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Detailverfahren für die Zustandsbewertung der Fluss- und Stromauen in Deutschland

Kartieranleitung mit Anwendungsbeispielen und Ergebnissen aus NRW

Diplomarbeit 2010 229 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Kartographie, Geodäsie, Geoinformationswissenschaften

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Aufbau und Inhalt der Arbeit
1.2 Geographische Relevanz der Arbeit

2 Grundlegendes zum Thema Auen
2.1 Bedeutung und Definition
2.2 Allgemeine Begriffsbestimmungen
2.3 Bisherige Verfahren zur Bewertung von Flussauen
2.4 Rechtlicher Rahmen
2.4.1 Die nationale Strategie zur biologischen Vielfalt
2.4.2 Die Bedeutung der Wasserrahmenrichtlinie für den Auenschutz
2.4.3 Bundesnaturschutzgesetz und Auen
2.4.4 Weitere Gesetze und Richtlinien
2.5 Schlussfolgerung

3 Die Zustandsbewertung der deutschen Fluss- und Stromauen
3.1 Das Übersichtsverfahren
3.2 Das Detailverfahren

4 Kartieranleitung des Detailverfahrens
4.1 Grundlegende Informationen zur Kartierung
4.1.1 Grundsätzliche Vorgehensweise
4.1.2 Bearbeitungsmaßstab und Zeitaufwand
4.1.3 Auentypologische Grundlagen
4.1.4 Der Erhebungsbogen
4.1.5 Betrachtungsraum
4.2 Vorbereitungen
4.2.1 Erstellung der Segmente
4.2.2 Geländearbeiten
4.2.2.1 Zeitpunkt der Geländearbeiten
4.2.2.2 Planung und Durchführung
4.2.3 Datenrecherche
4.3 Datenverwendung
4.3.1 Verwendete Daten im Detailverfahren
4.3.2 Probleme bei der Datenverwendung
4.3.2.1 Aktualität der Daten
4.3.2.2 Fehlende Daten
4.3.2.3 Alternative Daten und Fehlerquellen
4.4 Beschreibung und Erhebung aller Parameter des Erhebungsbogens
4.4.1 Erhebung der Stammdaten
4.4.2 Erhebung des Auenleitbildes
4.4.3 Kurzbeschreibung des Segments
4.4.4 Erhebung der Leitbildzustände der Wertparameter
4.4.5 Erhebung der Ist-Zustände für alle Wert- und Schadparameter
4.4.5.1 Erfassungsarten
4.4.5.2 Registrierung der einzelnen Parameter
4.4.5.3 Funktionale Einheit 1: Morphodynamik, Auenrelief und Auengewässer
4.4.5.4 Funktionale Einheit 2: Hydrodynamik, Abfluss und Überflutung
4.4.5.5 Funktionale Einheit 3 : Vegetation und Flächennutzung
4.4.5.6 Fauna
4.5 Bewertungsmethoden und -matrizen
4.5.1 Bewertungsmatrix der EP 1.1, 1.3, 3.1 und 3.4
4.5.2 Dominanzansatz
4.5.3 Bewertungsübernahmen aus GSG-Kartierungen (GSG-5)
4.5.4 Bewertung der EP 1.3, 1.4, 2.3 und 2.5 per GSG-Indexdotierung
4.5.5 Bewertungsmatrix für den EP 2.1
4.5.6 Alternative Bewertung des Ausuferungsvermögens
4.5.7 Bewertung des Einzelparameters 2.2
4.5.8 Bewertungsmatrix für den EP 2.4
4.5.9 Bewertungstabelle für den EP 2.5
4.5.10 Der Eindruck des Kartierers
4.5.11 Bonus Naturnähe + / Malus Naturferne –
4.5.12 Sondersituationen
4.6 Hinweise zur Verrechnung
4.7 Auenzustand
4.8 Plausibilitätskontrolle
4.8.1 Plausibilitätskontrolle durch Ergebnisvergleich mit dem Übersichtsverfahren
4.8.2 Plausibilitätskontrolle während der Geländearbeiten
4.8.3 Plausibilitätskontrolle durch Fernerkundung

