Geophysikalische Strömungen sind gewöhnlich durch komplexes räumliches und zeitliches dynamisches Verhalten charakterisiert, das die Ausbreitung von gelösten Stoffen, deren Verdünnung und reaktives Vermischen bestimmt. Ineffizientes Vermischen, charakteristisch für Strömungen mit geringer Reynoldszahl wie bei Grundwasserströmungen, kann die effektive Reaktionsrate im System wesentlich verringern. Das Vermischen ist insbesondere im Zusammenhang mit der Verschmutzung von Grundwasserkörpern relevant, da es hierbei den Schadstoffabbau hemmen kann. In Anbetracht von geringer Vermischung spielen die Topologie der Strömung und kinetische Prozesse wie das Ausdehnen und Falten bei zahlreichen räumlichen und zeitlichen Skalen eine zentrale Rolle in der Quantifizierung und im Verständnis von Verbleib und Verhalten der Schadstoffe. Unsere Hypothese dieses Projektes ist, dass die dynamische Interaktion zwischen Oberflächen- und Grundwasser eine zentrale Bedeutung für die exakte Quantifizierung der Vermischung in porösen Grundwasserleitern hat. Insbesondere beabsichtigen wir zu untersuchen, wie das Oberflächenwassermanagement in alpinen Einzugsgebieten, welche von starken anthropogenen Einflüssen beeinträchtigt sind (Schwall-/ Sunkbetrieb bei Wasserkraftwerken), Mischungsprozesse bei zahlreichen zeitlichen Skalen (mehrstündlich, täglich, wöchentlich, saisonal) steuert. Das Projekt zielt darauf ab, geeignete topologische und kinematische Maße zu entwickeln und anzuwenden. Diese können als Prädiktoren für Mischungen, für die Entwicklung von neuen numerischen Ansätzen zur Lösung inverser Probleme unter solch komplexen und transienten Bedingungen und für das Abschätzen von Parameterunsicherheiten verwendet werden. Neben numerischen Simulationen werden die in diesem Projekt entwickelten Methoden in einer echten Fallstudie (Etsch-Grundwasserleiter in Trient, Italien) geprüft. Die Neuheit des beabsichtigten Forschungsvorhabens liegt in der Untersuchung i) des Einflusses von Oberflächenmanagement in alpinen Einzugsgebieten auf Grundwasserströmung in alluvialen Grundwasserleitern (d.h. jenseits der hyporheischen Zone); ii) des Einflusses von stark transienten Grenzflächenübertragungsbedingungen auf die Topologie von zweidimensionalen und dreidimensionalen Grundwasserströmungen; iii) der Entwicklung von präzisen numerischen Inversion-Algorithmen zur Lösung von Grundwasserströmung unten stark transienten Randbedingungen; iv) der Quantifizierung der Unsicherheit im Zusammenhang mit Modellvorhersagen unter Berücksichtigung von hydrogeologischen Parameterunsicherheiten sowie Unsicherheiten, die die transienten Grenzflächenbedingungen betreffen.
Der Bundesrat hat am 24. September 2010 beschlossen, das angepasste Gewässerschutztgesetz 'Renaturierung der Gewässer' per 1. Januar 2011 in Kraft zu setzen. Die Änderungen wurden als indirekter Gegenvorschlag zur Volksinitiative 'Lebendiges Wasser' vom Parlament im Dezember 2009 beschlossen. Die Änderungen im Gesetz betreffen u.a. die Planung und Umsetzung von Massnahmen zur Reduktion der negativen Auswirkungen der Wasserkraftnutzung (Schwall/Sunk, Geschiebe, Durchgängigkeit für Fische). Die Finanzierung dieser Massnahmen wird im Energiegesetz und -verordnung geregelt. Die Kantone sind nach Artikel 83b GSchG verpflichtet, die notwendigen Sanierungsmassnahmen zur Beseitigung von Beeinträchtigungen durch Schwall und Sunk sowie durch einen gestörten Geschiebehaushalt bei bestehenden Anlagen zu planen und die Fristen für deren Umsetzung festzulegen. Gleichzeitig mit der Planung der Sanierungsmassnahmen in den Bereichen Schwall und Sunk sowie Geschiebe planen die Kantone auch Massnahmen, die im Interesse der Fischerei gemäss Artikel 10 BGF von Inhabern von Wasserkraftwerken getroffen werden müssen. Die Dringlichkeit der Sanierung richtet sich nach dem Grad der Beeinträchtigungen und dem ökologischen Potential des betroffenen Gewässers. Die Kantone reichen die Planung bis zum 31. Dezember 2014 beim Bund ein. Bei Einhaltung der Planungsfrist erhalten die Kantone Abgeltungen für die erfolgte Planung (Art. 62c GSchG). Inhaber der Anlagen sind anschliessend verpflichtet, die Sanierung nach den Vorgaben von Artikel 39a und Artikel 43a GSchG innert einer Frist von 20 Jahren nach Inkrafttreten dieser Bestimmung durchzuführen. Inhaber von Wasserkraftanlagen erhalten von Swissgrid durch Zuschlag von 0.1 Rp/kWh die Sanierungskosten vollständig entschädigt. Projektziele: Das Ziel dieser Aktivität ist es, wissenschaftliche Kenntnisse zu entwickeln und optimal zu nutzen um Anlagen zur Wasserkraftnutzung zu sanieren.
