Naturnaher Wasserbau: Entwicklung und Gestaltung von Fließgewässern

465 Pages·2009·33.41 MB·German

by  Heinz Patt

Naturnaher Wasserbau
Heinz Patt · Peter Jürging · Werner Kraus
Naturnaher Wasserbau
Entwicklung und Gestaltung
von Fließgewässern
3., aktualisierte Auflage
123
Universitätsprofessor Dr.-Ing. habil Heinz Patt
Universität Duisburg-Essen
Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Universitätsstraße 15
45141 Essen
und
College of Associated Scientists and Advisors (CASA)
United Nations University
Institute for Environment and Human Security (UNU-EHS)
UN Campus
Hermann-Ehlers-Str. 10
53113 Bonn
[email protected]
Dr. Dipl.-Ing. Peter Jürging †
Dipl.-Ing. Werner Kraus †
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Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
ISBN 978-3-540-76979-8 e-ISBN 978-3-540-76981-1
DOI 10.1007/978-3-540-76981-1
ISSN 1439-3107
© 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 3. Auflage
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Vorwort zur 3., aktualisierten Auflage
Die Arbeit der Wasserwirtschaft wurde seit der letzten Auflage dieses Buches
wiederum in erheblichem Maße von der Umsetzung der EG-Wasserrahmen-
richtlinie (EG-WRRL) geprägt. Der enge Fristenplan für die Umsetzung er-
fordert von allen Beteiligten ein zielgerichtetes Arbeiten an der Lösung der or-
ganisatorischen und fachlichen Fragen. Entsprechend der Anforderung, dass
die EG-WRRL in allen Mitgliedsstaaten den gleichen Standard für die Was-
serkörper sicherstellen soll, geschieht dies überwiegend in international besetz-
ten Arbeitsgruppen. So hat nicht nur die Interdisziplinarität, sondern auch die
Internationalität, der Blick über die Grenzen eines Staates hinaus, nochmals
erheblich an Bedeutung gewonnen.
Die Fristen für die Bestandsaufnahme sowie die Aufstellung und Umsetzung
der Überwachungsprogramme sind Ende 2005 abgelaufen. Nun gilt es, die Er-
gebnisse für das weitere Vorgehen zielgerichtet zu inter pretieren. Das ist in den
kommenden Jahren u.a. von Bedeutung für Aufstellung der Bewirtschaftungs-
pläne und die Ausgestaltung der Maßnahmen programme. Hierzu sind in den
letzten Jahren zahlreiche Leitfäden bzw. Handlungsanleitungen erarbeitet wor-
den. Besondere Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die als „erheblich
verändert“ (“heavily modi fied“) ausgewiesenen Wasserkörper.
Erhebliche Bedeutung für die Gewässergüte haben die prioritären und die
prioritär gefährlichen Stoffe. Der über 20 Jahre andauernde Prozess der Begren-
zung von Emissionen und Immissionen, bis hin zur vollständigen Einstellung
der Einleitung von prioritär gefährlichen Stoffen, ist angelaufen.
In den nächsten beiden Jahren werden Modelle des Beteiligungsprozesses,
d.h. die Vorgehensweise und Organisation der Öffentlichkeitsarbeit, ein wichti-
ges Arbeitsfeld sein. Hierbei soll insbesondere die Einbindung lokaler Akteure
gefördert werden, in dem u.a. die Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenpro-
gramme einerseits detailliert genug sind, dass sich die Betroffenen wiederfinden,
andererseits aber auch die großräumigen Zusammenhänge erkennbar bleiben.
Die Arbeiten hierzu sind noch im Gange.
v
vi Vorwort
Auch im Hinblick auf den Hochwasserschutz hat es Veränderungen gege-
ben. Insbesondere ist der Schutz der natürlichen Überschwemmungsgebiete
verbessert worden.
Die Überarbeitung des Buches war jedoch nicht nur von den Inhalten und
Terminen der EG-WRRL geprägt, sondern auch von deren neuen Begriffen.
Während die Fließgewässerentwicklungsplanung bei den ersten beiden Auf-
lagen dieses Buches noch als ein Überbegriff für entwicklungsfördernde Maß-
nahmen an Fließgewässern stand, ist diese nunmehr Bestandteil der Maßnah-
menprogramme bzw. Maßnahmenplanungen. Da jedoch die Erfahrungen aus der
Fließgewässerentwicklungsplanung mit Sicherheit Berücksichtigung im weiteren
Umsetzungsprozess der EG-Wasserrahmenrichtlinie finden werden, ist die
Fließgewässerentwicklungsplanung nochmals detailliert in einem eigenen Kapi-
tel enthalten (Kap. 9.2). Dies führt in Verbindung mit dem Flussgebietsmanage-
ment (Kap. 9.1) zu einigen Doppeldeutigkeiten, die jedoch mit der Etablierung
der Maßnahmenprogramme bzw. Maßnahmenplanungen verschwinden werden.
