Diskussion und Vergleich flussbaulicher Maßnahmen nach dem Prinzip des Instream River Training anhand einer Projektanalyse. Entwicklung einer Ziel-/Wirkungsmatrix, um die Vorhersage der Wirkung des Instroom River-Trainings zu verbessern.
Rechtlicher Rahmen
Laut EU-WRRL wird der ökologische Zustand von Oberflächengewässern als die Qualität der Struktur und Funktionalität der mit Oberflächengewässern verbundenen aquatischen Ökosysteme definiert.
Anthropogene Eingriffe in Flusssysteme
Herausforderungen des naturnahen Flussbaus
Durch das Induzieren eines oder mehrerer Sekundärströme wird der Strom verändert und der Stromangriff auf die Bank verringert. Die folgenden Kapitel erläutern die Entwicklung des Instream River Training von der Entstehung der Grundidee bis zur Präsentation der aktuellen Gestaltungselemente.
Viktor Schauberger
Die Flutsysteme wurden mit einem eiförmigen Querschnitt und einer Anordnung in mäanderförmigen Rillen sowie zusätzlichen kleinen Strukturelementen ausgeführt, durch die die Strömungslinie bei der Bildung einer Spiralströmung in der Mitte des Kanals konzentriert wurde. 1931 meldete Schauberger ein Patent auf die Wasserströmung in Rohren und Kanälen an. Gleichzeitig wird durch die Anlagen laut Schauberger eine „Energetisierung des Wassers“ erreicht, die einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Wasserqualität leistet.
Iowa Vanes
Iowa Vanes werden zum Uferschutz, zur Bodenbeladungskontrolle oder zur Erhöhung der Fließtiefe in der Mitte des Wassergebiets für die Schifffahrt eingesetzt (vgl. ODGAARD, 2005; ODGAARD, et al., 1991; zitiert in MENDE, 2005). Die In-Stream Structures von ROSGEN und die Iowa Vanes von ODGAARD können ebenfalls zum Instream River Training gezählt werden (ROSGEN, 2011; WERDENBERG, et al., 2012).
Ziel
Sie zeichnen sich durch ein natürliches Aussehen aus und haben eine ähnliche Strömungswirkung wie die Iowa-Paddel und der Strömungstrichter (siehe Kapitel 5).
Entwicklung von Buhnen
Bauweise
Die Schutzsteine haben etwa die gleiche Größe wie die Blöcke und werden unter der Erdoberfläche platziert, so dass dennoch eine ökologisch wertvolle Ritztiefe geschaffen werden kann. Wasserbausteine mit einem hohen Silikatanteil sollen für ausreichende Formstabilität sorgen und die Selbstreinigungskraft des Kieselsäureflusses fördern.
Hydraulische Wirkungsweise
Lenkbuhnen zum Uferschutz
Strömungsverhältnisse in Flusskrümmungen
Bei einem gleichmäßigen Querschnitt bewegt sich die maximale Geschwindigkeit des Hauptstroms am Anfang der Biegung zunächst zum Innenufer und wandert dann zum Streichufer (siehe Abbildung 4-8). Der Sekundärstrom bewirkt dann eine Umverteilung des Hauptstroms und verschiebt die maximale Geschwindigkeit in Richtung des äußeren Ufers, wobei der kürzere Strömungsweg und das leicht erhöhte Längsgefälle im Inneren dazu neigen, die maximale Geschwindigkeit in Richtung des inneren Ufers zu ziehen.
Hydraulische Wirkungsweise in Flusskrümmungen
Um die Strömung in Richtung des inneren Ufers umzuleiten, werden auf einer Seite des äußeren Ufers nacheinander Steuerkanäle installiert, da die kontrollierte Strömung nach einer bestimmten Strecke wieder zum Stoßufer zurückgezogen wird (Abbildung 4-10, Draufsicht). Der Schutz des harten Ufers kann durch den Einbau von umgekehrten Dachrinnen reduziert werden, in manchen Fällen kann darauf auch ganz verzichtet werden, ohne dass die Stabilität des Flussbetts bei Überschwemmungen gefährdet wird (SINDELAR, et al., 2009; MENDE, et al., 2010; WERDENBERG, et al., 2012; GROBER, 2011; MENDE, et al., 2012; MEYENBURG, 2007).
