Wasser, Energie und Umwelt

Das Juli-Hochwasser 2021 in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz hat in den betroffenen Regionen zu erheblichen und zum Teil katastrophalen Schäden und zum Verlust von Menschenleben geführt. Der vorliegende Erfahrungsbericht basiert auf subjektiven Eindrücken im Katastrophengebiet und wurde unmittelbar nach dem Ereignis verfasst. Er erhebt keinen Anspruch auf wissenschaftliche Vollständigkeit und Korrektheit, sondern fasst lediglich die Beobachtungen und Erfahrungen vor Ort unter dem Eindruck der Ereignisse zusammen. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf der Städteregion Aachen und dem Kreis Düren. Im Nachgang wird es eine umfangreiche Aufarbeitung des Hochwassers geben müssen, die die bisherigen Beobachtungen und Erfahrungen bestätigen oder ggf. auch widerlegen wird.

Das Hochwasser 2021 hat uns insbesondere die Gefahren durch Hochwasser in Mittelgebirgsregionen aufgezeigt. Sturzfluten haben zu schweren Schäden an Leib, Eigentum, Gebäuden und Infrastrukturen geführt. Hieraus sind Lehren zu ziehen, um nicht nur in den betroffenen Regionen in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen, sondern gleichzeitig auch in anderen Mittelgebirgsregionen Deutschlands und seiner Nachbarländer künftige Katastrophen zu vermeiden oder deren Auswirkungen zu reduzieren. Ausgewählte Lehren werden aufgezeigt und erläutert.

Erste Schlussfolgerungen aus dem Juli-Hochwasser 2021 können gezogen werden. Notwendig sind eine systematische und umfassende Vorbereitung auch auf seltene Hochwasser- und Starkregenereignisse, die fachliche Interpretation von Hochwasservorhersagen für Einsatzkräfte und vor allem die kontinuierliche Verbesserung der Aus- und Weiterbildung im Bereich des operativen Hochwasserschutzes durch die Aufarbeitung und Einbindung der Einsatzerfahrungen.

Die Hochwasserkatastrophe im Juli 2021 hat auch das Einzugsgebiet der Gewässer Inde und Vicht enorm getroffen. Der Wasserverband Eifel-Rur hat daraufhin zusammen mit dem Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der RWTH Aachen University einen Masterplan entwickelt, um die Hochwasserresilienz im Einzugsgebiet dieser Gewässer zu verbessern. Zahlreiche Fachexperten aus unter­schiedlichen Disziplinen sowie detaillierte Ortskenntnisse besitzende kommunale Vertreter und Behördenvertreter wurden dabei eingebunden. Weitere Masterpläne für andere Einzugsgebiete im Verbandsgebiet folgen der geschilderten Vorgehensweise.

Das extreme Hochwasser im Juli 2021 veränderte die Morphologie der Ahr in einem erheblichen Umfang. Eine Analyse ausgewählter Abschnitte der Ahr hinsichtlich geomorphologischer Erosions- und Akkumu­lationsbereiche vor, unmittelbar nach und einige Monate später nach dem Hochwasser wird vorgestellt. Dabei werden auch Veränderungen durch Sofortmaßnahmen nach dem Hochwasser erfasst.

Vom 14. auf den 15. Juli 2021 ereignete sich in der Eifel die größte Naturkatastrophe in der Geschichte des Bundeslandes Rheinland-Pfalz. Im Zusammenhang mit Starkregen und damit ausgelösten Hoch­wässern traten auch Massenbewegungen, wie Rutschungen und Murenabgänge, sowie massiver Bodenabtrag sowohl in Hang- als auch Tallagen auf. Hierbei spielen die geologischen und topogra­phischen Gegebenheiten eine wesentliche Rolle.

Brücken spielen eine essentielle Rolle als kritische Infrastruktur und haben in Folge des Hochwassers 2021 im Ahrtal schwere Schäden erlitten. Gerade im Mittel- und Unterlauf der Ahr wurde ein Großteil der Brücken überströmt und im Zuge dessen beschädigt oder zerstört. Zur Unterstützung des Wiederaufbaus wurden die Schäden an den Brücken entlang der Ahr kartiert und erste statistische Zusammenhänge der Schadensbilder analysiert, um hieraus Rückschlüsse für neue Brückenbauwerke zu ziehen.