Die Aktualität eines Fachbuches ist limitiert. Will sich der Leser zeitnah über
neue Entwicklungen informieren, muss er das Internet benutzen. Die dort ab-
rufbaren Informationen sind nicht nur aktueller und schneller verfügbar, son-
dern ermöglichen es auch, Maßnahmen an ausgewählten Gewässern zeitnah
zu verfolgen. Um die entsprechenden Projekte zu finden, genügt es meist, ei-
nen entsprechenden Begriff in eine Internet-Suchmaschine einzugeben. Aller-
dings sollte man auch bei den Informationen aus dem Internet auf deren Ak-
tualität achten.
Bei der Arbeit an dieser 3. Auflage haben uns wieder zahlreiche Kollegen
und Freunde geholfen. Insbesondere möchte ich Assessor Klaus-Dieter Fröh-
lich, Kanz lei Wellmann, Kling, Langbein, Poppe Partnerschaftsgesellschaft
- WKLP, Bonn, für die Durchsicht des Rechtsk api tels danken. Dipl.-Ing.
Christian Göldi, Schaffhausen/Schweiz, hat die Schweizer Rechtsnormen auf
Aktualität geprüft.
Bei der Neugestaltung des Kapitels „ Fluss gebiets management/Fließgewässer-
entwicklung“ hat mich Bauassessor Dr.-Ing. Heinz-Christian Baumgart, DWA-
Lan desv erband NRW, Essen, sowie Dr. rer. nat. Petra Podraza, Ruhrverband,
Essen, unterstützt. Dipl.-Ing. Walter Binder, München, hat die ökologischen bzw.
naturschutzfachlichen Kapitel durchgesehen und wichtige Hinweise gegeben.
Dipl.-Ing. (FH) Stefan Brüning und Dipl.-Ing. Kerstin Engels (beide Institut
für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen) ha ben
sich um wichtige Details gekümmert und mich auf diese Weise von zeitintensi-
ven Arbeiten entlastet.
Weitere Unterstützung kam vom Obmann der DWA-Gewässernachb ar-
schaft Sieg, Dipl.-Ing. Eberhard Städtler, Euskirchen, der das Unterkapitel über
die neue Ausbildungsverordnung für Wasserbauer/Innen formuliert hat und
aktuelle Fotos beigesteuert hat.
Mein Mitautor, Dr. Peter Jürging, hat die Fertigstellung dieser dritten Auf-
lage nicht mehr erleben dürfen. Er ist am 12. Mai 2008 verstorben.
Bonn im Juli 2008 Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Heinz Patt
Vorwort zur 1. Auflage
„… Auf mühevollem, meist empirischen Wege hat sich die Kunst des Flussbaues
entwickelt. Seine Anfänge waren von den Bedürfnissen des Augenblicks geboten.
Die Beweglichkeit des zu behandelnden Elements ließ die Übertragung einer ein-
zelnen Erfahrung und allgemeine Schlüsse nur selten zu und, obwohl der Was-
serbau schon seit Jahren eine zunehmende wissenschaftliche Behandlung erfahren
hat ….“.
„… so sind neben den wenigen ganz allgemeinen Grundgesetzen allgemein an-
wendbare Regeln und Vorschriften nur in geringem Maße gewonnen worden. Der
wichtigste Satz aller Studien ist der, dass jeder Fluss ein Individuum ist, das seine
eigene Behandlung verlangt, da die bestimmenden Faktoren, Wassermenge, Ge-
fälle, Geschiebe und Uferbildungen bei allen Flüssen, ja sogar innerhalb einzelner
Flussstrecken große Verschiedenheiten aufweisen. Nichts wäre weniger angezeigt,
und nichts würde zu größerer Geldverschwendung führen, als wenn alle Flüsse
nach einer einzelnen Schablone behandelt würden; denn schon die Ungleichheit
einer einzigen wesentlichen Eigenschaft zwingt im Flussbau zur Anwendung an-
derer Mittel …“.
Diese fast philosophisch anmutende Sichtweise, in der die Fließgewässer als
sehr eigensinnig reagierende Individuen dargestellt werden, die aber bei ent-
sprechender Behandlung sehr dienlich sein können, stammt aus einer Denk-
schrift der Bayerischen Obersten Baubehörde aus dem Jahre 1909.
