Strukturierungsmassnahmen im Wasserbau Handbuch mit Grundlagen zu Planung, Bau und Wirkungskontrolle 18.06.2025
Anwendung des ePapers „Strukturierungsmassnahmen“ Dieses ePaper kann auf jedem Computer oder mobilen Gerät wie Tablett oder iPhone, in einem Standardwebbrowser betrachtet werden. Dazu ist eine Internetverbindung notwendig. Impressum: Der Verein "Wasser Agenda 21" hat dem Fischerverein Sempachersee die Erlaubnis gegeben, alle Fisch- und Naturrelevanten Themen als ePaper abrufbar auf der Vereinshomepage zu veröffentlichen. Der nachfolgende Weblink bietet Direktzugriff zur aktuellsten ePaper-Ausgabe zum Thema „Strukturierungsmassnahmen“ Das Copyright ialler Informationen wie Text, Bild, Graphik, ist weiterhin bei "Wasser Agenda 21" Danksagung Der Fischerverein Sempachersee dankt Simone Knecht, Leiterin Plattform Revitalisierung, Wasser-Agenda 21 Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf www.wa21.ch, www.plattform-renaturierung.ch für die Bereitstellung der Daten. ePaper-Herstellung / ePaper-Hosting SSE AG, Mettau, www.sse.ch, sse@sse.ch ePaper-Weblink: https://www.epaper4you.com/WA21-Strukturierungsmassnahmen/
Seiten blättern Link auf Homepage Wort suchen mit Lupe on Seiten 86 - 87 von 107 Wasser Agenda 21 17:13 epaper4you.com 三Wa s s e r Agenda 21/ Strukturmassn… Lebenszyklus-Betrachtungd e rStruktur Strukturierungsmassnahmen mi Wasserbau An Anfang/Ende BASZR ACNIOM 21 Rune Cviendao Abrtedoune 1II CHaR edeDo M. +091X09429 M g e s l a wwnitd • : 1/107 ⽥ 出 ⽇ ⼀ ⼈ 0 ⼀ 9 ⽶ ⼀ ⽇ ils / sicht imerkungen Vergössern/ Verkleinern Fullscreen, „ESC", zurück Slideshow Seite/Beitrag Teilen Drucken Ton Ein/Aus
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2/71 Impressum Projektleitung Simone Knecht (Wasser-Agenda 21), Olivier Hartmann (Praxis Natur GmbH), Guido Derungs (Wasserbau Kanton Basel-Stadt), Stefan Vollenweider (Wasser-Agenda 21) Autor:innen Olivier Hartmann (Praxis Natur GmbH), Andreas Widmer und Niels Werdenberg (Emch + Berger AG), Luzia Meier, Kristof Reuther und Matthias Mende (IUB Engineering AG), Pascal Vonlanthen (Aquabios GmbH), Martina Breitenstein (WFN – Wasser Fisch Natur AG), Sandro Ritler (HOLINGER AG), David Hausammann (NH Baumanagement AG), Pascal Sieber (Sieber & Liechti GmbH), Adrian Aeschlimann (Schweizerisches Kompetenzzentrum Fischerei), Fabien Waridel, Gianluca Flepp und Jolanda Jenzer Althaus (BFH - Berner Fachhochschule) Begleitgruppe Christoph Birrer (Kanton St. Gallen), David Bittner (Schweizerischer Fischerei-Verband), Christopher Keusch (Kanton Zürich), Mario Koksch (BAFU), Michael Schaffner (Kanton Basel-Land), Sandro Schläppi (Kanton Bern), Lucie Sprecher (Eawag), Olivier Stauffer (Etat de Vaud), Jürg Stückelberger (Kanton Bern), Gregor Thomas (BAFU), Christian Tesini (Kanton Aargau) Wissenschaftliche Begleitgruppe Volker Weitbrecht (ETH-VAW), Michael Döring (ZHAW), Virginia Ruiz-Villanueva (Universität Bern) Finanzierung Kantone Bern, Basel-Land, Basel-Stadt, St. Gallen, Zürich, BAFU Grafiken Denis Rochat (Emch+Berger AG) Zitiervorschlag Wasser-Agenda 21 (Hrsg.) 2025: Strukturierungsmassnahmen im Wasserbau. Handbuch mit Grundlagen zu Planung, Bau und Wirkungskontrolle. Link https://plattform-renaturierung.ch/revitalisierung/planung-umsetzung/strukturierungsmassnahmen/ Version Juni 2025 Die Verwendung von Textauszügen und Abbildungen aus dem Handbuch oder den Bautypenblättern ist unter Angabe der Quelle gemäss Standard CC BY-SA 4.0 ausdrücklich erwünscht. Ebenfalls erwünscht ist die Verwendung der Skizzen der Bautypenblätter. Diese sind auf der Website auch separat verfügbar. Wir freuen uns über Anregungen, Korrekturen und Verbesserungsvorschläge zu unserem Handbuch sowie zu den Bautypenblättern. Bitte senden Sie Ihre Rückmeldung an: renaturierung@wa21.ch.
