Vorstellung der Untersuchungsergebnisse 1 10.09.2008 – NVV AG, MG Gewässerverträglichkeit von...

Vorstellung der Untersuchungsergebnisse

1

10.09.2008 – NVV AG, MG

Gewässerverträglichkeit von Niederschlagswassereinleitungen der Stadt Mönchengladbach in die Niers

und ihre Nebengewässer – Masterplan

Ableitung von Maßnahmen für den Gewässerschutz


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10.09.2008 – NVV AG, MG

• Auftraggeber:

• Auftragnehmer:

• In Abstimmung mit:

Bearbeitung durch


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation

Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen• Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M7• Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen• Prüfung der Maßnahmen

Block III: Ergebnisse (Maßnahmen- und Umsetzungsplan)

Gliederung


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Block I : Retentionsräume an der Niers

1. Ausgangssituation

2. Untersuchungen zur Gewässerverträglichkeit

Gliederung


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• große Anzahl von Einleitstellen im Stadtgebiet von Mönchengladbach

• urbanes Einzugsgebiet führt zu stark erhöhten Abflüssen

• Hydraulische und stoffliche Belastungen aus Regen- und Niederschlagswassereinleitungen

• Bis 2001: Betrachtungen des Kanalnetzes und der Emissionen an der Einleitstelle

• Ab 2001: Betrachtung des Gewässers mit den Immissionen nach BWK M3/M7 in NRW notwendig

Block I: Retentionsräume an der Niers



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Randbedingungen

• geringe Flächenverfügbarkeit

• hoher Investitionsbedarf bei Standardlösungen in Stahlbetonbauweise




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• Städtisch geprägtes EZG

• Strukturgüte überwiegend stark bis vollständig verändert

– zu 94% Klassen 5 bis 7

• Gewässergütesituation Obere Niers:

– Biol. Güteklasse II (2002)

– Modul Saprobie: gut bis mäßig

• Ökologische Zustandsklassen nach EU-WRRL

– Modul Allg. Degradation: schlecht bis unbefriedigend




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• Randbedingungen für die Gewässerentwicklung am Niersoberlauf:

– großräumige Grundwasserabsenkung

– gestörtes Temperaturregime durch Ersatzwasserbeschickung (Braunkohletagebau)

– Einstufung als erheblich veränderte Wasserkörper nach EU-WRRL

– Querbauwerke

– Strukturarmut (s.o.)

– Intensive Gewässerunterhaltung




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1

14

24

0

3

7

0 0

8

0 0

4

0 0

3

0

5

10

15

20

25

Anzahl der Einleitstellen

Niers Gladbach Bungtbach Papierbach Bottbach

Gewässername

WIEDERBESIEDLUNGSPOTENTIAL AN DEN EINLEITUNGEN

hoch

mittel

gering


2. Untersuchungen zur Gewässerverträglichkeit der Einleitungen


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Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen• Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3/M7• Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen• Prüfung der Maßnahmen


Gliederung


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Gliederung

Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3/M7

1. Untersuchungshorizonte / -zustände

2. Planungsgrundlagen

3. Vergleich der Abflussmengen für HQ1, HQ2, HQ1pnat, HQ2pnat

4. Ermittlung der erforderlichen Rückhaltevolumina

5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung

6. Prüfung der Gewässerverträglichkeit / hydraulische Belastung

7. Schlussfolgerungen


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(1) Ist-Zustand: Zustand, für den die Modelle kalibriert worden sind (ca.