Der Mensch hat sich leider in den vergangenen Jahrzehnten die damit ver-
bundene Umgangsweise mit den Fließgewässern nicht zu eigen gemacht. So ist
es nicht verwunderlich, wenn z.B. in einer Bürgerpetition aus dem Jahre 1928
an einen Gemeinderat die Einbeziehung eines Baches in das Kanalisationsnetz
der Gemeinde beantragt wird. Als Gründe werden angeführt:
„… Die unterzeichnenden Einwohner, die an dem vorstehend genannten Bach
wohnen, bitten hiermit den wohllöblichen Gemeinderat, auch diesen Bach in die
zu bauende Kanalisation einzubeziehen, und zwar aus folgendem Gründen: Die
zu bauende Kanalisation hat den Zweck, die den Ort durchziehenden Gewässer
unterirdisch abzuleiten …“.
vii
viii Vorwort
„… Weiter ist der sich an diesem Bach entlangziehende Verkehrsweg nur sehr
schmal und es ist darum auch im Verkehrsinteresse von größtem Vorteil, wenn
dieser Bach unterirdisch abgeleitet wird …“.
Der zuständige Kreisbaumeister führt dazu aus:
„… Infolge der geringen Abmessung des Bachprofils und der hohen Lage der
Sohle kommt es bei Hochwasserabfluss häufig zu Überschwemmungen der Stra-
ßen in der Dorflage. Zudem wird der Grundwasserspiegel hochgehalten und hält so
die Fundamente der anliegenden Wohnhäuser feucht, wodurch die Wohnungen un-
gesund sind. Bei den geringen Wassermengen, die der Bachlauf im Sommer führt,
bleiben die eingeleiteten Abwässer stehen. Es ist doch nicht zu vermeiden, dass der
Bachlauf als Abladestelle für alle möglichen Abfälle dient, wodurch derselbe zum
Schmutzbach wird. Die Beseitigung des Bach laufes erscheint daher in sanitärer
Hinsicht besonders erwünscht …“.
Bei einem derartigen Umgang mit den Fließgewässern, war das Verschwin-
den zahlreicher Fließgewässer aus urbanen Bereichen vorprogrammiert. Konn-
ten die Gewässer bleiben, wurden sie meist technisch ausgebaut. Die Prob-
leme mit der Gewässergüte blieben oft ungelöst und wurden an den jeweiligen
Unterlieger weitergereicht.
Vor etwa zwei Jahrzehnten wurde jedoch mehr und mehr erkennbar, dass ein
derartiger Umgang mit den natürlichen Ressourcen auf die Dauer zu irreversi-
blen Schäden führen wird. In der Folge trugen zahlreiche Berichte in den Me-
dien über Umweltprobleme und deren gesundheitliche Auswirkungen erheblich
dazu bei, das Interesse der Bevölkerung für ökologische Zusammenhänge zu
wec ken und so das Umweltbewusstsein generell zu fördern. In diesem Zusam-
menhang wurde der Begriff der nachhaltigen Entwicklung geprägt, der heute
ein übergeordnetes Ziel im Umweltschutz ist.
Im Zuge dieser neuen Sichtweise hat sich wohl kein Arbeitsfeld in den letzten
Jahren derartig stark verändert wie dasjenige des Wasserbauingenieurs. Über
lange Zeit angewandte Strategien und Baumethoden bei Ausbau und Unter-
haltung von Fließgewässern mussten völlig neuen, ökologisch ausgerichteten
Ansprüchen genügen, die in der klassischen, konstruktiv oder nutzungsorien-
tiert ausgerichteten Ausbildung des Wasserbauers und Kulturbauingenieurs
nicht vorgesehen waren.
Die neuen Anforderungen, die nun bei Ausbau und Unterhaltung von Fließ-
gewässern berücksichtigt werden müssen, sind nur noch im Team mit ande-
ren Fachdisziplinen zu lösen. Diese Zusammenarbeit hat deutliche Spuren bei
Planung und Ausführung hinterlassen; oftmals wird heute genau um gekehrt
verfahren, wie vor einigen Jahren. Schon die Begriffe Rückbau, Revitalisierung
und Renaturierung deuten auf Korrekturen an den bislang verfolgten Aus-
baustrategien hin.
Die plastische Darstellung vieler „Sünden“ des technischen Wasserbaus in
diesem Buch soll keine Abrechnung mit der Vergangenheit sein. Die Nutzung
der natürlichen Ressourcen dient uns allen und hat daher auch im Rahmen
einer nachhaltigen Entwicklung weiterhin ihre Berechtigung.Wie viele andere
Auswirkungen der Industrialisierung wurde die anthropogene Beeinflussung
Vorwort ix
der Fließgewässer von der Gesellschaft gewünscht und durch politische Ent-
scheidungsprozesse eingeleitet.