5 Anwendungsbeispiele
5.1 Verwendete Daten
5.2 Beispiel zur Bewertung der FE 1 im Untersuchungsgebiet Rur
5.2.1 Naturräumliche Gliederung des Untersuchungsgebiets Rur
5.2.2 Beschreibung des Untersuchungsgebiets
5.2.3 Lage des Segments 27
5.2.4 Morphologisches Leitbild für das Segment 27
5.2.4.1 Morphologisches Leitbild Fließgewässer
5.2.4.2 Morphologisches Leitbild der Aue
5.2.4.3 Exkurs: Leitbildanpassungen im Segment 27 und im Untersuchungsgebiet Rur
5.2.5 Erhebung des Ist-Zustands der FE 1 für das Segment 27
5.2.5.1 Ist-Zustände der EP 1.1 und EP 1.2 (Auenrelief und -gewässer)
5.2.5.2 Ist-Zustände der EP 1.3 und EP 1.4 (Gewässerstruktur)
5.2.6 Bewertung der FE 1 für das Segment 27
5.3 Beispiel zur Bewertung der FE 2 im Untersuchungsgebiet Ruhr
5.3.1 Naturräumliche Gliederung des Untersuchungsgebiets Ruhr
5.3.2 Beschreibung des Untersuchungsgebiets
5.3.3 Lage des Segments 119
5.3.4 Hydrologisches Leitbild für das Segment 119
5.3.4.1 Hydrologisches Leitbild Überflutungsdynamik
5.3.4.2 Hydrologisches Leitbild Grundwasserdynamik
5.3.5 Erhebung des Ist-Zustands der FE 2 für das Segment 119
5.3.5.1 Ist-Zustände der EP 2.1, 2.2 und 2.3 (Überflutungsdynamik)
5.3.5.2 Ist-Zustände der EP 2.4 und 2.5 (Grundwasserdynamik)
5.3.6 Bewertung der FE 2 für das Segment 119
5.4 Beispiel zur Bewertung der FE 3 im Untersuchungsgebiet Niederrhein-Urdenbach
5.4.1 Naturräumliche Gliederung des Untersuchungsgebiets Niederrhein-Urdenbach
5.4.2 Beschreibung des Untersuchungsgebiets
5.4.3 Lage des Segments 108
5.4.4 Phytologische Leitbilder für das Segment 108
5.4.4.1 Leitbildtypische Vegetation und Biotoptypen
5.4.5 Erhebung des Ist-Zustands der FE 3 für das Segment 108
5.4.5.1 Ist-Zustände der EP 3.1 und 3.4 (leitbildtypische Vegetation)
5.4.5.2 Ist-Zustände der EP 3.2 und 3.5 (extensive Nutzung)
5.4.5.3 Ist-Zustände der EP 3.3 und 3.6 (intensive Nutzung)
5.4.6 Bewertung der FE 3 für das Segment 108

6 Ergebnisse der Detailkartierung für die drei Untersuchungsgebiete
6.1 Darstellung der Ergebnisse in Diagrammen
6.2 Kurzanalyse der Ergebnisse
6.3 Kartographische Darstellung der Ergebnisse
6.4 Dokumentation der Ergebnisse

7 Kritische Beleuchtung der Verfahrensanwendung
7.1.1 Erfassung und Bewertung der Funktionalen Einheit 1
7.1.2 Erfassung und Bewertung der Funktionalen Einheit 2
7.1.3 Erfassung und Bewertung der Funktionalen Einheit 3
7.1.4 Kritik zum gesamten Detailverfahren

8 Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Kartenverzeichnis

Anlage 1: Karte „Ergebnisse der Detailkartierung im Untersuchungsgebiet Rur“

Anlage 2: Karte „Ergebnisse der Detailkartierung im Untersuchungsgebiet Ruhr“

Anlage 3: Karte „Ergebnisse der Detailkartierung im Untersuchungsgebiet Niederrhein“