3/71 Inhaltsverzeichnis Vorwort .................................................................................................................................................................... 5 1 Einleitung .......................................................................................................................................................... 6 1.1 Fliessgewässer in der Schweiz .............................................................................................................. 6 1.2 Aufwertung und Wiederherstellung der Fliessgewässer....................................................................... 6 1.3 Projekt und Produkte........................................................................................................................... 7 2 Strukturierungsmassnahmen ............................................................................................................................. 9 2.1 Definition und Ziele ............................................................................................................................. 9 2.2 Anwendung von Strukturierungsmassnahmen..................................................................................... 9 2.3 Weitere Hinweise für die Praxis ......................................................................................................... 11 3 Ökologische Ziele von Strukturierungsmassnahmen ........................................................................................ 14 3.1 Natürlicher Strukturreichtum............................................................................................................. 14 3.2 Ursache und Wirkung von Defiziten ................................................................................................... 14 3.3 Restriktionen und Limitationen.......................................................................................................... 15 3.4 Wirkungsziele von Strukturierungsmassnahmen................................................................................ 15 4 Mesohabitate und Unterstände....................................................................................................................... 18 4.1 Relevanz von Mesohabitaten............................................................................................................. 18 4.2 Unterscheidung und Entstehung von Mesohabitaten ........................................................................ 19 4.3 Bank .................................................................................................................................................. 21 4.4 Kolk ................................................................................................................................................... 21 4.5 Rinne ................................................................................................................................................. 22 4.6 Furt .................................................................................................................................................... 22 4.7 Schnelle ............................................................................................................................................. 23 4.8 Hinterwasser ..................................................................................................................................... 23 4.9 Flachwasser ....................................................................................................................................... 24 4.10 Stufe/Becken ..................................................................................................................................... 24 4.11 Unterstände....................................................................................................................................... 25 5 Welche Bautypen sind für die Förderung von welchen Mesohabitaten und Unterstandstypen geeignet? ....... 26 6 Wirkungsvolle Kombinationen von Bautypen .................................................................................................. 34 6.1 Eigendynamik .................................................................................................................................... 34 6.2 Dimensionierung ............................................................................................................................... 34 6.3 Auswahl des Bautyps und Baumaterials ............................................................................................. 34 6.4 Positionierung.................................................................................................................................... 34 6.5 Beispiele von erfolgsversprechenden Kombinationen........................................................................ 35 7 Sicherheitsaspekte........................................................................................................................................... 38 7.1 Gefahren............................................................................................................................................ 38 7.2 Auswirkungen und Versagen von Strukturierungsmassnahmen ......................................................... 39 7.3 Unsicherheiten bei der Projektierung und Realisierung von Strukturen ............................................. 41 8 Baustoffe ......................................................................................................................................................... 42 9 Wirkungskontrolle ........................................................................................................................................... 44 9.1 Bedeutung von Wirkungskontrollen................................................................................................... 44 9.2 Arbeitsschritte von Wirkungskontrollen............................................................................................. 44 10 Uferbestockung ............................................................................................................................................... 49
4/71 10.1 Aufgaben und Funktionen der Uferbestockung.................................................................................. 49 10.2 Einsatz von Gehölzen im naturnahen Wasserbau............................................................................... 49 10.3 Bestockungsdichte, Biodiversität und Kühlung ................................................................................... 50 10.4 Bedeutung von Totholz ...................................................................................................................... 51 11 Unterhalt von eingebauten Strukturen ............................................................................................................ 52 11.1 Grundsätze ........................................................................................................................................ 52 11.2 Wirkungsunterhalt............................................................................................................................. 52 11.3 Wichtige Aspekte ............................................................................................................................... 52 12 Erkenntnisse für die Praxis ............................................................................................................................... 53 12.1 Defizitanalyse und Zieldefinition ........................................................................................................ 53 12.2 Planungsphase: Strukturdesign / Anordnung / Gerinnegeometrie ..................................................... 53 12.3 Strukturentwicklung / Unterhalt / Wirkungskontrolle ........................................................................ 55 12.4 Ausführung ........................................................................................................................................ 55 13 Glossar ............................................................................................................................................................ 57 14 Literaturverzeichnis Handbuch ........................................................................................................................ 60 15 Literaturverzeichnis Bautypenblätter............................................................................................................... 66 A-02. Unterströmte Stammhölzer .................................................................................................................... 