Allgemeines
Bauweise
Hydraulische Wirkungsweise
Allgemeines
Durch diese doppelte räumliche Krümmung erhält die „Schauberger Rampe“ eine Konzentration des Abflusses zur Mitte hin. Heutzutage werden je nach Gegebenheiten und Anforderungen neben der „Schauberger Rampe“ häufig auch Rampen (glatt und rau, Steigung 1:3 bis 1:10) oder normales Gleiten (Steigung 1:20 bis 1:30) realisiert ( LfU, 2000; ROLKER). , 2004).
Bauweise
Nähere Informationen zum Aufbau und zur Dimensionierung einer Pendelrampe finden Sie in der Diplomarbeit von Dipl.-Ing. Allerdings ist zu beachten, dass die Dimensionierung der Tanks und Stäbe der Pendelrampe (Überlaufhöhen und damit minimaler und maximaler Durchfluss, Tankvolumen und damit die Energiefreisetzung im Tank (siehe Kapitel 6.3), Stabneigung und damit das Verhältnis von (Wanderkorridore) verändern die Bedingungen für den jeweiligen Gewässer- und Flussabschnitt im Hinblick auf den ökologischen Raum und das Fischereigebiet und damit die Anforderungen an die typischen Wasserorganismen.
Hydraulische Wirkungsweise
Es stellte sich heraus, dass bei einem kleinen Verhältnis von Beckenlänge zu Beckentiefe der Übergang von „Slip Flow“ zu Fast Flow bereits bei geringen Fließgeschwindigkeiten erfolgt. Ein großes Verhältnis hat den Vorteil, dass der „Tropfenfluss“ bei sehr großen Leistungen aufrechterhalten werden kann.
Sohlgrundlenkbuhnen im Ellikerbach, Kanton Zürich, Schweiz
Auswirkungen
Im Gegensatz dazu zeigten die in Blockbauweise errichteten Steuerbuhnen vielfältigere Strömungsverhältnisse und fügten sich besser in den Gewässerkörper ein (vgl. MENDE, et al., 2012). Hervorzuheben ist, dass sich die Zahl der größeren Fische (> 30 cm) verfünffacht hat, was auf die neu entstandenen Ställe (Fischbestände) in der Nähe der Steuerkrippe zurückzuführen ist (vgl. MENDE, et al., 2012).
Sohlgrundlenkbuhnen in der Mürz, Kraftwerk Trieb, Steiermark
Auswirkungen
Die Veränderungen der Bodenmorphologie im Vergleich zum Ausgangszustand sind daher nicht vollständig auf die Bodenkontrollbuhnen zurückzuführen. Bei der Messung im Juli 2007 waren die Buhnen nur teilweise überflutet, im November waren sie vollständig überflutet.
Sohlgrundlenkbuhnen in der Taverna, Kanton Freiburg, Schweiz
Auswirkungen
Die Sedimentationszone (ca. 2,5 m breit) ist etwa gleich lang und öffnet sich zur Grube IV (Abbildung 7-14). Gleichzeitig entsteht durch die Vertiefung ein Niedrigwasserbett, das auch in den Sommermonaten moderate Wassertemperaturen ermöglichen kann. Die Tatsache, dass die Erosion nur im Abschnitt ohne Kontrollrinnen auftrat, weist eindeutig darauf hin, dass die Prallbank durch die Wirkung der Kontrollrinnen geschützt wurde und eine Ufersicherung gegeben war (Basler & Hofmann West AG, 2013).