Die Wasserwirtschaft benötigt Lösungsansätze, mit denen flexibel auf neue Entwicklungen und Erkenntnisse reagiert werden kann. Dabei kann nicht mehr alleine auf technische Hochwasserschutz­maßnahmen und Regenwasserbewirtschaftung im Siedlungsraum gesetzt werden. Sie müssen ergänzt werden mit abfluss-mindernden, rückhaltenden Maßnahmen im urbanen als auch land- und forstwirt­schaftlichen Raum sowie Maßnahmen, die dämpfend auf den Abfluss im Gewässer wirken. Ein besonderer Fokus muss auf die Aktivierung der Eigenvorsorge der betroffenen Zivilgesellschaft gelegt werden.

Die Dokumentation von Starkniederschlagsereignissen und deren Auswirkungen ist von essenzi­eller Bedeutung für ein effektives Risikomanagement. Die raumzeitliche Verknüpfung von Nieder­schlagsradardaten, automatisiert verorteten Überflutungsaufnahmen sowie zusätzlichen ereignisbezogenen Daten ermöglicht die Wirkungsanalyse des Starkregen-Überflutungsverlaufes und bereitet die Grundlage einer ersten Gefährdungsanalyse sowie der Validierung hydrodynamisch-numerischer Modelle. Darüber hinaus sind im Rahmen der hydraulischen Gefährdungsanalyse weiterführende Untersuchungen zur Ermittlung kritischer Niederschlagsdauern an neuralgischen Punkten notwendig

Vorgestellt wird ein webbasiertes Klimaanpassungstool zur Unterstützung mittelgroßer Städte im Nordseeraum für die Anpassung an den Klimawandel, bei dem Aspekte im Umgang mit Starkregen und Hochwasser im Vordergrund stehen.

Der Hochwasser-Pass ist Teil eines mehrstufigen Programms, das Boden- und Hauseigentümer für das Thema Hochwasser und Starkregen sensibilisiert und die Eigenvorsorge unterstützt. Dabei werden die Überflutungsgefahr eines Hauses bewertet und Empfehlungen für eine effektive Eigenvorsorge gegeben. Der Hochwasser-Pass wird für den internationalen Einsatz angepasst und weiterentwickelt.

Durch die Zunahme von Starkregenereignissen und den damit einhergehenden Zielkonflikten bei der Umsetzung einer gefahr- und schadlosen Ableitung der Oberflächenabflüsse kommen die „konservativen“ Entwässerungsstrategien an ihre Grenzen. Es sind deshalb interdisziplinäre Lösungen gefragt, welche gemeinschaftlich zu erarbeiten sind. Vorgestellt wird eine Arbeitshilfe für die Stadt- und Landschaftsplanung zur Stützung einer ganzheitlichen und nachhaltigen Konzeption für die Regenwasserbewirtschaftung.

Für die Erstellung von Starkregengefahrenkarten steht eine erprobte Methodik zur Verfügung. Wichtig ist jedoch, dass diese Informationen in einer Risikoanalyse detailliert zusammen mit den Betroffenen ausgewertet werden. Da ein großer Anteil der Vorsorge durch die Bürger selbst erfolgen muss, ist die Bereitstellung geeigneter Karten-Grundlagen, eine regelmäßige Sensibilisierung und Information ein Schwerpunkt der kommunalen Aktivitäten.

Die Betrachtungsweisen für den Küsten- und Hochwasserschutz in Deutschland haben sich verändert. Die auf einen Sicherheitsstandard ausgelegten Vorschriften wären an einen Risikoansatz anzupassen. Hier ist die Bevölkerung einzubinden, um eine Informations- und Verhaltensvorsorge zu unterstützen. Vorgestellt werden die Ergebnisse einer Befragung der Bevölkerung in einer nordwestdeutschen Küstenkommune zu den Themen Hochwasserrisiko und Katastrophenschutz.

In der Hochwasserschutzkonzeption für die Selke, einem Mittelgebirgsbach im Harz, sind zwei grüne Hochwasserrückhaltebecken elementare Bestandteile. Da das Gebiet in vielfältiger Weise naturschutzfachlich geschützt ist, ergaben sich früh gegen die Planung eines der beiden Anlagen erhebliche Widerstände. Der Umgang mit einer solchen Situation und Lösungsvorschläge werden vorgestellt.