66 A-04. Biogene maschinelle Ufersicherung (BMU) ............................................................................................. 66 A-05. Holz-Querriegel Typ Wurzelsohlgurt ....................................................................................................... 66 B-01. Faschinen und B-02. Pfahlstrukturen ...................................................................................................... 66 B-03. Raubäume .............................................................................................................................................. 66 B-04. Wurzelstöcke .......................................................................................................................................... 66 C-01. Lenkbuhnen und C-02. Strömungstrichter .............................................................................................. 67 C-03. Stein-Querriegel ..................................................................................................................................... 67 D-01. Struktursteine ........................................................................................................................................ 68 D-02. Kies-Geröll-Schüttungen......................................................................................................................... 68 Anhang 1: Entscheidungshilfe für die Planung ........................................................................................................ 69 Anhang 2: Checkliste Sicherheit.............................................................................................................................. 70
5/71 Vorwort Naturnahe Gewässer sind für den Erhalt der Biodiversität zentral. Rund 80 Prozent aller in der Schweiz bekannten Pflanzen- und Tierarten kommen in Gewässern und den direkt anliegenden Ufer- und Auenlebensräumen vor. Heute sind aber fast alle Schweizer Gewässer stark verbaut und strukturell erheblich beeinträchtigt. Viele Gewässerlebensräume sind verschwunden, der Austausch zwischen Fliessgewässer und Grundwasser ist teils unterbunden. Die aquatischen Ökosysteme in der Schweiz gehören damit zu den Lebensräumen mit dem höchsten Verlust an Biodiversität, die Kapazität zur Selbstreinigung ist eingeschränkt und die Resilienz gegenüber dem Klimawandel ist geschwächt. Das Gewässerschutzgesetz verpflichtet die Kantone zur Revitalisierung der Fliessgewässer und zu einer naturnahen Gestaltung von Hochwasserschutzmassnahmen. Im Vordergrund stehen Wasserbauprojekte, die den gesamten Gewässerraum einbeziehen und sowohl morphologisch als auch ökologisch aufwerten. Steht ausreichend Raum zur Verfügung, sollten diese Aufwertungen eigendynamisch erfolgen. Nicht immer ist das aber umsetzbar. Bei Projekteinschränkungen (z.B. durch räumliche Restriktionen) werden in der Praxis ergänzend auch Holz- oder Steinstrukturen eingebaut. Solche Strukturierungsmassnahmen verbessern die hydraulischen und morphologischen Bedingungen und schaffen damit lokal mehr und diversere aquatische Lebensräume. Sie können auch zu einer verbesserten vertikalen oder longitudinalen Vernetzung führen. Da das Wissen und die Erfahrungen zu solchen Strukturierungsmassnahmen bis anhin beschränkt und nur dezentral vorhanden war, lancierten verschiedene Kantone ein Projekt, um die schweizweit vorhandenen Erfahrungen und das erworbene Wissen zusammentragen. Das Projekt «Strukturierungsmassnahmen im Wasserbau» wurde bei der Plattform Revitalisierung von Wasser-Agenda 21 angesiedelt. In die Projektorganisation wurden erfahrene Fachleute aus der Schweizer Privatwirtschaft, Verwaltung und Wissenschaft integriert. Damit wurde sichergestellt, dass das Projekt breit abgestützt wurde und das Wissen in verschiedenen Projektprodukten praxisnah abgebildet werden kann. Das hier vorliegende Handbuch ist eines der Produkte. Enthalten sind Grundlagen zu Planung, Bau und Wirkungskontrollen von Strukturierungsmassnahmen. Von Fachexperten wurden dazu verschiedene Kapitel verfasst. U.a. enthält das Handbuch Grundlagen zu den ökologischen Zielen, den Lebensräumen, resp. Mesohabitaten und zu Fragen der Sicherheit. Im Anhang ist auch ein Flussdiagramm als Entscheidungshilfe für die Planung von Strukturierungsmassnahmen enthalten. Mit seinen Inhalten richtet sich das Handbuch an alle, die sich mit Strukturierungsmassnahmen im Wasserbau beschäftigen, insbesondere an Praktiker:innen aus der Privatwirtschaft und Verwaltung. Für 17 ausgewählte Strukturierungsmassnahmen wurden Bautypenblätter verfasst. Auf einer Doppelseite A3 enthalten die Bautypenblätter anschauliche Skizzen und Fotos sowie praktische Informationen zur Konzipierung und zum Einbau von Strukturen. Eine webbasierte Fallbeispielsammlung komplettiert die Produktpalette. Da davon auszugehen ist, dass in den kommenden Jahren neue Erkenntnisse gewonnen werden, ist vorgesehen, die Produkte nach und nach anzupassen und weiterzuentwickeln. Bei der Entwicklung der Produkte haben verschiedene Fachleute mitgewirkt und ihre Expertise eingebracht. Die Projektleitung möchte sich bei allen Autor:innen sowie bei den Mitgliedern der Begleitgruppen für die engagierte Mitarbeit bedanken. Der Dank geht ausserdem an das Bundesamt für Umwelt BAFU und alle Kantone, welche das Projekt mitfinanziert haben und die Realisierung der Produkte damit ermöglicht haben. Die Projektleitung
6/71 1 Einleitung 1.1 Fliessgewässer in der Schweiz Die Fliessgewässer sind wesentliche Bestandteile der Natur und Landschaft und dienen als verbindende Lebensadern, die Ökosysteme vernetzen. Intakte Flüsse und Bäche prägen und gestalten Landschaften, transportieren Wasser, Geschiebe und organische Stoffe (z.B. Holz, Laub) und lagern Sedimente um. Sie bilden so Lebensräume für zahlreiche Pflanzen und Tiere und tragen im hydrologischen Austausch mit dem Grundwasser zu sauberem Trinkwasser bei. Ein naturnahes Fliessgewässer ist dynamisch und verändert seine Morphologie gemäss den Abflussverhältnissen. Dadurch unterliegen die Lebensräume in und an einem Fliessgewässer ständigen Veränderungen. Dieses natürliche Wechselspiel führt zu einer Vielfalt von Kleinhabitaten, in denen sich eine angepasste, artenreiche Flora und Fauna entwickeln kann. Periodische Hochwasserabflüsse sind die treibende Kraft hinter dieser Dynamik (Zeh Weissmann et al., 2009). Die Heterogenität der Lebensräume spiegelt sich in der Vielfalt der Arten wider: Naturnahe Gewässer sind für den Erhalt der Biodiversität zentral. Rund 80 Prozent aller in der Schweiz bekannten Pflanzen- und Tierarten kommen in Gewässern und den direkt anliegenden Ufer- und Auenlebensräumen vor. Viele Organismen benötigen das enge Nebeneinander der verschiedenen Lebensräume; je nach Jahreszeit oder Lebensphase nutzen sie einen anderen Bereich (Fischer et al., 2015). Die gestaltenden periodischen Hochwasser waren aber auch der Anlass für menschliche Eingriffe in die Gewässer. Über Jahrhunderte hinweg wurden Gewässer reguliert, kanalisiert, begradigt und eingeengt, um den Hochwasserabfluss zu kontrollieren und gleichzeitig Kulturland zu gewinnen. Heute sind fast alle Schweizer Gewässer stark verbaut. Gemäss der ökomorphologischen Kartierung befinden sich 46 % der Flachlandgewässer unter 600 m.ü.M. in einem strukturell stark beeinträchtigten bzw. künstlichen Zustand. Ein ökomorphologischer Revitalisierungsbedarf wird für rund 10'800 Gewässerkilometer und rund 50'000 künstliche Hindernisse ausgewiesen (Zeh Weissmann et al., 2009). Durch die menschlichen Eingriffe wurde das dichte, fein verästelte Netz aus Bächen und Flüssen ausgedünnt und monoton. Viele Gewässerlebensräume sind verschwunden. Die aquatischen Tier- und Pflanzenarten sind von einem starken Rückgang der Biodiversität betroffen (Fischer et al., 2015). Seit 1850 wurden 70 % der Auen zerstört. 74 % der heimischen Fischarten gelten als ausgestorben oder in ihrer Existenz bedroht. Die aquatischen Ökosysteme in der Schweiz gehören damit zu den Lebensräumen mit dem höchsten Verlust an Biodiversität (BAFU, 2023a). Der Klimawandel setzt die Fliessgewässer mit ihren Ökotonen zusätzlich unter Druck (BAFU, 2021a). 1.2 Aufwertung und Wiederherstellung der Fliessgewässer Mit der Revision des eidgenössischen Gewässerschutzgesetzes im Jahr 2011 werden die Kantone zur Revitalisierung von Fliessgewässern verpflichtet. Als Revitalisierungen gelten nach Art. 4 lit. m des Gewässerschutzgesetzes (GSchG) die Wiederherstellung der natürlichen Funktionen eines verbauten, korrigierten, überdeckten oder eingedolten oberirdischen Gewässers mit baulichen Massnahmen. Auch im Rahmen von Hochwasserschutzprojekten oder von ökologischen Ersatzmassnahmen sind die Gewässer ökologisch aufzuwerten (Art. 4 Wasserbaugesetz). Aufwertungs-, resp. Wiederherstellungsmassnahmen erfolgen üblicherweise in Wasserbauprojekten, in welchen den Gewässern nach Möglichkeit mehr Platz gegeben und der gesamte Gewässerraum gestaltet wird. Das Ziel der Wasserbauprojekte ist die morphologische und ökologische Aufwertung des Fliessgewässerabschnittes und möglichst auch das eigendynamische Bilden von Lebensräumen und Strukturen (z.B. Steilufer). Projekteinschränkungen (zum Beispiel durch räumliche Restriktionen) können aber dazu führen, dass keine grossräumigen eigendynamischen Prozesse wie z.B. Laufverlagerungen oder die Überflutung von Auen stattfinden können. In der Praxis kommt als Ergänzung vermehrt auch der Einbau von Strukturierungsmassnahmen zum Einsatz (Neuhaus und Mende, 2021). Mit Strukturierungsmassnahmen können in einem Flussabschnitt trotz räumlicher Restriktionen morphologische und ökologische Aufwertungen erreicht werden. Wasserbauprojekte mit mehr Raum für