Die geänderte Gewässerschutzgesetzgebung zur Renaturierung ist seit 2011 in Kraft. Sie verpflichtet die Kantone die Gewässer naturnäher zu gestalten sowie die negativen Auswirkungen der Wasserkraft in den Bereichen Restwasser, Schwall und Sunk, Geschiebehaushalt und freie Fischwanderung zu mindern. Das BAFU will die verschiedenen Akteure bei diesen Arbeiten unterstützen. Diese Unterstützung benötigt fundierte Grundlagen und Kenntnisse im Bereich der Gewässerökologie. Verschiedene Forschungsinstitutionen haben z.T. langjährige Erfahrung in der Bearbeitung von praxisorientierten Fragestellungen im Bereich der Gewässermorphologie und -ökologie. Zur Stärkung und besseren Vernetzung der praxisorientierten Flussforschung wurde im September 2012 an der EAWAG das Programm Fliessgewässer Schweiz gestartet. Dieses läuft im Februar 2017 aus und soll, allenfalls ergänzt mit weiteren Partnern, geeignet fortgeführt werden. Abhängig von den jeweiligen Fragestellungen soll darüber hinaus die Zusammenarbeit spezifisch mit geeigneten Institutionen gefördert und verstärkt werden. Projektziele: Die bisherigen Zielsetzungen der Programmphase I haben sich bewährt und sollen weitergeführt werden. Sie bilden auch die Richtschnur für weitere Unterstützung durch die Forschung: - Langfristige Vollzugsunterstützung durch praxisorientierte, interdisziplinäre Forschung: - Forschungsarbeiten orientieren sich an den konkreten Bedürfnissen aus der Praxis mit dem Ziel, taugliche Lösungen zum Vollzug zu entwickeln. - Förderung Wissensaustausch zwischen Praxis und Wissenschaft: - Nationale und internationale Forschungsresultate sollen der Praxis in geeigneter Form zur Verfügung gestellt werden, praktische Erfahrungen und offene Fragestellungen in die Forschung zurückfliessen.