Die Soziologie kann mit der Methode der Reallabore interdisziplinäre Forschungsvorhaben durch eine hohe Beteiligung verschiedener Akteure bereichern. Einige Projekte werden an dieser Stelle vorgestellt.

Der Emscher-Umbau übernimmt als Europas größtes Infrastrukturprojekt die Rolle eines Impulsgebers für eine wassersensible Stadt- und Regionalentwicklung. Für die nachhaltige Transformation der Emscher-Region werden wasserwirtschaftliche Themen mit städtebaulichen, ökologischen und gesellschaftlichen Handlungsfeldern verknüpft. Dabei kommen im Rahmen eines transformativen Governance-Ansatzes verschiedene Planungs- und Dialogformate zum Einsatz.

Reallabore können Wissen zugänglich machen, sie ermöglichen es, technische Neuerungen vor Ort gemeinsam mit der Bevölkerung auszuprobieren, Wissen vor Ort zu integrieren und so zusätzliche Akzeptanz für das Forschungsergebnis herzustellen. Reallabore agieren inter- und transdisziplinär, so dass verschiedene Forschungsgruppen gegenseitig von ihrem Wissen profitieren können.

Der Umgang mit den zunehmenden Überflutungen aus Starkregenereignissen und die Erfahrungen während des „Katastrophenregens“ im Juli 2021 werden Folgen für die Stadtentwässerung haben. Die Kommunen stehen hier in einer besonderen Verantwortung.

Im Rahmen des Aktionsplans zur „Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel“ (DAS) werden vom Bundesumweltministerium Vorhaben mit Pilotcharakter gefördert, die Strategien zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels erarbeiten. Das Verbundprojekt „KLEVER – Klimaoptimiertes Entwässerungsmanagement im Verbandsgebiet Emden“ zielte darauf ab, im Rahmen eines regionalen Akteursforums geeignete Maßnahmenoptionen zur Anpassung des Entwässerungsmanagements an die hydrologischen Veränderungen im Küstenraum zu identifizieren.

Die EU-Mitgliedsstaaten gehen mit dem Thema des Eintrags von Spurenstoffen in die aquatische Umwelt und dessen Reduzierung zum Teil sehr unterschiedlich um. Das Interreg V A-Projekt CoMinGreat vereint Partner aus Wallonie, Luxemburg, Lothringen, Rheinland-Pfalz und Saarland, um Werkzeuge zu entwickeln, die bei der Entwicklung von gemeinsamen Strategien helfen sollen.

Mikroplastik ist ein hoch aktuelles und viel diskutiertes Thema. Aus deutscher Sicht wird das Problem gerne in andere Regionen verlagert. Diskutiert werden die nachgewiesenen Mikroplastikbelastungen in deutschen Gewässern im internationalen Vergleich.

Im Auftrag der BKV GmbH wurde das Modell „Vom Land ins Meer – Modell zur Erfassung landbasierter Kunststoffabfälle“ entwickelt. Dieses Modell erfasst erstmals systematisch Einträge von nicht ordnungs-gemäß entsorgten Kunststoffabfällen aus Deutschland, die in die Nordsee, die Ostsee und das Schwarze Meer gelangen. Dabei werden alle Eintragspfade und -quellen berücksichtigt. Unterschieden wird zwischen Einträgen von Mikro- und Makroplastik.

Die breite Diskussion über Ursachen und Folgen der Meeresverschmutzung mit Kunststoffen hat auch landbasierte Einträge von Kunststoffen in den Fokus der Wissenschaft sowie des öffentlichen Interesses gerückt. Mittelbar sind hiervon die Qualitätsanforderungen an Komposte und Gärprodukte betroffen.

Die numerische Modellierung des Transportes und der Bilanz von Mikroplastik kann das Systemverständnis für das Ausbreitungs- und Ablagerungsverhalten verbessern, messtechnische Erhebungen zu unterstützen oder auch Lösungsstrategien zu entwickeln und zu optimieren. Eine modelltechnische Abbildung dessen wird für das Weser-Einzugsgebiet erarbeitet und hierbei eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik durchgeführt. Verschiedene punktuelle und diffuse Quellen und Eintragspfade werden analysiert.

