Ermittlung kosteneffizienter Maßnahmen zur Verbesserung der Durchgängigkeit Ergebnisse des Pilotprojektes - -

Ein Pilotprojekt des PD Dr. habil. Hessischen Ministeriums für Umwelt, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Dietrich Borchardt Regierungspräsidium Kassel

Wiss. Zentrum für Umweltsystemforschung (CESR)

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Was bedeutet „Kosteneffizienz“ im Sinne der WRRL?

r e s it s e ft a iz it a w e e r h ig r k e c r F te ig s s d / ü g s rt e i g n i i re r ä w /N e u g wa d - h t h b n h c k c A a c s ru r L o i t u H F S D

x n €

„Guter ökologischer Zustand“

Dietrich Borchardt

1 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Was ist eine kosteneffiziente Maßnahme ?

Maßnahme A: Maßnahme B: Hohe Geringe Kosteneffizienz Kosteneffizienz

€ Verbesserungspotenzial

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Projektkulisse und Barrieren

Dietrich Borchardt

2 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Eckdaten, morphologische Defizite und Barrieren

¾Anzahl der Wasserkörper 52

¾Einzugsgebietsgröße 3.005 km²

¾Gewässerlänge 1.133 km

¾Gewässertypen 5, 5.1, 9, 9.1

¾Anzahl der Wasserkörper 11 mit morphologischen Beeinträchtigungen auf > 70% der Fließlänge

¾Anzahl der Querbauwerke 290 mit signifikanter Aus- wirkung auf die Durch- gängigkeit

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Konkretisierung am Beispiel „Durchgängigkeit“

„Wo befinden sich die größten Potenziale?“ „In welchen Wasserkörpern besteht Handlungsbedarf?“ Anzahl der Laich-, Aufwuchs und Adulthabitate Bewertung der Fischbiozönose

„Wie viele Wanderhindernisse müssen durchgängig gestaltet werden und in welchem Umfang sind Strukturgüteverbesserungen erforderlich, um den „guten Zustand“ zu erreichen?“ Anzahl und Vernetzung Laich-, Aufwuchs- und Adulthabitate

Kostenermittlung der Maßnahmen zur Zielerreichung € pro Laich-, Aufwuchs- und Adulthabitat Fließgewässer/Wasserkörper/Bearbeitungsgebiet...

Dietrich Borchardt

3 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Identifizierung prioritärer Gewässerabschnitte

abiotisch biotisch

Strukturgüteinformationen Wirbellose • Potenzielle Laich- /Aufwuchs-und Adulthabitate • Vorgezogenes Monitoring • Gewässerabschnitte mit ausreichender Fische Habitatqualität • Vorgezogenes Monitoring Wanderhindernisse •NATIS-Daten • Gewässerstrukturgüteinformationssystem (GESIS, auf Grundlage Vor-Ort-Kartierung) • Wehrkataster

Prioritäre Gewässer (-abschnitte)

Ökologische Priorisierung der Maßnahmen • Vernetzung der vorhandenen Laich-, Aufwuchs-, Adulthabitate von Zielarten (regional, Wasserkörper) • Strukturgüteverbesserung defizitärer Gewässerabschnitte mit Integration in regionale Vernetzungsstrategie • Integration in überregionale Vernetzungsstrategie (Wanderkorridore der Langdistanzwanderarten) •….

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Festlegung der Umweltziele Morphologische Mindestanforderungen Parameter der Ermittlung von Strukturparametern Gewässerstrukturgütekartierung zur Identifizierung geeigneter Habitate (Laich-, Aufwuchs- und Adulthabitate der Fischfauna)

„Ökologische Aussagekraft der Gewässerstrukturgüte - Gewässerstruktur und Fischzönosen in den Fließgewässern der Mittelgebirge von Rheinland-Pfalz“ (Twelbeck 2005) Expertendiskussionen (WZU, WAGU, OFB, FGG , C. Dümpelmann): Anforderungen einzelner Fischarten an ihren Lebensraum und Interpretation der Gewässerstrukturgütekartierung

Dietrich Borchardt

4 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Festlegung der Umweltziele

Morphologische Mindestanforderungen für Gewässer < 5m Gewässerbreite

Einzelparameter Ausprägung

Gewässerbreite < 5m Längsbänke > eine Querbänke > eine Tiefenvarianz Sehr groß, groß, mäßig Sohlensubstrat Sand, Kies, Schotter, Steine, Blöcke, Blockwerk, Fels

