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Erfahrungen mit dem BWK-Merkblatt M3 zu immissionsorientierten Anforderungen an
Misch- und Regenwassereinleitungen
Dipl.-Ing. Marc Scheibel
Dipl.-Biol. Andrea van den Boom
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Gliederung
Zuordnung Kontext WRRL
Umgang mit BWK M3
Biologische Grundlagen
Beispielhafte Vorgehensweisen
Abwägungen
Offene Fragen
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Kontext M3 - Wasserrahmenrichtlinie
• Wasserrahmenrichtlinie -> Zielrichtung: guter ZustandChemischer ZustandÖkologischer Zustand oder Ökologisches Potenzial
Biologische KomponentenHydromorphologische KomponentenChemische und physikalisch-chemische Komponenten
• Bestandsaufnahme WupperÖkologischer Zustand Chemie (AOX, TOC, SO4, Metalle...)Ökologischer Zustand Biologie
Gewässergüte & Gewässerstrukturgüte (Stufe I)Fischfauna (Stufe II)N, P, T, O2, NH4, CL, pH (Stufe III)
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Nachweise nach BWK M3
StofflichSauerstoffAmmoniakFeststoffe ( nur Großsalmoniden-Laichgewässer)Phosphor (nur stehende Gewässer)
HydrologischHQXpotnat – Gewässerbettbildender Abfluss
HydraulischKritische Schubspannung bei bordvollem Abfluss
BiologischMakrozoobenthosFische
Metalle nicht berücksichtigt
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- Kommunale und industrielle Abwasserreinigungsanlagen
- Regenwassereinleitungen
- Mischwassereinleitungen
- Kühlwassereinleitungen
- Kleinkläranlagen
- Einleitung von Schmutzwasser ohne Behandlung
Punktquellen
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BWK-M3 allgemein und im EZG der Wupper
Das immissionsorientierte BWK M3 ist ergänzend zum emissionsorientierten ATV-A128 anzuwenden
M3 zielt vor allem auf akute Auswirkungen von Einleitungen
wichtig, vor allem im Mittelgebirge: hydraulischer Stress, der „Katastrophendrift“ von Gewässerorganismen bewirken kann -> im Wuppereinzugsgebiet relevant
relevante stoffliche Parameter damit vor allem NH3-N und O2-Mangel (besonders kritisch bei langsam fließenden Gewässern)
Einfluss von Metallen und anderen prioritären Stoffen aus Regen- und Mischwasser zukünftig stärker zu untersuchen
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Umgang mit MW- und RW-Einleitungen im Wuppergebiet VOR / NACH WRRL und BWK-M3
Weitergehende Anforderungen bereits seit Jahrzehnten:für Einleitungen in “leistungsschwache Vorfluter” häufig geringere Entlastungsraten gefordert⇒ Jedoch keine eindeutigen Kriterien zur Abschätzung der
„weitergehenden Anforderungen“schon seit Jahrzehnten RRB oder HRB zum Schutz vor hydraulischen Problemen durch Misch- und Regenwasser-Einleitungen gefordert⇒ jedoch keine immissionsbezogenen Bemessungskriterien
verfügbar⇒ z. B. zulässige Spende nur aus bebautem EZG ohne
Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit des aufnehmenden Gewässers festgesetzt
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Vorgehensweise beim Wupperverband
1. Vereinfacht stofflich/hydrologisch 1. !!!stofflich: O2, NH3, (AFS)hydrologisch: QE zulässigEventuell: begleitende Grobeinschätzung der Biozönose
2. Detailliert hydrologisch und hydraulischWasserbilanzmodell: HQ1(ist) < HQ2(potnat)
Wasserspiegellagenmodell: τkrit, Störereignisse
3. Detailliert stofflich (eventuell)Fallbeispiel: OdenthalBasis- und Dosis-Grenzwert-Vergleich
4. Detailliert biologischRelevanz der EinleitungÖkologischer Zustand des GewässersWiederbesiedlungspotenzialZustandserfassung von Einleitungen freizuhaltendenGewässern
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Fallbeispiel „vereinfacht“: RÜB Breitenbruch
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Fallbeispiel „vereinfacht“: RÜB Breitenbruch
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Fallbeispiel „vereinfacht“: RÜB Breitenbruch• Geplant 1995 nach Ansatz a/b-Verfahren:
3.000 m² Bodenfilter mit 1 m Einstauhöhe
• Nachweis mittels vereinfachten M3-Verfahren:Bodenfilter oder RRB werden nicht benötigt !!!
