Fließgewässer sind eines der am stärksten veränderten Ökosysteme weltweit. Anthropogene Veränderungen von Flüssen dienen zur energetischen Nutzung, dem Schutz vor Hochwässern sowie wasserwirtschaftlichen Themen (u. a. Trinkwasserversorgung, Einleiten von Abwässern). Zusätzlich werden die Folgen des Klimawandels immer deutlicher. Für den Schutz und Erhalt der aquatischen Ökologie bedarf es daher neuer Konzepte und Maßnahmen im Wasserbau. Dieser Fachartikel zeigt die Möglichkeiten von Nature-based Solutions für ausgewählte Themenbereiche im (naturnahen) Wasserbau auf. Diese können in Ergänzung zu bekannten Renaturierungs- und Restrukturierungsmaßnahmen gesehen werden. Durch ein vertieftes Prozessverständnis sollen Nature-based Solutions im Wasserbau künftig eine Verbesserung der Ökologie und gesellschaftlichen Anforderungen ermöglichen. Nature-based Solutions haben hierbei den Vorteil, bereits im Planungsprozess sozioökonomische und ökologische Aspekte berücksichtigen zu können.
Hinweise
Hinweis des Verlags
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
1 Fließgewässer im Spannungsfeld zwischen Ökologie und anthropogener Nutzung
Flusslandschaften waren und sind eine der wichtigsten Lebensgrundlagen des Anthropozäns. Die Nutzung und Anforderungen an Flüsse sind dementsprechend historisch vielfältig gewachsen. Menschliche Eingriffe zeigen sich insbesondere bei der Nutzung der kinetischen Energie von Flüssen zur Energieproduktion (Hauer et al. 2018b; Wagner et al. 2019), bei flussbaulichen Maßnahmen zum Transport von Gütern und Personen (Kucera-Hirzinger et al. 2009; Zajicek and Wolter 2019), sowie bei Eingriffen zur Trinkwasserversorgung und Ableitung von (gereinigtem) Abwasser (Heberer 2002; Reemtsma et al. 2006). Des Weiteren werden natürliche Flussläufe modifiziert, um Siedlungen und Infrastruktur vor Hochwässern zu schützen, beziehungsweise eine dauerhafte Bewirtschaftung des Lands ermöglichen zu können (vgl. Hartmann and Spit 2016; Schober et al. 2020). Die Folgen der anthropogenen Eingriffe zeigen sich durch Veränderung natürlicher Prozesse, wobei sich diese Störungen gegenseitig beeinflussen und überlagern können. So wird beispielsweise die natürliche Sedimentkontinuität von Flüssen durch Wasserkraftwerke und Binnenschifffahrt gestört (vgl. Hauer et al. 2018b; Kucera-Hirzinger et al. 2009). Hydrologische Veränderungen zeigen sich durch Bodenversiegelung, Eingriffe in die Grundwasserkörper sowie veränderte (verkürzte) Flussläufe (Stromberg et al. 2007; Schober et al. 2020). Die Einleitung von (unbehandeltem) Abwasser führt zur Verschmutzung von Flüssen durch Einleitung von Spurenstoffen sowie einem veränderten Nährstoffkreislauf (Heberer 2002; Reemtsma et al. 2006). Hochwasserschutzmaßnahmen können zusätzlich zur Entkoppelung von Flüssen und dem Vorland führen (Schober et al. 2020). Zusätzlich zeigen sich die negativen Folgen des Klimawandels (z. B. Dürren, Starkregen Ereignisse) immer deutlicher. Derzeit verfehlen 60 % der Flüsse in Europa den „guten ökologischen Zustand“, gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinien-Zustandsbewertung (Lemm et al. 2021; Vigiak et al. 2021). Sichtbare Folgen für Tiere und Pflanzen, die den Lebensraum am oder im Wasser benötigen, werden immer deutlicher, weshalb viele dieser Arten vom Aussterben bedroht sind oder bereits ausgestorben sind. Die Fließgewässer-Biodiversität gilt deswegen als eine der am gefährdetsten Ökosysteme. Die ökologische Verbesserung (europäischer) Flüsse scheint daher dringender denn je (vgl. Vigiak et al. 2021).