Strömungstrichter in der Mur, St Stefan ob Leoben, Steiermark
Auswirkungen
Eine von der Universität für Bodenkultur Wien im Jahr 2009 durchgeführte fischökologische Erfolgskontrolle (PINTER, et al., 2009) bestätigt, dass 4 Fischarten (Ukrainisches Neunauge, Bach, Barsch, Muschel) ausschließlich im Gebiet vorkommen Die Flussbaumaßnahme auf einer Flusslänge von 8,4 km Löffel. Zu erwähnen ist hier auch die Entstehung der Lebensräume der Äsche (Thymallusthymallus) und des Donaulachses (Huchohucho), die aufgrund der vorherrschenden Substrat- und Strömungsverhältnisse geeignete Lebensbedingungen vorfinden (vgl. HUBER, et al., 2011; PETSCHNIK, et al., 2009). Allerdings könnte ein HQ20, der neun Monate nach der Installation auftauchte, den Trichterbereich beschädigen.
Strömungstrichter in der Salza, Gusswerk, Steiermark
Auswirkungen
Der Einbau des Fließtrichters hatte einen erheblichen Einfluss auf die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung und die Bodenmorphologie. Durch die unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und Fließverhältnisse entstand eine vielfältige Sohlenstruktur mit Anlandungen und Kiesbänken. Durch den Einbau des Fließtrichters kam es im Bachabschnitt Salza zu einem Anstieg des Meerforellenbestandes um ca.
Strömungstrichter in der Kainach, Dobl, Steiermark
Auswirkungen
Im Bereich nach dem Strömungstrichter wurde durch die beiden sichelförmigen Buhnen am linken und rechten Ufer eine ähnliche Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten aufrechterhalten. Es wird jedoch auf die positiven Auswirkungen von Abfluss- und Tiefenunterschieden auf die Flora und Fauna im Flussabschnitt der Maßnahme hingewiesen. Es ist daher wahrscheinlich, dass die Maßnahme zur Entstehung neuer Lebensräume für Flora und Fauna geführt hat.
Pendelrampe im Stübmingbach, Turnau, Steiermark
Auswirkungen
Innerhalb der Pendelrampe lagen die Messwerte überwiegend unterhalb der oberhalb der Rampe gemessenen Geschwindigkeitswerte. Kein Kolk am Hangfuß und somit kein Problem wie beim klassischen Blockhang mit Kolk unter dem Hang (siehe Abbildung 7-38 unten). Diese Auswertungen zeigten auch unterschiedliche Ergebnisse hinsichtlich der Kristallisationsbilder oberhalb und unterhalb des Hangs.
Pendelrampe Scherlibach, Köniz, Kanton Bern, Schweiz
Auswirkungen
Die Ufer konnten nur in Kombination mit lokal geeigneten Sträuchern lokal sanft gesichert werden, da sie aufgrund der sehr begrenzten Platzverhältnisse auch nach dem Einbau der Pendelrampe sehr steil angelegt werden mussten (vgl. MENDE, et al., 2009) . Da, wie erwähnt, die erste Version der Pendelplattform auf dem Scherlibach nicht ausreichend hochwassersicher war, konnten für den Neubau wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, aus denen sich auch Rückschlüsse auf die generelle Gestaltung einer Pendelplattform ziehen lassen. Der Einlaufbereich der Pendelrampe ist daher aufgrund des Übergangs vom Schießen zum Fließen als entscheidend für die Rampenstabilität bei größeren Abflüssen anzusehen.
Pendelrampe Große Tulln, Leitsberg, Niederösterreich
Auswirkungen
Die Gesamtbewertung der Pendelrampe (Bildung des arithmetischen Mittels der Einzelbewertungen) ergab, dass ein Wert von 1,0 aus ökologischer Sicht der Fische als voll funktionsfähig angesehen werden kann (siehe Tabelle 7-3).
Zielgruppen und Einzelziele
Wirkungsgruppen und Auswirkungen
Σ Variabilität der Fließgeschwindigkeit Spiralströmung/Sekundärströmung Durchlässigkeit des Flussbettes Dynamik der Bodenstruktur Ausmaß und Art der Bildung des Bodens Auswaschung Anlandungen Sortierung der Sediment-/Partikelgrößenverteilung Uferrelief Dynamik des Uferbereichs Ausmaß und Art der Bebauung des Uferbereichs Wirksamkeit bei Überschwemmungen Widerstandsfähigkeit Integration in die Landschaft Entwicklung von Pflanzengemeinschaften Fischbestand Lebensraum Σ Individuelle Ziele ΣZielgruppe.
