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Fachstudie „Elbauen“

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Die Bedeutung der Elbauen im Sedimentmanagement

Auen spielen im Stofftransportgeschehen eines Flusses eine bedeutsame Rolle. Dies macht sich vor allem bei Hochwasserereignissen bemerkbar, wenn das Flusswasser über die Ufer tritt und Schwebstoffe in die Auen transportiert.

 

Die Verlangsamung der Fließgeschwindigkeit im Vorland führt dazu, dass erhebliche Anteile an Schwebstoffen aussinken und zurückgehalten werden und dadurch auf verschiedene Schutzgüter (wie Boden, Vegetation, landwirtschaftliche Nutzung, morphologische Vielfalt) wirken. Auen sind somit ein Raum des Sedimentmanagements. Die Studie über den großräumigen Sedimentrückhalt in den rezenten, d. h. bei Hochwasser überfluteten, Auen der freifließenden Elbe dient der Förderung des Prozessverständnisses zum Sedimenttransport und dazu, das Bewusstsein für die Auen als einen Raum des Sedimentmanagements zu schärfen.

Die Firma ELANA wurde durch die BUE Hamburg mit der Studie zur „Bedeutung der Elbauen im Sedimentmanagement“ beauftragt. In Kooperation mit dem UFZ wurden vorliegende Ergebnisse erzielt.

Große bewaldete Flächen sind überflutet

Weiträumige Überflutung der rezenten Aue an der Mittelelbe, 2013

Im Rahmen der Studie wurden die Landnutzungen in den Auen der freifließenden deutschen Elbe auf der Grundlage des Digitalen Landnutzungsmodells 1:25.000 ermittelt. Mit einem Flächenanteil von 68 % ist die Grünlandnutzung am weitesten verbreitet, gefolgt von Ackerland (12 %) und Wald (11 %). In kürzeren Abschnitten der sächsischen Elbe sind auch Siedlungsanteile bis 30 % enthalten. Die größten Waldanteile liegen in den Überschwemmungsauen zwischen Lutherstadt Wittenberg und Barby vor.

Die breitesten rezenten Auen mit den größten Überflutungsbereichen treten in der mittleren Mittelelbe auf. Die Analyse der Betroffenheit von Auenarealen bei unterschiedlichen Abflusssituationen hat ergeben, dass die Elbe entlang der Abschnitte, die durch Tiefenerosion betroffen sind (Elbestrecke von km 120 bei Mühlberg bis zur Einmündung der Saale), deutlich später ausufern, als unterhalb der Saalemündung. Erst bei Abflüssen um den mittleren Hochwasserabfluss werden die Auen auch oberstromig der Saalemündung weitläufig überflutet. Dies bedeutet auch, dass die großen Waldanteile in der mittleren Mittelelbe erst bei höheren Abflüssen für die Schwebstoffretention wirksam werden können.

Die unterschiedliche Höhenlagen ober- und unterstromig der Saalemündung sind dafür verantwortlich, dass schon bei Abflüssen um 2 MQ in unterstromigen Elbabschnitten Sedimentation in Auen möglich ist. Wesentlicher Teil der Studie war die Zusammenfassung und gemeinsame Auswertung ereignisbezogener Daten über Sedimenteinträge entlang der Elbe. Die Auswertung dieser Daten an unterschiedlichen Standorten an der mittleren und unteren Mittelelbe hat ergeben, dass unabhängig von der Nutzung der Überflutungsauen in den unterschiedlichen Flussabschnitten vergleichbar hohe Sedimenteinträge bei vergleichbaren Hochwasserereignissen ermittelt wurden.

Die analysierten Sedimenteinträge zeigten deutliche Abhängigkeiten sowohl von der Abflusshöhe als auch von der Distanz der Messpunkte zur Elbe. Aufbauend auf den Messdaten war es möglich, für drei unterschiedliche Abflusssituationen (2 MQ, MHQ und Extremhochwasser) das Retentionspotenzial der Auen für transportierte Sedimente zu ermitteln. Wesentliches Kriterium ist neben der Abflusshöhe die Ausdehnung der Überflutungsauen. Abschätzende Berechnungen ergaben, dass verglichen mit den Schwebstoff-Jahresfrachten in Hitzacker zwischen 7 und 30 % Schwebstoffe in den Auen entlang der Elbe zurückgehalten werden. Bezogen auf die Hochwasserfrachten in Hitzacker liegen die ereignisbezogenen Schwebstoffrückhalte zwischen 86 und 162 %, was den enormen Einfluss der Auen auf den Sedimenthaushalt der Elbe unterstreicht.