In den letzten 20 Jahren haben die Mitgliedstaaten der Europäischen Union unterschiedliche gesetzliche Regelungen getroffen, um die Ökologie und den Hochwasserschutz zu verbessern sowie den Ausbau erneuerbarer Energien zu fördern. Hierzu zählen die EU-Richtlinie über kommunales Abwasser (91/271/EWG) und die EU-Nitratrichtlinie (91/676/EWG), die EU-Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG), die EU-Richtlinie zum Schutz des Grundwassers vor Verschlechterung und Verschmutzung (2006/118/EG), die EU-Hochwasserrichtlinie (2007/60/EG) sowie die EU-Richtlinien über die Qualität der Oberflächengewässer (2008/105/EG, 2013/39/EU).
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Der ökologische Zustand europäischer Fließgewässer hat sich seither auch verbessert (Zacharias et al. 2020). Jedoch besteht oft eine Überlagerung mehrerer direkter (z. B. harte Uferverbauungen) und indirekter anthropogener Eingriffe (z. B. Einleiten von Nähr- und Schadstoffen) in die Fließgewässer und stellt die Maßnahmenplanung zur Verbesserung des ökologischen Zustands vor spezielle Herausforderungen. Poikane et al. (2020) stellen in diesem Zusammenhang fest, dass als Begründung für den schlechten Gewässerzustand zunehmend eine „Mehrfachbelastung“ genannt wird. Damit Maßnahmen in prioritären Gewässerabschnitten langfristig und dauerhaft zu einer ökologischen Verbesserung führen, müssen aber wesentliche Ursachen, Probleme und Prozesse verstanden und ausgewiesen werden.
Ziel des vorliegenden Fachbeitrags ist es, die Bedeutung von natürlichen Prozessen im (naturnahen) Wasserbau aufzuzeigen. Anhand ausgewählter Beispiele im Wasserbau (Hochwasserschutz, Wasserkraft) soll gezeigt werden, wie ein vertieftes Prozessverständnis zur Entwicklung von Nature-based Solutions beitragen kann. Weiters sollen die Möglichkeiten zur Verbesserung der Sozioökonomie und Ökologie im Wasserbau mittels Nature-based Solutions beschrieben werden.
Die Förderung der natürlichen Umwelt wird derzeit durch Renaturierung eines Gewässerabschnitts angestrebt. Ziel ist es, die gestörte Flusslandschaft einem teilweise ursprünglichen Zustand (Leitbild) zuzuführen und so den Erhalt spezifischer (aquatischer) Lebewesen sicherzustellen. Probleme, Konzepte und erfolgreiche Umsetzungen wurden in den letzten Jahren intensiv wissenschaftlich diskutiert und publiziert. Für erfolgreiche Renaturierungen werden hierzu unterschiedliche Handlungsempfehlungen gegeben, die übergeordnet in 6 Punkte zusammengefasst werden können (vgl. Palmer et al. 2005; Pander und Geist 2013): (i) Berücksichtigung ökologischer, technischer und sozioökonomischer Faktoren, (ii) Förderung der Eigendynamik von Fließgewässern (basierend auf Leitbildern), (iii) Resilienz der Renaturierung gegenüber Extremereignissen, (iv) Vermeidung von Schäden während der Bauphase, (v) Pre- und Post-Monitoring sowie (vi) die Wahl geeigneter Parameter zur Messbarkeit der ökologischen Verbesserung. Weiters wird darauf hingewiesen, dass die Flussmorphologie sowie morphologische Prozesse eine zentrale Rolle für eine nachhaltige Verbesserung darstellen (Newson und Large 2006; Poppe et al. 2016). Beziehen sich Maßnahmen nur auf einen Teilbereich des Flusses (z. B. „instream-meassures“), können aufgrund der (relativ) statischen Verhältnisse mitunter nur kurz wirksame Verbesserungen erwartet werden (Newson und Large 2006). Trotz erfolgreicher nationaler und internationaler Renaturierungen fehlt es derzeit noch an prozessbasierten und standardisierten Konzepten, wie ökologische Bedürfnisse (z. B. Habitate, Sedimentkontinuität, dynamische Gleichgewichte) und menschliche Ansprüche (z. B. Hochwasserschutz, Wasserkraft) besser in Einklang gebracht werden können.