2002)

(2)Planungszustand: Zustand, in dem die im ABK der Stadt geplanten

Maßnahmen umgesetzt sind

(3)Prognosezustand: Zustand, der ergänzend zu den Maßnahmen des

ABK die für den Gewässerschutz erforderlichen Maßnahmen umfasst

(Gegenstand der hier geführten Untersuchungen)

(4)Potenziell naturnaher Zustand: gemäß BWK M3 ein Zustand, der

sich „ in einem unversiegelten Gebiet ohne verändernde Eingriffe“

einstellt

Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3

1. Untersuchungshorizonte / -zustände


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10.09.2008 – NVV AG, MG


2. Planungsgrundlagen• hydrologisches Einzugsgebiets-

modell NASIM für den Oberlauf

der Niers

• Aktualisierung bzgl. ABK der

Stadt

• Modellkalibrierung

• Abflussermittlung mittels

Langzeitkontinuumssimulation

über 34 Jahre

• Statistische Auswertung für T = 1

und 2 a

• Auswahl von Einzelereignissen

HQ1/HQ2

• Erstellung des pot.nat.Zustandes


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Potenziell naturnaher Zustand und Planungszustand

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

94.595.596.597.598.599.5100.5101.5102.5103.5104.5105.5106.5107.5108.5

Fluss- Kilometer

Ab

flu

ss

[m³/

s]

HQ2pot,nat HQ1pot,nat HQ2plan

Wic

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3. Vergleich der Abflussmengen


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•Modelltechnische Abbildung der

erforderlichen Becken im

Hauptschluss und mit linearen

Drosselfunktionen

•Durchführung der Simulation mit

HQ2 / HQ1

•Vergleich der Abflussmengen mit

HQ1potnat / HQ2potnat

erforderlich: 455 Tm3

vorhanden: 290 Tm3

Neubau: 170 Tm3


4. Ermittlung der erforderlichen Retentionsvolumina


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10.09.2008 – NVV AG, MG



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• Leitbildbezogener Ansatz - Fließgewässertypen /

LAWA – Leitbilder

• Bodenartbezogener Ansatz – gemäß DIN 19661*

* Richtlinie für Wasserbauwerke – Sohlenbauwerke - Teil 2


5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung


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10.09.2008 – NVV AG, MG

5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung - Leitbildbezogener Ansatz

Organisch geprägter Fluss

lößlehmgeprägter Bach

kiesgeprägter Bach/Fluss

Organisch geprägter Bach



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10.09.2008 – NVV AG, MG

Block II: Hydrologischer Nachweis – Prüfung der hydraul. Gewässerverträglichkeit

5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung- Leitbildbezogener Ansatz / Bodenartbezogener Ansatz

LAWA-Kriterium

Gewässer-spezifisch

Bodenart-spezifisch

krit. Sohlschub-spannung

Richtwert Sohlschub-spannung

krit. Sohlschub-spannung

Niers (N/m2) (N/m2) (N/m2)

88,41 - 91,9 organisch geprägter Fluss < 1 <1

91,9 - 98,7 lößlehmgeprägter Tieflandbach 1- 12 1 3,8

98,7 - 103,8 kiesgeprägter Tieflandbach 2 - 15 <2

103,8 - 108,6 organisch geprägter Bach <1 <1 3,3 - 3,7Gladbach0,00 - 1,88 lößlehmgeprägter Tieflandbach 1 - 12 1 Bungtbach 0,00 - 2,19 lößlehmgeprägter Tieflandbach 1 - 12 2

Fluss-kmFliessgewässertyp

Vorschlag : kritische Sohlschubspannung : 3,5 N/m2Vorschlag : kritische Sohlschubspannung : 3,5 N/m2


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10.09.2008 – NVV AG, MG

NIERS - HQ1/HQ2 - stationär, Prognosezustand - pot.-nat. Zustand

MH

Ode

nkirc

hen

Hen

kenm

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Pix

müh

le

Bel

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le889092949698100102104106108

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0

5

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15

20

25

30

35

Soh

lsch

ubsp

annu

ng [

N/m

²]

Zulässige Sohlschubspannung

Staustufen/Wehre


Sohlschubspannungen mit StaustufenHQ1 und HQ2 im Prognosezustand/ pot.nat.Zustand


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NIERS - HQ1/HQ2 - stationär, PrognosezustandSchaffung der Durchgängigkeit durch Rückbau der Wehre

MH

Ode

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Fluss-km

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25

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35

Soh

lsch

ubsp

annu

ng [

N/m

²]


Sohlschubspannungen ohne StaustufenHQ1 und HQ2 im Prognosezustand/ pot. nat. Zustand


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10.09.2008 – NVV AG, MG


Auch bei einer Reduktion des Abflusses in der Niers auf den potenziell naturnahen Abfluss kann die kritische Sohlschubspannung nicht eingehalten werden.

