1.2.01 Das Elbegebiet – Ein Forschungsmodell für die Flussbewirtschaftung der Zukunft

Das Flussgebiet der Elbe bietet Wissenschaftlern ökologischer Disziplinen ein äußerst spannendes Forschungsfeld. Während die Wasserqualität der Elbe bis vor einigen Jahren äußerst schlecht war, konnten die Auen des ehemaligen Grenzflusses die vielfältige Struktur behalten, die den meisten Flüssen vergleichbarer Größe durch Baumaßnahmen geraubt wurde. So haben der 1.091 Kilometer lange Strom und sein Einzugsgebiet das Potenzial, auch in Zukunft als naturnahe Flusslandschaft zu überleben. Das Elbe-Gebiet gilt daher als Modellregion, in der Experten Nutzungskonflikte erforschen und Lösungskonzepte erarbeiten.

Wegen ihrer Struktur und Geschichte ist die Elbe Gegenstand von vielerlei Forschungsaktivitäten unterschiedlichster wissenschaftlicher Disziplinen – ganz im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie Die Richtlinie 2000/60/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 „zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik“ – Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) – bildet den Ordnungsrahmen zum Schutz aller Gewässer. Vorrangiges Ziel ist die Herstellung eines „guten Zustands“ der Gewässer. Die WRRL verfolgt einen flächenhaften, flussgebietsweiten Ansatz, der alle signifikanten Belastungen im Einzugsgebiet der Gewässer erfasst und ihre Auswirkungen auf die Gewässer bewertet. . Denn diese verlangt ein Flussgebietsmanagement Gesamtheit der Maßnahmen, die dabei helfen, Gewässer so zu bewirtschaften, dass sie dem Allgemeinwohl dienen. Ziel ist es, dass vermeidbare Beeinträchtigungen ihrer ökologischen Funktionen und der direkt von ihnen abhängigen Landökosysteme und Feuchtgebiete bezüglich des Wasserhaushalts unterbleiben, sodass insgesamt eine nachhaltige Entwicklung gewährleistet wird. Planungsräume sind Flussgebietseinheiten, zu denen die Einzugsgebiete einschließlich des Grundwassers und der Küstengewässer gehören. , das sich an Nachhaltigkeitsaspekten orientiert. Entwicklungskonzepte für große Flusslandschaften mit ihren vielfältigen Wechselwirkungen gab es zuvor – auch international – erst ansatzweise. Mittlerweile setzt sich die Erkenntnis durch, dass der Erhalt von Flusslandschaften eine ganzheitliche Betrachtung erfordert, die sich auf eine komplexe Bewertung der ökologischen und wirtschaftlichen Situation im Flusseinzugsgebiet stützen muss.

In diesem Sinne hat das BMBF von 1996 bis 2005 im „Forschungsverbund Elbe-Ökologie“ mit rund 20 Millionen Euro 28 wissenschaftliche Projekte gefördert. In den Einzelprojekten untersuchten Experten ökologische und ökonomische Zusammenhänge und entwickelten Lösungskonzepte für verschiedene Nutzungsansprüche der Landwirtschaft, des Naturschutzes, der Wasserwirtschaft und der Schifffahrt.

Naturräume statt Verwaltungseinheiten

Die Forscher sollten nicht nur wissenschaftliche Erkenntnisse sammeln, sondern auch Instrumente und Handlungsempfehlungen für Politiker und Planer erarbeiten. Entsprechend den Anforderungen der EU-Wasserrahmenrichtlinie wurden der Strom, seine Auen und das Einzugsgebiet Teil der Erdoberfläche, von dem aus Wasser einem bestimmten Gewässerabschnitt zufließt. Es wird zwischen oberirdischem und unterirdischem Einzugsgebiet unterschieden. Die Wasserscheide markiert die Grenze des Einzugsgebiets. dabei als funktionale Einheit betrachtet. Gerade die Auswirkungen der Elbeflut 2002 und der extremen Trockenheit 2003 haben auf drastische Weise deutlich gemacht, dass ökologische Phänomene nicht innerhalb von Verwaltungsgrenzen, sondern von Naturräumen zu betrachten sind.

Drei Forschungsschwerpunkte

Themenbereich „Ökologie der Fließgewässer“
Schlagworte wie „Schaffung von Retentionsräumen Im Seitenbereich des Flussbetts und in der Flussaue wird bei Überflutungen ein Teil des Wassers zwischengespeichert. Dies führt dazu, dass das Wasser flussabwärts langsamer steigt. Die Hochwasserwelle wird verzögert und verläuft flacher. Je geringer das Gefälle, desto größer die Retention. Die Fläche, die zur Retention beiträgt, heißt Retentionsfläche. durch Verlegung von Deichen“ und „Garantie von Mindestfahrwassertiefen durch angepasste flussbauliche Unterhaltungsmaßnahmen“ sind nach den Hochwassern in aller Munde. Aber solche Maßnahmen haben Einfluss auf die Wasserstände, wirken auf die Hydrodynamik Ein Teilgebiet der Strömungslehre, das sich mit den dynamischen Prozessen, den Speicher- und Transportvorgängen in hydraulischen Systemen beschäftigt. sowie Morphodynamik Dynamische Entstehung von Formen durch Abtrag oder Ablagerung beispielsweise durch Witterungseinflüsse, aber auch durch hydrologische Prozesse. der Gewässer und beeinflussen die Lebensbedingungen von Fischen und Kleinstlebewesen. Besonders die kleinsten Organismen in der Elbe haben für Stoffumsetzungen und damit für die Gewässergüte eine große Bedeutung. Die Forscher gingen diesen Zusammenhängen nach, indem sie die morphologischenDie äußere Form betreffend., hydraulischen und biozönotischen Eine Biozönose ist eine Gemeinschaft von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen in einem abgrenzbaren Lebensraum (Biotop). Wirkungsgeflechte untersuchten. Im Mittelpunkt stand die Frage, welche Prozesse die Zusammensetzung und die Dynamik der Lebensgemeinschaften in der Elbe steuern. Antwort gaben die Ergebnisse eingehender Felduntersuchungen und die erarbeiteten Modelle. So entstand ein zeitgemäßer, umfassender Überblick über die Erforschung der Wasserqualität, der auch Entscheidungshilfen für die Planung wasserbaulicher Maßnahmen beinhaltet.