Substratdiversität Sehr groß, groß, mäßig

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Festlegung der Umweltziele

Morphologische Mindestanforderungen Morphologische Mindestanforderungen für Gewässer für Gewässer 5 bis 10 m Gewässerbreite > 10 m Gewässerbreite

Einzelparameter Ausprägung Einzelparameter Ausprägung

Gewässerbreite 5 bis 10m Gewässerbreite > 10m Längsbänke > eine Längsbänke Min. Ansätze oder oder Querbänke > eine Besondere Laufstrukturen > eine Tiefenvarianz Sehr groß, groß, mäßig Rückstau kein oder Breitenvarianz Sehr groß, groß, mäßig Sohlensubstrat Sand, Kies, Schotter, Strömungsdiversität Sehr groß, groß, Steine, Blöcke, mäßig Blockwerk, Fels Substratdiversität Sehr groß, groß, mäßig Breitenvarianz Sehr groß, groß, oder mäßig, gering Besondere Sohlenstrukturen > zwei

Dietrich Borchardt

5 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Ist-Zustand Hydromorphologie ./. Durchgängigkeit

10.000

8.000 Abschnitte in der Projektkulisse

Abschnitte, die morphologische 6.000 Mindestanforderungen erfüllen

4.000 Anzahl Abschnitte 2.000

0 kleiner 5 m 5 bis 10 m größer 10 m Gewässerbreite

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Prioritäten auf Ebene der Wasserkörper

Wasserkörper Schwalm/ Röllshausen EZG [km²] 209,4

Gewässerlänge [km] 84,6

Anzahl Querbauwerke 19

Gewässerstrecke mit 24,0 ökologisch wertvollen Gleiche Priorität ? Strukturen [km]

Dietrich Borchardt

6 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Methode: Hydromorphologische Kennlinie

Beispiel: Antreff im Wasserkörper Schwalm/ Röllshausen

Antreff - Hydromorphologische Kennlinie

10

8 Abschnitte mit Querbauwerke ausreichender Strukturgüte 6

4 „Zugewinn“ 2 Mindestanforderungen erfüllen [km] Gewässerstrecken, morphologische die 0 0 5 10 15 20 Gew ässerlänge [km]

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Methode: Hydromorphologische Kennlinie

Beispiel: Morphologische Kennlinie Antreff im Wasserkörper Schwalm/ Röllshausen

Antreff - Hydromorphologische Kennlinie

10 Ist der „gute ökologische Zustand“ erreicht, 8 wenn die Antreff durchgängig ist und auf rund

6 20 % der Fließstrecke die morphologischen Anforderungen erfüllt ??? 4

2 Mindestanforderungen erfüllen [km] Gewässerstrecken, morphologische die 0 0 5 10 15 20 Gew ässerlänge [km]

Dietrich Borchardt

7 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Ableitung der operativen Ziele für die Morphologie

• Welche der Leitfischarten wurden nachgewiesen? • Wie ist die morphologische Bo d en Beschaffenheit an der ba ch Probestelle ?

B e rfa

Legende E Eifa r

l e Leitarten Barbenregion (NATIS-Daten, vorgezogenes Monitoring)

n

b

a

c

h BARBE • 2 von x Leitfischarten wurden DOEBEL nachgewiesen GRUENDLING • die Gewässerstrecke erfüllt die HASEL morphologischen Mindestanforderungen SCHNEIDER nicht Abschnitte, die morphologische Mindestanforderungen erfüllen WK Schwalm/Röllshausen

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Ableitung der operativen Ziele

Beziehung zwischen Streckenanteilen, die morphologische Anforderungen erfüllen und den dort nachgewiesenen, reproduktiven Leitfischarten; Datengrundlage: NATIS-Datenbank, Vorgezogenes Monitoring (N = 188)

Die Anzahl der reproduktiven 100 Leitfischarten nimmt signifikant zu, wenn die Streckenanteile mit ausreichender Morphologie höher 80 als 20 % sind Liegt der Streckenanteil als Median 60 zwischen 30 - 40%, kann die

Mehrzahl der für die jeweilige 40 Fischregion typischen Leitfischarten nachgewiesen werden 20

Die Spannweite der 75-Percentile ist Mindestanforderungen erfüllen (%) Streckenanteile, die morphologische groß und liegt bei 30 – 60 % Streckenanteil 0

16 25 33 50 66 80 100 Anteil der Leitfischarten Folgerung: Zielkorridor von 25 – 60 % (%)

