Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Frage nach angemessenen Mindestwasserregelungen bei Ausleitungskraftwerken ist entscheidend sowohl f\u00fcr die Gew\u00e4sser\u00f6kologie betroffener Flussabschnitte als auch f\u00fcr die Wirtschaftlichkeit einer Wasserkraftanlage. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Verfahrens zur Festlegung \u00f6kologisch begr\u00fcndeter Mindestwasserregelungen aufgrund der Lebensraumanspr\u00fcche benthischer Organismen. Hierf\u00fcr sollte ein computergest\u00fctztes Simulationsmodell entwickelt werden, welches sowohl \u00f6kologische Anforderungen als auch die Energieerzeugung ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der Ausleitungsstrecke des Wasserkraftwerks Ohrnberg am Kocher, einem Nebenfluss des Neckars, wurden drei Versuchsstrecken mit Hilfe sogenannter FST-Halbkugeln hinsichtlich ihrer sohlnahen Str\u00f6mungskr\u00e4fte untersucht. Mit Hilfe speziell entwickelter Computerprogramme lassen sich daraus die sohlnahen Str\u00f6mungsmuster als Funktion von Abfluss und Morphologie darstellen. Die tats\u00e4chlichen Abfl\u00fcsse in der Ausleitungsstrecke h\u00e4ngen u.a. vom nat\u00fcrlichen Zufluss am Wehr, dem Ausbauabfluss der Wasserkraftanlage und ihrer Betriebsweise, von der Mindestwasserregelung sowie von Grundwasserzutritten oder sonstigen Zufl\u00fcssen ab. Ein Computermodell berechnet daraus neben der tats\u00e4chlichen Energieerzeugung in der Wasserkraftanlage auch die Abflussganglinien in der Ausleitungsstrecke. Dabei k\u00f6nnen beliebige zeitlich gestaffelte oder abflussabh\u00e4ngig dynamische Mindestwasserregelungen ber\u00fccksichtigt werden. Biologische Untersuchungen der Benthosfauna dienten der Bestandsaufnahme so-wie der Entwicklung sogenannter Pr\u00e4ferenzfunktionen. Diese beschreiben den Zusammenhang zwischen sohlnaher Str\u00f6mung und der hydraulischen Habitatqualit\u00e4t f\u00fcr bestimmte Arten. Verkn\u00fcpft man mit Hilfe eines weiteren Computermodells diese Pr\u00e4ferenzfunktionen mit dem sohlnahen Str\u00f6mungs-muster, so erh\u00e4lt man die Qualit\u00e4t des hydraulischen Habitatangebotes infolge aller oben genannten Einfl\u00fcsse. Diese k\u00f6nnen der j\u00e4hrlichen Energieerzeugung gegen\u00fcbergestellt werden. Daraus wurde eine Empfehlung f\u00fcr eine Mindestwasserregelung abgeleitet. Nachdem diese modifiziert f\u00fcr 2 Jahre in Kraft war, wurden nochmals biologische Untersuchungen durchgef\u00fchrt, um die Simulationsmodelle, welche unter der Bezeichnung CASIMIR zusammengefasst wurden, anhand eines Vergleiches zwischen Prognose und tats\u00e4chlichem Arteninventar zu validieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die am Kocher durchgef\u00fchrten hydraulischen und biologischen Untersuchungen stellten die Datenbasis f\u00fcr die Entwicklung der ersten Teilmodule des Simulationsmodells CASIMIR dar. Mit Hilfe von CASIMIR wurde eine Mindestwasserregelung f\u00fcr das Kraftwerk Ohrnberg vorgeschlagen, welche sich an der Habitatqualit\u00e4t f\u00fcr benthische Organismen orientierte, gleichzeitig jedoch nur geringe Erzeugungseinbu\u00dfen f\u00fcr die Wasserkraftanlage Ohrnberg zur Folge gehabt h\u00e4tte. Leider erschien der Betreiberin der Anlage, der damaligen Energieversorgung Schwaben AG, diese Regelung aus betriebswirtschaftlichen \u00dcberlegungen zu hoch, so dass in Absprache mit der Wasserrechtsbeh\u00f6rde noch vor Fertigstellung unseres Gutachtens eine deutlich niedrigere, jahreszeitlich gestaffelte Regelung festgelegt wurde. Die Ergebnisse der im Rahmen des Forschungsprojektes durchgef\u00fchrten Untersuchungen wurden dadurch leider nur in geringem Umfang ber\u00fccksichtigt.