Ein Zentimetermaß steckt im Boden

Flussnahes Überflutungssediment an der unteren Mittelelbe (Foto: F. Krüger)

Mit den Sedimenteinträgen in die Auen geht der Schadstoffrückhalt einher. In Abhängigkeit von Schwebstofffrachten und Schadstoffkonzentrationen können auch bei mittleren Hochwässern sehr hohe Schadstoffrückhalte auftreten. Während z. B. Schadstoffe aus dem Teileinzugsgebiet der Saale nur unterstromig der Saalemündung in den Elbauen zurückgehalten werden können, erfahren Schadstoffe aus der oberen Elbe bereits in den weitläufigen Auen oberstromig der Mulde einen nennenswerten Rückhalt. Dies mag erklären, dass der Gesamtrückhalt dieser Stoffe im Vergleich zu den Frachten in Hitzacker oder Schnackenburg, deutlich größer ausfällt.

Empfehlungen für ein Sedimentmanagement

Die Sedimentretention ist dort am größten, wo die Auen frühzeitig überflutet werden bzw. wo das Überflutungswasser frühzeitig über Altarme in die Auen gelangen kann. Hohe Uferwälle, bewirken oft, dass nur über Rückstau durch Altarme eine Sedimentretention in Auen stattfindet. Die lokale Abtragung von Uferrehnen (Uferaufhöhungen durch abgelagerte Feststoffe) ermöglicht frühzeitiges Überfluten und Sedimentrückhalt. Die dabei entstehenden morphologischen Veränderungen erscheinen nicht gravierend, da in Ufernähe auch natürlicherweise die größte morphologische Dynamik vorherrscht und auch unter aktuellen Bedingungen mit einer neuerlichen Entstehung von Uferwällen gerechnet werden kann. Ebenfalls können lokal auch Synergien bzgl. des Hochwasserschutzes erreicht werden, da derartige Abtragungen den Durchfluss im Querprofil bei Hochwasserereignissen erhöhen, bzw. in der Aue auch mittlere Hochwässer ökologisch schneller wirksam werden lassen.

Überschwemmte Flächen vor einem Wald

Durch Rückstau überflutetes Vorland an der Mittelelbe bei Steckby (Foto: F. Krüger)

Die Untersuchungen haben auch gezeigt, dass großflächige Auen viel Sediment zurückhalten. Die Schaffung neuer Überflutungsflächen wird als wirksames Mittel zur Förderung der Sedimentretention angesehen. Am wirkungsvollsten scheinen Überflutungsflächen jeweils nah an der Sedimentquelle zu sein. Das heißt, bevorzugte, prioritäre Suchräume lägen beim Eintritt der Elbe ins norddeutsche Tiefland. Dort sind zum einen noch großräumig Potenziale für Rückdeichungen, zum anderen aber auch größere Überflutungsauen vorhanden. In solchen Flächen ist häufig der frühzeitige Eintritt des Überflutungswassers in die Auen verhindert, da die Elbe zum Teil durch die hier besonders deutliche Sohlerosion tief liegt und Uferrehnen ein Ausufern erst bei höheren Hochwasserereignissen ermöglichen. Des Weiteren ist zu erwarten, dass mit den in Umsetzung begriffenen Deichrückverlegungsmaßnahmen an der Mittelelbe z. B. in den Bereichen des Lödderitzer Forst oder Vockerode/Gatzer Bergdeich auch die Sedimentretention gefördert wird. Zusätzlich bestehen aber auch hier noch große Potenziale im Absenken der Uferrehnen und der Öffnung von Sommerpoldern. Weitere potenzielle Maßnahmen liegen in einer Verbesserung der hydraulischen Anbindung von rezenten Auen aber auch Altauenbereichen an der unteren Saale. Weitere Suchräume zur Förderung einer wirkungsvollen Sedimentretention lägen am linken Ufer der Elbe zwischen Saalemündung und Magdeburg.

Die Begründung neuer Auwälder als wirksames Mittel zur Erhöhung der Rauhigkeit und zur Förderung der Sedimentretention wird als wahrscheinlich gehalten, kann aber hier mangels fehlender Messdaten nicht konkret abgebildet werden. Aufgrund der dauerhaften Schadstoffretention ist in den Auen auch weiterhin mit einer Beeinträchtigung der Schutzgüter Boden und landwirtschaftliche Nutzung zu rechnen, so dass alternative Nutzungsformen angestrebt werden sollten.

Download

Sedimentrückhalt in den Elbauen. Studie zur Erarbeitung des Sedimentrückhaltes in Auen als Teilfunktion des Sedimenttransportgeschehens an der Elbe (pdf-Datei, 3 MB)

Zitiervorschlag: Krüger, F., Scholz, M., Kreibich, M. & M. Baborowski (2014): Sedimentrückhalt in den Elbauen - Studie zur Erarbeitung des Sedimentrückhaltes in Auen als Teilfunktion des Sedimenttransportgeschehens an der Elbe. Abschlussbericht, i. R. „Schadstoffsanierung Elbesedimente – ELSA“, Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt in Hamburg.