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Beispiel „detailliert hydrologisch“: RÜB Eschbachtal
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Beispiel „detailliert hydrologisch“: RÜB Eschbachtal
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Beispiel „detailliert hydrologisch“: RÜB Eschbachtal
Detaill. Vereinf.Aeo ha 1011,8 1100,0Ared (indirekt) ha 47,17Ared (direkt) ha 18,15 15,33VG % 4,7 0,0Hq1potnat l/s*km² 530 250HQ1potnat l/s 5363 27501,1*HQ1potnat l/s 5899 3025HQ2potnat l/s 6840X - 0,28NG - 3 3Qd l/s 0 120V m³ 0 3000
BeckenVerfahren
Eschbachtal
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Biologischer Nachweis
Der biologische Nachweis ist im detaillierten Nachweisverfahren an unverändert bestehenden
Einleitungen möglich• Guter ökologischer Zustand: Abbruchkriterium für eine weitere
Nachweisführung; auf weitergehende Maßnahmen, die über die a.a.R.d.T. hinausgehen, kann verzichtet werden
• Einleitungsfrei zu haltende Gewässer/ Gewässerabschnitte: Nachweis des Fehlens eines besonderen Schutzstatus zur Erlangung einer Ausnahmeregelung
• Bestimmung des Wiederbesiedlungspotenzials
• Überprüfung der Signifikanz von Einleitungssituationen bei Modellergebnissen im Unschärfebereich der Modellergebnisse
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RÜB/HRB CoenenmühleLinnefe
RÜB GrünscheidMurbach
RÜB BlumensiedlungBrunsbach
RÜB HöllenbachtalHöllenbach
1
2
Biologischer Nachweis
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Gemeinsamkeiten der biologisch untersuchten Einleitungsstellen
● Einleitungen aus der Mischkanalisation in kleine Mittelgebirgsbäche
● Vereinfachtes Nachweisverfahren
stoffliche Zielgrößen eingehalten
hydrologische Zielgröße überschritten
● Detaillierter hydrologischer Nachweis
hydrologische Zielgröße überschritten
● Keine signifikanten Erosionsschäden
● Einzel-Einleitungen ohne Überlagerung des Wirkungsbereichs mit anderen Einleitungen (abgegrenztes geschlossenes Siedlungsgebiet)
Größte hydraulische Belastung unterhalb der Einleitungsstelle
● Keine ästhetischen Verunreinigungen
● Mindestens Gewässergüteklasse II
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Makrozoobenthos-Untersuchungunterhalb und oberhalb der Einleitung
Geländearbeit: Laborarbeit:
Methode: AQEM- oder Zeitaufsammlung
Mindestabstand vom letzten Entlastungsereignis: 10-14 Tage
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Autökologie der Köcherfliegengattung Sericostoma
Gewässertypischer Fauna-Index: bevorzugt Mittelgebirgsbäche mit naturnaher Struktur
Kleinlebensraum: Sand, Kies, Steine, POM
Fortbewegungstyp: grabend-kriechend
Wiederbesiedlungspotenzial: gering
Strömungspräferenz: strömungsliebend
Längszonierung: Bachregion (Rhithral)
Ernährungstyp: überwiegend Zerkleinerer
Empfindlich gegenüber organischer Verschmutzung (Saprobiewert = 1,5)
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hohe Substratdiversität
Wasserqualität: organisch unbelastet bis höchstens gering belastet
Substrat ist nicht verschlammt
Keine relevanten Sauerstoffdefizite im Substrat
Schlüsselart Sericostoma c.f. personatum
Schlüsselart für
Feststoffbelastung und chemische Belastung
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Beispiel RÜB Coenenmühle - Linnefe
Dabring-hausen
Dhünntalsperre
Dün-weg
Lüdorf
Charakterisierung LinnefeNRW-Typologie: Kleiner Talauebach im
Grundgebirge
Länge: 5,1 km
AE0 = 5,46 km2
RÜB CoenenmühleEinleitungsstelle: km 2,5
Au = 22,4 ha
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Beispiel RÜB Coenenmühle - Linnefe
RÜB Cönen-mühle
Ps 1(oberhalb
Ps 2(unterhalb
Ps 3 ( weit un-terhalb RÜB)
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Hydrologischer Längsschnitt Linnefe
hydrologischer Längschnitt der Linnefe
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0
0.001.002.003.004.005.006.00
Stationierung in km
Q in m³/s
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0
HQ 1 ist
HQ2 pot nat
HQ5 pot nat
HQ10 pot nat
HQ1 pot nat
Einleitung RÜB Cönenmühle
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Beispiel RÜB CoenenmühleBewertung des ökologischen Zustandes
Der ökologische Zustand der Linnefe ist „mäßig“. Ursächlich ist die allgemeine Degradation, die i. W. die Gewässerstrukturgüte wiederspiegelt.