Kunststoff in der Umwelt nimmt aktuell eine zentrale Stellung im gesellschaftlichen und politischen Diskurs ein. Im Rahmen einer Befragung von rund 100 Stakeholdern wurden die Bedeutung von Mikroplastikemissionen der Kunststoffindustrie konkretisiert sowie Treiber, Hemmnisse und geeignete Gegenmaßnahmen ausdifferenziert.

Der Einsatz biologisch abbaubarer biobasierter Kunststoffe kann durch die Nutzung von Produktions­abwässern aus der Lebensmittel- und Getränkeindustrie unterstützt werden. Über Unter­suchungen zur integrierten Herstellung von biologisch abbaubaren biobasierten Kunststoffen aus verschiedenen Industrieabwässern bestehender Kläranlagen mittels bakteriellen Mischkulturen wird berichtet. Ihre potenzielle Anwendung als Ersatz für petrochemische Kunststoffe wird diskutiert.

Der Einsatz sowie die Entsorgung biologisch abbaubarer Kunststoffe (BAK) werden in Deutschland kontrovers diskutiert. Die Ergebnisse eines Gutachtens zum praktizierten Umgang mit den Kunststoffen werden vorgestellt.

Rückstände von Plastik, welches heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist, gelangen nicht nur in die Weltmeere, sondern auch in die Böden. Der „neue“ Schadstoff Mikroplastik ist dabei auch in Auenböden weit verbreitet und gefährdet zusätzlich die bedeutenden Funktionen von Auen und ihren Böden.

Kunststoffabfälle aus Verpackungen (LVP) werden über derzeit neun duale Systeme und in verschiedenen Erfassungsarten zu 60 bis 75 % gesammelt. Während sich die Erfassung auf dem Niveau der klassischen Wertstoffe wie Altpapier oder Glas befindet, treten in der nachgeschalteten Sortierung und Aufbereitung hohe Verluste auf.

Bisher hat sich die fachliche Diskussion vornehmlich um die Rückgewinnung des Phosphors gedreht. Die Kreislaufführung, also das Zurückführen des Nährstoffes Phosphor in den Nährstoffkreislauf (Recycling) spielte eher eine Nebenrolle. Die Diskussion fand eher marktentkoppelt statt. Dies ist zu ändern.

Die Mitverbrennung von Sekundärbrennstoffen in Industriefeuerungen hat sich als feste Säule der Kreislaufwirtschaft etabliert. Ein umweltfreundlicher, hochwertiger und schadloser Sekundärbrenn­stoffeinsatz erfordert eine regelmäßige Qualitätskontrolle. In Deutschland hat sich hierzu das Gütesicherungssystem nach RAL-GZ 724 etabliert.

In Laborversuchen wurden Primärschlamm, Braunwasser, Schwarzwasser, Brauerei- und Molkereiabwasser anaerob versäuert, um damit kurzkettige organische Säuren zu gewinnen, die als Substrat zur Biopolymer­produktion genutzt werden können. Ausgehend von den Versäuerungsergebnissen der jeweiligen Abwasserströme wurden Potenzialabschätzungen zur Biopolymerproduktionskapazität für Deutschland durchgeführt.

Mobile Toilettenanlagen können Alternativen zur wasserwirtschaftlichen Entsorgung der mensch­lichen Fäkalien sein. Sie ermöglichen es dabei, Kreisläufe gewässerschonend zu schließen, wenn die aufgefangenen Fäkalien nicht anschließend als Abwasser behandelt werden. Untersucht wurden die Akzeptanz von Komposttoiletten sowie die Möglichkeiten zur Aufbereitung der Inhalte. Sachgerechte Abfallschlüssel und düngerechtliche Vorschriften können so einen stofflichen Kreislauf sichern.

Eine Restabfallsortierung in der Landeshauptstadt Wiesbaden zeigt, dass pro Bürger und Jahr rund 16,5 kg vermeidbare Lebensmittel entsorgt werden. 70 Gew.-% sind dabei den schnell verderblichen Produkten (wie Obst, Gemüse etc.) zuzuordnen. Die durchgeführte Analyse beschreibt Vermeidungspotenziale und ermöglicht es, Strategien abzuleiten.

Die Thermische Abfallbehandlung in Abfallverbrennungsanlagen sorgt für eine Inertisierung des Rest­mülls bei gleichzeitiger Minimierung von abgas- und abwasserseitigen Emissionen. Da der Großteil der Rückstände in verwertbare Sekundärprodukte überführt wird, fördert die thermische Abfallbehandlung die Verwirklichung einer Circular Economy in Europa.