Deshalb ist zu untersuchen, ob die Verbesserung der Gewässerstruktur Zielführend sein kann.



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10.09.2008 – NVV AG, MG




Gliederung


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Block II: Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen

1. Maßnahmenableitung

2. Maßnahmenplanung und -modellierung

3. Aufwertungspotenziale

Gliederung


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• Ziele:

– Verminderung der Sohlschubspannung durch

• Laufverlängerung

• Gerinneaufweitung

– Erhöhung des Wiederbesiedlungspotenzials

• Basis:

– Gewässerleitbild

– Niersauenkonzept

• Vorgaben:

– Sohlhöhe darf nicht angehoben werden

– Sonstige Restriktionen

• Berücksichtigung des Niersauenkonzeptes und weitere Detaillierung

Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen

1. Maßnahmenableitung


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10.09.2008 – NVV AG, MG


2. Maßnahmenplanung Abschnitt 1/Typ 1 (Grunewaldstraße)


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Beispielabschnitt Lackbenden

• Profilaufweitung mit Anlage einer Ersatzaue– Schaffung einer Ersatzaue durch Profilaufweitung – breiteres, flaches Mittelwasserbett- Totholzeinbau- Verbesserung der Strömungs-, Tiefenvarianz, Sohlenstruktur- Entwicklung eines Ufergehölzsaumes- Sukzession in der Ersatzaue

- Ergebnis:- Schaffung von Retentionsraum- Verringerung der Sohlschubspannung- Verbesserung des Wiederbesiedlungspotenzials um 1 bis zu 2

Stufen


2. Maßnahmenplanung Abschnitt 2/Typ 2 (Lackbenden)


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2. Maßnahmenplanung Abschnitt 3/Typ 3 (Bresgespark)


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Beispielabschnitt Bresgespark

• Laufverlängerung und –verlegung, verzweigter Gewässerlauf– Neutrassierung des Gewässerlaufes, Laufverlängerung– Abschnittsweise Nebengerinne, Hochflutrinnen– Totholzeinbau– Entwicklung von Ufergehölzen, Bruch-/Auwäldern– Verbesserung der Selbstreinigungskraft durch Laufverlängerung

Ergebnis:- Schaffung von Retentionsraum- Verringerung der Sohlschubspannung- Verbesserung des Wiederbesiedlungspotenzials um bis zu 2

Stufen


2. Maßnahmenplanung Abschnitt 3/Typ 3 (Bresgespark)


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10.09.2008 – NVV AG, MG


3. Aufwertungspotenziale


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10.09.2008 – NVV AG, MG




Gliederung


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Gliederung

Block II: Prüfung der Maßnahmen

1.Vorgehen

2.Ergebnisse und Vergleich 1D/ 2D – Berechnung

3.Schlussfolgerungen


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10.09.2008 – NVV AG, MG

• Vorbemessung und Erstellung von Beispielprofilen für diese Gewässerabschnitte, Festlegung des Bewuchses

• Zusammenfügen der Profile zu den hydraulischen 1D- und 2D-Modellen für die Beispielabschnitte

• Abschätzung von Abflüssen und Anfangswasserständen und Rauheiten

• Durchführung der hydraulischen Berechnungen

• Auswertung bzgl. Sohlschubspannungen und Fließ-geschwindigkeiten


1. Vorgehen


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10.09.2008 – NVV AG, MG

1D-Modell

Berechnung der Sohlschub-spannung pro Profilabschnitt

2D-Modell

Berechnung der Sohlschubspan-nung pro Gitterpunkt des DGM

130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205(Grid spacing 1 meter)