Die Einleitung RÜB Coenenmühle führt nicht zu einer Verschlechterung des ökologischen Zustandes der Linnefe.
AQEM Bewertung (Version 2.5) PS1
13.1
1.03
PS2
13.1
1.20
03
PS1
17.1
0.20
05
PS2
17.1
0.20
05
PS3
17.1
0.20
05
EinzelmetricesDiversität (Shannon-Wiener-Index) 0,05 0,00 0,00 0,00 0,00Deutscher Fauna Index D04 0,91 0,88 0,82 0,76 0,76Anteil Epirhithral- Besiedler [%] (Eingestufte Taxa = 100%) 0,43 0,39 0,42 0,43 0,55Rheoindex nach Banning (Abundanzklassen) 0,87 1,00 0,92 0,88 0,87Anteil Steinbesiedler nach Braukmann (Abundanzklassen) 0,36 0,30 0,61 0,51 0,74Plecoptera [%] 0,04 0,11 0,04 0,04 0,04Modul Allgemeine Degradation 0,44 0,44 0,47 0,44 0,49Modul Organische Verschmutzung (Si) 1,55 1,50 1,48 1,54 1,47Modul Versauerung 1 1 2 1 1Gesamtbewertung
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Beispiel RÜB CoenenmühleVerteilungshistogramme der funktionalen Gruppen
Herbst 2003 Herbst 2005
Die Einleitung bewirkt keine Veränderung der Verteilung der funktionalen Gruppen.
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Beispiel RÜB CoenenmühleZusammenfassung der Ergebnisse der biologischen Untersuchung
1. Eine kritische stoffliche oder hydraulische Belastung ist unterhalb des RÜB Coenenmühle nicht erkennbar:
Kein Erosionsprofil
Saprobielle Qualitätsklasse 2, Güteklasse I-II, bzw. I
Die Lebensgemeinschaft zeigt keine Beeinträchtigung an, die auf eine hydraulische Belastung hinweisen.
(Die Einleitung führt nicht zu einer Verschlechterung des ökologischen Zustandes)
Die Untersuchungsergebnisse lassen derzeit keine Notwendigkeit von zusätzlichem Regenrückhaltevolumen erkennen.
2. Die Verringerung des Drosselabflusses zum Klärwerk und die Erhöhung des maximalen Schmutzwasserabfluss bei gleich bleibender versiegelter Fläche wird zukünftig die Einleitung geringfügig gesteigert.
Biologische Nachuntersuchung nach Erreichung des Prognosezustandes
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Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach
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Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach
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Gewässerstrukturgüte
• Strukturgüteklasse 7 auf 2/3 der Gewässerlänge wg. Ausbau, Verrohrungen, Aufstau zu einem Parkteich
• Gestörter Quellbereich
• fehlender Gewässerrandstreifen
Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach
Beginn Ausbau Einleitung
Saprobienindex Σ Häufigkeitsklassen Taxazahl
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Gewässerstrukturgüte
• Strukturgüteklasse 7 auf 2/3 der Gewässerlänge wg. Ausbau, Verrohrungen, Aufstau zu einem Parkteich
• Gestörter Quellbereich
• fehlender Gewässerrandstreifen
Beispiel RÜB Blumensiedlung - Brunsbach
km1,51,61,71,81,92,0
Sapr
obie
nind
ex
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0A
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10
20
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40
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60
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Beginn Ausbau Einleitung
Saprobienindex Σ Häufigkeitsklassen Taxazahl
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Beispiel RÜB Blumensiedlung – BrunsbachZusammenfassung der Ergebnisse der biologischen Untersuchung
Saprobielle Qualitätsklasse 2, Güteklasse I-IIKein stoffliches Problem
Drastische Verarmung der Lebensgemeinschaft beruht v.a. auf dem monotonen technischen Ausbau des Brunsbaches
Gewässerinterne Maßnahmen (Verbesserung der Strukturgüte) kaum möglich
Zusätzliche technische Maßnahmen zur Regenrückhaltung würden den ökologischen Zustand des Brunsbaches nicht verbessern
Keine Priorität für weitergehende technische Maßnahmen zur Regenrückhaltung.
