Kontakt: Ulrike Gudermann, Heideweg 23, 33142 Büren, eMail: unbekannt 
 

Fragestellung

Im Rahmen der Diplom-Arbeit werden Maßnahmen zur Wiedereinbringung von Totholz beschrieben, die vom Büro Vollmer in Geseke durchgeführt wurden. Diese werden mit Bildmaterial erläutert. 
Zu den Gewässern gehört auch der Aabach im Kreis Paderborn, von dem ein Abschnitt als Modellstrecke ausgewählt wurde. Zunächst erfolgt eine Beschreibung des Ausgangszustandes des Aabaches und des Untersuchungsabschnittes. Anhand von Bildmaterial wird die Einbringung der Totholzelemente dokumentiert. Nach Einbringung der Totholzelemente wird die strukturelle Verbesserung des Abschnitts untersucht und bewertet.
Daneben werden einige Berechnungsansätze aufgestellt, um die hydraulischen Auswirkungen im Untersuchungsabschnitt bei einem möglichen Hochwasserereignis darzustellen. Hierbei wird auch auf bestehende Literatur aus den USA und Australien zurückgegriffen. Nach Aufstellung und Berechnung der unterschiedlichen Varianten werden diese hinsichtlich Aussagekraft und Zeitaufwand verglichen. Auf diese Weise soll letztendlich eine Anwendung auf andere Fließgewässer möglich sein.
 

Untersuchungsraum

Der Aabach liegt im Raum Wünnenberg (Kreits Paderborn). Er ist als Mittelgebirgs-Auebach zu bezeichnen und fließt in einem Sohlental mit einem mittleren Geländegefälle von ca. 1,2%. Der geologische Untergrund wird vorwiegend durch Quarzit, Grauwacke und Schiefertone bestimmt. In der Talsohle hat sich auf tonig-lehmigen, über sandig-kiesigen Bachablagerungen der Nacheiszeit ein Gley gebildet. An einigen Stellen sind Naßgley oder Anmoorgley vertreten. Kleinflächig sind Niedermoor- und Moorgley ausgebildet.
Das Einzugsgebiet ist 28 qkm groß, die Abflußverhältnisse im Aabach werden durch die Talsperre mit Abflußmengen von 20-120 l/s und einem Spülschwall im Spätsommer / Herbst von rund 3 m³/s geprägt.
Im Januar 1998 wurden im 90m langen Untersuchungsabschnitt 6 Totholzelemente eingebracht. Hierzu wurden gewässerbegleitende  Erlen gefälle und teilweise mit Astwerk in den Aabach eingebracht. Die Stämme wurden mit je zwei Kalksteinblöcken (ca. 1,5t/Stück) beschwert.
 

Methodik

Zur Beschreibung und Bewertung des Untersuchungsabschnitts vor und nach dem Einbringen der Totholzelemente wurde im Januar 1998 / August 1998 jeweils eine Gewässerstrukturgütekartierung und im Januar 1998 / Mai 1998 jeweils eine Gewässergütebestimmung durchgeführt. Darüber hinaus wurden Daten der Elektrobefischungen von Januar 1998 und Mai / August 1998 ausgewertet.
Zur allgemeinen Charakterisierung des 90m langen Abschnitts wurden vor der Durchführung der Maßnahmen insgesamt 10 Querprofile vermessen und zwei Sedimentproben für Siebanalysen und zur Bestimmung der Grenzschleppspannung entnommen.
Zur Ermittlung der hydraulischen Wirkung der Totholzelemente wurden die Wasserspiegellagen mit dem Programm "STAU" (Leichtweiß-Institut für Wasserbau, Universität Braunschweig) in 6 verschiedenen Varianten berechnet.

• Variante O (keine Maßnahmen): Ausgehend von den 10 Querprofilen wurden an Stellen, an denen sich aufgrund des Totholzes und der Wasserbausteine Veränderungen im Querschnitt ergeben haben 48 weitere Querprofile interpoliert. Zusätzlich wurden Geometriedaten, die nach der Umgestaltung aufgenommen wurden berücksichtigt. Somit sind Veränderungen an der Sohle in dieser Variante enthalten. Lediglich die Totholzelemente selbst sind in dieser Variante nicht berücksichtigt.