7/71 das Gewässer und mit der aktiven Gestaltung des gesamten Gewässerraums, welche grossräumige eigendynamische Prozesse hervorrufen, sind Projekten mit ausschliesslich Strukturierungsmassnahmen aber stets vorzuziehen. Dies, weil sich die Wirkung von Strukturierungsmassnahmen lediglich auf den aquatischen und semiaquatischen Bereich beschränkt. 1.3 Projekt und Produkte Für die Planung und den Bau von Strukturierungsmassnahmen ist im deutschsprachigen Raum seit ca. 20 Jahren eine Vielzahl von praxisnahen Grundlagen verfügbar (z.B. Gebler, 2005; Mueller, 2015; Oesch und Liembd, 2015; Herrigel, 2018; Gründler et al., 2016; Aeschlimann, 2021). Eine schweizweite Zusammenstellung von Beispielprojekten und eine Zusammenfassung von bestehendem Fachwissen aus Privatwirtschaft, Verwaltung, Umweltorganisationen und Wissenschaft ist bisher nicht vorhanden. Aus diesen Gründen lancierte Wasser-Agenda 21 auf Initiative verschiedener Kantone hin ein Projekt, um die schweizweit dezentral vorhandenen Erfahrungen zu Strukturierungsmassnahmen zusammentragen. Die durch das Projekt erarbeiteten praxisnahen Produkte sind in einer Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Umwelt BAFU, kantonalen Fachstellen, Fachleuten aus der Wissenschaft, der Berner Fachhochschule sowie Fachexpert:innen von Ingenieur- und Ökobüros entwickelt worden. Handbuch Das hier vorliegende Handbuch fasst die schweizweit vorhandenen Erfahrungen und das vorhandene Wissen in Bezug auf den Einbau von Holz- und Steinstrukturen in Fliessgewässern auf gebündelte und anschauliche Art und Weise zusammen. Es vermittelt das bestehende Wissen im Sinne einer Best Practice Anwendungshilfe. Das Handbuch enthält Grundlagen zu Planung, Bau und Wirkungskontrolle von Strukturierungsmassnahmen und fokussiert sich dabei auf 17 ausgewählte Bautypen (Kap. 2). In einzelnen Kapiteln haben Fachspezialist:innen das vorhandene Wissen zu den ökologischen Zielen, den Lebensräumen, wirkungsvollen Kombinationen, Sicherheitsaspekten, Baustoffen, Uferbestockung, dem Unterhalt und der Wirkungskontrolle zusammengefasst. Im Anhang 1 ist zudem ein Flussdiagramm enthalten, welches als Entscheidungshilfe für die Planung von Strukturierungsmassnahmen zu verstehen ist und die Erfahrungen aus der Praxis zusammenfasst. Redundanzen lassen sich damit erklären, dass die Kapitel unabhängig verfasst wurden, mit dem Ziel, auch einzeln gelesen werden zu können. Die Verwendung des Handbuchs ist für Mitarbeitende kantonaler Fachstellen (Wasserbau und Fischerei), Planer:innen (Ingenieur-/ Ökobüros), Baustellenkader (Bauführer:innen und Vorarbeiter:innen), sowie Studierende und Auszubildende bestimmt. Angestrebt wird die schweizweite Anwendung der Publikation zur direkten Umsetzung im Gewässer sowie als Werk zur Inspiration. Weitere Produkte Ergänzend zum Handbuch wurden im Rahmen des Projektes für 17 ausgewählte Strukturierungsmassnahmen sog. Bautypenblätter erstellt. Die Auswahl der 17 Strukturierungsmassnahmen erfolgte durch Fachexpert:innen aus Verwaltung und Praxis. Ausgewählt wurden diejenigen Strukturierungsmassnahmen, welche die Bildung von gewässertypischen Mesohabitaten fördern, schweizweit am meisten gebaut werden, effektiv sind und für welche fundierte Erfahrungswerte vorliegen. Tabelle 1 stellt die 17 ausgewählten Strukturierungsmassnahmen zusammen. Die Liste der Strukturierungsmassnahmen ist nicht abschliessend und kann mit zukünftigen Neu- oder Weiterentwicklungen erweitert werden. Jedes Bautypenblatt behandelt die Themen, die für die Planung und den Bau einer Strukturierungsmassnahme wichtig sind. In zusammengefasster Form werden das Anwendungsgebiet und die ökologischen Ziele beschrieben, es sind Informationen zum Bau enthalten und es wird auf weiterführende Informationen verwiesen. Eine Zusammenstellung der Literatur je Bautypenblatt ist im Handbuch zu finden. Alle Strukturierungsmassnahmen werden mit Skizzen illustriert. Darin ersichtlich ist die Bauweise sowie die Wirkung auf die Strömung und die Gewässermorphologie. Das Bautypenblatt richtet sich primär an die Praktiker:innen und ist daher im A3-Format gestaltet. So kann es laminiert und auch auf der Baustelle verwendet werden.
8/71 Eine webbasierte Fallbeispielsammlung komplettiert das Produktportfolio. Die Fallbeispielsammlung versteht sich als Ergänzung zu den Bautypenblättern. Daher wird auf den Bautypenblättern mit einem QR-Code auf die Fallbeispielsammlung verwiesen. In der Fallbeispielsammlung sind baulich realisierte Praxisbeispiele vorhanden, welche in den letzten Jahren umgesetzt wurden. So können vorhandene Erfahrungen weitergegeben werden. Längerfristige biologische und technische Wirkungskontrollen sind nur in Einzelfällen vorhanden (z.B. Dönni, 2021). Alle Unterlagen sind auf der Website von Wasser-Agenda 21 verfügbar. Schnittstellen Die erarbeiteten Produkte weisen Überschneidungen mit der Praxishilfe Ingenieurbiologische Massnahmen im naturnahen Wasserbau (BAFU, 2010), den Planungshilfen zu Engineered Log Jams (Widmer et al., 2022) und Beaver Dam Analogs (Werdenberg und Widmer, 2022), dem Handbuch «Fischer Schaffen Lebensraum» (Gründler et al., 2016) und dem Merkblatt DWA-M 527 «Buhnen zur Stabilisierung und Strukturierung von Fliessgewässern» (DWA, 2024) auf. Das Handbuch versteht sich als Ergänzung zur Publikation Geschiebe- und Habitatdynamik der Merkblatt-Sammlung Wasserbau und Ökologie (BAFU, 2017) und weiteren Publikationen zu diesem Thema (z.B. Becker und Ortlepp, 2022). Anwendung und Abgrenzung der Produkte Die im Rahmen der Projekte erarbeiteten Produkte erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es werden keine konkreten Dimensionierungsvorgaben, sondern fallweise Faustregeln formuliert, wodurch es weder Ingenieur:innen noch Ökoplaner:innen ersetzt, sondern als wertvolle Ergänzung zu bestehendem Wissen und Literatur dient. Obwohl neben dem Wasserlebensraum auch semiaquatische und terrestrische Uferlebensräume sowie der Grundwasserlebensraum von den Strukturierungsmassnahmen profitieren, fokussieren die Bautypenblätter und das vorliegende Handbuch auf die aquatischen Mesohabitate (Kap. 4). Landlebensräume werden einzig in Bezug auf die Uferbestockung thematisiert (Kap. 10). Die Förderung des natürlichen Holzeintrags durch das Anlegen uferbegleitender Gehölzstreifen ist aus gewässerökologischer Sicht sehr wichtig (Seidel, 2017). Detaillierte Hintergrundinformationen zu Uferbestockung, natürlicher Totholzdynamik und dem passiven Belassen von natürlich eingetragenen Holzstrukturen sind jedoch nicht Bestandteil dieser Publikation. Im Handbuch und den Bautypenblättern wird hauptsächlich die Wirkung der Strukturierungsmassnahmen auf die Gewässermorphologie sowie auf die Wassertiere des aquatischen Lebensraums beschrieben. Semiaquatische und terrestrische Uferlebensräume sowie die Quer- und Vertikalvernetzung profitieren ebenfalls von den Strukturierungsmassnahmen. Diese Aspekte werden im Handbuch und den Bautypenblättern jedoch nicht vertieft behandelt. Offene Fragen Zurzeit sind immer noch viele Fragen zur biologischen, hydraulischen und morphologischen Wirkung von Strukturen in Fliessgewässern offen. Erste Schweizer Forschungsstudien zur Verankerung von Holzstrukturen (Herrsche und Hsu, 2023), zum Einfluss von Totholz auf die Dekolmatierung der Gewässersohle (Schalko et al., 2024), oder zur Wirkung von Strukturierungsmassnahmen auf Makrozoobenthos in Schwall-Sunk-Strecken (Friese et al., 2022) liegen vor. Projektbezogene Wirkungskontrollen (Kap. 9), welche den positiven Einfluss von Strukturierungsmassnahmen auf Salmoniden aufzeigen, sind beispielsweise für den Scherlibach im Kanton Bern vorhanden (Dönni, 2021).