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Bewertungsschema des Übersichtsverfahrens

Abb. 2: Verfahrensübersicht zum Detailverfahren

Abb. 3: Stammdaten des Erhebungsbogens

Abb. 4: Die Parameter des Auenleitbildes

Abb. 5: Potenziell natürliche Windungsgrade und Lauftypen von Fließgewässern

Abb. 6: Kurzbeschreibung des Segments 30 der Rur bei Broich

Abb. 7: Einzelparameter 1.1

Abb. 8: Segmente der Urdenbacher Kämpe (rechte Auenseite) im DGM

Abb. 9: Totholz an der Inde

Abb. 10: Naturnaher Altarm der Fulda bei Asbach/ Bad Hersfeld

Abb. 11: Naturferner, befestigter Altarm der Rur bei Floßdorf

Abb. 12 : Naturnahes Altwasser der Ruhr bei Echthausen

Abb. 13: Naturfernes Altwasser im Monheimer Rheinbogen

Abb. 14: Naturnahe Altmäander an der Mulde bei Eilenburg

Abb. 15: Als Hafen ausgebauter naturferner Altmäander in Neuss

Abb. 16: Naturnahes Stillgewässer in der Ruraue bei Linnich

Abb. 17: Trockengefallenes Still- gewässer in der Ruraue bei Linnich

Abb. 18: Naturnahes Nebengerinne der Ruhr bei Neheim

Abb. 19: Naturfernes Nebengerinne der Ruhr bei Wickede

Abb. 20: Angelegte, sich naturnah entwickelnde Hochflutrinne in der Siegaue bei Siegburg

Abb. 21: Naturferne Rinnen-strukturen auf einem Acker in der Rheinaltaue bei Zambachs

Abb. 22: Naturnahe Randsenke in der Urdenbacher Kämpe

Abb. 23: Feuchte Randsenke an der Fulda bei Kerspenhausen

Abb. 24: Totholz: Sieg bei Hennef

Abb. 25: Totholz: Ruraue bei Floßdorf

Abb. 26: Natürlicher Kolk an der Sieg bei Hennef

Abb. 27: Gießen in der Ruraue bei Floßdorf

Abb. 28: Natürliche sandige Uferrehne der Rur bei Broich

Abb. 29: Naturnahe offene Kiesfluren an der Indemündung

Abb. 30: Einzelparameter 1.2

Abb. 31: Historische Flussläufe der Rur bei Körrenzig

Abb. 32: Heutiger Zustand: Ehemalige Flussläufe und -rinnen sind verfüllt worden

Abb. 33: Naturnahe Abgrabung bei Rheinberg

Abb. 34: Naturferne Abgrabung bei Geinsheim am Rhein

Abb. 35: Entwässerungsgraben an der Fulda bei Bad Hersfeld

Abb. 36: Verbautes Seitengewässer der Sieg in Hennef

Abb. 37: Einzelparameter 1.3

Abb. 38: Einzelparameter 1.4

Abb. 39: Einzelparameter 2.1

Abb. 40: Einlauf zur ökologischen Flutung des Rurmänders bei Floßdorf

Abb. 41: Flutrinne zur ökologischen Flutung der Rheinaue bei Xanten

Abb. 42: Einzelparameter 2.2

Abb. 43: Einzelparameter 2.3

Abb. 44: Einzelparameter 2.4

Abb. 45: Einzelparameter 2.5

Abb. 46: Einzelparameter 3.1 rezente Aue

Abb. 47: Naturnaher Silberweiden- Auwald in der rezenten Aue der Ölgangsinsel am Rhein

Abb. 48: Naturferne Hochstauden-fluren (Impatiens glandulifera) an der Sieg bei Hennef