Nature-based Solutions können als Ansatz verstanden werden, die sowohl den ökologischen Bedarf als auch sozioökonomische Ansprüche berücksichtigen. Die Europäische Kommission beschreibt hierbei Nature-based Solutions als all jene Maßnahmen, die von der Natur abgeleitet werden können und zu ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Verbesserungen führen. Erste wissenschaftliche Referenzen und positive Beispiele (z. B. Albert et al. 2021; Cohen-Shacham et al. 2019) in Bezug auf Nature-based Solutions im Wasserbau beziehen sich auf Hochwasserschutzmaßnahmen von Tieflandflüssen und Kosten-Nutzen-Untersuchungen unterschiedlicher wasserbaulicher Maßnahmen (z. B. Ausbaggerungen und Flussaufweitungen, Feuchtgebiete und Wasserrückhalt sowie ingenieurbiologische Maßnahmen). Neben dem Fehlen von prozessbasierten Konzepten gibt es auch Handlungsbedarf, wie die allgemeine Definition von Nature-based Solutions in der wasserbaulichen Praxis umgesetzt werden kann und soll (vgl. Albert et al. 2021). Die Herausforderungen hierbei sind, dass oft allgemeine Konzepte für Flusseinzugsgebiete vorgestellt werden, und die Anwendung auf andere (kleine) Einzugsgebiete unklar ist (vgl. Blázquez et al. 2021; Cohen-Shacham et al. 2019; Díaz-Redondo et al. 2021). Weiters fehlt der Bezug zu Flusstypen und morphologischen Prozessen bzw. Prozessen der Landschaftsentwicklung (vgl. Hauer et al. 2022). Daraus können zwei wesentliche Punkte als Handlungsbedarf für die wasserwirtschaftliche Praxis abgeleitet werden: (i) Fundiertes (morphologisches) Prozessverständnis von Fließgewässern sowie (ii) zeitliche und räumliche Skalen, auf denen Nature-based Solutions Anwendung finden können und sollen. Eine zusätzliche Erweiterung von Nature-based Solutions gegenüber dem traditionellen Wasserbau und den Maßnahmen zur Wiederherstellung und Förderung der Ökologie ist auch, dass sozioökonomische und ökologische Aspekte bereits im Planungsprozess berücksichtigt werden. Dieser integrative Ansatz wird in diesem Fachbeitrag vorgestellt.
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2 Die Bedeutung natürlicher Prozesse zur Erzielung ökologischer und sozioökonomischer Ziele
Der aquatische Lebensraum ist von morphologischen, physikalisch-chemischen und biologischen Prozessen geprägt (Jenssen et al. 1994; Jungwirth et al. 2003; Leopold et al. 1964). In natürlichen Fließgewässern besteht ein dynamisches Gleichgewicht in Bezug auf die (i) morphologischen Prozesse (vgl. Abb. 1a) und (ii) eine Wechselwirkung zwischen den physikalisch-chemischen Prozessen sowie einer unter diesen Rahmenbedingungen angepassten Ökologie. Ein zentrales Element der Gewässerentwicklung ist der Feststoffhaushalt, der wiederum sehr stark vom Einzugsgebiet geprägt wird. Für Spezialisten, wie beispielsweise die Flussperlmuschel (Margaritifera margaritifera), sind aber auch die physikalisch-chemischen Rahmenbedingungen (die Flussperlmuschel benötigt leicht saures Wasser) von Bedeutung (Bauer 1988). Anthropogene Eingriffe verändern diese natürlichen (abiotischen) Prozesse mit direkten und indirekten Folgen für die aquatische Lebenswelt. Für eine langfristige Verbesserung des ökologischen Zustands bedarf es daher eines vertieften Prozessverständnisses für die Entwicklung gewässerspezifischer Maßnahmen und Konzepte. Im Folgenden sollen ausgewählte Prozesse, Ursachen und Möglichkeiten der Verbesserung angeführt werden.
