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Alternative Buhnenformen in der Elbe - hydraulische und ökologische Wirkungen

Hrsg.: Meike Kleinwächter; Uwe Schröder; Silke Rödiger; Bernd Hentschel; Andreas Anlauf

2017. XVI, 281 Seiten, 113 Abbildungen, 51 Tabellen, 19x26cm, 1070 g
Language: Deutsch

(Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft, Band 11)

ISBN 978-3-510-65327-0, gebunden, price: 54.80 €

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Keywords

BuhneLimnologieModellÖkologieUferFließgewässerBuhnenbuch

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Buhnen sind quer zum Ufer liegende Bauwerke zur seitlichen Begrenzung des Abflussquerschnitts von Flüssen und/oder zum Schutz der Ufer. Im Hinblick auf eine nachhaltige Flussentwicklung stehen sie aktuell als Schnittstelle zwischen den Belangen und Anforderungen der Wasserstraßennutzung und der Verbesserung des ökologischen Zustands auch vor dem Hintergrund der Wasserrahmenrichtlinie im Fokus.
Der vorliegende Band dokumentiert die vielfältigen und interdisziplinären Erkenntnisse zu hydraulischen und ökologischen Wirkungen von Buhnen in der Elbe und stellt Instrumente zur Bewertung alternativer Buhnenformen vor. Zwei neue Buhnentypen – Knick- und Kerbbuhnen – wurden im Rahmen des Projektes Ökologische Optimierung von Buhnen in Modellversuchen entwickelt und an der Mittleren Elbe auf Basis beschädigter Buhnen gebaut. Ziel war die Gestaltung von Buhnen, die die hydromorphologische Dynamik in den Buhnenfeldern erhöhen und der dortigen Verlandungen entgegenwirken. Untersucht wurde das Potenzial dieser Buhnentypen zur Förderung naturnaher Uferlebensräume unter Beibehaltung ihrer hydraulischen Regelungsfunktion. Neben hydrodynamischen und morphologischen Parametern wurden mit der Vegetation, den Laufkäfern, dem Makrozoobenthos und den Fischen terrestrische und aquatische biologische Indikatoren zur Bewertung der neuen Buhnentypen herangezogen. Aus den Erkenntnissen der langjährigen Untersuchungen leiten die Autoren Empfehlungen für die Gestaltung und Unterhaltung von Buhnen ab und geben darüber hinaus vielfältige Hinweise zum interdisziplinären Monitoring an Fließgewässern.
Der Band richtet sich an Akteure und Beteiligte der Gewässerunterhaltung und -entwicklung, des Hochwasserschutzes und der Wasserstraßenverwaltung sowie an Wissenschaftler im Bereich der Gewässerforschung. Er bietet einen umfassenden Einblick in die ökologischen Wirkungszusammenhänge zwischen Buhnen als Regelungsbauwerk und dem Lebensraum Buhnenfeld. Derartige Kenntnisse sind die Basis für die Entwicklung naturnaher Uferbereiche und damit Teil eines zukunftsweisenden Managements großer Fließgewässer.

Bespr.: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2017 (10) Nr. 4 top ↑

Das als Band 11 in der Reihe „Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft“ erschienene Buch „Alternative Buhnenformen in der Elbe – hydraulische und ökologische Wirkungen (Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft)“ dokumentiert die vielfältigen und interdisziplinären Erkenntnisse zu hydraulischen und ökologischen Wirkungen von Buhnen in der Elbe und stellt Instrumente zur Bewertung alternativer Buhnenformen vor. Zwei neue Buhnentypen – Knick- und Kerbbuhnen – wurden im Rahmen des Projektes Ökologische Optimierung von Buhnen in Modellversuchen entwickelt und an der Mittleren Elbe auf Basis beschädigter Buhnen gebaut. Ziel war die Gestaltung von Buhnen, die die hydromorphologische Dynamik in den Buhnenfeldern erhöhen und der dortigen Verlandungen entgegenwirken. Untersucht wurde das Potenzial dieser Buhnentypen zur Förderung naturnaher Uferlebensräume unter Beibehaltung ihrer hydraulischen Regelungsfunktion. Neben hydrodynamischen und morphologischen Parametern wurden mit der Vegetation, den Laufkäfern, dem Makrozoobenthos und den Fischen terrestrische und aquatische biologische Indikatoren zur Bewertung der neuen Buhnentypen herangezogen. Aus den Erkenntnissen der langjährigen Untersuchungen leiten die Autoren Empfehlungen für die Gestaltung und Unterhaltung von Buhnen ab und geben darüber hinaus vielfältige Hinweise zum interdisziplinären Monitoring an Fließgewässern. Der Band richtet sich an Akteure und Beteiligte der Gewässerunterhaltung und -entwicklung, des Hochwasserschutzes und der Wasserstraßenverwaltung sowie an Wissenschaftler im Bereich der Gewässerforschung. Er bietet einen umfassenden Einblick in die ökologischen Wirkungszusammenhänge zwischen Buhnen als Regelungsbauwerk und dem Lebensraum Buhnenfeld.

KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2017 (10) Nr. 4, Seite 249

Bespr.: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2017 (10) Nr. 5 top ↑

Im Hinblick auf eine nachhaltige Flussentwicklung stehen Buhnen aktuell als Schnittstelle zwischen den Belangen und Anforderungen der Wasserstraßennutzung und der Verbesserung des ökologischen Zustands auch vor dem Hintergrund der Wasserrahmenrichtlinie im Fokus. Der vorliegende Band „Alternative Buhnenformen in der Elbe – hydraulische und ökologische Wirkungen“ dokumentiert die vielfältigen und interdisziplinären Erkenntnisse zu hydraulischen und ökologischen Wirkungen von Buhnen in der Elbe und stellt Instrumente zur Bewertung alternativer Buhnenformen vor. Zwei neue Buhnentypen – Knick- und Kerbbuhnen – wurden im Rahmen des Projektes Ökologische Optimierung von Buhnen in Modellversuchen entwickelt und an der Mittleren Elbe auf Basis beschädigter Buhnen gebaut. Ziel war die Gestaltung von Buhnen, die die hydromorphologische Dynamik in den Buhnenfeldern erhöhen und der dortigen Verlandungen entgegenwirken. Untersucht wurde das Potenzial dieser Buhnentypen zur Förderung naturnaher Uferlebensräume unter Beibehaltung ihrer hydraulischen Regelungsfunktion. Neben hydrodynamischen und morphologischen Parametern wurden mit der Vegetation, den Laufkäfern, dem Makrozoobenthos und den Fischen terrestrische und aquatische biologische Indikatoren zur Bewertung der neuen Buhnentypen herangezogen. Aus den Erkenntnissen der langjährigen Untersuchungen leiten die Autoren Empfehlungen für die Gestaltung und Unterhaltung von Buhnen ab und geben darüber hinaus vielfältige Hinweise zum interdisziplinären Monitoring an Fließgewässern. Der Band richtet sich an Akteure und Beteiligte der Gewässerunterhaltung und -entwicklung, des Hochwasserschutzes und der Wasserstraßenverwaltung sowie an Wissenschaftler im Bereich der Gewässerforschung. Er bietet einen umfassenden Einblick in die ökologischen Wirkungszusammenhänge zwischen Buhnen als Regelungsbauwerk und dem Lebensraum Buhnenfeld. Derartige Kenntnisse sind die Basis für die Entwicklung naturnaher Uferbereiche und damit Teil eines zukunftsweisenden Managements großer Fließgewässer.