Dietrich Borchardt

8 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Zielkorridor für morphologische Anforderungen

10 Antreff

25% der Gewässerstrecke erfüllen morphologische Zielkorridor 8 Anforderungen 60% der Gewässerstrecke erfüllen morphologische Anforderungen 6 Morphologie

4

Mindestanforderungen erfüllen [km] 2 Gewässerstrecken, die morphologische

0 0 5 10 15 20 Gewässerlänge [km]

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Ableitung von Prioritäten auf Ebene der Wasserkörper

10 Antreff Erlenbach 8 n Eifa me nah er 25% der Gewässerstrecke erfüllen die Anforderungen aßn d Ma ng 60 % der Gewässerstrecke erfüllen die Anforderungen r“ llu eit 6 Nu te ke „N ers gig r H än zu hg en rc ut Du „g 4 es d “ g der ng ds serun ru n rbes der er sta ur Ve llung ch us men z erste Si Z ßnah nd H Mindestanforderungen erfüllen [km]Mindestanforderungen erfüllen 2 a e u it M ologi gigke Gewässerstrecken, morphologische die orph gän M Durch

0 0 5 10 15 20 Gewässerlänge [km]

Dietrich Borchardt

9 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Ermittlung von Kosten (-richtwerten)

Maßnahmen zur Wiederherstellung der Durchgängigkeit differenziert nach Gewässergröße; Quelle:

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Prioritäten nach Kostenwirksamkeit

Kosten zur Herstellung der Durchgängigkeit werden in Abhängigkeit der Gewässerbreite und des Querbauwerktyps ermittelt

10 500.000 Antreff

Berfa 8 400.000 Antreff -Kosten Querbauwerk (aufsummiert)

Berfa-Kosten Querbauwerk (aufsummiert) 6 300.000

4 200.000 [Euro]Kosten

Mindestanforderungen erfüllen [km] 2 100.000 Gewässerstrecken, die morphologische morphologische die Gewässerstrecken,

0 0 0 5 10 15 20 Gewässerlänge [km]

Dietrich Borchardt

10 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Differenzierung der Kostenwirksamkeit

Pro Querbauwerk Wk Schwalm/ Röllshausen Wk Schwalm/ Röllshausen Schwalm Schwalm 1.000 20.000 30 Vernetzung von Gewässerstrecken [km]

800 16.000 Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph. Mindestanforderungen erfüllen [km] Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro 20 600 12.000 Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro Kosten Querbauwerk (einzeln) 400 8.000 1.000 Euro Euro 1.000 Kosten [Euro] Kosten [m/1.000Euro]] 10

Gewässerstreckenpro Gewässerstreckenpro 200 4.000 Gewässerstrecken [km]

0 0 0 1 1 Nummerierung Querbauwerke Nummerierung Querbauwerke

Alle Querbauwerke jedes Fließgewässers

W k Schwalm/ Röllshausen W k Schwalm/ Röllshausen Antreff Antreff 400 40.000 15 Vernetzung von Gewässerstrecken [km] Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph. Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro m 300 30.000 Mindestanforderungen erfüllen [km] Kosten Querbauwerk (einzeln) 10

200 20.000

Kosten [Euro] Kosten 5 Euro [m/1.000Euro]] 100 10.000 Gewässerstrecken [k Gewässerstrecken Gewässerstrecke pro 1.000 1.000 pro Gewässerstrecke

0 0 0 12345678 12345678 Nummerierung Querbauwerke Nummerierung Querbauwerke

Dietrich Borchardt

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Alle Fließgewässer im Wasserkörper

W k Schwalm/ Röllshausen W k Schwalm/ Röllshausen Berfa Berfa 1.500 30.000 Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro 15 Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro Vernetzung von Gewässerstrecken [km]

0 Kosten Querbauwerk (einzeln) Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph.

m Mindestanforderung en erfüllen [km] 1.000 20.000 10 Kosten [Euro] 500 10.000 5 Euro [m/1.000Euro]] Euro Gewässerstrecken [k Gewässerstrecken Gewässerstrecke pro 1.00

0 0 0 12345 12345 Nummerierung Querbauwerke Nummerierung Querbauwerke

W k Schwalm/ Röllshausen Wk Schwalm/ Röllshausen Eifa Eifa 15 1.500 20.000 Vernetzung von Gewässerstrecken [km]

0 Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph. Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro Mindestanforderung en erfüllen [km] Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro 1.000 10 Kosten Querbauwerk (einzeln)