9/71 2 Strukturierungsmassnahmen In diesem Kapitel wird beschrieben, was Strukturierungsmassnahmen sind, für welche Strukturierungsmassnahmen es in den erarbeiteten Produkten Hilfestellungen gibt, welche Ziele mit den Massnahmen verfolgt werden und wo der Anwendungsbereich liegt. 2.1 Definition und Ziele Als Strukturierungsmassnahmen werden Massnahmen bezeichnet, die auf bauliche Art und Weise die hydraulischen und morphologischen Bedingungen in Fliessgewässern sowie aquatische Habitate längerfristig verbessern und diversifizieren sollen (Aeschlimann, 2021). Bei Strukturierungsmassnahmen handelt es sich um einfache oder komplexe Holz- oder Steinstrukturen, teilweise kombiniert mit lebenden Pflanzen. Sie können sehr lokal und kleinräumig aber auch in grosser Zahl und miteinander korrespondierend im Gewässer realisiert werden und auf die Wiederherstellung bestimmter Gewässerfunktionen, beispielsweise auf Laich-, Jungfisch- oder Adulthabitate für Fische ausgerichtet sein. Mit den Massnahmen können im Fliessgewässer zielgerichtet Mesohabitate gefördert werden. Darunter sind relativ homogene Lebensraumtypen mit begrenzter räumlicher Ausdehnung zu verstehen, die sich voneinander vor allem in der Wassertiefe, im Fliessgeschwindigkeitsmuster und der Korngrössenverteilung des Sohlenmaterials unterscheiden (Hawkins et al. 1993). Angelehnt an die Wirkungskontrolle Revitalisierung des BAFU (BAFU, 2019a) sind im Kapitel 4 des Handbuches die verschiedenen Mesohabitate und deren Eigenschaften beschrieben. Mit Strukturierungsmassnahmen lassen sich verschiedene ökologische Zielsetzungen erreichen. Es können einerseits direkt gewässertypische Habitate und Mesohabitate geschaffen werden, andererseits können aber auch gewässertypische hydrogeomorphologische und ökologische Prozesse initialisiert werden, welche sich positiv auf die Morphologie, das Lebensraum- und Nahrungsangebot sowie die Fischbiomasse auswirken. Die ökologischen Ziele werden detailliert im Kapitel 3 beschrieben. Die ökologischen Ziele, die mit einer bestimmten Strukturierungsmassnahme erreicht werden können, sind auch in den Bautypenblättern detailliert aufgeführt. Diese sind an den Gewässertyp anzupassen, weshalb auch der Wahl des Materials, der Strukturierungsmassnahme selbst und dem Gesamtdesign (Platzierung, Belegungsdichte und Interaktion von Struktureinbauten) eine wichtige Bedeutung zukommt. In Kapitel 6 werden wirkungsvolle Kombinationen von Strukturierungsmassnahmen aufgezeigt. Viele Studien belegen die ökologische Wirkung von Strukturierungsmassnahmen. Weiterführende Informationen zum Zusammenhang von Strukturierungsmassnahmen und Ökologie sind im Kapitel 5 enthalten. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch Strukturierungsmassnahmen an stark kanalisierten und begradigten Gewässern keine vollständige Wiederherstellung des natürlichen Zustands erreicht werden kann, sondern primär Teile der Naturprozesse gefördert werden (Kap. 3), die eine naturnahe Abfolge von Mesohabitaten (Kap. 4 und 5) bewirken. Dennoch stellen die Vernetzung und Aufwertung von kleinen Bächen und Zuflüssen eine wichtige Aufgabe dar, und mit dem Einbau von Strukturen kann mit wenig baulichem und finanziellem Aufwand ökologisch viel verbessert werden. 2.2 Anwendung von Strukturierungsmassnahmen Aufgrund intensiver Nutzungen und gewässernahen Infrastrukturanlagen sind grossräumige dynamische Prozesse (z.B. Laufverlagerungen), die mit der Bildung bestimmter Lebensräume und Strukturen verbunden sind, nicht in allen Gewässern mehr möglich. Es kommen daher vermehrt naturnahe Strukturierungsmassnahmen zum Einsatz, um die Strukturvielfalt zu verbessern, Habitate aufzuwerten oder neu schaffen zu können. Strukturierungsmassnahmen sind kein Ersatz, sondern die «2nd Best-Lösung» bzw. eine Ergänzung zu Wasserbauprojekten, welche den gesamten Gewässerraum gestalten. Unter beengten Verhältnissen kann es aber zielführend sein, mithilfe von Strukturierungsmassnahmen die Fliessgeschwindigkeitsvariabilität und damit auch lokale Erosions- und Umlagerungsprozesse durch gezielte Strömungslenkung zu erhöhen. Damit können auf begrenztem Raum in natürlichem Masse gewässertypische Mesohabitate bzw. Mesohabitatfolgen (z.B. Kolk-Rausche-Folgen) geschaffen werden. Die
10/71 Auswahl der Strukturierungsmassnahme soll auf die Beseitigung vorhandener ökologischer und ökomorphologischer Defizite ausgelegt sein, welche in der Planungsphase identifiziert werden. Geeignete Fliessgewässer Die Ausführungen im Handbuch und den Bautypenblättern fokussieren sich auf den Einbau von Strukturierungsmassnahmen in kleinen bis mittleren Fliessgewässern mit einer natürlichen Sohlenbreite von 1 bis 15 m. Es eignen sich insbesondere Gewässer im Mittelland, des Juras und der Voralpen bis zu einem Längsgefälle von ca. 5 % (Oregon Department of Fishery and Wildlife, 1995 und Wohl et al., 2019). In steilen Alpenbächen mit mehr als ca. 5 % Gefälle oder Stufen-Becken-Gewässern soll der Einbau wegen der hohen Abrasion und kostspieligen Verankerungsmassnahmen situativ und in Abhängigkeit der übrigen Rahmenbedingungen beurteilt werden. Es sei hier noch ergänzt, dass Aufwertungsmassnahmen mit Strukturierungselementen grundsätzlich auch an Gewässern mit Sohlenbreite > 15 m sinnvoll sind, diese jedoch nicht im Anwendungsbereich des vorliegenden Handbuchs liegen. Da Strukturierungsmassnahmen in grossen Fliessgewässern oft schwierig zu bauen sind (z.B. aufgrund grosser Wassertiefen), sind diese nur mit einer ausgewiesenen Erfahrung zu planen. Bedingungen und Kriterien für den Einsatz von Strukturierungsmassnahmen Ökologische Aufwertungsmassnahmen sind in strukturarmen Gewässern grundsätzlich immer sinnvoll, sofern sie nicht durch harte Randbedingungen (z.B. Hochwasserschutz) erschwert werden. Wo genügend Raum vorhanden ist, sollten Wasserbauprojekte mit Aufweitungen des Fliessgewässers hin zum natürlichen Zustand angestrebt werden. Solche Massnahmen sind nicht Bestandteil dieses Handbuchs, da sie an umfangreiche Planungsvorgaben gekoppelt sind. Strukturierungsmassnahmen können jedoch Bestandteil dieser