Anwendung
Methodik
Eine Alternative kann eine vergleichbare flusstechnische Maßnahme (z. B. Iowa Vanes, Sohlrutschen oder Rampen, siehe Kapitel 3.2 und 6.1) oder keine Umsetzung der Maßnahme sein. Hierzu kann die Matrix um ein weiteres Ziel „Projektkosten“ erweitert werden (siehe Kapitel 8.1 und Anhang, Tabelle 15-13). Wäre die Maßnahme im Vergleich zur Alternative kostenneutral, wäre der Wert für das spezifische Ziel „Projektkosten“ gleich Null.
Anwendungsbeispiel
Definition der Ziele und Auswirkungen
- Hydraulik
- Hydromorphologie
- Ökologie/Umwelt
- Projektkosten
Unter dem Einzelziel „Sohlstrukturierung“ versteht man in Verbindung mit der Ziel-Wirkungs-Matrix die Möglichkeit, durch eine flussbauliche Maßnahme dynamische Prozesse umzusetzen und die Struktur des Sohls zu verbessern. Die Vielfalt der Pflanzenarten schafft gute Lebensbedingungen für die Fauna und das gesamte Ökosystem. Ziel ist es, die Maßnahme so umzusetzen, dass nahezu natürliche Bedingungen für die lokale Flora gegeben sind.
Auswirkungen
- Wirkungsgruppe Hydraulik
- Wirkungsgruppe Sohle
- Wirkungsgruppe Ufer
- Wirkungsgruppe Hochwasser
- Wirkungsgruppe Landschaft
- Wirkungsgruppe Vegetation
- Wirkungsgruppe Fische
- Wirkungsgruppe Wirtschaft
Ihre zeitliche Veränderung ist ein Hinweis auf die morphologische Dynamik der Wassermasse und die Regenerationsfähigkeit des Ökosystems. Die Veränderung der Uferstruktur im Laufe der Zeit ist ein Hinweis auf die morphologische Dynamik des Gewässers und die Regenerationsfähigkeit des Ökosystems. Das Vorkommen und die Häufigkeit typischer Auenpflanzenarten sind Indikatoren für die Dynamik eines Flusslaufs.
Sohlgrundlenkbuhnen
Resümee
Dies entspricht dem Qualitätsziel der EU-Wasserrahmenrichtlinie hinsichtlich der hydromorphologischen Komponenten und insbesondere der Bedingungen für den Wasserhaushalt des Flusses (siehe Abschnitt 2.1). Die biologischen Komponenten zur Klassifizierung des ökologischen Potenzials eines Gewässers gemäß EU-WRRL können auch durch eine flussbauliche Maßnahme durch den Einbau von Bodenüberwachungsstollen entsprechend der Zusammensetzung und Häufigkeit der Fauna benthischer Wirbelloser und Fische erfüllt werden . Fauna. Da die Schwerpunkte im Monitoring der einzelnen Projekte unterschiedlich gesetzt wurden, konnten keine signifikanten Ergebnisse hinsichtlich der Auswirkungen auf die Flora im Gewässerabschnitt dokumentiert werden.
Strömungstrichter
Resümee
Hervorzuheben ist die ausgeprägte Sortierung des Substrats, die sich aus den Rückflusszonen und den Strömungsschatten direkt hinter den Felsbrocken ergibt. Das Bebauungsniveau an den Ufern kann minimiert werden, was zu einer dynamischen Uferstruktur und damit günstigen Bedingungen für die Ufervegetation führt. In diesen Fällen wurde die Strömungsrichtung im Bogen bereits im Vorfeld durch die Wellenbrecher entscheidend beeinflusst.