• Variante 1 (Flächenabzugsverfahren): Die Totholzelemente werden als eine feste, undurchlässige Formation im Fließquerschnitt dargestellt. Hiermit  wird der Zustand beschrieben, den das Totholz durch Ansammlung von organischem Material erhalten kann.

• Variante 2 (dichter Bewuchs): Hier wurden die Totholzelemente als eng stehender Bewuchs angesetzt. Diese Variante soll das Anfangsstadium der Totholzelemente beschreiben, d.h. sie sind noch durchlässig.

• Variante 3 (projezierte Fläche, Ermittlung dp): Diese Variante geht von der Widerstandskraft (F_w,p,i) aus, die ein Störkörper auf die Strömung ausübt und den dadurch ermittelbaren Verlustbeiwert.

• Variante 4 (Volumenverhältnis, Ermittlung dp): In der Variante 3 wird das Verhältnis der projezierten Totholzfläche zur Grundfläche im Gewässer aufgestellt. Bei der Variante 4 werden die entsprechenden Volumina verglichen und daraus ebenfalls ein äquivalenter Durchmesser dp ermittelt (Vergleich des Totholzvolumens mit dem Volumen des Wasserkörpers im betrachteten Bereich).

• Variante 5 (nach GIPPEL, hv-Ermittlung): GIPPEL et.al (1996) haben durch Versuche im Gerinne eine Formel zur Berechnung der Wasserspiegelerhöhung durch Totholzelemente entwickelt.

• Variante 6 (Ermittlung der Gesamtrauheit): Bei dieser Variante wird eine Bewuchsrauheit für die Totholzelemente im Gewässerabschnitt ermittelt.

Ergebnisse

Gewässerstrukturgüte: Durch die eingebrachten Totholzelemente konnte der Index für die Gewässerstrukturgüte für die Kategorien "Wasser" und "Ufer" um jeweils eine Note aufgewertet werden. Es wurden Kolke und Geschiebebänke initiiert. Infolgedessen hat die Strömungs- und Tiefenvarianz zugenommen. Weitere morphologische Veränderungen, die durch die Eigendynamik entstehen können, sind nach so kurzer Zeit und aufgrund des gestörten Abflußgeschehens nur eingeschränkt feststellbar.

Gewässergüte: Die Gewässergüte hat sich gegenüber dem Ausgangszustand mit Klasse II (mäßig belastet) etwas verbessert, so daß der untersuchte Abschnitt jetzt mit Klasse I-II (gering belastet) beschrieben wird.

Fischfauna: Die bisherigen Untersuchungen bezüglich der Fischpopulation lasssen in der relativ kurzen Beobachtungszeit nach der Umgestaltung bereites deutliche Verbesserungen erkennen.

hydraulische Berechnungen:  Um einen überschlägigen und schnellen Überblick über die Abflußverhältnisse  in einem Gewässer  nach dem Einbringen von Totholz zu erhalten, sollte das gewählte Verfahren möglichst wenig Zeit in Anspruch nehmen und dennoch eine hohe Genauigkeit besitzen. Dazu bietet sich die Variane 5 nach GIPPEL (1996) an. Hier sind nur am Beginn und am Ende eines Totholzelementes zusätzliche Profile zu interpolieren.
Die Ermittlung einer Gesamtrauheit in Form der äquivalenten Sandrauheit ks läßt sich ebenfalls mit relativ geringem Zeitaufwand durchführen. Die Ergebnisse liegen im Bereich der übrigen Varianten.
Die Varianten 1 und 2 erfordern den größten Zeitaufwand. Hier ist es notwendig jede Änderung im Längsprofil mit einem interpolierten Profil zu versehen und die Veränderung aufgrund der Tothölzer einzutragen. Die Varianten 3 und 4 sind dagegen etwas weniger arbeitsintensiv.