Habitatmodellierung ist derzeit die einzige Methodik die fähig ist, quantitative Abschätzungen über die ökologischen Effekte von Schwall-/Sunk-Betrieb erlauben. Zwei Aspekte wurden bisher in der Forschung der Effekte von Schwall-/Sunk-Betrieb und deren Abschwächung nicht betrachtet: der Einfluss der Flussmoprhologie auf die Habitatverfügbarkeit und der Effekt von natürlicher Variabilität der biologischen Input-Daten auf die Modellergebnisse. Die gegenwärtige interdisziplinäre Studie zielt ab auf i) Analysieren der Verfügbarkeit und Variabilität von Habitateignungs-Daten, welche in verschiedenen Systemen für zwei Fischarten bestimmt wurden, ii) Quantifizierung des Einflusses der Variabilität der Daten von Fischhabitateignung auf die Ergebnisse von Habitatmodellierungen für drei verschiedene Morphologien bei drei verschiedenen Ablüssen und iii) Bestimmung der hydraulischen und ökologischen Auswirkung von hydraulischen Strukturen. Die Vorhandenen Daten zu Habitateignungen waren inkonsistent. Es wurden deutlicheVariabilitäten in den Eignungskurven in verschiedenen Studien beobachtet, selbst innerhalb einer Altersklasse derselben Spezies. Die Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der Interaktion zwischen Morphologie und Abfluss: der naturnahe Abschnitt zeigte die größte Fläche mit geeigneten Habitaten für beide Arten und der kanalisierte die geringste. Dieses Muster war konsistent über die drei verschiedenen Abflussverhältnisse. Datensätze von derselben Studie neigten in Bereichen mit höchster Eignung zur Übereinstimmung. Es wurde gezeigt, dass Habitatqualität und -verfügbarkeit in morphologisch heterogenen naturnahen Strecken deutlich höher ist, als in gemäßigt und stark modifizierten. Desweiteren waren Habitate mit geringer Empfindlichkeit gegenüber Abflussschwankungen waren deutlich größer in den heterogenen Strecken. Es konnte keine allgemeingültige Beziehung zwischen bestimmten Typen von Kiesbänken und Einfluss auf Habitate gefunden werden. Nichtsdestotrotz, ein permanent benetzter Seitenkanal wurde als vorteilhafteste Morphologische Eigenschaft identifiziert um die Effekte von Schwall-/Sunk-Betrieb zu mindern.
Die Wasserkraft muss sich neuen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Weiterentwicklung der Gewässerschutzgesetzgebung stellen. Insbesondere das mit dem Inkrafttreten des revidierten Gewässerschutzgesetzes im Januar 2011 vorgeschriebene Ziel, die wesentlichen, durch den Menschen verursachten Gewässerbeeinträchtigungen (unterbrochene Durchgängigkeit, gestörter Geschiebehaushalt, Schwall / Sunk) innert 20 Jahren zu beseitigen, stellt eine grosse Aufgabe für die Energiewirtschaft, aber auch die Kantone dar. Flusskraftwerke können bei der flussaufwärts- und flussabwärts gerichteten Wanderung von Fischen ein Hindernis darstellen. Insbesondere der für die Arterhaltung einiger in mitteleuropäischen Fliessgewässern vorkommender Fischarten wichtige Fischabstieg ist beim aktuellen Ausbaustandard der Anlagen beeinträchtigt. Ohne die Entwicklung baulicher Massnahmen zur Gewährleistung des schonenden Fischabstiegs ist die Energiewirtschaft auf betriebliche Einschränkungen angewiesen, die eine erhebliche Reduktion der Strom-produktion zur Folge hätten. Diese ist aber auch ökologisch unerwünscht, da sie im Gegensatz zum stetig steigenden Strombedarf steht, der dann zu einem grossen Teil durch klassische, nicht erneuerbare Energien oder Stromimporte gedeckt werden müsste. Ziel des Forschungsprojektes ist es, bauliche Massnahmen zum Fischabstieg zu prüfen und so weiterzuentwickeln, dass sie sowohl aus fischökologischer als auch betrieblicher Sicht erfolgreich und ökonomisch eingesetzt werden können.
Das Projekt soll den Einfluss von Schwallbetrieb auf Fischbestände untersuchen. Dabei gilt es, am Beispiel der Oberen Drau, die kausalen Zusammenhänge zwischen Schwall-/Sunkereignissen und den Entwicklungsschritten juveniler Äschen so genau wie möglich zu erfassen. Erst wenn die tatsächlichen Ursache-Wirkungszusammenhänge zwischen Schwall/Sunk und der Entwicklungsbiologie der Zielfischart Äsche ausreichend bekannt sind, können zielführende Maßnahmen zur Milderung potentieller negativer Einflüsse von Schwallbetrieb entwickelt werden. Entsprechende Forschungsgrundlagen fehlen bisher bzw. sind auch international nicht verfügbar.