10

15

20

25

30

35

40

(Grid

spa

cing

1 m

eter

)

Bathymetry



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Beispiel Grunewaldstrasse – Strukturverbesserung im bestehenden Profil



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10.09.2008 – NVV AG, MG

• Beispiel Lackbenden – Gewässerabschnitt uh. HRB Geneicken



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10.09.2008 – NVV AG, MG

2D-Modell:

94% < τkrit

HQ 2 (Q = 9,67 m³/s)

1D-Modell

Niers - Bereich Grunewaldstraße

30.0

30.5

31.0

31.5

32.0

32.5

33.0

33.5

34.0

34.5

35.0

0.3500.4500.5500.6500.750

Kilometrierung

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

Hauptgew.

links

rechts

krit. T



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10.09.2008 – NVV AG, MG

2D-Modell:

99,7% < τkrit

HQ 2 (Q = 13,62 m³/s)

1D-Modell

Niers - Bereich Lackbenden

38.0

38.1

38.2

38.3

38.4

38.5

38.6

38.7

38.8

38.9

39.0

0.3000.3500.4000.4500.500

Kilometrierung

Soh

lhöh

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lsch

ubsp

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ng

Hauptgew.

links

rechts

krit. T



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10.09.2008 – NVV AG, MG

2D-Modell:

98% < τkrit

HQ 2 (Q = 4,57 m³/s)

1D-Modell

Niers - Bereich Bresgespark

40

41

42

43

44

45

46

47

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49

50

0.5000.5500.6000.6500.700

Kilometrierung

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Hauptgew.

links

rechts

krit. T



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10.09.2008 – NVV AG, MG

• 1D-Modell- Sohlschubspannung (SSS) in zwei von vier Bereichen

> 3,5 N/m2 (= τkrit)

(Grunewaldstraße und Bresges Park)- Erklärung: modelltechnische Abbildung nicht

hinreichend

• 2D-Modell- SSS in allen Beispielabscnnitten < 3,5 N/m2 (= τkrit)

auf > 90% der Fläche




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10.09.2008 – NVV AG, MG

• Vergleich 1D/2D- 2D-Modell genauer

- SSS2D ungefähr 1/3 SSS1D

• Abschluss des hydraulischen Nachweises- 1D- Berechnung für gesamten Untersuchungsraum der Niers

- Umrechnung SSS1D auf 1/3

- Integrale Betrachtung von Regenrückhaltung und Strukturverbesserung




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10.09.2008 – NVV AG, MG

– Übertragung der Querprofil- und Maßnahmentypen aus den 4 Beispielabschnitten auf alle betrachteten Gewässerabschnitte

– Beachtung von Restriktionen (Bebauung, Straßen, Leitungsverläufe, Altlasten, Bodendenkmäler etc.)

– Beachtung der Höhenlage von Einleitungen

– Beibehaltung der heutigen Sohllage

– Flächenverfügbarkeit für die einzelnen Maßnahmen ist planerisch zu sichern (u.a. durch FNP)

Block III: Ergebnisse

1. Konzept zur Strukturverbesserung


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10.09.2008 – NVV AG, MG

• Kernpunkte für hydraulischen Nachweis

- Beseitigung der Wehranlagen

- Ggf. Ersatz durch Sohlgleiten

• Reduzierung des Abflusses in HRB

- Mitnutzung der HW-Schutzanlagen zum Gewässerschutz

- Retention in der Gewässeraue


2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise


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10.09.2008 – NVV AG, MG

2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Niers

Obere Niers - Planung Sohlverlauf, Detail Sohlschubspannung

A 5

2Gru

ne

wa

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A 4

4

A 4

4

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Jülic

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tra

ße

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

89.089.590.090.591.091.592.092.593.093.594.094.595.095.596.096.597.097.598.098.599.099.5100.0100.5101.0101.5102.0102.5103.0103.5104.0104.5105.0105.5

Stationierung [km]

So

hls

chu

bsp

ann

un

g [

N/m

²]