Korrespondenz Wasserwirtschaft 2017 (10) Nr. 5, Seite 316

Inhaltsverzeichnis top ↑

1 Einleitung  1
Andreas Anlauf, Bernd Hentschel, Meike Kleinwächter, Silke Rödiger und
Uwe Schröder
2 Die Elbe und ihre Ufer  5
Andreas Anlauf und Bernd Hentschel
3 Buhnen an der Elbe und ihre Umgestaltung  11
Bernd Hentschel und Martin Henning
3.1 Regelbuhnen der Elbe 11
3.1.1 Bau und Dimensionierung von Regelbuhnen  12
3.1.2 Wirkung von Regelbuhnen  13
3.2 Entwicklung alternativer Buhnentypen  17
3.2.1 Schadensklassen an Buhnen 17
3.2.2 Hydraulische und morphologische Anforderungen an alternative
Buhnenformen 19
3.2.3 Funktionsbeschreibung der Versuchsbuhnen und Untersuchungsbedarf  20
3.3 Physikalische Modelle zur Wirkungsanalyse  20
3.3.1 Aerodynamisches Modell  21
3.3.2 Hydraulisches Modell  23
3.3.3 Synthese der Modelluntersuchungen  29
3.4 Umgestaltung von Buhnen im Freiland  29
4 Untersuchungsgebiet und Monitoringkonzepte  33
Silke Rödiger, Meike Kleinwächter, Uwe Schröder, Frank Meyer, Bernd Hentschel und Detlef Wahl
4.1 Charakterisierung des Untersuchungsgebietes 33
4.1.1 Naturräumliche Lage, Geologie und Böden . 34
4.1.2 Klimatische Verhältnisse 35
4.1.3 Hydrologie, Hydraulik und Morphologie  37
4.1.4 Potenzielle natürliche Vegetation 38
4.1.5 Schutz und Nutzung 39
4.2 Buhnen und Buhnenfelder im Untersuchungsgebiet 40
4.2.1 Buhnenfelder in den Teilgebieten Schönberg und Rühstädt 40
4.2.2 Buhnenfelder in den Teilgebieten Scharpenlohe und Bälow  41
4.3 Monitoring- und Bewertungskonzepte  42
4.3.1 Untersuchungszeitraum  43
4.3.2 Indikation und Prognose . 45
4.3.3 Synthese und Bewertung  48
5 Indikation und Prognose der Wirkung unterschiedlicher
Buhnenformen
 49
Meike Kleinwächter und Uwe Schröder
5.1 Hydraulik und Morphodynamik 51
Martin Henning und Bernd Hentschel
5.1.1 Datenerhebung 52
5.1.2 Morphologie  54
5.1.3 Morphodynamik  60
5.1.4 Fließgeschwindigkeiten  65
5.1.5 Bewertung der Ergebnisse  69
5.1.6 Zusammenfassung  71
5.2 Vegetation  72
Uwe Schröder, Anselm Krumbiegel, Andreas Sundermeier, Detlef Wahl und Frank Meyer
5.2.1 Untersuchungskonzept und methodische Grundlagen  72
5.2.1.1 Erfassung der Vegetation  73
5.2.1.2 Aufbau eines raumzeitlichen Vegetationsmodells  75
5.2.1.3 Ableitung und Bewertung von Veränderungen der Vegetationsausstattung  77
5.2.2 Biotop- und Vegetationsausstattung  83
5.2.2.1 Annuelle Uferfluren  84
5.2.2.2 Flutrasen und sonstige Gesellschaften wechselfeuchter Standorte 88
5.2.2.3 Seggenriede und Röhrichte 88
5.2.2.4 Weitere Vegetationseinheiten  88
5.2.2.5 Naturschutzfachliche Würdigung der Vegetationsausstattung  89
5.2.3 Raum-Zeit-Dynamik und Persistenz der annuellen Uferfluren  90
5.2.4 Einfluss des Buhnentyps auf die Vegetation 99
5.2.5 Resümee 105
5.3 Laufkäfer (Carabidae) 107
Meike Kleinwächter, Tobias Münchenberg, Otto Richter und Otto Larink
5.3.1 Monitoring und Modellierung  108
5.3.1.1 Datenerhebung und -auswertung  109
5.3.1.2 Habitatmodellierung  111
5.3.2 Artengemeinschaft der Buhnenfelder 113
5.3.3 Räumliche und zeitliche Verteilung 120
5.3.3.1 Einfluss der Habitatfaktoren 120
5.3.3.2 Einfluss der Buhnenform  123
5.3.4 Habitateignung für die Zielart Bembidion velox 124
5.3.4.1 Schlüsselfaktoren für die Populationsentwicklung  125