\nDie Entwicklung der Simulationsmodelle, die unter der Bezeichnung CASIMIR (Computer Aided Simulation Modell for Instream Flow Regulations) zusammengefasst sind, konnte wesentlich weiter vorangetrieben werden als urspr\u00fcnglich beabsichtigt war. Bez\u00fcglich der benthischen Habitatsimulation wurde das Simulationsmodell entsprechend des Antrags entwickelt, wobei sich aus der \u00dcberlagerung mit verschiedenen Projekten der L\u00e4nderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) und des Deutschen Verbandes f\u00fcr Wasserwirtschaft und Kulturbau (DVWK) bez\u00fcglich der sehr arbeitsintensiven Ermittlung von Pr\u00e4ferenzfunktionen gute Synergieeffekte ergaben. Dadurch steht heute eine breite Datenbasis an gew\u00e4sserspezifischen und auch an \u00fcbertragbaren standardisierten Pr\u00e4ferenzfunktionen f\u00fcr benthische Organismen zur Verf\u00fcgung. Die diesbez\u00fcglichen Module von CASIMIR wurden seitdem an einer Vielzahl von angewandten Projekten im Auftrag von Wasserkraftbetreibern, Umweltverb\u00e4nden und Fachbeh\u00f6rden sowie im Rahmen weiterer Forschungsvorhaben in Deutschland und der Schweiz angewandt, weiterentwickelt und verifiziert.
\nDie Validierung des benthischen Teiles von CASIMIR bedarf weiterer Untersuchungen. Die bisher hierzu durchgef\u00fchrten Arbeiten sprechen in keiner Weise gegen die Aussagekraft der Habitatsimulation. Jedoch ist die in Ohrnberg eingestellte Mindestwasserregelung nicht hoch genug, um eine \u00fcber die nat\u00fcrlichen j\u00e4hrlichen Fluktuationen hinausgehende, systematische Verschiebung der Artenzusammensetzung infolge der ver\u00e4nderten Restwassersituation erwarten zu lassen. Entsprechend ergaben die biologischen Untersuchungen auch keine solchen systematischen Unterschiede. Vielmehr spiegelten sie eine Art nat\u00fcrliches Rauschen wider, welches auch aus den Untersuchungen mit dem Simulationsmodell prognostiziert werden konnte.
\nDas morphologische Gerinnemodell, ebenfalls ein Modul aus CASIMIR, konnte wesentlich weiter ent-wickelt werden als beabsichtigt und wird derzeit in einem weiteren Projekt der Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Az.: 12245) f\u00fcr die Simulation von Fischhabitaten weiter entwickelt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Aus dem Forschungsprojekt sowie den daraus weitergef\u00fchrten Projekten im Bereich Habitatsimulation und Mindestwasserregelungen sind bisher neben einer Dissertation ca. 30 Publikationen in deutschsprachigen und internationalen Fachzeitschriften, Tagungsb\u00e4nden und B\u00fcchern hervorgegangen. Ebenso wurden bisher ca. 30 – 40 Vortr\u00e4ge zum Thema gehalten, viele davon weltweit auf nationalen und internationalen wissenschaftlichen Tagungen, ebenso viele jedoch bei verschiedenen Veranstaltungen f\u00fcr Betreiber kleiner und gro\u00dfer Wasserkraftanlagen, Interessengemeinschaften, Naturschutzorganisationen, Beh\u00f6rden und Wasserwirtschaftsverwaltungen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch das Projekt konnte ein lokal bedeutsamer Vorschlag f\u00fcr eine \u00f6kologisch begr\u00fcndete Mindestwasserregelung am Kraftwerk Ohrnberg realisiert werden. Allgemein konnte damit in Deutschland die Entwicklung habitatbezogener quantitativer Ans\u00e4tze zur Beurteilung des \u00f6kologischen Zustandes auf der Basis physikalischer Parameter am Fallbeispiel Ohrnberg vorangetrieben werden, woraus das Simulati-onsmodell CASIMIR in seiner ersten Version hervorging. Seitdem wurde CASIMIR st\u00e4ndig weiter entwickelt und im Rahmen vieler Projekte verwendet. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse bez\u00fcglich der be-deutsamen Wechselwirkung zwischen Abfluss, Morphologie und \u00f6kologischer Funktionsf\u00e4higkeit sind grundlegend und werden jeweils sofort in aktuellen Projekten eingesetzt. Sie kommen damit direkt der Wasserkraftnutzung und der damit verbundenen \u00f6kologischen Funktionsf\u00e4higkeit der Gew\u00e4sser zugute. Bisher wurde CASIMIR an ca. 10 Wasserkraftanlagen bzw. Gew\u00e4sserstrecken zur Festlegung von Mindestwasserregelungen eingesetzt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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