Abb. 1
a Schematische Skizze unterschiedlicher Wirkungsweisen hydraulisch/morphologischer Prozesse: 1 „aktiver Umlagerungsquerschnitt“, 2 „aktive Überflutungszone“ und 3 „morphologische Talraumbreite“ (Modifiziert nach Hauer et al. 2021b). b Morphologische Änderungen durch Extrem-Hochwässer: 1–3 Entwicklung eines Erosions‑/Umlagerungskorridors in Abhängigkeit von den hydraulisch-geomorphologischen Randbedingungen. c Künstliche Zugabe von Laichkies in Anlehnung an natürliche Seitenerosionsprozesse in einem anthropogen überprägten Einzugsgebiet: 1 Laichkieszugabe, 2 eigendynamische Entwicklung des Laichhabitats nach einem kleineren Hochwasser. (Modifiziert aus Hauer et al. 2020a)
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2.1 Hochwasserschutz
Zu den Ursachen für die Entstehung von Hochwässern zählen unter anderem Niederschlagsereignisse, Schneeschmelzen sowie in Kombination mit Eisstößen verursachte Überschwemmungen (Gattermayr et al. 2011). Zu den Prozessen und Einflussfaktoren auf die Größe eines Hochwasserabflusses zählen (i) ereignisabhängige Faktoren und (ii) ereignisunabhängige Faktoren (Gattermayr et al. 2011). Ereignisabhängige Faktoren sind beispielsweise die Intensität, Menge, Dauer und räumliche Verteilung eines Niederschlagereignisses. Ereignisunabhängige Faktoren betreffen die Einzugsgebietscharakteristika (u. a. Größe, Form, Höhenlage), geologische Randbedingungen (z. B. Gefälle), Bodeneigenschaften und Landnutzung (Gattermayr et al. 2011). Aus Sicht des Hochwasserschutzes gilt es, einen Hochwasserabfluss mit definiertem Wiederkehrintervall (z. B. 100-jährliches Hochwasserereignis) schadlos abzuführen (Hauer et al. 2021a). Die Herausforderungen hierbei sind, dieses Bemessungsereignis unter (i) vorgegebenen Rahmenbedingungen (z. B. Einzugsgebietscharakteristika, hydraulische Eigenschaften des Flusses) und (ii) unter begrenzten Platzverhältnissen (z. B. Breite des Tals, Landnutzungsanforderungen) schadlos abführen zu können (vgl. Abb. 1a). Eine Möglichkeit im Wasserbau ist es, die Abflusskapazität zu erhöhen, indem der Fluss kanalisiert und/oder künstlich glatter gemacht wird (z. B. Entfernung von Uferbewuchs, Entfernung großer Steinblöcke). Ziel ist es hierbei, durch Minimierung von morphologischen Änderungen die Fließgeschwindigkeit zu erhöhen und damit den Wasserspiegel zu senken. Wie in Hauer et al. (2021a) beschrieben, können jedoch in steileren Flüssen und unter bestimmten geometrischen Randbedingungen kritische Abflussbedingungen entstehen (Froude-Zahl > 1), wodurch das Schadensrisiko bei Überschreiten des Bemessungsabflusses mitunter ansteigt. Durch morphologische Änderungen gleicht der Fluss den überkritischen Zustand wieder aus (Abb. 1b), wodurch sich über längere Zeit sub-kritische Abflussverhältnisse (Froude Zahl < 1) im Fluss einstellen (siehe auch Hauer et al. 2022). Somit gilt es, die Gesamtheit aller Prozesse zu berücksichtigen (z. B. Froude-Zahl als Parameter in der Hochwassermodellierung) und in der Ausweisung von Hochwasserrisikokarten mitaufzunehmen. Das Prinzip der Nature-based Solutions wird durch die Implementierung von gewässertypischen Aufweitungen und Hochwasserkorridoren empfohlen (vgl. Abb. 1b). Ebenso wie die gezielte Platzierung von Rauigkeitselementen zur lokalen Energiedissipation in jenen Fließgewässerstrecken, wo diese aufgrund von Massenbewegungen und fluvialem Transport auch natürlich vorkommen würden. Aufweitungen und Abflusskorridore helfen auch der aquatischen Umwelt, durch Steigerung der Heterogenität eines Flusses (z. B. Breiten‑/Tiefenvariation, strömungsberuhigte Zonen). Durch dieses verbesserte Prozessverständnis kann damit ein sozioökonomischer (reduziertes Hochwasserrisiko) und ökologischer Gewinn (Förderung der Heterogenität eines Flusses) erzielt werden.