Projekte sein. Strukturierungsmassnahmen eignen sich unter Umständen als schnell umsetzbare, temporäre Massnahme, um das Gewässer aufzuwerten, bis grossräumigere Wasserbauprojekte umgesetzt werden. Die Bedingungen und Kriterien für die Umsetzung reiner Strukturierungsmassnahmen lassen sich wie folgt zusammenfassen: Allgemein: − Für Wasserbauprojekte ist kein zusätzlicher Landbedarf verfügbar und die Platzverhältnisse sind beengt (besonders in stark besiedelten Gebieten und durch bestehende Infrastruktur). − Freifliessende Gewässerstrecken (nicht staugeregelt oder durch sonstige stauende Querbauwerke beeinträchtigt, mit oder ohne Wasserentnahme) eignen sich besonders für den Einsatz von Strukturierungsmassnahmen, sofern entsprechende Defizite vorliegen (Neuhaus und Mende, 2021). − Wassertemperatur: Temperaturrefugien wie z.B. Waldbäche oder grundwassergeprägte Giessen können durch Strukturierungsmassnahmen gezielt aufgewertet werden. Bei kälteliebenden Zielarten ist das Kriterium Wassertemperatur besonders zu berücksichtigen (Aeschlimann, 2021). Morphologische Defizite: − Das Fliessgewässer ist anthropogen überprägt und besitzt eine geringe Strukturausstattung. − Es besteht ein Mangel an Totholz oder/und der Eintrag von Totholz ist vermindert. − Das Gewässer verfügt über eine beeinträchtigte Abfluss-, Geschiebe- und Totholzdynamik und es bildet sich kein natürliches Verhältnis gewässertypischer Mesohabitate. Ökologisches Potential: – Anbindung an das Gewässernetz: Durch entsprechende Massnahmen (z.B. fischgängige Rampe) können derzeit abgeschnittene oder degradierte Reproduktions- und Ausweichhabitate wieder an das Hauptgewässer angebunden und aufgewertet werden, womit die natürliche Resilienz des Gewässersystems gestärkt werden kann.). – Förderung seltener Arten oder Ökotypen: Das Vorkommen national prioritärer oder stark gefährdeter Arten und Ökotypen (z.B. Seeforelle, Nase, Äsche) hat einen grossen Einfluss auf das ökologische Potenzial eines Gewässerabschnittes. Strukturierungsmassnahmen sollten auf die Bereitstellung geeigneter Habitate ausgelegt werden, um die Voraussetzungen für eine natürliche Reproduktion dieser Arten zu gewährleisten (z.B. Kieslaichplätze, Jungfischhabitate, Wiederherstellung Gewässernetz).
11/71 – Trittsteinbiotop: Es ist selten möglich, alle Gewässerabschnitte mit ökomorphologischen Defiziten aufzuwerten. Wo Wasserbauprojekte nicht möglich sind, eignen sich lokale Strukturierungsmassnahmen als Trittsteinbiotope zwischen verschiedenen Lebensräumen und z.B. Fischbeständen. Einerseits können dadurch grössere Gewässerabschnitte natürlich wiederbesiedelt werden. Andererseits kann auch die Vernetzung zwischen zwei bislang isolierten Beständen wiederhergestellt werden. Als erster Anhaltspunkt für dieses Vernetzungspotenzial kann etwa die Ökomorphologie Stufe F dienen. Darüber hinaus ist fundiertes Wissen über die lokale aquatische Fauna und deren historische Verbreitung notwendig. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass durch die Vernetzung von Beständen auch Krankheiten ausgebreitet werden können. Diese Gefahr ist situativ mit entsprechenden Fachpersonen zu beurteilen. Bedingungen, bei denen der Einsatz von Strukturierungsmassnahmen weniger sinnvoll ist Die Bedingungen und Kriterien lassen sich wie folgt zusammenfassen: Allgemein: − Wasserqualität: Abschnitte mit bekannten Wasserqualitätsproblemen (z.B. starke Feinsedimenteinträge, hohe Schadstoffbelastung, belastete ARA-Zuflüsse, usw.) bieten im Allgemeinen ein geringes ökologisches Potenzial, solange die Beeinträchtigungen nicht minimiert werden können. − In naturnahen Fliessgewässerabschnitten mit bereits bestehender Totholzdynamik und mit einer sich selbst reproduzierenden Fischpopulation kann auf Strukturierungsmassnahmen für gewöhnlich verzichtet werden, da die natürlichen Gewässerfunktionen intakt sind. Strömungsverhältnisse: − Regelmässig trockenfallende Zuflüsse weisen zur Aufwertung aquatischer Lebensräume kein ökologisches Potenzial auf. Im Hauptgewässer kann in solchen Versickerungsstrecken gegebenenfalls ein Niederwassergerinne induziert werden, damit die Durchwanderbarkeit möglichst lange sichergestellt ist. − Die Aufwertung staugeregelter bzw. gestauter Bereiche (s.o.) ist meist wenig zielführend, da die Massnahmen durch die reduzierte Strömungskraft i.d.R. nicht dieselbe Wirkung wie in einer freifliessenden Strecke entfalten können. − Dies gilt auch für Bereiche mit regelmässigen, horizontal eingebauten Schwellen. In solchen Abschnitten ist z.B. die Entwicklung eines durchlaufenden Niederwassergerinnes nur möglich, sofern diese rückgebaut oder durch weniger stauende Strukturriegel ersetzt werden können. Geschiebehaushalt: − Für die Entwicklung von Kolken durch Strukturierungsmassnahmen ist eine minimale Substratauflage (i.A. einige Dezimeter Kies) notwendig. An Gewässern, welche durch starke vertikale Erosion auf dem Grundgestein (Fels) verlaufen, kann je nach Gewässertyp durch den Einbau geeigneter Querstrukturen (z.B. Strukturriegel, Faschinen) möglicherweise wieder eine Kiesauflage aufgebaut werden. − Ausgebaute Gewässer mit sohlenstabilisierenden Querbauwerken und damit verbundener geringer Dynamik in der Gewässersohle neigen häufig zur Kolmation. Bei starker Kolmation ist qualitativ abzuschätzen, ob durch den Einbau von Strukturen zumindest ein lokales Aufbrechen der Kolmation möglich ist. 2.3 Weitere Hinweise für die Praxis Folgender Hinweis wird für jede Strukturierungsmassnahme als wichtig erachtet: vor dem Baustart sind mit dem Maschinisten oder der Maschinistin anhand von Fotos (positive / negative Beispiele) der Bautyp und Bauablauf zu besprechen. Bei der Ausführung der ersten Arbeiten ist eine sehr enge Begleitung durch die Fachbauleitung einzuplanen. Bei der Wahl der Strukturierungsmassnahme gilt es, die Charakteristika des Zielgewässers zu berücksichtigen. Die Fallbeispielsammlung kann hierfür unterstützende Inputs liefern. Beispielsweise kommt der Einbau grosser Blocksteine bei feinkörniger oder wenig tragfähiger Sohle (z.B. Seekreide) nicht in Betracht.