Ersatzbaustoffe können aus bodenmechanischer Sicht nicht nur Primärmaterialien in Ingenieur­bauwerken ersetzen, sondern stützen in Kombination mit Bodenmaterial eine Begrünung der Bauwerksoberfläche. Bei deren Einsatz in Kunststoff-Bewehrte-Erde-Konstruktionen zur Sicherung von Geländesprüngen lässt sich Urbane Grüne Infrastruktur gestalten.

Phosphor ist in seinem Vorkommen limitiert, allerdings für die Sicherstellung der Nahrungsmittelerzeugung lebensnotwendig. Mit der Novellierung der Klärschlammverordnung wird ab 2029 die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad gesetzlich gefordert. Aufklärungs- und Entwicklungsarbeit zu den Methoden der Rückgewinnung und zur Vermarktung der Produkte ist notwendig.

Die zukünftigen Anforderungen an die CO2-Reduzierung und die Phosphorrückgewinnung bei der Klärschlammentsorgung stellen die Kläranlagenbetreiber vor Herausforderungen. Mit der weltweit größten solarthermischen Klärschlammtrocknung und einer großtechnischen Demonstrationsanlage zum Phosphorrecycling aus Klärschlammaschen werden dazu in Bottrop innovative Lösungen angegangen.

Die Monodeponierung der phosphatreichen Klärschammaschen entspricht nicht dem Kreislaufgedanken und stellt höchstens eine Übergangslösung dar. Durch Stationierung von Recyclinganlagen in Chemie­parks können ökonomische und -logische Symbiosen geschlossen sowie qualitative Produkte mit hoher Marktnachfrage hergestellt werden. Hierüber wird berichtet.

Die thermische Klärschlammverwertung mit anschließender Phosphor-Rückgewinnung nimmt an Bedeutung zu. Im Folgenden wird ein Verbrennungskonzept mit einfacher Struktur und hohem thermischen Wirkungsgrad für kleine Kläranlagen vorgestellt.

Die Entsorgungswege der Klärschlämme von kleinen Anlagen haben sich stark verändert. Die bisher übliche Entsorgung auf landwirtschaftlichen Flächen ist fast nicht mehr möglich, auch bei Einhaltung der vorgegebenen Werte. Ausschreibungen von Dienstleistungen der Entsorgung sind oft erfolglos. Lohnentwässerer sind oftmals an den kleinen Anlagen nicht interessiert, da die Maschinen nicht ausgelastet werden können, die Mengen zu gering sind oder zu viele Rüstzeiten entstehen. So wird das Thema einer eigenen Schlammentwässerung immer mehr diskutiert. Dies wird an dieser Stelle beleuchtet.

Vorgestellt wird ein Hochtemperatur-Wirbeltrockner, mit dem Klärschlämme und andere Schlämme mit feiner klebriger Struktur getrocknet werden können. Schwankende TS-Gehalte spielen keine Rolle, eine ganzjährige Durchsatzleistung kann eingerichtet werden. Die Phosphorverbindungen im Granulat können durch Verbrennung verfügbar gemacht werden.

Die Bereitstellung von Wasser als Nahrungsmittel, Rohstoff und für Brauchwasserzwecke bildet eine zentrale Ökosystemleistung der Oberflächengewässer und ihrer Auen. Zeitgemäße Bewässerungs­lösungen müssen sich in Bezug auf die Entnahme an umweltrechtlichen und -fachlichen Maßstäben messen lassen. Die Mindestwasserführung ist zu erhalten. Negative Auswirkungen durch Aufstau­maßnahmen in Fließgewässern sollen möglichst vermieden werden.

Im Klimawandel sind die Veränderungen des Wasserhaushaltes bedeutsam, denn diese Veränderungen können Einschnitte in allen Bereichen des Lebens von der Trinkwasserbereitstellung über die Landwirtschaft und Nahrungsgüterproduktion bis zur Verteilung von Waren über wassergebundene Transportwege bedeuten. Weiterhin sind infrastrukturelle Ausstattungen und die Gestaltung von Naturräumen sowie Freizeitmöglichkeiten davon betroffen.