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

Hö

he

[m

üN

N]

Sohlschubspannung HQ2 (geplant)

krit. Sohlschubspannung

Sohlhöhe (Istzustand)

Sohlhöhe (geplant)

Vorland li

Vorland re

Brücken

Wasserspiegel HQ2 (geplant)

A

Bresges Park

HRB Geneicken

HRB Oden-

kirchen

Niers-see

Schloss Rheydt

Wehr Henkenmühle

Wehr Ritterstraße

Wehr Klippertzmühle,

Mündung Gladbach

Schloss Myllendonk

Trietbach

Papierbach, Wehr

Steinsmühle

Rheydter Bach, Wehr

Zoppenbroich

Stationierung nach aktueller Gewässerplanung



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10.09.2008 – NVV AG, MG

2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Niers



50

10.09.2008 – NVV AG, MG


2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Gladbach

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.800

Stationierung [km]

So

hlsc

hub

span

nun

g [N

/m²]

38.0

39.0

40.0

41.0

42.0

43.0

44.0

45.0

So

hlh

öh

e [m

üN

N]

Sohlschubsp. hpt (HQ2)

Durchlass Volksbadstraße

Mündung Bungtbach

Durchlass Langer Weg

Durchlass Pilgramsweg

Durchlass Niersdamm


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10.09.2008 – NVV AG, MG

vereinfachte stoffliche Nachweise für die Nebengewässer (Bungtbach, Gladbach, Papierbach, Bottbach)

– Einhaltung der Zielvorgaben im Allgemeinen

keine Maßnahmen erforderlich

– Lediglich im Gladbach erhöhte abfiltrierbare Stoffe

Empfehlung: Bau eines RKB


2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise


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10.09.2008 – NVV AG, MG


1.Konzept für die Strukturverbesserung

2.Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise

3.Erstellung des Masterplans

• Maßnahmenplan

• Umsetzungsplan (Phasen)

• Kostenannahme



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10.09.2008 – NVV AG, MG

Maßnahmenplan

- Ableitung unter Berücksich- tigung des Handbuches zur naturnahen Entwicklung von Fließgewässern (MUNLV 2003)

- Beitrag zur Zielerreichung des guten ökologischen Zustandes bzw. guten ökologischen Potenzials nach EU-WRRL



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10.09.2008 – NVV AG, MG


Umsetzungsplan

Ausführung:

Phase I 2009 - 2012 überwiegend Maßnahmen im vorhandenen Gewässerraum; Parallel zu HRB Genieken, Bresgespark

Phase II 2012 – 2018Zwischen HRB Genieken und Neuwerk, Bellerpark,

Wetscheweller und Güdderather Bruch, Beseitigung der Wehranlagen Odenkirchen

Phase III 2019 - 2024

dicht bebaute Abschnitt in Odenkirchen und Mülfort

Begleitend

gewässerökologisches Monitoring


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Bsp. für Zeitstufe I:

– Wehrrückbau/Ersatz durch Sohlgleiten

– Niersabschnitt unterhalb A44 und Bresgespark, Geneiken

– „Trittsteinkonzept“

– Bungtbach wg. kritischer Belastungssituation durch Einleitungen



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10.09.2008 – NVV AG, MG


Kostenannahme

Basis:

– Niers von HRB Odenkirchen bis Nierssee 16 km

– Maßnahmenplan

- spezifische Kostenspanne entsprechend niedriger Palnungsstufe

- Bruttobaukosten, Grunderwerb, Planungskosten

Kostenrahmen:

15 – 45 Mio. €


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10.09.2008 – NVV AG, MG

Masterplan Obere Niers

• naturnahe Umgestaltung der Niers

- gemäß Gewässerleitbild NW- gemäß Niersauenkonzept

• Ausgleich der Wasserführung durch Stauanlage

Gewässerverträglichkeit der Regenwassereinleitungen nachgewiesen gemäß BWK M3 und M7



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10.09.2008 – NVV AG, MG

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit

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