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Hinsichtlich der Abfluss- und Geschiebedynamik besteht das Potenzial, den Talsperrenbetrieb im Rahmen natürlicher Schwellenwerte zu dynamisieren. Die Dynamisierung erhöht voraussichtlich die Lebensraumqualität und wirkt sich positiv auf die Gewässerbiologie und den ökologischen Zustand aus. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen hängt von der Betriebsweise der Talsperre ab und bedarf der Prüfung.

Abbildung 1: Wiehltalsperre, Foto FiW 2014

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Untersuchungsmethoden und Tools

Hydrologie

Über eine hydrologische Charakterisierung naturnaher (ungestörter) Abflussregime von Fließgewässern in der betrachteten Projektregion wurden ökologisch vertretbare Dynamisierungspotenziale für Talsperrenunterläufe hergeleitet. Die hydrologische Charakterisierung erfolgte über eine Indizierung verschiedener ökologischer relevanter Abflusskategorien:

Im Vergleich zu diesen Referenzgewässern weist die Abflussdynamik der betrachteten Talsperrenunterläufe im ENERWA-Projektgebiet deutliche und signifikante Veränderungen auf (Tabelle 1).

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Tabelle 1: Zusammenfassung der saisonalen Abweichungen der Abflussregime unterhalb von Talsperren (n = 11) im Vergleich zu ungestörten Referenzgewässern (n = 38), FiW 2017:

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Doppelpfeile: Signifikante Abweichung;
Pfeil: deutliche, aber nicht signifikante Abweichung;
Gleichheitszeichen: keine Abweichung.

Daraus ergeben sich folgende Potenziale für eine Dynamisierung des Abflussregimes der Talsperren:

  • Variabilität der Magnitude: Im Sommer besteht das Potenzial, eine höhere Variabilität der Abflüsse zu generieren.
  • Frequenz HQ: Es besteht abhängig von der Jahreszeit das Potenzial, die Häufigkeit von hochwasserähnlichen Abflüssen zu erhöhen.4w Tragbare Detektor Lichter Licht On kurzwelligen Lampe Lampen Product Hielt Uv Watt Kurzwelle Lampe Weißen 4 Buy 254nm Mit Led SpVUzM
  • Frequenz NQ: Im Sommer besteht das Potenzial, häufiger NQ-ähnliche Abflüsse zu generieren; damit verbunden ist die Möglichkeit, eine zeitlich begrenzte erhöhte Wasserabgabe infolge höherer und häufigerer HQ-ähnlicher Abflüsse im Sommer zu kompensieren.
  • Dauer HQ: Unabhängig von der Jahreszeit sind die HQ-ähnlichen Abflüsse deutlich zu lang; dies sollte bei einer Dynamisierung berücksichtigt werden.
  • Tägliche Anstiegsraten: Es besteht unabhängig von der Jahreszeit das Potenzial, die täglichen Anstiegsraten zu erhöhen und damit höhere Abflüsse in kürzerer Zeit zu generieren; dies trifft weniger ausgeprägt auch auf die Abstiegsraten der Abflüsse zu.
Fallstudien zu weiteren abiotischen Veränderungen

(Feinsedimente, Temperatur)

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Aktuell zeigen die betrachteten Talsperren eine meist deutlich herabgesetzte Abflussdynamik im Unterlauf. Bettbildende Abflussereignisse sind zu selten und bedingen eine erhöhte Akkumulation von Feinsediment (Abbildung 2). Es resultiert ein Habitatverlust und damit ein Diversitätsverlust der aquatischen Wirbellosengemeinschaft. Eine Dynamisierung der Abflussregime unterhalb der Talsperren ist daher aus ökologischer Sicht zu begrüßen.

Hinsichtlich des Temperaturregimes sind in den Talsperrenunterläufen deutlich veränderte Temperaturverhältnisse gemessen worden (Abbildung 3). Die Variabilität der Temperaturregime ist stark eingeschränkt, die Wassertemperaturen sind vor allem im Frühjahr und Sommer zu niedrig und vollständig von der Lufttemperatur entkoppelt. Die Strahlwirkung dieser Abkühlung konnte bis zu 10 km unterhalb der Talsperren nachgewiesen werden.