Unterstützungsbedarfe mittelgroßer Städte im Nordseeraum für die Anpassung an den Klimawandel wurden identifiziert. Diesen Städten fehlt es oft an einer strategischen Ausrichtung. Beispiele guter Praxis können das Spektrum potenzieller Lösungsansätze erweitern.

Die Sicherung der Wasserversorgung für alle Bereiche der menschlichen Nutzung wird vor dem Hintergrund des Klimawandels eine der wichtigsten Herausforderungen unserer Gesellschaft in den kommenden Jahrzehnten sein, auch in Deutschland. Auf dieses Problemfeld wird von Wissenschaft und Fachingenieuren schon lange hingewiesen, bei der Politik ist es jedoch noch nicht angekommen.

Für das Verbandsgebiet des I. Entwässerungsverbandes Emden wurde untersucht, welche Auswirkungen durch den Klimawandel und die Veränderung der Flächennutzung auf das Entwässerungssystem zu erwarten sind.

Zur Deckung des steigenden Bedarfs an Grundwasserentnahmen für die Feldberegnung ist eine nachhaltige, angepasste Bewirtschaftung des Grundwasserdargebots notwendig.

Das Wasserhaushaltsmodell mGROWA wird in Niedersachsen für die zeitlich und räumlich hochauf­gelöste Berechnung der Grundwasserneubildung eingesetzt. Nur durch Multi-Modell-Ensembles aus regionalen Klimamodellen und mGROWA wird eine Abschätzung der zukünftigen Veränderung der Grundwasserneubildung durch den Klimawandel möglich.

Die westdeutschen Kanäle sind eine Multifunktionsanlage, die zum einen die Schifffahrt auf den Wasserstraßen und zum anderen den Verbund von Lippe, Ruhr und Rhein ermöglicht mit dem Ziel, kostengünstiges Brauchwasser für Kraftwerke, Industrie- und Gewerbe sowie Wasserversorgungs­unternehmen aus den Kanälen bereitzustellen und die Niedrigwasserführung der Lippe in Trockenzeiten anzuheben. Der Wasserbedarf ist durch den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel einem Wandel unterworfen.

Die Verantwortung für einen sorgsamen Umgang mit Wasser ist vielfältig verteilt. Da die Wasser­verfügbarkeit für alle und für jeden Zweck keine Selbstverständlichkeit mehr ist, sind Nutzungs­konkurrenzen zu identifizieren, abzugleichen und konstruktiv zu gestalten. Einige Beispiele sich abzeichnender Nutzungskonkurrenzen und ein möglicher Umgang damit werden dargestellt.

Mit seinen relativ hohen Niederschlägen in den Hochlagen und seinen Talsperren spielt der Harz eine wichtige Rolle bei der Trinkwasserversorgung in Niedersachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen. Mit dem Projekt „Energie- und Wasserspeicher Harz“ zur Anpassung an den Klimawandel und dem beispielgebenden „Integrierten Gewässer- und Auenmanagement Oker im Nördlichen Harzvorland“ werden zwei Projekte vorgestellt, in denen auf den Klimawandel reagiert wird.

Die wasserwirtschaftlichen Rahmenbedingungen werden sich durch den Klimawandel auch im Einzugsgebiet zwischen Oste und Elbe verändern. Dabei stehen die Bewirtschaftung des verfügbaren Wasserdargebots und ein angepasstes Wassermengenmanagement im Vordergrund. Die Effektivität der erforderlichen finanziellen Ressourcen und der baulichen Maßnahmen ist sicherzustellen, wobei die Akzeptanz bei den verschiedenen Interessengruppen und in der Öffentlichkeit erreicht werden muss. Über die Konzeption eines neuen Verbindungsgewässers mit Wasserspeicher wird berichtet.

Vor dem Hintergrund der trockenen Jahre 2018–2020 wurden die Möglichkeiten und Grenzen einer an den Klimawandel angepassten Landschaftsentwässerung untersucht. Praxistaugliche Lösungen wurden entwickelt, um durch eine angepasste Landschaftsentwässerung Auswirkungen des Klimawandels möglichst zu kompensieren.

Ausgehend von einer akuten Versorgungsknappheit transformiert die Gemeinde Mühltal ihre Wasser­versorgung mit einem integrierten Wasserkonzept von einem rein operativ getriebenen Betrieb hin zu einer strategisch geleiteten Organisation. Vorhandene Informationen aber auch Projektionen der öffentlichen Wasserversorgung werden zusammengeführt.