5.3.4.2 Robustheit und Gültigkeit von Habitateignungsmodellen 128
5.3.5 Räumlich und zeitlich explizite Modelle für Bembidion velox 129
5.3.5.1 Datenbasis und Modellansatz  130
5.3.5.2 Simulation der Habitatverfügbarkeit in den Buhnenfeldern  131
5.3.5.3 Entwicklung annueller Uferfluren – ein theoretischer Ansatz zur Ableitung dynamischer Modellparameter  136
5.3.6 Resümee: Potenzial von Buhnenmodifikationen 139
5.4 Makrozoobenthos  141
Thomas Ols Eggers und Silke Rödiger
5.4.1 Methoden der Erfassung, Bewertung und Modellierung 142
5.4.1.1 Fangdesign  142
5.4.1.2 Umweltparameter  144
5.4.1.3 Potamon-Typie-Index (PTI) basierte Bewertung der Buhnenfelder  145
5.4.1.4 Habitatmodellierung 145
5.4.2 Charakterisierung der Artengemeinschaften  146
5.4.2.1 Arteninventar und Besiedlung der Buhnenfeldkompartimente  146
5.4.2.2 Leitarten der Besiedlung der Hart- und Weichsubstrate  151
5.4.2.3 Perspektiven der Makrozoobenthos-Entwicklung und Einwanderung
von Neozoen  153
5.4.2.4 Auswirkung der Wasserstandsdynamik im Untersuchungszeitraum 154
5.4.3 Bewertung der Buhnenfelder mittels Potamon-Typie-Index (PTI) 158
5.4.4 Verbreitungsmuster und Habitatmodelle ausgewählter Beispielarten  160
5.4.5 Räumlich und zeitlich explizite Habitatmodelle  162
5.4.6 Resümee: Schlüsselfaktoren und Wirkung der Buhnenformen  163
5.5 Fische  165
Ralf Thiel, Renate Thiel, Dennis Eick, Jörg Heinrichs, Dietmar Lill, Sven Oesmann und Ronny Weigelt
5.5.1 Methoden der Erfassung, Bewertung und Modellierung 166
5.5.1.1 Monitoring 166
5.5.1.2 Proben- und Datenbearbeitung 169
5.5.1.3 Anwendung eines IBI-basierten Bewertungsverfahrens für
Buhnenfelder und Buhnenfeldtypen  171
5.5.1.4 Habitatmodellierung  174
5.5.2 Arteninventar, Gefährdungsstatus, Gildenzugehörigkeit und Präsenz  178
5.5.3 Struktur der Fischfauna in verschiedenen Buhnenfeldtypen  180
5.5.4 Fischökologische Bewertung von Buhnenfeldern nach dem IBI  185
5.5.5 Einfluss von Umweltvariablen auf die Fischfauna in den Buhnenfeldern  186
5.5.6 Beziehungen zwischen Fischen und Makrozoobenthos 187
5.5.7 Habitateignungsmodelle für die dominanten Fischarten  188
5.5.8 Prognose und Bilanzierung der Habitateignung von Buhnenfeldern für die
Indikatorarten Flussbarsch und Quappe 191
5.5.9 Resümee 195
6 Alternative Buhnenformen in der Elbe – Synthese 197
Uwe Schröder und Meike Kleinwächter
6.1 Hydraulik und Morphologie 198
6.2 Biologische Indikation  201
6.3 Multikriterielle Bewertung für die Praxis  205
6.3.1 Aufbau einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse und Formulierung
unterschiedlicher
Ziele für Buhnen 206
6.3.2 Multikriterielle Bewertung der Buhnentypen  212
7 Fazit und Ausblick 219
Meike Kleinwächter, Uwe Schröder, Bernd Hentschel, Andreas Anlauf, Silke Rödiger und Ralf Baufeld
7.1 Fazit 220
7.1.1 Hydraulische Funktion von Buhnen – Modelle und Freilanduntersuchungen  221
7.1.2 Struktur und Dynamik in Buhnenfeldern – methodische Aspekte 223
7.1.3 Lebensraum Buhnenfeld – Indikation und Prognose 226
7.1.4 Wissenstransfer in die Praxis – Übertragbarkeit innerhalb des Elberaums
und auf andere Flusssysteme  228
7.2 Ausblick 230
Literatur  237
Abbildungsverzeichnis  259
Tabellenverzeichnis  262
Abkürzungen  265
Glossar  267