Flächenentwässerung bei Extremwetter verbessern - aber wie? - Pfälzer Gemüsebautag, Palatinum Mutterstadt 25.11.2016

Flächenentwässerung bei Extremwetter
verbessern – aber wie?

35. Pfälzer Gemüsebautag, Palatinum Mutterstadt
25.11.2016

                                          A. Teichert

Flächenentwässerung bei Extremwetter
verbessern – aber wie?

Inhalte
Hintergrund / Ursachen
Maßnahmen & Möglichkeiten
Dränung – Ackerbauliche Maßnahmen – Sonstige Maßnahmen

Fazit

                                                         2

Hintergrund

                                                           Starkregen &
                                                           Hochwasserschäden
                                                           Rheinland-Pfalz,
                                                           Mai/Juni 2016

 Bildquelle: L. Rebholz, Wasserschutzberatung DLR Rheinpfalz), 2016
                                                                               3

Hintergrund

 Rheinland-Pfalz: 2 Unwetterphasen 2016
  (27.05. – 08.06.2016 & 24.06 – 26.06.2016)
 Besonderheiten:
  - Ausdauer der Wetterlage, hohe Anzahl von Unwetter
   & Starkregenereignissen
  - hohe Niederschlagsintensitäten & Niederschlagsummen

                                                             Landesamt für Umwelt RP, 2016
   (27.05. – 26.062016 => z.T. 200 – 300 mm
   = 3-4 fache Menge des mittleren Juni-Niederschlags)
 Überlastung des vorhandenen Entwässerungssystems
 großflächige Ernteschäden und Ernteausfälle in der
  Vorderpfalz (ca. 116 km² brutto)                       4

Hintergrund

Kennzeichen der Region
 Lage = oberrheinische Tiefebene
 Relief mit geringer Intensität => Entwässerung von Süd
  nach Nord mit geringem Gefälle
 Problemregion mit bekannten Überflutungsgebieten
  (HQ100 ,HQextrem)
 „wasserbeeinflusste“ Böden
  Bodengroßlandschaften: Auen-/Niederterrassen; Hochflutlehm,
  Terrassensand- und Flussschottergebiet
 Auenböden und Gleye verbreitet
 Statistik: alle 100 Jahre können Starkniederschläge von bis zu
  140 mm innerhalb von 72 h auftreten (KOSTRA-DWD 2010)
 betroffene Flächen als Ackerstandorte z.T. problematisch    5

Maßnahmen & Möglichkeiten

Möglichkeiten und Maßnahmen zur Verbesserung der
Flächenentwässerung

 Dränung – Reaktivierung, Optimierung
 Ergänzende wasserbauliche Maßnahmen & Bauwerke
   (Schöpfwerke)
 Ackerbauliche Maßnahmen
   (dezentraler Hochwasserschutz in der Landwirtschaft)
 Sonstige Maßnahmen

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Dränung - Grundlagen

Entwässerung landwirtschaftlicher Flächen
 DIN 1185 (2015): Bemessungsgrundlagen
 Unterscheidung:
  - Binnenentwässerung durch Gräben / Dränagen
  - Entwässerung durch Unterbodenmelioration & Dränung
 grundsätzliche Fragen:
  - bestehende Dränagen: planerische Vorgaben &
   Empfehlungen nach DIN 1185 erfüllt?
  - Wartung und Unterhaltung – zentral (Wasser- und
   Bodenverband) oder dezentral?
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Dränung – DIN 1185

Vernässungsursachen
 Grundwasser – steht zu dicht unter der Geländeoberfläche an
 Stauwasser – bildet sich über verdichteten Bodenhorizonten
 Haftwasser – wird in feinen Poren festgehalten
                                                                   (Blankenburg, 2012)
 und Dränverfahren

                                                                                             verändert n. DIN 1185-1:2015-12
       Grundwasser            Stauwasser                    Haftnässe
     Verbesserung der         Rohrdränung
          Vorflut                                    durch Dränung allein nicht
       Rohrdränung       Unterbodenmelioration             entwässerbar
     (Systemdränung)    (Tieflockern, Tiefpflügen)

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Dränung - Grundlagen

Klassifizierung der Durchlässigkeit (kf) im wassergesättigten
Boden, Dränwirksamkeit und Dränabstände (KA 5, 2005)

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Dränung - Dräntiefe

Erträge und Grundwasserstände

                           (Blankenburg 2012; verändert n. Visser. 1958)
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Unterhaltung von Vorflut-
und Dränanlagen (n. DIN 1185)

WICHTIG: Funktionsfähigkeit gewährleisten!
 Kontrolle & Beobachtung => regelmäßig
 Abflussstörungen beseitigen
   => Spülgeräte bei Verschlammung, Versandung, Verockerung
 Vorfluter: gesicherte und ausreichende Vorflut ist
   Voraussetzung für die Wirksamkeit der Dränung
   => mind. 1 Kontrolle/Jahr (Herbst)
   => planmäßige Abmessungen (Breite/Tiefe) noch vorhanden?
   => Gewässerräumung erforderlich?
 Verlandung der Sohle, Verkrautung führt zu Erhöhung der Wasserstände
    & Wasserrückstau in den Sammlern!                                  11

Unterhaltung von Vorflut-
und Dränanlagen (n. DIN 1185)

WICHTIG: Funktionsfähigkeit gewährleisten!

 Bauwerke überwachen (z.B. Dränausmündungen, Schächte)
 Bauliche Veränderungen im Drängebiet?
  z.B. Bau von Straßen/Wegen, Kabeltrassen u.a.
 Oberirdisches Fremdwasser durch Randgräben abfangen
 Oberflächenwasser in kleinen Geländemulden kann durch
  Gräben, Schlucker oder Rigolen abgeleitet werden
 Naturschutzgesetze (Bund/Land) beachten
  Feuchtgebiete sind besonders schützenswert / keine
  Beeinträchtigung durch Entwässerungsmaßnahmen!
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Schöpfwerke

Weitere wasserwirtschaftliche Maßnahmen
(Ausbau, Schöpfwerke, Deichbau u.a.)