Das Sondermessprogramm Schwall und Restwasser wird vorn Bundesministerium für Land-und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft finanziert und widmet sich den pressures Schwall und Restwasser in ausgewählten Gewässerstrecken in Salzburg und Kärnten. Mit dem Sondermessprogramm wird überprüft, ob die derzeit geltenden hydromorphologischen Signifikanzkriterien für das Restwasser in Ausleitungsstrecken und für das Schwall-Sunk- Verhältnis in Schwallstrecken für die Qualitätskomponenten Phytobenthos, Zoobenthos und Fischfauna weiterhin gelten und ob bei Einhaltung bzw. Erreichen dieser Grenzwerte der gute Zustand oder das gute Potential in den Ausleitungs- und Schwallstrecken erhalten bzw. erreicht werden kann. Für Kärnten wurden die Möll für die Untersuchung des Schwalles zwischen Außerfragant und Rottau sowie die Görtschitz zwischen Hüttenberg und Eberstein für die Restwasseruntersuchung ausgewählt. Die Felderhebungen fanden 2007 bzw. 2008 statt. Der Fisch Index Austria ergab für den gesamten Untersuchungsabschnitt an der Möll einen unbefriedigenden fischökologischen Zustand mit Ausnahme der Untersuchungsstelle Flattach, welche einen mäßigen fischökologischen Zustand aufwies. Für das MZB muss festgehalten werden, dass Standardanalysen für die Beantwortung der Schwallproblematik nicht geeignet sind. Es muss für eine Herausarbeitung von Unterschieden definitiv die Art- bzw. Taxazusammensetzung innerhalb von Untersuchungsstellen verglichen werden. Beim Phytobenthos war bei den Deckungsgraden in den Schwallstrecken kein verminderter Aufwuchs ersichtlich, im Gegenteil konnten flussabwärts der Referenzstrecke höhere Deckungsanteile festgestellt werden. Letztendlich kann festgehalten werden, dass die durch den Schwallbetrieb verursachten Auswirkungen vor allem die Uferbereiche betreffen, die nur periodisch wasserüberdeckt sind. Durch die veränderte Abflussdynamik und die Kontinuumsunterbrechungen an der Görtschitz sind die für die Begleitarten des Metarhithrals wichtigen Lebensräume verschwunden. So erfüllt die hydrologische Situation die Lebensbedingungen der Aschen nicht. Mit dem Fehlen von Schlammbänken sind auch keine Bachneunaugen vorhanden. Zu einer zum Teil eklatanten Veränderung der Makrozoobenthoszönose führen stärker verringerte Dotationen, während eine Verringerung des Wasserdargebots auf 50 bis 60 Prozent des MJNQ de facto keine Auswirkungen auf die Makrozoobenthoszönose zu haben scheint.
1. Ziel dieses Projektes ist es, aufbauend auf bisherigen Forschungsergebnissen Maßnahmen und Maßnahmenkombinationen abzuleiten, deren gewässerökologischen Nutzen abzuschätzen und den energie- und klimapolitischen Auswirkungen gegenüber zu stellen. Dabei geht es insbesondere um - die Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit, - die Erreichung der europäischen Ziele der RES - den Beitrag zur europäischen Klimapolitik - sowie um die direkten und indirekten Kosten der Maßnahmen. 2. Gemäß WRRL spielt bei der Auswahl geeigneter Maßnahmen zur Zielerreichung die Auswahl des gelindesten Mittels sowie die Kosten/Nutzen - Effizienz eine entscheidende Rolle. Daher liegt der Fokus dieses Projektes auf den gewässerökologischen Verbesserungen einzelner Maßnahmen bzw. Maßnahmenkombinationen die den energie- und klimapolitischen Konsequenzen gegenüber zu stellen sind. Damit sollte eine Grundlage für die weitere Maßnahmenplanung im Umsetzungsprozess der WRR (NGP) in Österreich geschaffen werden. 3. Zweck dieses Vertrages ist es, die daraus gewonnen Daten und Ergebnisse im Rahmen des Umsetzungsprozesses der WRR mit Behörden und Sachverständigen zu diskutieren und zur Verfügung zu stellen.