Wesentliche Intention des Buches ist die Darstellung der Auswirkungen von
Eingriffen in die natürliche Fließgewässerentwicklung als Entscheidungshilfe
für zukünftige Planungen. Das Für und Wider eines Eingriffs muss möglichst
frühzeitig in seinen Gesamtauswirkungen bewertet werden. Ist ein Eingriff
notwendig, können die Methoden des naturnahen Wasserbaus dazu beitragen,
die Beeinträchtigungen von notwendigen baulichen Maßnahmen abzumildern.
An ausgebauten Fließgewässern können durch Renaturierungen wieder natur-
nähere Zustände hergestellt werden. Der „Lebensraum Fließgewässer“ ist da-
bei ein wichtiges Kriterium. Die Berücksichtigung ökologischer Belange bei
Baumaßnahmen an Fließgewässern sind jedoch eine Voraussetzung dafür, dass
sich auch spätere Generationen auf die Erneuerungskräfte der Natur verlassen
können.
Bei einem derart komplexen Thema ist auch bei einem Buch eine gemein-
same Arbeit zwischen verschiedenen Fachdisziplinen erforderlich. Als Autoren
sind deshalb zwei Wasserbauer, ein Hochschullehrer und ein Praktiker, sowie
ein Landespfleger beteiligt. Diese interdisziplinäre Zusammensetzung hat sich
auch in anderen gemeinsamen Projekten bestens bewährt.
Prof. Dr.-Ing. G.Vogel (Hochschule Wismar), Assessor K.-D. Fröhlich (In-
stitut für das Recht der Wasser- und Entsorgungswirtschaft an der Universität
Bonn), Dipl.-Ing. (FH) W. Gröbmaier und Dipl.-Ing. W. Kraier (beide Bayeri-
sches Landesamt für Wasserwirtschaft) haben jeweils einzelne Kapitel kritisch
durchgesehen und wertvolle Hinweise gegeben. Das gilt auch für Dipl.-Ing. E.
Städtler (Staatliches Umweltamt Köln), der uns zusätzlich zahlreiche Fotos
zur Verfügung gestellt hat. An der Illustration des Buches haben Dipl.-Ing. R.
Sonn (technische Grafiken) und H. Geipel (Zeichnungen) mitgewirkt.
Allen Genannten möchten wir ganz herzlich danken.
Bonn, München, Rosenheim im Dezember 1997
Prof. Dr.-Ing. Heinz Patt Dr. Peter Jürging Dipl.-Ing. Werner Kraus
Inhaltsverzeichnis
Kapitel 1 1 Zielsetzung ................................................ 1
Kapitel 2 2 Rechtlicher Rahmen ......................................... 3
2.1 Europäische Rechtsnormen .............................. 3
2.1.1 EG-Wasserrahmenrichtlinie ....................... 4
2.1.2 Europäische Naturschutzrichtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Rechtliche Grundlagen – Bundesrepublik Deutschland ........ 26
2.3 Rahmengesetzgebung, Föderalismusreform,
Gesetze der Bundesländer ............................... 28
2.4 Wasserhaushaltsgesetz .................................. 29
2.4.1 Grundsätzliches ................................ 29
2.4.2 Gemeinsame Bestimmungen für die
Gewässer – Erlaubnis und Bewilligung .............. 31
2.4.3 Bestimmungen für oberirdische Gewässer –
Unterhaltung und Ausbau ........................ 32
2.4.4 Hochwasserschutz .............................. 35
2.4.5 Wasserwirtschaftliche Planung ..................... 37
2.5 Gesetz über die Wasser- und Bodenverbände ................ 39
2.6 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) ..................... 39
2.7 Strategische Umweltprüfung ............................ 42
2.8 Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) ...... 43
2.9 Verwaltungsverfahren, Planfeststellung, Plangenehmigung ..... 43
2.10 Unselbstständige Teile verwaltungsbehördlicher Verfahren
und Planungsinstrumente ............................... 45
2.10.1 Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) .............. 45
2.10.2 Eingriffsregelung ............................... 46
2.11 Bestimmungen in der Schweiz ............................ 51
Kapitel 3 3 Morphologie der Fließgewässer ................................ 55
3.1 Klima ............................................... 56
3.2 Geomorphologie ...................................... 58
3.3 Natürliche Fließgewässerentwicklung ...................... 62
3.3.1 Gewässerbettbildende Prozesse .................... 62
3.3.2 Linienführung (Laufform) ........................ 64
3.3.3 Längsprofil, Querprofile, Sohlenstrukturen ........... 70
3.3.4 Zeiträume für eine natürliche Entwicklung ........... 74
xi