12/71 Rechtliche Aspekte Gewässer- und Uferlebensräume sind nach Art. 18 Bundesgesetz über den Natur- und Heimatschutz (NHG, SR 451 vom 1. Juli 1966) geschützt. Die Gewässerlebensräume sind gemäss Art. 1 des Bundesgesetzes über die Fischerei (BGF, SR 923.0 vom 21. Juni 1991) zu erhalten, zu verbessern und nach Möglichkeit wiederherzustellen. Eingriffe in Gewässerlebensräume sind nach Art. 37 des Bundesgesetzes über den Schutz der Gewässer (GSchG, SR 814.20 vom 24. Januar 1991) nur dann zulässig, wenn der ökologische Zustand des Gewässers verbessert wird. Auch in Art. 4 des Bundesgesetzes über den Wasserbau (WBG, SR 721.100 vom 21. Juni 1991) wird bezüglich der Anforderungen bei Eingriffen (u.a. bei Hochwasserschutzprojekten) in ein Gewässer auf Art. 37 GSchG verwiesen. Beim Einbau von Strukturen handelt es sich um technische Eingriffe in Gewässer- / Uferlebensräume. Nach Art. 8 des Bundesgesetzes über die Fischerei (SR 923.0 vom 21. Juni 1991) ist dafür eine fischereirechtliche Bewilligung der zuständigen kantonalen Behörde einzuholen. Das Einholen von weiteren Bewilligungen ist mit den zuständigen kantonalen Bewilligungsbehörden zu prüfen. Aus Sicht des Hochwasserschutzes können Strukturierungsmassnahmen im Gewässer die Rauigkeit erhöhen, den Abflussquerschnitt reduzieren und eine Verklausungsgefahr darstellen. Andererseits können Hochwasserschutzmassnahmen auch einen Beitrag zur ökologischen Aufwertung leisten, z.B. wenn das Gewässer aufgeweitet werden kann. Bei der Planung von Strukturierungsmassnahmen sind die Vorgaben des Hochwasserschutzes bzw. der zuständigen kantonalen Behörde für Wasserbau zwingend zu berücksichtigen. In Kapitel 7 «Sicherheitsaspekte» sind weiterführende Informationen vorhanden. Es ist zu beachten, dass die Planungs- und Bewilligungsabläufe je nach Kanton unterschiedlich sind und frühzeitig abgeklärt werden müssen. Aspekte zum Ablauf und zum Vorgehen Die Vorgehensweise bei der Projektplanung unterscheidet sich je nach Projekt, wobei die in dieser Publikation enthaltenen Strukturierungsmassnahmen in allen Projekten Anwendung finden können. Strukturierungsmassnahmen können sowohl im Rahmen von Gewässerunterhaltsarbeiten als auch begleitend bei der Umsetzung von Wasserbauprojekten eingebaut werden. Das Belassen und aktive Einbauen von Holzstrukturen in Gewässer sind wichtig, weil die schweizerischen Fliessgewässer, analog den übrigen Fliessgewässern Mitteleuropas, in Hinblick auf ihre Totholz-Ausstattung als extrem degradiert einzustufen sind (Kail, 2004; Ruiz-Villanueva et al., 2016). So besteht selbst in scheinbar naturnahen Gewässern ein Totholz-Defizit, welches mit der Reaktivierung dynamischer Totholzprozesse oder dem anthropogenen Einbau von Strukturen ausgeglichen werden kann. Eignet sich ein Gewässer für Strukturierungsmassnahmen, erfolgt die Wahl des geeigneten Bautyps (Kap. 5), bzw. der Bautypenkombinationen (Kap. 6). Es ist grundsätzlich von Bedeutung, eine grundlegende Bestandsaufnahme des Gewässers und seiner Umgebung durchzuführen, um die ökologischen, hydrologischen, hydrogeologischen und sozioökonomischen Bedingungen zu verstehen und die mangelnden Mesohabitate und Unterstände (Kap. 4) zu identifizieren. Das Flussdiagramm im Anhang 1 fasst diese genannten Anwendungsbereiche zusammen. Es dient auch als Entscheidungshilfe, welche Aspekte resp. welcher Detaillierungsgrad bei der Planung von Strukturierungsmassnahmen je nach Projektumfang beachtet werden sollen. Der Hochwasserschutz muss bei der Planung und Umsetzung von baulichen Massnahmen stets berücksichtigt und sichergestellt werden. Finanzielle Aspekte Auch wenn Strukturierungsmassnahmen im Allgemeinen kostengünstig sind, sollte darauf geachtet werden, dass mit den eingesetzten finanziellen und personellen Ressourcen möglichst viel erreicht werden kann (gutes KostenNutzen-Verhältnis). Die Kosten der Bautypen werden insbesondere durch den Materialbedarf der Strukturierungsmassnahme geprägt. Da diese je nach Gewässergrösse und Gewässerdynamik sehr stark variieren, werden keine Kosten auf den Bautypenblättern vermerkt. Auch auf Angaben zur Komplexität des Bautyps wird verzichtet. Es erfolgt lediglich die grobe
13/71 Kategorieneinteilung gemäss Tabelle 1, wonach komplexere (Kategorie A und C) und einfachere (Kategorien B und D) Bautypen zu unterscheiden sind. Werden standortgerechte Strukturierungsmassnahmen im Rahmen von Hochwasserschutz-, Revitalisierungs- oder Kombiprojekten in einem schlüssigen Gesamtkonzept gemäss den Programmvereinbarungen Revitalisierung und Gravitative Naturgefahren (BAFU, 2023b) realisiert, handelt es sich um beitragsberechtigte Massnahmen, welche mit Bundessubventionen finanziell unterstützt werden. Erfolgt der Einbau von Strukturen im Rahmen von Gewässerunterhaltsarbeiten zur Wiederherstellung ökologischer Funktionen, oder werden Strukturierungsmassnahmen in nicht raumlimitierten Abschnitten anstelle umfangreicherer Revitalisierungsmassnahmen durchgeführt, können keine Bundessubventionen in Anspruch genommen werden (BAFU, 2023b). Die Subventionierung auf Kantonsebene wird unterschiedlich