The main objectives are to assess environmental impacts of hydropeaking and increased variation in river regulations and to describe how, when and where hydropeaking and frequent regulation may be implemented with acceptable impacts on the ecosystem. Mitigation measures regarding negative environmental impacts of hydropeaking will be identified and tested experimentally. An environmental impact assessment tool to categorize hydro power schemes with respect to impacts will be developed. This project will generate guidelines on how to operate hydropeaking in order to reduce negative ecological impacts. This project will describe alternative mitigation measures and test and evaluate the mitigation effects with respect to ecological impacts of hydropeaking. This project will also categorize existing Norwegian hydropower plants with respect to hydropeaking and thereby give an overview over where and when hydropeaking will have -small negative ecological impacts -small negative ecological impacts when mitigated .The results of this project intend to give additional information to evaluate the impact on fish caused by abrupt flow reductions. This information will be useful as a basis for scientifically based hydropower guidelines, setting up conditions for hydropower licenses and establishing automatic bypass solutions (e.g. valves) to reduce possible negative impacts from hydropower on fish production. Optimised mitigation strategies will be designed for at least two hydropeaking systems.
Unter Schwall versteht man eine durch Kraftwerksbetrieb bedingte, kurzfristige Abflussschwankung. Beim Schwallbetrieb wechseln einander der 'Schwall', ein künstlich erhöhter Abfluss, und der 'Sunk' als darauffolgender Rückgang des Abflusses bisweilen mehrmals täglich ab. Schwallbetrieb stellt einen starken Eingriff in die natürliche Abflussdynamik eines Gewässers dar und zählt zu den hydrologischen Belastungen. Ab einer bestimmten Intensität beeinträchtigt Schwallbetrieb die ökologische Funktionsfähigkeit eines Gewässers sehr stark. Im Gegensatz zu anderen Eingriffen und deren Folgen wirkt er meist auch über vergleichsweise lange Gewässerstrecken. Sowohl die Abgabe von Wasserschwallen als auch die starken Wasserstandsschwankungen wirken sich erheblich auf Fische, Benthos und andere Organismen der Gewässer und des gewässernahen Umlandes aus. Das Wissen, um nachhaltige Lösungsansätze zur Minimierung der Auswirkungen auf die Gewässerökologie entwickeln zu können, ist derzeit nicht ausreichend und bedarf noch zusätzlicher Erforschung der Wirkungszusammenhänge. Um die auftretenden Abflussschwankungen und ihre Folgewirkungen auf die Gewässerbiozönosen im Sinne einer umweltfreundlichen Nutzung/Betriebsweise zu vermindern bzw. zu eliminieren, gibt es unterschiedliche technische Möglichkeiten; z. B. Errichtung von Ausgleichsbecken, Schwallausleitung, flussmorphologische Maßnahmen und Änderungen der Betriebsweise der betroffenen Kraftwerke. Die Sanierung von Schwallstrecken ist wesentlicher Bestandteil eines ökologisch ausgerichteten, nachhaltigen Gewässermanagements zur Herstellung/Erhaltung des guten Zustandes bzw. guten ökologischen Potentials gem. WRRL und besitzt daher in Österreich hohe Dringlichkeit. Das vorliegende Projekt besteht im wesentlichen aus zwei Teilprojekten, die dem oben beschriebenen Forschungs- bzw. Handlungsbedarf Rechnung tragen und mit denen es gelingen soll, mögliche Verbesserungsmaßnahmen auch für individuelle Anlagen(komplexe) zu formulieren. Die zwei vorgeschlagenen Teilprojekte sind: 1. Die Analyse der Ursache-Wirkungs-Beziehungen und ökologische Beurteilung von Schwall- und Sunkerscheinungen in österreichischen Fließgewässern (Teil 1). 2. Die Durchführung von Schwallbetriebsexperimenten in Versuchsrinnen (Teil 2). Der erste Teil des gegenständlichen Projekts soll zuerst einen Überblick schaffen, welche Formen von Schwallbelastungen in österreichischen Gewässern vorliegen und welche Daten (biotische/abiotische) zu den betroffenen Gewässerstrecken aktuell vorhanden sind. Nach Erstellung der Datenbank mit den gesammelten, vorliegenden Daten, sollen weiters Datendefizite detektiert und ergänzende fischökologische und benthologische Daten erhoben werden. Nach der Grundlagenerhebung ist die Datenanalyse hinsichtlich der Reaktionen der Biozönosen auf die unterschiedlichen Formen von Schwall- und Sunkereignissen bzw. unterschiedlichen Arbeitsweisen der Schwall-KW's und der gewässertypspezifischen Unterschiede in Bezug auf die biotisc
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