Pendelrampe
Resümee
Mit der Schaffung von Wanderkorridoren durch die schrägen Riegel und der Möglichkeit, die Abmessungen der Teiche gezielt an die jeweiligen Gegebenheiten eines Flussabschnitts anzupassen, kann den Anforderungen der gewässerspezifischen Fauna Rechnung getragen werden. Da durch den Bau der Pendelrampe die Ufer teilweise überbaut werden müssen, kann sich die Vegetation im Küstenbereich nicht völlig natürlich entwickeln. ECB (2013) gibt außerdem an, dass der Niedrigwasserkanal teilweise gefüllt war bzw
Diskussion und Gegenüberstellung der Strukturelemente
Die folgende Tabelle stellt einen Vergleich der Strukturelemente in Bezug auf die Erreichung der jeweiligen Ziele und Einsatzmöglichkeiten dar. Es wird deutlich, dass alle Strukturelemente des Brenda River Training zu einer deutlichen Verbesserung des aquatischen Lebensraums führen können. Da die Bauweisen beider Bauelemente hinsichtlich Material und Bauart sehr ähnlich sind, kann diese Kombination auch hinsichtlich Aufwand und Bauart als günstig angesehen werden.
Ökonomische Bewertung
Daher ist die Erforschung und Weiterentwicklung des Instream River Training zur Optimierung flussbaulicher Maßnahmen wünschenswert. 5 2013.] http://www.iub-ag.ch/fileadmin/media/pdf/publikationen/Instream_River_Training_Mende_IUB.pdf. 4-10: Querschnitt und möglicher Einbau geneigter bodengesteuerter Rillen in einer Flussbiegung sowie Verlegung des Talverlaufs und Ausgleich des Querschnitts ( (MEYENBURG Abb. 5-1: Hydraulik und Bodenmorphologie in Fließtrichtern: a) absteigend und ..23 Abb.
Schneckenbuhnen
Σ Variabilität der Strömungsgeschwindigkeit Spiralströmung/Sekundärströmung Durchlässigkeit des Flussbettes2122222 Dynamik der Sohlenstruktur223223232 Grad und Art der Verstopfung der Sohle222222132 Wirbel3322213232 Anlandungen Sortierung der Sediment-/Korngrößenverteilung23321 Ufergrößenverteilung23321 Böschungen Grad2122222133 3212 der Verstopfung und Art der Bankbereich Effizienz bei Überschwemmungen323122 Dauerhaftigkeit32122 Integration in die Landschaft3 Entwicklung von Pflanzengemeinschaften1233113 Fischbestände3333 Schutzräume und Lebensräume3333. Σ Variabilität der Fließgeschwindigkeit Spiralströmung/Sekundärströmung3322232111 Durchlässigkeit des Flussbetts22221 Dynamik der Sohlenstruktur2222213232 Grad und Art der Verstopfung der Sohle3232222132 Schuppenlandungen Sortierung der Sediment-/Korngrößenverteilung1232222132. 22312 Verblockungsgrad und Art des Uferbereichs21322312 Effizienz bei Hochwasser323122 Dauerhaftigkeit2222 Integration in die Landschaft13 Entwicklung von Pflanzengemeinschaften1233113 Fischbestände3333 Unterstände und Lebensräume3333. Σ Variabilität der Fließgeschwindigkeit Spiralströmung/Sekundärströmung3312232111 Durchlässigkeit des Flussbettes21223 Dynamik der Sohlenstruktur123333232 Grad und Art der Verstopfung der Sohle223223223 Kolkung1223313233 Sohlengröße 32323 Belastung 32323 Verteilung 32323 Sohlenverteilung 32323 3232332 323 3 Uferentlastung1332 2 Dynamik des Küstengebietes221322212 Grad und Art der Bebauung des Küstengebietes121322212 Effizienz bei Überschwemmungen3333322 Dauerhaftigkeit3212212 Einbindung in die Landschaft13 Entwicklung von Pflanzengemeinschaften1233113 Fischbestände3333 Unterstände und Lebensräume3333.
