Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Bundesanstalt für Gewässerkunde im Rahmen der Ressortforschung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Teil 3: Rheinnebenflüsse als Sedimentlieferanten BfG Bundesanstalt für Gewässerkunde IWW Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der RWTH Aachen University KHR Internationale Kommission für die Hydrologie des Rheingebietes BfG-1812 Bericht Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Rheinnebenflüsse als Sedimentlieferanten BfG-SAP-Nr. : M39610304039 Seitenzahl : 48 Bearbeitung : Nicole Gehres Birgit Astor Dr. Gudrun Hillebrand Koblenz, 17. September 2014 Der Bericht darf nur ungekürzt vervielfältigt werden. Die Vervielfältigung oder eine Veröffentlichungen bedürfen der schriftlichen Genehmigung der Bundesanstalt für Gewässerkunde. Bundesanstalt für Gewässerkunde Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Rheinnebenflüsse als Sediment- lieferanten Seite 2 Bundesanstalt für Gewässerkunde Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Inhaltsverzeichnis Rheinnebenflüsse als Sediment- lieferanten ................................................................................................................................................... 8 1. Hintergrund ......................................................................................................................... 9 2. Geographie, Hydrologie und Sedimentologie der Rheinnebenflüsse ........................... 10 2.1 Neckar ........................................................................................................................... 10 2.2 Main .............................................................................................................................. 12 2.3 Mosel ............................................................................................................................. 14 2.4 Kleine Nebenflüsse ....................................................................................................... 16 3 Einfluss auf die Sedimentdurchgängigkeit ...................................................................... 19 3.1 Wehre ............................................................................................................................ 19 3.2 Flussbauliche Maßnahmen und Sedimentmanagement ................................................ 22 3.2.1 Neckar ............................................................................................................... 22 3.2.2 Main .................................................................................................................. 24 3.2.3 Mosel ................................................................................................................. 25 4. Datengrundlage für die Bestimmung der Sedimentfrachten ........................................ 28 4.1 Schwebstoffdauermessnetz der WSV ........................................................................... 28 4.2 Ländermessstellen ......................................................................................................... 29 4.3 ADCP-Messungen und Korngrößenbestimmung .......................................................... 30 5. Morphologie und Sedimenttransport .............................................................................. 32 5.1 Methodik ....................................................................................................................... 32 5.1.1 Schwebstoffdauermessstationen ........................................................................ 32 5.1.2 Transport-Abfluss-Beziehung an den Ländermessstellen ................................. 32 5.1.3 Korngrößenverteilungen der Schwebstoffe ....................................................... 33 5.1.4 Übertragbarkeit auf kleinere Nebenflüsse ......................................................... 33 5.2 Ergebnisse: Feinschwebstoffe und suspendierter Sand ................................................. 34 5.2.1 Neckar ............................................................................................................... 34 5.2.2 Main .................................................................................................................. 35 5.2.3 Mosel ................................................................................................................. 36 5.2.4 Lahn ................................................................................................................... 38 5.2.5 Kleinere Nebenflüsse ........................................................................................ 39 5.3 Geschiebetransport ........................................................................................................ 40 5.3.1 Neckar ............................................................................................................... 41 5.3.2 Main .................................................................................................................. 42 5.3.3 Mosel ................................................................................................................. 42 5.3.4 Herkunft des Rheingeschiebes .......................................................................... 43 5.4 Diskussion ..................................................................................................................... 45 6. Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 46 Literatur ................................................................................................................................. 47 Seite 3 Bundesanstalt für Gewässerkunde Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Rheinnebenflüsse als Sediment- lieferanten Seite 4 Bundesanstalt für Gewässerkunde Von der Quelle zur Mündung, eine Sedimentbilanz des Rheins Abbildungsverzeichnis Rheinnebenflüsse als Sediment- lieferanten Abbildung 1: Übersicht über die Wasserstraße Neckar (WSA Heidelberg, 2011)............ 10 Abbildung 2: Abflusslängsschnitt des Neckars, Abflüsse 1951-1990 (WSD-SW, 2007). ........................................................................................................... 11 Abbildung 3: Entwicklung des d50 zwischen der Staustufe Deizisau und Hofen (links) sowie Hofen und der Neckarmündung (rechts). .............................. 12 Abbildung 4: Abflusslängsschnitt des Mains (Quelle: Flys). ............................................ 13 Abbildung 5: Überblick über die Bundeswasserstraßen Main, Main-Donau-Kanal und Donau (verändert nach GDWS Außenstelle Süd, 2013). ..................... 13 Abbildung 6: Unterlauf des Mains (WSA Aschaffenburg, 2009). .................................... 13 Abbildung 7: Korngrößenzusammensetzung der Sohlsedimente im Main (Mayer et al., 1988). ..................................................................................................... 14 Abbildung 8: Abflusslängsschnitt der Mosel von Perl bis zur Mündung. ......................... 15 Abbildung 9: Maßgebender Korndurchmesser je Beprobungsquerschnitt (schwarz). Die roten Punkte repräsentieren den mittleren Korndurchmesser je Stauhaltung (Datengrundlage: Umweltverträglichkeitsuntersuchungen zur Fahrrinnenvertiefung der Mosel). .......................................................... 16 Abbildung 10: Sohlproben aus der Staustufe Wintrich bei Mosel-km 142 aus dem Jahr 1987 (Bertsch et al., 1988). .................................................................. 16 Abbildung 11: Überblick über einige ausgewählte direkte Rheinnebenflüsse in Deutschland. ................................................................................................ 17 Abbildung 12: Querschnitt durch ein Sektorwehr (WSD-SW, 2007). ................................ 19 Abbildung 13: Links Walzenwehr bei Koblenz, die mittlere Walze wird überströmt (BAW, 1997). Rechts Querschnitt durch das Walzenwehr bei Koblenz gezeichnet (WSD-SW, 2007). ....................................................... 20 Abbildung 14: Stauzielregelung an der Staustufe Lehmen (VV-WSD Südwest 22-5, 2011). ........................................................................................................... 21 Abbildung 15: Höchster schiffbarer Wasserstand im Längsverlauf der Mosel und der dazugehöriger Abfluss (Quelle: Flys). ........................................................ 21 Abbildung 16: MQ und MHQ am Neckar (Flys) sowie die Wehrsteuerung an den letzten drei Neckarwehren vor der Mündung des Neckars in den Rhein bei höheren Abflüssen (WSA Heidelberg). ...................................... 22 Abbildung 17: Durchgeführte Nassbaggerarbeiten im WSA Heidelberg seit 1999 (Englert, 2013). ............................................................................................ 23 Abbildung 18: Schifffahrtskanal und Altneckar bei Ladenburg. Von links nach rechts: Schleuse, Kraftwerk, Wehr. ............................................................. 24 Abbildung 19: Mündung des Elzbach in die Mosel bei Mosel-km 34,3 am linken Ufer. ............................................................................................................. 25 Abbildung 20: Baggermengen (m3) in der Mosel im Zeitraum von 1992-2010 (Quelle: BauMags, WSA Koblenz/Trier). ................................................... 26 Abbildung 21: Talweg aus der Peilung von 1998 (Datengrundlage: Flys). ........................ 27 Abbildung