gehandhabt. Für die Wasserbaupflichtigen bestehen zahlreiche attraktive Möglichkeiten zur Reduzierung des Eigenanteils der Projektkosten durch Kraftwerk-Ökofonds und Stiftungen. Eine Zusammenstellung ist auf der Website von WasserAgenda 21 publiziert. Tabelle 1 Zusammenstellung der 17 ausgewählten Strukturierungsmassnahmen. Die Strukturierungsmassnahmen sind in den Bautypenblätter detailliert beschrieben. Kategorie Bautypenblatt A. Komplexe Holzstrukturen 01. Totholzinseln 02. Unterströmte Stammhölzer 03. Lebende bestockte Abweiser 04. Biogene maschinelle Ufersicherung (BMU) 05. Holz-Querriegel Typ Wurzelsohlgurt B. Einfache Holzstrukturen 01. Faschinen 02. Pfahlstrukturen 03. Raubäume 04. Wurzelstöcke a. einzeln b. Cluster C. Komplexe Steinstrukturen 01. Lenkbuhnen 02 Strömungstrichter 03. Stein-Querriegel a. in Kiessohle b. Furter-Riegel c. auf Felssohle D. Einfache Steinstrukturen 01. Struktursteine 02. Kies-Geröll-Schüttungen
14/71 3 Ökologische Ziele von Strukturierungsmassnahmen Gemessen an natürlichen Vergleichsstrecken mit hohem Strukturreichtum lassen viele unserer Gewässer starke Defizite erkennen, was sich in der Folge sowohl auf die Gewässermorphologie als auch auf weitere Aspekte wie Hydrogeologie, Biologie und Ökologie negativ auswirkt. Stark vereinfacht gesagt, haben Strukturierungsmassnahmen daher zum Ziel, die erkennbaren Defizite nach Möglichkeit zu beheben (Kap. 2). Der Grad der Zielerreichung wiederum kann mittels Wirkungskontrollen festgestellt werden (Kap. 9). Zentral für die Formulierung von erreichbaren Zielen ist also ein Verständnis für die natürlichen Zusammenhänge, die anthropogen bedingten Defizite, aber auch für projektspezifische Rahmenbedingungen und Grenzen, die bei der Wiederherstellung natürlicher Strukturvielfalt bestehen können. Das vorliegende Kapitel schärft dieses Verständnis, damit vorhandene Aufwertungspotenziale möglichst erkannt und begriffen werden, ohne dass die Ergebnisse aber hinter unrealistisch hohen Erwartungen zurückbleiben. 3.1 Natürlicher Strukturreichtum Natürliche Strukturen in Fliessgewässern tragen wesentlich dazu bei, ein vielfältiges Lebensraumangebot zu schaffen. Sie fördern die aquatische Nahrungskette und eine Reihe von physikalischen und ökologischen Prozessen. − Bei Fliessgewässern ohne anthropogenen Einfluss wird die Gewässermorphologie neben dem dynamischen Abfluss- und Geschieberegime vor allem durch Totholz sowie Biberaktivität stark geprägt. Die biotischen Prozesstreiber (Vegetation/Totholzregime und Biberaktivität) ziehen dabei am selben Strick. Sie verzögern Abfluss und Geschiebetransport deutlich, schaffen i.d.R. relativ hohe mittlere Sohlenlagen, steigern die Grundwasserbildung (Wohl et al., 2019) und erhöhen die morphologische Komplexität (Aufteilung Einzelgerinne in Mehrfachgerinne, Schaffung mehrjährig stabiler Nebenarme in der Aue (Collins et al., 2012; Cluer und Thorne, 2014)). − Die resultierende natürliche Hydrogeomorphologie ist gekennzeichnet durch einen hohen hyporheischen Austausch, einen enormen Rückhalt von Nährstoffen und Sedimenten, sowie einer hohen Konnektivität mit der gerinnenahen Umgebung bzw. der natürlichen Aue. Dadurch sind Wasserdargebot und Wassertemperatur des Fliessgewässers natürlicherweise stark gepuffert (Klimaresilienz) bei gleichzeitig hoher Verfügbarkeit, Diversität und Komplexität von Habitaten (Biodiversitätsförderung) (Wohl, 2024; Verdonschot und Verdonschot 2024). 3.2 Ursache und Wirkung von Defiziten Aufgrund der vielerorts durchgeführten Gewässerkorrektionen, der fehlenden Naturprozesse (Rückgang Geschiebe- und Totholzeintrag sowie Biberaktivität) und auch der teils stark eingeschränkten Dynamik (Abflussdynamik und Geschiebedurchgängigkeit ist oft beeinträchtigt durch Massnahmen wie Hochwasserrückhaltebecken, Geschiebesammler und Wasserkraftnutzung) besteht heute bei den allermeisten Schweizer Gewässern ein starkes Strukturdefizit wie auch eine unnatürlich eingetiefte Sohlenlage, woraus insgesamt ein grosser Mangel an Lebensräumen für daran angepasste, gewässertypische Tier– und Pflanzenarten resultiert. Insbesondere der Mangel an Totholz im Gewässer betrifft auch viele Fischarten empfindlich. Folgende Ausführungen verdeutlichen, weshalb gerade unsere heimische Bachforelle so stark unter Strukturmangel leidet: − Weil natürliche Grobstrukturen und Fliesswiderstände in kanalisierten Gerinnen fehlen, kommt es im Zusammenspiel mit mangelnder Abfluss- und Geschiebedynamik zu starker Kolmatierung und somit Verhärtung der Sohle, wodurch die zur Eiablage nötigen lockeren, durchströmten Kieszonen fehlen. − Den Jungfischen mangelt es wiederum an ufernahen Strukturen, die ihnen strömungsberuhigte Zonen und Verstecke vor Fressfeinden bieten. − Den adulten Tieren schliesslich fehlt es an ihrem bevorzugten Gebiet an geeigneten Stellen für die Nahrungsaufnahme. Auch fehlt generell das Nahrungsangebot, da die Basis der aquatischen Nahrungskette in strukturarmen Gerinnen stark ausgedünnt ist (auch viele Fischnährtiere sind auf Totholz im Gewässer angewiesen).
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