In einem traditionellen Erdbeeranbaugebiet musste der stetig steigende Wasserbedarf der Beerenobst­kulturen begrenzt werden. Der neue Wasserrechtsbescheid hat die Entnahmen aus Grund- und Ober­flächengewässern durch die Beerenobstanbauer zu Gunsten der öffentlichen Wasserversorgung und des aquatischen Naturschutzes gedeckelt.

Die Unterhaltung der Gewässer ist eine gesetzliche Aufgabe, die aber eng mit dem nationalen wie europäischen Naturschutzrecht verknüpft ist. In Mecklenburg-Vorpommern sind in den letzten Jahren die Verantwortlichen in den Umweltbehörden und in den Wasser- und Bodenverbänden geschult worden, um bei der Gewässerunterhaltung den effizienten Schutz der Biotope und ihrer Lebewelt besser absichern zu können. Deutlich wird, welche wichtige Rolle dabei die ökologische Unterhaltungsbegleitung spielt.

Im Zuge der Umsetzung der WRRL werden oft komplexe Sanierungen in und an Fließgewässern notwendig. Um zielgerichtete und defizitorientierte Maßnahmen identifizieren zu können, ist ein tiefes Verständnis ökologischer Zusammenhänge notwendig. Zur Vereinfachung der konkreten Maßnahmen­planung wurde mit den ökologischen Gildenprofilen ein Tool entwickelt, das typspezifische Defizite identifiziert und darauf ausgerichtete Maßnahmen ausgibt.

Menschliche Aktivitäten beeinflussen bereits seit Jahrhunderten die Fließgewässersysteme. Heutzutage werden vor allem kleine Fließgewässer renaturiert, da diese direkt abhängig von natürlichen und menschlichen Veränderungen im Einzugsgebiet sind und menschliche Aktivitäten die ursprünglichen Bedingungen überlagern. Doch ist die Rückkehr zu einem „morphologisch natürlichen“ Zustand überhaupt möglich?

Maßnahmen zur Renaturierung von Fließgewässern benötigen Flächen, die im Regelfall Nutzungen zugeführt sind. Vorausschauendes Flächenmanagement sowie Kooperation und partizipatives Vorgehen sind hier notwendig, um die Belange der Grundstückseigentümer aufgreifen zu können und die benötigten Flächen verfügbar zu machen. Am Beispiel vom Vorpommern wird dieses prospektive und stategische Flächenmanagement vorgestellt.

Die Gewässerunterhaltung ist eine dynamische Aufgabe. Neben der Sicherung des Wasserabflusses sind nun auch Aspekte der Gewässerökologie und des Naturschutzes einzubinden. Unterhaltungspläne greifen dies auf, moderne Maschinen unterstützen dies.

Das Potenzial von Totholz in der Gewässerentwicklung wird unzureichend genutzt. Empfehlungen werden gegeben, wie Totholz in Fließgewässern verstärkt belassen und der Einbau naturnah und rechtssicher gestaltet werden kann. Zudem wird über Praxiserfahrungen im Umgang mit Totholz im Pilotprojekt „Gewässerallianz“ des Landes Niedersachsen berichtet.

In der Wupper in Wuppertal-Laaken wurde im Anschluss an eine Renaturierung ab 2017 ein Kolmationsmonitoring durchgeführt und hierbei ein neues Messgerät auf seine Eignung für das Monitoring der räumlichen und zeitlichen Kolmationsdynamik innerhalb des obersten Sohlbereichs getestet. Dazu bot sich der frisch renaturierte Gewässerabschnitt aufgrund der maschinellen Sedimentumlagerungen an. Die Untersuchungsergebnisse werden hier vorgestellt.

Die Verbesserung der Gewässerstruktur an Flüssen und ihren Auen ist neben der Güte eine wesentliche Voraussetzung zum Erreichen der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie. Dort, wo eine natürliche Gewässerdynamik zugelassen wird oder werden kann, können auch Hochwasserereignisse unterstützend wirken. Die zeitliche Entwicklung wird an einem Beispiel dargestellt.

Durch den großflächigen Einbau technischer Uferbefestigungen an Flüssen in Deutschland haben viele Uferflächen wichtige ökologische Funktionen verloren. Naturnahe, ingenieurbiologische Bauweisen, wie Weidenspreitlagen, können Flussufer stabilisieren und gleichzeitig zum Schutz der biologischen Vielfalt und des Klimas beitragen.