2.2 Wasserkraft
Für die Erweiterung des energetischen Potenzials von Fließgewässern werden Querbauwerke und Dämme genützt, um Bäche und Flüsse aufzustauen. Werden im alpinen Raum vor allem (Pump‑)Speicherkraftwerke zur Energiegewinnung genutzt, finden sich im Mittel- und Tiefland überwiegend Laufkraftwerke und/oder Ausleitungskraftwerke (Wagner et al. 2019). Die anthropogenen Eingriffe in die natürliche Abflussdynamik und den Sedimenttransport führen langfristig zu einer Sedimentakkumulation oberhalb von Querbauwerken und einem Sedimentdefizit im Unterlauf (Hauer et al. 2018b; Wagner et al. 2019). Zusätzlich kommt es durch den selektiven Sedimenttransport zum Rückhalt gröberer Sedimentfraktionen und Transport von Feinsedimenten flussab (Hauer et al. 2018a). Über einen längeren Zeitraum führt dies zu Eintiefungen bzw. auch zur Abpflasterung der Flusssohle sowie zum Verschluss (Clogging) des Porenlückenraums. Aufgrund des Sauerstoffmangels im Porenlückenraum (verursacht durch vermehrten Eintrag von Feinsedimenten) werden wichtige Laichplätze rheophiler Arten (z. B. Bachforelle, Atlantischer Lachs) degradiert. Für die Wiederherstellung von Laichplätzen werden daher (i) mechanische Auflockerung, (ii) hydraulische Adaptierungen und (iii) Zugabe von Laichkies empfohlen. Hauer et al. (2020) beschreiben hierzu die an die naturräumlichen Gegebenheiten angepassten hydraulischen Prozesse von Laichplätzen in steilen Gebirgsflüssen sowie durch Glazialablagerungen geprägten Flüssen in West-Norwegen (Abb. 1c). Basierend auf den Erkenntnissen von Feldmessungen und hydrodynamisch-numerischer Modellierung wurde dokumentiert, dass einerseits habitatbestimmende Prozesse (z. B. die hohe Turbulenz auf Mikro-Skala) von den hydrodynamisch-numerischen 1D- und 2D-Modellen nur unzureichend abgebildet werden, um die Stabilität und Funktionsfähigkeit der künstlichen Laichplätze prognostizieren zu können (vgl. Abb. 1c). Anderseits führen Pulg et al. (2022) hierzu an, dass diese Maßnahmen in schwebstoffarmen Flüssen (wie sie aufgrund der natürlichen Seen-Fluss-Abfolge sowie implementierter Wasserkraftwerke) in West-Norwegen besonders effektiv sind, wenn der eingebrachte Laichkies sich in Anlehnung an den natürlichen Sedimenteintrag durch Seitenerosion (Moränen) bzw. Zubringer eigendynamisch entwickelt. Die künstliche Zugabe von Laichkies kann daher eine kostengünstige und ökologisch sinnvolle Maßnahme darstellen. Diese naturbasierte Maßnahme stellt jedoch langfristig nur dann eine ökologische Verbesserung der Laichplätze dar, wenn alle Prozesse (z. B. Fließgeschwindigkeiten, Sohlschubspannungen, Schwebstoffeintrag) berücksichtigt werden. So merken Pulg et al. (2022) kritisch an, dass die künstliche Laichkieszugabe in stark Schwebstoff führenden Flüssen (wie sie in Österreich und Deutschland oft zu finden sind) eher einer Management Strategie als einer naturbasierten Lösung gleicht, da der Eintrag von Schwebstoffen in den Porenlückenraum über längere Zeit weiter zur Degradierung der Laichplätze führt. Als Nature-based Solution kann eine Verbesserung von Kieslaichplätzen (z. B. mechanische Auflockerung, Zugabe von Laichkies) daher nur dann erreicht werden, wenn die natürlichen Prozesse (u. a. natürliche Schwebstoffgehalt) und anthropogenen Eingriffe (z. B. veränderte Abfluss- und Sedimentdynamik) erkannt und berücksichtigt werden.
