

Weiters kommt es aus ökologischer Sicht neben dem Verlust bestimmter Habitattypen (z. B. Kolke, Abb. 2) auch zu einem Verschließen des Schotterlückenraums (Kolmation) als eine Form der kontinuierlichen und nachhaltigen Degradation der Gewässersohle als Lebensraum. Dabei sind auch die unterschiedlichen Auswirkungen von Feinsedimenten wie Schluff und Feinsanden im Vergleich zur beschriebenen Versandung auf die aquatische Zönose zu unterscheiden (siehe dazu Höfler et al. 2016, in diesem Heft). Während die sehr feinen Anteile durch Kolmationseffekte im hyporheischen Interstitial zu einem Sauerstoffmangel führen können (z. B. Eriksen 1966; Rosenberg und Wiens 1978; Cline et al. 1982; Culp und Davies 1985; Erman und Ligon 1988; Wood und Armitage 1997; Ofenböck et al. 2008), verursachen die Sandschichten durch ihre hohe Mobilität Probleme – vor allem für benthische Invertebraten. Beispielsweise konnte an der Aist in vergleichenden Untersuchungen festgehalten werden, dass in versandeten Bereichen (vollständig von Granitgrus bedeckt) eine Reduktion der Benthos-Biomasse von > 80 % im Vergleich zu morphologischen Referenzstellen nachzuweisen war (Leitner et al. 2015).

Aufgrund dieser schutzwasserwirtschaftlichen, morphologischen und gewässerökologischen Probleme wurde von Seiten des Landes Oberösterreich in Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, dem Wasserwirtschaftsamt Deggendorf und dem Bayerischen Landesamt für Umwelt mit finanzieller Unterstützung durch das Interreg-Programm „Bayern – Österreich“ die Studie „Feststoffmanagement im Mühlviertel und im Bayerischen Wald“ zur wissenschaftlichen Bearbeitung ausgeschrieben.

Ziel des Forschungsprojektes war es, in insgesamt elf Arbeitspaketen eine überregionale Betrachtung hinsichtlich Geschiebebewirtschaftung durchzuführen (Hauer et al. 2015). Neun der elf Arbeitspakete haben einen Schwerpunkt auf Grundlagenerhebungen und Prozessanalysen im Bereich schutzwasserwirtschaftlicher und ökologischer Fragestellungen. Diese umfangreichen Untersuchungen bilden die Grundlage für den vorliegenden Fachbeitrag und sollen die Implementierung von zielgerichteten, interdisziplinären Maßnahmen für ein nachhaltiges Management des Versandungsproblems der Fließgewässer im Mühlviertel und im Bayerischen Wald ermöglichen.

Insgesamt wurden acht Fließgewässer der Böhmischen Masse in Hinblick auf den schutzwasserwirtschaftlichen, sedimentologischen und ökologischen Ist-Zustand bzw. die maßgeblichen Prozesse und Ursachen für die Versandung untersucht. In Österreich waren dies von Ost nach West aufgelistet: Naarn, Aist (Wald- und Feldaist), Gusen (Große und Kleine Gusen), Rodl sowie die Große und Kleine Mühl (Abb. 3). In Bayern wurden im Zuge der Feststoffmanagement-Studie die Fließgewässer Osterbach und Erlau untersucht (Abb. 3).

Der abschließende Teil des vorliegenden Fachbeitrags fasst alle wesentlichen Ursachen der Versandung der Fließgewässer der Böhmischen Masse zusammen. Ein skalenorientierter Zugang soll die Bedeutung der einzelnen Ursachen im Projektgebiet festlegen. Die Bewertung beinhaltet auch die generelle Aussagekraft, das heißt die Übertragbarkeit zwischen den Flusssystemen, und die Größenordnung in Bezug auf den Anteil an der Versandungsproblematik.

Es zeigt sich, dass die Einflussfaktoren auf den quantitativen Grobsand- und Feinkiesanteil in den Gewässern der Böhmischen Masse vielfältig und auf unterschiedlichen flussmorphologischen Skalen zu bewerten sind. Die Ergebnisse der schutzwassertechnischen Untersuchungen zeigten in Abhängigkeit vom Materialeintrag und von den hydraulischen Rahmenbedingungen eine Reduktion der Abflusskapazität, die es im Sinne der Gewährleistung des Hochwasserschutzes zu beobachten gilt. Weiters konnte hinsichtlich der Abiotik festgestellt werden, dass die Ursachen der Versandung eine akkumulierende Wirkung besitzen. Aus Sicht der Gewässerökologie wurde festgehalten, dass (i) ein erhöhter Feinsedimenteintrag nachhaltig negative Effekte auf aquatische Biozönosen (Diversität, Abundanz, Biomasse) zeigt, dass (ii) der Feinsedimenteintrag ein kontinuierlicher Prozess ist, der zu einer schleichenden und stetigen Verschlechterung der ökologischen Gesamtsituation führt und mittels Routine-Monitoring erst ab starker Versandung (Versandungsklasse 3) zu erfassen ist und, dass (iii) kleinräumige Strukturen durch eine weitgehend intakte Ufervegetation und Kleinstrukturen trotz einer generellen Homogenisierung der Substratzusammensetzung in den versandeten Abschnitten dazu beitragen können, eine hohe Biodiversität und ökologische Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Hinsichtlich der Ergebnisse der Flussperlmuschel-Untersuchungen kann aus der Betrachtung der Abschnitte tendenziell geschlossen werden, dass es einen Zusammenhang zwischen der Ablagerung von Sand- und Feinsedimentfraktionen und dem Muschelvorkommen gibt. Dieser ist jedoch nicht zwingend gegeben. Die Gewässersysteme weisen deutlich Unterschiede hinsichtlich der feinsten Fraktion auf und auch lokal ergeben sich hier große Unterschiede. Da die Interaktion des Umlands mit den aquatischen Lebensräumen ein ganz wesentlicher Faktor für die ökologische Funktionsfähigkeit ist, stellt sich für zukünftige Managementaufgaben folgende Prioritätensetzung: (i) Vermeidung von weiteren Sandeinträgen aus dem Umland sowie aus der unmittelbaren Uferregion. (ii) Schaffung von kleinräumigen Habitat-Strukturen im Gewässer, durch natürliche Totholzeinträge aus der Ufervegetation oder anthropogen initiierte Strukturelemente.

Aufbauend auf die Ursachen der Versandung und das Prozessverständnis in den Einzugsgebieten auf unterschiedliche Skalen wurden im Projekt „Feststoffmanagement im Mühlviertel und im Bayerischen Wald“ unterschiedliche Typen von Maßnahmen für die Einzugsgebiete der untersuchten Fließgewässer konzipiert. Details zum Projekt und hinsichtlich der Maßnahmenüberlegungen sind im Endbericht „Feststoffmanagement im Mühlviertel und Bayerischen Wald“ nachzulesen (https://​www.​land-oberoesterreich.​gv.​at/​159006.​htm).