Die jüngsten Sturmflutereignisse an der deutschen Nordseeküste im Januar und Februar dieses Jahres, der steigende Meeresspiegel infolge des Klimawandels sowie das wachsende Umweltbewusstsein der Bevölkerung zeigen die Notwendigkeit der fortwährenden Anpassung von Küstenschutzmaßnahmen. Diese sollen einerseits den Sturmflutereignissen standhalten, dabei andererseits möglichst naturnah gebaut werden. Dies stellt Küsteningenieurinnen und Küsteningenieure vor neue Herausforderungen und zeigt den Bedarf zur Implementierung von Nature-based Solutions im Küstenschutz.

Die Gesamtemissionen eines Gewässereinzugsgebietes am Beispiel der Blies im Saarland wurden für ausgewählte Spurenstoffe frachtbasiert ermittelt. Hierauf aufbauend wurden verschiedene emissions- und immissionsbasierte Szenarien zur Integration weitergehender Reinigungsstufen auf den kommu­nalen Kläranlagen untersucht und in ihren Kosten sowie in dem gewässerspezifischen Nutzen bewertet.

Die Kaliproduktion geht mit Eingriffen in die Natur einher. Diese Eingriffe und ihre Auswirkungen sind zu verringern. Lösungen müssen Ökologie und Ökonomie vereinbaren. Ausgereifte Abbau- und Aufbereitungsverfahren sind anzuwenden. Die Eindampfung mit nachfolgender Kristallisation und Flotation ist eine Möglichkeit, entstehende Salzabwassermengen zu reduzieren und gleichzeitig die Salze als Wertstoffe zu gewinnen.

Der Einsatz Neuartiger Sanitärsysteme (NASS) ermöglicht die Verwendung innovativer Aufbereitungs­technologien zur Abwasserbewirtschaftung im urbanen und peripheren Raum. Vorgestellt werden Untersuchungen an einem Membranbioreaktor zur Grauwasserbehandlung mit etwa 700 Einwohner­werten.

Eine Direktdosierung von Pulveraktivkohle in Membranbioreaktoren kommunaler Kläranlagen verbindet die Reinigungsleistung eines Membranbioreaktors für Kohlenstoffverbindungen, Nährstoffe, Mikroplastik und Mikroorganismen mit einer verfahrenstechnisch einfachen Spurenstoffelimination.

Filterstufen sind ein wesentlicher Bestandteil der Verfahrenskonzepte zur Spurenstoffelimination. Sie leisten auch zur weitestgehenden Phosphorelimination einen relevanten Beitrag. Wichtige Fragestellungen zur Kombination von Verfahrenskomponenten wurden zusammengetragen und Betriebsdaten kommunaler Kläranlagen ausgewertet. Zur Bilanzierung und Bewertung der Synergien für die gängigen Verfahrenskombinationen im großtechnischen Betrieb werden weitergehende Untersuchungen auf baden-württembergischen Kläranlagen durchgeführt.

In dem Interreg-Nord-West-Europa-Projekt „WOW! Wider business Opportunities for raw materials from Wastewater“ wurden für fünf kohlenstoffbasierte Produkte technische Lösungen der Rückgewinnung entwickelt, Marktpotenziale und Hemmnisse ermittelt und eine technisch-ökonomische Bewertung durchgeführt. Damit wurden wichtige Grundsteine auf dem Weg der Transition der Abwasserentsorgung von einer linearen Entsorgungswirtschaft hin zu einer Kreislaufwirtschaft gelegt.

Building Information Modeling erlangt im Bauwesen weltweit zunehmend an Bedeutung. Eine softwareneutrale Zusammenarbeit ist durch die Anwendung von openBIM und dem IFC-Austausch-Standard möglich. Die Funktionsweise dieses Standards wird anhand eines Beispiels erläutert. Es werden erforderliche Schritte aufgezeigt, um offene Bauteilbibliotheken verfügbar zu machen, welche für Planung und Bestandsdokumentation verwendet werden können. Für die Dokumentation von großen Bauwerkssystemen, wozu auch Entwässerungssysteme gehören, wird als Alternative zu Dateisammlungen die Anwendung einer Datenbank vorgestellt.