Themenbereich „Ökologie der Auen“
Bauliche Eingriffe in Flüsse und Landnutzungsänderungen in Auen haben ökologische Folgen. In der öffentlichen Diskussion werden verstärkt die Ausweisung von Überschwemmungsgebieten und die Renaturierung Rückbau von Flussbegradigungen oder Verbauungen des Flussbetts mit dem Ziel, wieder natürliche Fließverhältnisse herzustellen. von Flussauen gefordert. Doch es stellt sich die Frage, wie eine umweltgerechte Auenentwicklung im Elbegebiet aussehen kann. Die Konsequenzen für die betroffene Landwirtschaft, die Bevölkerung sowie die Tier- und Pflanzenwelt müssen berücksichtigt werden. Die Projekte dieses Themenbereichs zeigen Handlungsempfehlungen für den Naturschutz auf und formulieren Leitbilder für die ökologische Entwicklung der Auen, wobei auch wirtschaftliche Aspekte beachtet sind. Dazu mussten die aktuellen Forschungsergebnisse zu Steuerfaktoren, Bioindikation Ermittlung natürlicher oder menschlicher Umwelteinflüsse mittels geeigneter Organismen (Bioindikatoren). und Prognose der Lebensgemeinschaften der Elbe und ihrer Auen zusammengefügt werden. Parallel bestand ein wesentlicher Teil der Arbeiten darin, Nutzen und Kosten von Eingriffen aufzuzeigen, denn sie sind letztendlich entscheidend für politische Entscheidungen. So haben die Forschungsergebnisse beispielsweise auch wesentliche Grundlagen für das Planfeststellungsverfahren zur Deichrückverlegung bei Lenzen geliefert. Es ist bisher das bundesweit größte Vorhaben dieser Art und mittlerweile umgesetzt.

Themenbereich „Landnutzung im Einzugsgebiet“
Diffuse Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft sind heute einer der wesentlichen Belastungsfaktoren für die Gewässerqualität der Elbe. Die Ursachen für diese Einträge sind aufgrund der naturräumlichen Eigenschaften und der Nutzungsstrukturen im Elbe-Einzugsgebiet regional sehr unterschiedlich. In den Projekten dieses Themenbereichs prüften die Wissenschaftler, wie die Gewässerqualität der Elbe und damit auch der Nordsee durch eine veränderte Landnutzung oder andere landwirtschaftliche Verfahren verbessert werden kann. Mithilfe von Wasser- und Stoffhaushaltsmodellen zeigten sie, welche Maßnahmen ökologisch anzustreben und ökonomisch vertretbar sind, um die Landnutzung und den Wasserhaushalt im Elbegebiet zu steuern. Auf dieser Grundlage wurden Strategien zur Minderung von Gewässerbelastungen entwickelt und vorgeschlagen. Hervorzuheben ist hier beispielsweise das Verfahren der konservierenden Bodenbearbeitung. Dieses Bewirtschaftungssystem wirkt sich positiv auf bodenphysikalische, hydrologische und biologische Parameter aus, senkt den Bodenabtrag und verringert damit gleichzeitig die Phosphateinträge in die Gewässer

Darstellung der Ergebnisse in unterschiedlichen Medien

Die Ergebnisse des Forschungsverbunds Elbe-Ökologie wurden in drei Medien für unterschiedliche Bedürfnisse aufbereitet:

• Das internetbasierte Elbe-Informations-System (ELISE) gibt Auskunft über die Elbe-Ökologie- Forschung und unterstützte die Koordination der Projektarbeiten.
• Die fünf Bände der Publikationsreihe „Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft“ fassen die Erkenntnisse projektübergreifend zusammen und stellen Konzepte für die Praxis vor (http://www.weissensee-verlag.de/verlagsprogramm/04_niw_flusslandschaft.htm).
• Das „Elbe-DSS Computerbasiertes Instrument, das Entscheidungsträgern hilft, Informationen zu bewerten und Auswirkungen von Handlungsmöglichkeiten zu beurteilen (Entscheidungshilfssystem). “, ein Entscheidungs-Unterstützungs-System zum Flusseinzugsgebiets-Management, strukturiert das für das Elbe-Einzugsgebiet erarbeitete Fachwissen sowie verwendete Computermodelle und Daten in einem Grundgerüst. Solche Systeme können Behörden künftig bei der Bewirtschaftungsplanung helfen. Sie erlauben es, vorab die komplexe Wirkung einzelner Maßnahmen im Hinblick auf die zu erreichenden Ziele zu erkennen. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) stellt den entwickelten Prototypen des Elbe-DSS Entscheidungs-Unterstützungs-System (Decision Support System) zum Flusseinzugsgebietsmanagement. Es strukturiert das für die Elbe erarbeitete Fachwissen, die verwendeten Computermodelle und Daten in einem Grundgerüst. per Internet frei zur Verfügung (http://elise.bafg.de/?3283).

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1.2.02 Untersuchung an Rhein und Ems

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1.2 Flussgebiete