Abb. 49: Einzelparameter 3.2, rezente Aue

Abb. 50: Einzelparameter 3.3, rezente Aue

Abb. 51: Nachrichtlich erwähnte Tierarten und -gruppen

Abb. 52: Beispiel zur Bewertung der Flächennutzung

Abb. 53: Beispiel zur qualitativen Bewertung

Abb. 54: Verrechnungsbeispiel zur FE 3

Abb. 55: Beispielhafte Ergebnisdarstellung des Auenzustandes

Abb. 56: Auenzustandsklassen mit Merkmalsausprägungen

Abb. 57: Lage der Untersuchungsräume und Stromeinzugsgebiete in NRW

Abb. 58: Geologisches Profil der Niederrheinischen Bucht

Abb. 59: Lage des Segments 27

Abb. 60: Basis-DLM vom Segment 27

Abb. 61: Orthofoto der Ruraue östlich von Floßdorf

Abb. 62: Leitbild des Rurlaufs im Segment 27

Abb. 63: Segment 27 auf der historischen Karte von Tranchot & v. Müffling 1803-1820

Abb. 64 : Historischer Rurlauf bei Floßdorf

Abb. 65: Historische Rurläufe bei Floßdorf

Abb. 66: Historische Rurläufe nördlich Linnich

Abb. 67: Orthofoto vom Segment 23 nördlich Linnich

Abb. 68: Topographie im Segment 27

Abb. 69: Böden des Segments 27

Abb. 70: Langsam durchflossene Randsenke mit Stillgewässer (-vegetation)

Abb. 71: Nebengerinne im Segment 27

Abb. 72: Lage des Segments 19

Abb. 73: Basis-DLM vom Segment 119

Abb. 74: Orthofoto der Ruhraue nördlich Echthausen

Abb. 75: Wasserstände und Durchfluss an der Ruhr bei Wetter 2007

Abb. 76: Jahreslinie des Ruhrpegels Bachum 2008

Abb. 77: Jahreslinie des Ruhrpegels Bachum 2009

Abb. 78: Abflussregime der Ruhr bei Meschede (1946 - 1993)

Abb. 79: Überlaufbauwerk des Sommerdeiches an der gestauten Ruhr

Abb. 80: Unbewirtschaftetes Becken im Osten des Segments 119

Abb. 81: Lage des Segments 108

Abb. 82: Basis-DLM vom Segment 108

Abb. 83: Orthofoto vom Segment 108 bei Baumberg

Abb. 84: Fließender Garather Mühlenbach

Abb. 85: Vereister Baumberger Graben

Abb. 86: Stieleichen im Segment 108

Abb. 87: Kopfweiden im Segment 108

Abb. 88: Acker im Segment 108 mit Pappelreihe im Hintergrund

Abb. 89: Campingplatz im Segment 108

Abb. 90: Ergebnis-übersicht Rur in %

Abb. 91: Ergebnis-übersicht Ruhr in %

Abb. 92: Ergebnis-übersicht Niederrhein-Urdenbach in %

Abb. 93: Gesamtergebnis der drei Untersuchungsgebiete in %

Abb. 94: Dokumentation der Untersuchungsgebiete am Beispiel Ruhr

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Die Fluss- und Stromauentypen Deutschlands

Tab. 2: Betrachtungsräume

Tab. 3: Standardmäßig zur Detailkartierung verwendete Daten

Tab. 4: Verhältnis der potenziell natürlichen Gewässerbreite zur Talbodenbreite

Tab. 5: Klassifikation des Talbodengefälles

Tab. 6: Klassen der Abflussdynamik

Tab. 7: Definition der Häufigkeitskategorien

Tab. 8: Beispiele zur Erfassung des EP 1.2

Tab. 9: Klassen des Ausuferungsvermögens

Tab. 10: Klassen der Grundwasserstände und -amplituden

Tab. 11: Bewertungsmatrix Häu für die EP 1.1, 1.3, 3.1 und 3.4

Tab. 12: Bewertungsmatrix für den Dominanzansatz mit Darstellung der negativen Korrelation

Tab. 13: Verrechnungsbeispiel zum Dominanzansatz

Tab. 14: Zuordnung der GSG-Parameter

Tab. 15: Umwandlung der siebenstufigen GSG in die fünfstufige Skala der WRRL

Tab. 16: Indexdotierung der Zustandsmerkmale der GSGK NRW für mittelgroße bis große Fließgewässer am Beispiel Profiltyp