10.000

500 Kosten [Euro] 5 Euro [m/1.000Euro]] Gewässerstrecken [km] Gewässerstrecke pro 1.00

0 0 12 0 12 Nummerierung Querbauwerke Nummerierung Querbauwerke

W k Schwalm/ Röllshausen W k Schwalm/ Röllshausen Erlenbach Erlenbach

1.500 15.000 10 Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro

0 Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro Kosten Querbauwerk (einzeln) Vernetzung von Gewässerstrecken [km] 1.000 10.000 Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph. Mindestanforderung en erfüllen [ km] 5

500 5.000 Kosten [Euro] Euro [m/1.000Euro]] Gewässerstrecken [km] Gewässerstrecken Gewässerstrecke pro 1.00

0 0 0 12345 Dietrich Borchardt 12345 Nummerierung Querbauwerke Nummerierung Querbauwerke

11 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Klassifizierung von Prioritäten (absolute und relative Kosten) Gesamtkosten Querbauwerke 40.000

Kosten Querbauwerk (einzeln) --- vernachlässigbar 30.000 --+ mäßig 20.000 Kosten [Euro] -++ hoch 10.000

0 +++ sehr hoch 1 4 7 10131619 Querbauwerke nach Kosten sortiert

Vernetzung Gewässerstrecken Spezifische Kosten 20 1.200 +++ 1.000 Vernetzte Strecke pro 1.000 Euro +++ 15 Vernetzung von Gewässerstrecken [km] -++ 800 10 600 -++

Länge [km] 400 5 --+ 200 --+

0 --- Längepro 1.000 Euro [m/1.000 Euro] 0 1 4 7 10131619 14710131619 --- Sortiert nach Länge pro Kosten Vernetzte Gewässerstrecken nach Länge sortiert

Vernetzung hochwertiger Gewässerstrecken Spezifische Kosten 3 400 Vernetzung von Gewässerstrecken, die morph. +++ Mindestanforderungen erfüllen [km] +++ 300 Vernetzte Strukturen pro 1.000 Euro 2 -++ -++ 200

Länge [km] 1 --+ 100 --+

0 Länge 1.000 pro Euro] Euro [m/1.000 --- 0 --- 1 4 7 10 13 16 19 1 4 7 10 13 16 19 Sortiert nach Länge pro Kosten Vernetzte Gewässerstrecken, die morph. Anforderungen erfüllen nach Länge Dietrich Borchardt sortiert

Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Synopse und Prioritätenmatrix

Vernetzung Vernetzung Vernetzung Vernetzung Querbauwerk Kosten Gewässer- hochwertiger Gewässer- hochwertiger Priorität strecke Strukturen strecken €-1 Strukturen €-1 Antreff 1 --- -++ -++ --+ --+

Antreff 2 Antreff 3

Antreff 4 . .

Eifa 2 -++ -++ +++ --+ --+ Entscheidungsalgorithmen Entscheidungsalgorithmen (Wenn… , oder…, und…, dann..) (Wenn… , oder…, und…, dann..)

Dietrich Borchardt

12 Pilotprojekt: Kosteneffiziente Maßnahmen Durchgängigkeit Zusammenfassung der Strategie

1. Was ist prioritär ? • Mit minimalem Mitteleinsatz möglichst lange Ketten bzw. vielmaschige Netze „ökologisch guter“ Fließgewässer (Durchgängigkeit und Morphologie) 2. Wo sind prioritäre Maßnahmen umzusetzen ? • Im Flussgebiet (Hauptwanderkorridore, Laich-/Aufwuchsgebiete) • Im Bearbeitungsgebiet (Max. Vernetzung von Wasserkörpern, in denen Maßnahmen vergleichsweise kosteneffizient sind) • Im Wasserkörper (Max. Vernetzung von Fließgewässern innerhalb des Wasserkörpers mit den jeweils kosteneffizientes Maßnahmen) 3. Welche Strategien für Maßnahmen ? 1. Gewässer, die morphologische Mindestanforderungen erfüllen => Herstellung der linearen Durchgängigkeit (Abschneidekriterium: Kosteneffizienz für Querbauwerk) 2. Gewässer, die morphologische Mindestanforderungen nicht erfüllen => Durchgängigkeit & Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerstruktur, bis Zielkorridor erreicht (+ Abschneidekriterium: Kosteneffizienz Morphologie)

Dietrich Borchardt

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