Abbildung 2: Oberflächennahe Feinsedimentmengen unterhalb der Talsperre (UH) und in vergleichbaren, unbeeinflussten Nebengewässern (Ne), GRD = Talsperre Große Dhünn,  Grafik FiW 2017

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Abbildung 3: Tagesmittelwerte der Wassertemperatur aller erfasster Gewässerabschnitte unterhalb von Talsperren (UH) und vergleichbaren Nebengewässern (Ne), Grafik FiW 2017

Beispiele und Potenziale4w Tragbare Detektor Lichter Licht On kurzwelligen Lampe Lampen Product Hielt Uv Watt Kurzwelle Lampe Weißen 4 Buy 254nm Mit Led SpVUzM

Auswirkung eines dynamisierten Talsperrenbetriebs

Die festgestellten abiotischen Auswirkungen von Talsperren auf den Unterlauf (Temperaturabsenkung, erhöhte Feinsedimentgehalte, Abflussstabilisation) führen zu einer Veränderung der Makrozoobenthosgemeinschaft. Folgendes wurde in diesem Zusammenhang festgestellt:

  • Rückgang von strömungsliebenden Wirbellosenarten und Zunahme an Arten ohne spezialisierte Strömungsansprüche
  • Anstieg von kälteliebenden Quellarten
  • Rückgang der Weidegänger aufgrund erhöhter Feinsedimentgehalte
  • Diversitätsverlust und Abnahme von strömungssensitiven sowie störungsempfindlichen Arten
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Diese Veränderungen sind für den ökologischen Zustand der Gewässer unterhalb von Talsperren als negativ zu bewerten. Ein dynamischerer Betrieb im Rahmen der oben beschriebenen Grenzen ist somit durchaus ökologisch vertretbar und könnte sich sogar positiv auswirken.

Beispiel Wiehltalsperre

Die Pegelstation Loeffelsterz im Unterlauf der Wiehl­talsperre weist im betrachteten Zeitraum einen mittleren Abfluss von 0,47 m³/s auf, der Niedrigwasserabfluss (10 % Perzentil) liegt bei 0,10 m³/s und der Hochwasserabfluss (90 % Perzentil) erreicht einen Abfluss von 0,80 m³/s. In Tabelle 2 sind die entsprechenden Abflussindizes der hydrologischen Sommermonate zum Vergleich mit Referenzpegelstationen gesetzt. Zur Maximierung der Dynamisierungspotenziale erfolgt der Vergleich auf Grundlage des 3. Quantils des Referenzdatensatzes.

Die Gesamtdynamik (Index Variabilität Magnitude) des Unterlaufes der Wiehltalsperre liegt in den Sommermonaten deutlich unterhalb der des Referenzdatensatzes. Ein dynamischer Talsperrenbetrieb (häufigere tägliche Abflussunterschiede) könnte hier zu einer Annäherung der beiden Abflussverhältnisse führen. Niedrigwasserereignisse traten im beobachteten Zeitraum seltener auf (Frequenz NQ), Nutzungspotenziale können hier vor allem durch Speicher­auffüllung während Niedrigstromperioden am Stromspotmarkt entstehen.

Ebenso wurden im Unterlauf weniger Hochwasserereignisse (Frequenz HQ) mit deutlich erhöhter Laufzeit (Dauer HQ) aufgezeichnet. Geringfügig erhöhte Spitzenauslastungen mit einer maximalen Dauer von drei Tagen könnten energetisch genutzt werden und würden gleichzeitig eine Angleichung an ungestörte Abflussverhältnisse bedeuten.

Sowohl tägliche An- als auch Abstiegsraten des Kontrolldatensatzes zeigen deutlich höhere Werte als der Unterlauf der Wiehltalsperre und können als direktes Dynamisierungspotenzial betrachtet werden. So könnten die täglichen Anstiegsraten derzeit im Mittel

Abflussänderung pro Tag erhöht werden.

Vertiefende Literatur

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