Tab. 17: Bewertungsmatrix für den EP 2.1

Tab. 18: Alternative Matrix zur Bewertung des Ausuferungsvermögens (BM Alt)

Tab. 19: Bewertungsmatrix für den EP 2.2

Tab. 20: Bewertungsmatrix für den EP 2.4

Tab. 21: Hilfstabelle für den EP 2.5

Tab. 22: Übersicht zur Verrechnung der Einzelparameter

Tab. 23: Verrechnungsbeispiele für Z1

1 Einleitung

1.1 Aufbau und Inhalt der Arbeit

Einleitend werden die terminologischen, fachlichen und rechtlichen Grundlagen zum Thema Auen erläutert. Anschließend wird kurz auf das Forschungsvorhaben des BfN eingegangen, welches die Basis der vorliegenden Arbeit bildet. Es folgt der Hauptteil der Arbeit, welcher drei wesentliche Themen umfasst:

1) Die Kartieranleitung des Detailverfahrens
2) Die Anwendung der Kartieranleitung an ausgesuchten Beispielen
3) Die Ergebnisse der Kartierungen

1) Die Kartieranleitung des Detailverfahrens stellt den umfangreichsten und bedeutendsten Abschnitt der Arbeit dar, da sie alle verwendeten Parameter des Detailverfahrens definiert und die gesamte Methodik des Verfahrens hinsichtlich Erfassung, Bewertung und Verrechnung der Parameter zu einem Gesamtergebnis erläutert. Die Kartieranleitung ist das unverzichtbare methodische Bindeglied zwischen Bestandsaufnahme und Landschaftsbewertung. Sie garantiert die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse und bildet somit die wissenschaftliche Basis des Detailverfahrens.
2) Mit den Anwendungsbeispielen wird die konkrete Durchführung der Kartierung beschrieben. Die im Rahmen dieser Arbeit kartierten Auen befinden sich an der Rur bei Linnich, an der Ruhr bei Wickede und am Niederrhein zwischen Köln und Düsseldorf. Insgesamt wurden ca. 90,30 km2 Auen bewertet. Das Detailverfahren arbeitet mit drei Hauptparametern, den so genannten Funktionalen Einheiten. Aus der Bewertung dieser drei Funktionalen Einheiten wird der ökologische Zustand eines Auensegments (Auenabschnitt) berechnet. Es bot sich an, von jedem der drei Untersuchungsgebiete ein Auensegment herauszugreifen und anhand dessen die Vorgehensweise zur Erhebung und Bewertung je einer Funktionalen Einheit zu beschreiben. Diesen Darstellungen wird die Beschreibung des jeweiligen Untersuchungsraumes vorangestellt.
3) Es folgt die Dokumentation und Darstellung der Ergebnisse aller kartierten Auengebiete. Die Darstellung in Form von Diagrammen gewährleistet eine leichte Vergleichbarkeit mit den Ergebnissen anderer, im Detailverfahren bewerteter Auen und darüber hinaus mit den Ergebnissen anderer Auenbewertungsverfahren.

Neben dieser statistischen Darstellung werden die Ergebnisse auf maßstabsgetreuen Karten visualisiert.

Der Schluss dieser Arbeit beleuchtet kritisch die Anwendbarkeit der Kartieranleitung und gibt einen Ausblick.

