Forschungsbericht 2007



Pilotmaßnahme zur strukturellen Verbesserung der Salmoniden-Laichgebiete in der Dhünn

Institut: Wasserbau
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Erik Pasche
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Erik Pasche
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Ing. Arzu Kilic , Dipl.-Ing. Monika Donner
Projektnummer: E.3-11.021
Laufzeit: 01.08.2004 - 30.10.2006
Finanzierung: Wuppertalverband


 

Entwicklung eines Geschiebemanagements für die Revitalisierung von Laichgebieten für Salmoniden in dem, durch eine Talsperre beeinflusstem Gewässer Dhünn. In diesem Zusammenhang wird die potentiell-natürliche Abfluss- und Stofflussdynamik anhand der aktuellen Gegebenheiten modelliert und die morphodynamischen Prozesse des Gewässers herausgearbeitet. Das Projekt zielte auf eine Revitalisierung des Pilotgewässers Dhünn, um die Habitat- und Laichgebietsstrukturen für Salmoniden zu verbessern. Die Ansprüche lachsartiger Fische an das zukünftige Laichgewässer stellten somit die wichtigsten Randbedingungen für die geplante Wiederbelebung des Gewässers. Soll den Salmoniden in der Dhünn ein geeignetes Laichgebiet geboten werden, so ist die Gesamtheit aller Umweltfaktoren, die für das Überleben der Fischarten von Bedeutung sind, zu beachten. Dementsprechend spielen neben den Strömungsverhältnissen, der Wassertemperatur und der Wasserqualität insbesondere das Sohlsubstrat eine wichtige Rolle. Für die Salmoniden als typische Kieslaicher muss die angestrebte Revitalisierung zu einem Aufbrechen der vorhandenen, natürlichen Abpflasterung an der Sohle führen und eine stetige Umlagerung des Sediments hin zu feinkiesigem Material fördern. Darüber hinaus ist eine Erhöhung der Strukturvielfalt im Gewässer durch die bewusste Schaffung von Stillwasserzonen und Rauschen für eine verbesserte Habitatsausbildung notwendig.Der derzeitige Gewässerzustand der Dhünn wird von einer entscheidenden Beeinträchtigung im Oberwasser geprägt. So wurde mit der Errichtung der Großen Dhünntalsperre nicht nur in die Hydraulik, sondern auch die in Stoffflussprozesse maßgeblich eingegriffen. Die Dhünn erhält nur einen über den Talsperrenauslass regulierten, deutlich verminderten Zufluss. Dieser Zufluss transportiert keinerlei Geschiebe und Schwebstoffe auf natürlichem Weg in die Dhünn, so dass im Unterwasser der Talsperre die Stofftransportprozesse im Ungleichgewicht stehen. Durch den fehlenden Geschiebeeintrag stellt sich unterhalb der Talsperre immer eine erodierende Tendenz an Sohle und Böschung ein. An der Gewässersohle des Pilotgewässers ist, durch die ursprüngliche, ausgeprägte hydraulische Belastung die ehemals, um das Vierfache über der heutigen Belastung lag, eine natürliche Abpflasterung entstanden. Dadurch schützt das grobkiesige bis steinige Material das darunter liegende kiesige bis sandige Substrat vor Erosion. Eine kontinuierliche Umlagerung und Durchmischung des Sohlsubstrates findet nicht statt.Im Rahmen dieses Projektes wurden insgesamt drei Revitalisierungsvarianten untersucht. Alle drei Maßnahmen wurden hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Geschiebetransportprozesse in der Dhünn basierend auf der derzeit bestehenden Hydraulik, Hydrologie und Morphodynamik in der Dhünn untersucht.Im Vorwege zu diesen Untersuchungen wurden unter Anwendung eines hydrologischen Modells für den derzeit vorhandenen Zustand und den potentiell natürlichen Zustand (vor Errichtung des Talsperrenraumes) Abflussganglinien und die dazugehörigen Dauerlinien erhoben. In einer 1d stationären hydraulischen Simulation wurden die Abhängigkeiten zwischen den Fließgeschwindigkeiten, Wasserständen, Fließwiderständen und Energiehöhen zu den jeweiligen Abflussereignissen je Querprofil erfasst. Der Geschiebetransport an der natürlichen Deckschicht wurde mittels zwei empirischer Berechnungsverfahren je Profil und hydraulischer Belastung bilanziert. Die erodierenden, sedimentierenden und mobilisierten Geschiebemengen wurden mittels Überlagerung der Dauerlinien für den derzeit vorhandenen Zustand und den potentiell natürlichen Zustand ausgewertet. Die Geschiebebewegungen im IST-Zustand sollte durch gezielte Revitalisierungsmaßnahmen erhöht werden. So wurden drei impulsgebenden Maßnahmen zur Wiederbelebung der natürlichen Strukturen und der Gewässerdynamik mit fortlaufender Geschiebeumlagerung untersucht. Diese umfassten eine "eigendynamische mäandrierte Entwicklung mittels Totholzstrukturen", "Geschiebezugabe und Geschieberückhalt mittels Gewässeraufweitungen" und eine "Abflussdynamisierung mittels Talsperrensteuerung". Dabei galt es, sich der Geschiebebewegungen im potentiell natürlichen Zustand anzunähern. Aber nicht nur alleinig die Geschiebebewegung, sondern auch die Schaffung kleiner strömungsvariabler Strukturen sowie die Förderung einer hydraulisch bedingten, stetigen Sohlsubstratumlagerung standen bei den Revitalisierungsuntersuchungen im Vordergrund.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.

 


Stichwörter

  • 1-dimensionales Spiegellinienmodell
  • Abflussdynamisierung
  • Abpflasterungsprozesse
  • Erosions- u. Sedimentationsraten
  • Geschieberaten
  • Geschieberückhalt
  • Geschiebetransport
  • Geschiebezugabe
  • Gewässeraufweitungen
  • NA-Modell
  • Niederschlagsabflussmodell
  • Revitalisierung
  • Salmoniden
  • Stationäres 1d Spiegellinienmodell
  • Talsperrenvermessung
  • Totholz
  • Totholzmaßnahmen