3 Nature-based Solutions im Wasserbau
Die Auswirkungen des Menschen auf Flusslandschaften haben zu schwerwiegenden Veränderungen der aquatischen Ökosysteme geführt. Infolgedessen sind 59 % der Süßwassermollusken, 40 % der Süßwasserfische, 23 % der Amphibien und 8 % der Wasserpflanzen vom Aussterben bedroht (IUCN 2015). Daher sind in Europa derzeit nur 11 % als natürliche Flüsse („sehr guter“ ökologischer Zustand gemäß EU-WRRL) oder naturnahe Flüsse („guter“ ökologischer Zustand gemäß EU-WRRL) eingestuft (EEA 2021). Um die biologische Abundanz und Vielfalt auch in der Zukunft zu sichern, werden weltweit Anstrengungen unternommen, Flüsse zu renaturieren, Dämme zu entfernen und Abwasser zu behandeln (Basak et al. 2021; Clarke et al. 2003; González et al. 2015). Die Europäische Union hat hierzu unterschiedliche Rahmenbedingungen (z. B. FFH, WRRL) definiert (vgl. Clarke et al. 2003) und Mittel für die Umsetzung von Maßnahmen bereitgestellt (z. B. LIFE-Projekte, HORIZON-Projekte, Interreg-Projekte).
In Abhängigkeit von den Zielen, Anforderungen und der Durchführbarkeit werden unterschiedliche Begriffe im Zusammenhang mit der Wiederherstellung eines natürlichen Ökosystems verwendet (vgl. Abb. 2): (i) „River Restorations“ beziehen sich auf eine Wiederherstellung des natürlichen Ökosystems, das vor jeglichen anthropogenen Eingriffen bestand. Da dies nur sehr selten erreicht werden kann, wird auch oft der Begriff (ii) „River Rehabilitation“ verwendet, der einer bestmöglichen Wiederherstellung (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) entspricht. Werden nur ausgewählte Prozesse berücksichtigt, wird auch (iii) „River Remediation“ als Synonym für die Wiederherstellung genannt, wobei durch die selektive Prozessoptimierung ein neues (semi‑)natürliches Gewässersystem entsteht (Bradshaw 1996). Eines der größten Probleme hierbei ist es jedoch, den ungestörten/natürlichen Zustand zu kennen und prozessbasierte Leitbilder für Fließgewässer abzuleiten. Dies ist insbesondere in Europa schwierig, wo nur ein kleiner Prozentsatz der Fließgewässer als ungestört und natürlich klassifiziert werden kann. Aufgrund dieser fehlenden Referenzzustände bedarf es neuer Konzepte und Methoden zur Förderung der aquatischen Ökologie. Zusätzlich kann festgestellt werden, dass die Konkurrenz zwischen dem gesellschaftlichen Anspruch und der Ökologie zu einer „lose-lose“-Situation führt (vgl. Abb. 2). Es entstehen Kosten für den (traditionellen) Wasserbau, um gesellschaftliche Ziele (z. B. Hochwasserschutz, Ausbau der erneuerbaren Energien) zu erreichen und anschließend ebenfalls Kosten bei der Wiederherstellung eines (semi-)natürlichen Gewässerzustands.