1.2 Geographische Relevanz der Arbeit

Nach über 100 Jahren intensiven Ausbaus der deutschen Fließgewässer wurde verstärkt ab den 1980er Jahren die Bedeutung der Fließgewässerökologie untersucht. Das wohl bekannteste ökologische Konzept dieser Zeit, das River Continuum Concept (Vannote et al. 1980), erläutert den Gleichgewichtszustand der Nahrungsressourcen der Fließgewässer vom Ober- bis zum Unterlauf. Seit dem Ende der 1980er wurde auch die Bedeutung der zugehörigen Landbereiche der Fließgewässer erkannt und wissenschaftlich untersucht. Das Flood Pulse Concept (Junk et al. 1989) beschreibt den Austausch von Nährstoffen, Material und Lebewesen zwischen Fluss und Aue. Das Hyporheic Corridor Concept (Stanford & Ward 1993) bezieht zusätzlich die Wechselwirkungen von Fluss und Aue mit dem Grundwasser ein (Scholz et al. 2005: 50ff). Aufgrund der funktionalen Zusammenhänge zwischen Fließgewässern und ihren Auen wird die gesamte vom Fluss geprägte Landschaft heute als ein zusammenhängendes Ökosystem verstanden (BUND 2003: 23).

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren mit dem der ökologische Zustand dieser Flusslandschaften bewertet werden kann. Dazu werden fachübergreifende Kenntnisse aus den Bereichen der Geomorphologie, Landschaftsökologie, Hydrologie und Biologie benötigt. Diese integrative Betrachtung der Landschaft als Wirkungskomplex aus physischen, biotischen und anthropogenen Sachverhalten ist eine Kernaufgabe der Geographie.

Das vorgestellte Detailverfahren kann als Informationsquelle für die Raumplanung verwendet werden und gehört zum Arbeitsfeld der angewandten Geographie.

1.3 Bewertungsmethoden und -matrizen

Im folgenden Kapitel wird gezeigt, wie die erhobenen Ist-Zustände der Parameter systematisch bewertet werden und welche alternativen Bewertungsmöglichkeiten im Detailverfahren angewendet werden.

Im Anhang Ab ist eine Tabelle hinterlegt, die die Vorgehensweisen zur Erhebung und Bewertung aller Parameter zusammenfasst. Sie dient der Übersichtlichkeit und bietet in Kombination mit der detaillierten Verfahrensübersicht (Anhang Aa) einen Überblick über den gesamten Ablauf des Detailverfahrens.

1.3.1 Bewertungsmatrix der EP 1.1, 1.3, 3.1 und 3.4

Für die Bewertung der EP 1.1, 3.1, 3.4 und gegebenenfalls für 1.3 entwickelte der Autor die Bewertungsmatrix „Häu“ (Tab. 11). Diese gibt für alle Grade der Abweichung des Ist-Zustandes vom Leitbild Bewertungen vor. Die Matrix erleichtert und vereinheitlicht die Bewertung, wodurch sie von Dritten nachvollziehbar und reproduzierbar wird.

Tab. 11: Bewertungsmatrix Häu für die EP 1.1, 1.3, 3.1 und 3.4

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: eigener Entwurf 2009

Grundsätzlich gilt: Je weiter der Ist-Zustand vom Leitbild entfernt ist, desto schlechter muss die Bewertung ausfallen.

Entspricht der Ist-Zustand dem Leitbild, so wird er mit 1 bewertet.

Kommt ein Parameter, laut Leitbild, nicht in der Aue vor, so ist er nicht zur Bewertung der Aue geeignet. Kommt er selten vor, so kann er aus selbigem Grund von der Betrachtung ausgeschlossen werden.

Weiter gilt, dass der Ist-Zustand „fehlend/keine“ keine gute Bewertung erhalten darf. Deswegen werden diese Zustände immer mit 4 oder 5 bewertet.

Wenn der Einzelparameter häufiger vorkommt, als es das Leitbild vorsieht, kann, dies eine bessere Bewertung begründen, als wenn er im gleichen Maße weniger vorkommt. Aus dieser Ansicht erklärt sich die Vorgabe für den Leitbildfall „kleinräumig untergeordnet“.

[...]

Details

Seiten
229
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2010
ISBN (eBook)
9783842801035
Dateigröße
8.2 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v227927
Institution / Hochschule
Universität zu Köln – Geographisches Institut, Studiengang Geographie
Note
1
Schlagworte
bewertungsverfahren detailverfahren kartieranleitung fließgewässer

Autor

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Titel: Detailverfahren für die Zustandsbewertung der Fluss- und Stromauen in Deutschland