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Abwägungen / Grenzen von BWK M3
M3 ist vor dem Hintergrund der EG-Wasserrahmenrichtlinie
zu sehen und derzeit wohl das beste Instrument, um Regen-
und Mischwassereinleitungen im Sinne der WRRL zu
beurteilen (nur bezogen auf „Ökologischer Zustand Biologie“
nicht aber „Ökologischer Zustand Chemie“)
Intensives „Hinschauen“ lohnt sich
Interdisziplinäres Team ist notwendig
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Abwägungen / Grenzen von BWK M3
Auswirkungen von Maßnahmen auf Gewässerbiozönose mit gesundem Menschenverstand und gewässerökologischem Sachverstand abzuschätzen
in Gewässern mit Strukturgüte Rot (gewässermorphologische Degradation hoch) verbessert auch die Reduzierung aller Einleitungen auf NULL den ökologischen Zustand nicht auf „gut“⇒ Investition für Drosselung von Einleitungen hat dort wesentlich
schlechteres Kosten-Nutzen-Verhältnis als bei einem Bach mit guter Morphologie
⇒Maßnahmen am Gewässer vorrangig (wenn machbar)⇒ veränderte Qualitätsziele begründen (abgeminderte ökologische
Zielsetzung abweichend vom guten Zustand - dafür aber die Einbeziehung von Faktoren wie z.B. die Erlebbarkeit eines Gewässers für die Menschen, Hochwasserschutz, Landschaftsverbrauch usw.).
⇒ Verhältnismäßigkeit der Maßnahmen muss gewährleistet bleiben
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Abwägungen / Grenzen von BWK M3
Geltungsbereich, Grenzen und Ausnahmeregelungen von
M3 beachten !
Auch Landschaftsverbrauch für Baumaßnahmen beachten
Hochwassergefährdung ist unabhängig von M3 zu prüfen !
Dazu kann das gleiche Wasserbilanzmodell wie für den
detaillierten hydrologischen M3-Nachweis genutzt werden
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Fragen:
Hydraulisch / hydrologisch:• Ermittlung Referenzzustand• Zielgröße HQx
Biologisch:• Auf wie kleine Gewässerabschnitte ist der gute Zustand
herunterzubrechen?• Umgang mit geringfügigen Veränderungen des
Prognosezustandes• Sonstiger Gewässerzustand (effizienter Mitteleinsatz)
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Referenzzustand Hydrologie / Hydraulik
Zitat aus dem Entwurf zum Leitfaden zur detaillierten
Nachweisführung M3, Stand Dezember 2005, Seite 22: „Das heutige
Wissen um die hydromorphologischen Referenzbedingungen der
Fließgewässer reicht jedoch nicht zur Eingrenzung der Spannen des
Gewässertyp spezifischen bordvollen Abflusses … gilt daher als
einheitlicher Grenzwert ein Wiederkehrintervall von 2 Jahren.“
Auf Seite 23 zur hydraulischen Nachweisführung steht: „Die kritische
Sohlschubspannung ist an repräsentativen Profilen des
Nachweisraumes für das Sohlsubstrat zu ermitteln, das dem
Gewässertyp und den geologischen naturräumlichen Verhältnissen
entspricht.“
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Zielgröße M3: Sohlschubspannung
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Aus: Handbuch zur naturnahen Entwicklung von Fließgewässern, MUNLV 2003
Die unterschiedlichen hydraulischen Ansprüche der Arten Grundwasserarmer/Oberflächenwasser geprägter Bäche
des Tieflandes und des Mittelgebirges sind ein Spiegelbild der vorherrschenden Strömungsverhältnisse. Im Tiefland
sind die Fließgeschwindigkeiten imallgemeinen gering und liegen unter 0,3 m/s. Im
Mittelgebirge dominieren vor allem in den gefällereichen Bachoberläufen hohe Fließgeschwindigkeiten. In vielen
Talauebächen kommen die wechselnden Gefälleverhältnisse (Abfolge von Stillen und Schnellen) in
einer zweigipfeligen Verteilung der Fließgeschwindigkeiten zum Ausdruck (Abb.24).
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Sonstiger Gewässerzustand
Zitat aus dem Entwurf zum Leitfaden zur detaillierten
Nachweisführung M3, Stand Dezember 2005, Seite 14:
„Unerheblich ist im Sinne dieses Leitfadens, ob der
ökologische Gewässerzustand zusätzlich durch andere,
nicht niederschlagsbedingte Einleitungen zuzuordnende
Einflüsse negativ beeinträchtigt ist.“
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