Abb. 2
Flusslandschaften im Spannungsfeld zwischen gesellschaftlichen Ansprüchen und dem ökologischen Bedarf. (Modifiziert nach Bradshaw 1996)
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Der Interessenskonflikt hat zu (stark) degradierten Flusslandschaften in Europa geführt, die in erster Linie auf die Erfüllung gesellschaftlicher Ansprüche ausgerichtet sind. Die Förderung natürlicher Ökosysteme steht oft in Konkurrenz zu den sozioökonomischen Ansprüchen. Unter Nature-based Solutions werden all jene Maßnahmen verstanden, die sich von natürlichen Prozessen ableiten lassen und den Interessenskonflikt zwischen Ökologie und anthropogenen Anforderungen abschwächen. Mittels Nature-based Solutions sollen somit sozioökonomische und ökologische Verbesserungen der Flusslandschaften erreicht werden. Der Vorteil von Nature-based Solutions ist, dass sie (i) von natürlichen Prozessen abgeleitet werden und somit auch in Flussabschnitten Anwendung finden können, wo der Referenzzustand nicht (mehr) erhoben werden kann, (ii) die Berücksichtigung natürlicher Prozesse zur Förderung der gesamten aquatischen Ökologie führt und (iii) sozioökonomische Verbesserungen aufgrund reduzierter Erhaltungsmaßnahmen (z. B. Sedimentmanagement bei Hochwasserschutzanlagen und an Wasserkraftwerken) zu erwarten sind. Unter Berücksichtigung einzugsgebietsspezifischer Rahmenbedingungen (z. B. Geologie, Größe, Form), Abflussdynamiken und dem Sedimenthaushalt können/sollten diese Prozesse (z. B. dynamisches Gleichgewicht der Gewässerbreite, morphologisch aktive Abschnitte) bereits in der wasserbaulichen Planung berücksichtigt werden, damit die gesellschaftlichen Ansprüche und der ökologische Bedarf besser vereint werden (Abb. 2).
4 Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Anthropogene Einflüsse auf die Flusslandschaften haben zu erheblichen Veränderungen des Ökosystems geführt, wodurch heute die Artenvielfalt deutlich zurück gegangen ist und viele Arten vom Aussterben bedroht sind. Der Klimawandel wirkt sich ebenfalls zunehmend negativ auf die aquatischen Lebensräume aus. Eine nachhaltige ökologische Verbesserung an und in Flüssen ist daher wichtiger denn je. Renaturierungsmaßnahmen sind derzeit eine wichtige Maßnahme zur Förderung und Erhaltung der natürlichen Umwelt. Da diese Maßnahmen jedoch oft in Konkurrenz zu gesellschaftlichen Anforderungen stehen, führen diese Sanierungs- und Wiederherstellungsmaßnahmen – als Kompromiss – meist nur zu kurz wirksamen Verbesserungen. Erhaltungsmaßnahmen und Management dieser Strecken sind daher notwendig, um die ökologischen Anforderungen längerfristig zu erfüllen. Ergänzend zu diesen Maßnahmen können Nature-based Solutions als alle Maßnahmen beschrieben werden, die aus der Natur abgeleitet werden können und zur Verbesserung der Ökologie und Sozioökonomie führen. Vorteil hierbei ist, dass durch die Ableitung von natürlichen Prozessen nicht der Schutz einer einzelnen Art im Fokus steht, sondern die Gesamtheit der aquatischen Lebenswelt gefördert wird. Für die erfolgreiche Umsetzung von Nature-based Solutions bedarf es jedoch eines vertieften Prozessverständnisses, um gewässerspezifische Maßnahmen und Konzepte zu entwickeln, die auf zeitlicher und räumlicher Skala gewünschte sozioökonomische und ökologische Vorteile bringen. Solche wurden für ausgewählte wasserbauliche Themen (Hochwasserschutz, Wasserkraft) vorgestellt.
Danksagung
This paper was written as a contribution to the Christian Doppler Laboratory for Sediment Research and Management. In this context, the financial support by the Christian Doppler Research Association, the Austrian Federal Ministry for Digital and Economic Affairs and the National Foundation for Research, Technology and Development is gratefully acknowledged.
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