Schöpfwerke

 Maschinelle Wasserhebeanlage für Entwässerungszwecke
  (DIN 4047-9)
 = Pumpwerke, die schadbringendes Wasser von landwirt-
  schaftlich genutzten Niederungsflächen abschöpfen, denen die
  natürliche Vorflut zur freien Entwässerung zeitweise oder ständig
  fehlt (DIN 1184; 1963)
 Kosten!

Ackerbauliche Maßnahmen

      Ackerbauliche Maßnahmen im Rahmen des
      Hochwasserschutzes in der Landwirtschaft

 Böden speichern Wasser und vermindern bzw. verhindern so den
  raschen, Hochwasser auslösenden Oberflächenabfluss!
   Wasserspeicherpotenzial von Böden (für den vorbeugenden
  Hochwasserschutz) bestmöglich nutzen!

              Wasserinfiltration optimieren
      Erschließen des Bodens als Wasserspeicher
                        DWA-M 550: Dezentrale Maßnahmen zur Hochwasserminderung (2015)

Ackerbauliche Maßnahmen

Beitrag zum vorbeugenden Hochwasserschutz
(Steuerung der Wasserabflussmengen & -geschwindigkeiten)
durch:

 konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat,
 Lockerung
 Umwandlung von Ackerland zu Grünland
 Begrünung von Tiefenlinien
 Rand- und Saumstrukturen
 Dränung (s.o.)
DWA-M 550: Dezentrale Maßnahmen zur Hochwasserminderung (2015)

Ackerbauliche Maßnahmen

Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung

 stabile Bodenstruktur, geringere Verschlämmungsneigung,
  Aggregatstabilität bei gleichzeitiger Mulchbedeckung
 Beeinflussung der Porengrößenverteilung => Makroporen
  durch Regenwurmabundanz
 Erhalt von Makroporendichte & Makroporenkontinuität
  durch Pflugverzicht
  verändert n. Schmidt & Zacharias, 2016

Ackerbauliche Maßnahmen

Effekte ackerbaulicher Maßnahmen bzgl. einer verbesserten
Flächenentwässerung (DWA-M 550, 2015)
 Lockerung (krumentief, Tiefenlockerung)
  - Beseitigung v. Verdichtungen durch Befahrung (hemmt Infiltration)
  - erhöhtes Grobporenvolumens, erhöhtes Wasserspeichervolumen
  - erhöhte Wasserdurchlässigkeit in den Lockerungsfurchen (Dränung)

 Umwandlung von Ackerland zu Grünland
  - erhöhte Interzeption & Evapotranspiration
  - Vermeidung infiltrationshemmender Oberflächenverschlämmung
  - erhöhte Infiltration (geringere Bodendichte & ausgeprägtes
   Makroporensystem (Pflanzenwurzeln, Bodenfauna)

Ackerbauliche Maßnahmen

Effekte ackerbaulicher Maßnahmen bzgl. einer verbesserten
Flächenentwässerung (DWA-M 550, 2015)
 Begrünung von Tiefenlinien
  - „grassed waterways“; primär Erosionsschutz
  - Infiltrationsfähigkeit hoch, weniger verschlämmungsanfällig
 Rand- und Saumstrukturen
  - Effekte wie bei Grünland
  - nur geringe Bedeutung aufgrund i.d.R. geringem
   Flächenumfangs
  - wirken als Infiltrations- und Pufferzonen

Ackerbauliche Maßnahmen

Kurzbewertung von Maßnahmen des
Landwirtschaftlichen Hochwasserschutz bei
optimaler Umsetzung
verändert n. Billen, N., Aurbacher, J. (2007):
Landwirtschaftlicher Hochwasserschutz: 10 Steckbriefe für 12 Maßnahmen

 Maßnahme                         Wirkungen            Akzeptanz Kosten
                          Bodenrückhalt Wasserrückhalt
 Ackerrand-/ Grünstreifen                                          0
 Mulchsaat                                                         +
 Untersaat                                                         -
 Schlagteilung                                                     0
 Querdammhäufelung                                                 0
 Bodenlockerung                                                   0/-
 Wirkung/Akzeptanz: grün ≡ hoch / gelb ≡ mittel / rot ≡ gering
 Kosten: (–) hoch / (0) mittel / (+) gering

Sonstige Maßnahmen

 Gemeinsame Anbauplanung + virtuelle Flurbereinigung
 Aspekte des Flächenmanagements
  - Hochrisikoflächen meiden
  - Flächen mit Senken aus der Bewirtschaftung nehmen
  - erweiterte Grabensysteme bei „wertvollen“ Kulturen
 Schaffung dezentraler Kleinspeicher/Speicherbecken

    Realisierung teilweise praxisfern; Effekte/Wirkungen
    unterschiedlich; z.T. mehrere oder kombinierte
    Maßnahmen erforderlich!

Fazit

 Erfolg der Flächenentwässerung bei Starkniederschlags-
  ereignissen ist je nach Standortverhältnissen und
  wasserbaulichen Vorsorgemaßnahmen sehr unterschiedlich

 Optimierte Dränagen und vorsorgende ackerbauliche
  Maßnahmen tragen zur Überwindung kritischer Phasen bei

 Ackerbauliche Einzelmaßnahme sind nur von geringer
  Bedeutung bei Extremwetterereignisse;
  Maßnahmenkombinationen sind anzustreben!

 Risikoflächen bleiben problematisch!
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