Bericht Tuttlingen 2015 .pdf

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Title: Erläuterungsbericht
Author: Wurm

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Monitoring des Wehrmanagements in der Donau
in Tuttlingen im Zeitraum 2011 - 2015

Die Donau oberhalb des Scalawehres in Tuttlingen am 13. Juli 2015

ABSCHLUSSBERICHT

Auftraggeber:
Stadt Tuttlingen
Aufgestellt im Januar 2016
von:
Dr. Karl Wurm
Gewässerökologisches Labor
72181 Starzach, Tulpenstr. 4

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

1
- -

INHALTSVERZEICHNIS:

1.

ANLASS UND ZIELSETZUNG

2

2.

UNTERSUCHUNGSGEBIET UND METHODEN

4

2.1.

Untersuchungsgebiet und Lage der Probestellen

4

2.2.

Untersuchungsmethodik

4

3.

DIE ABFLUSS- UND WITTERUNGSVERHÄLTNISSE IN DEN JAHREN 2011-2015
5

4.

DIE ERGEBNISSE DER LIMNOLOGISCHEN UNTERSUCHUNGEN

16

4.1.
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.1.5.
4.1.6.
4.1.7.

Chemisch-physikalische Analysen
Die Temperaturverhältnisse
pH-Wert
Ionen- und Salzgehalt
Die Stickstoffbelastung
Die Phosphatbelastung der Donau
Die organische Belastung der Donau
Der Sauerstoffhaushalt

16
16
17
17
18
21
25
27

4.2.

Die biologischen Untersuchungen zur Gewässergüte (Makrozoobenthos)

29

4.3.

Die Bewertung der Trophie (Diatomeen)

38

4.4.

Die Eutrophierung innerhalb der Stauhaltung

42

4.5.

Die Bewertung des Fischbestandes in der Donau bei Tuttlingen

46

5.

DIE VERÄNDERUNGEN INNERHALB DER STAUHALTUNG BEI
UNTERSCHIEDLICHEN STAUHÖHEN

57

6.

ZUSAMMENFASSUNG

64

7.

ANHANG

73

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

1.

2
- -

ANLASS UND ZIELSETZUNG
Seit dem Jahr 2011 wird ein Wehrmanagement an der Stauhaltung in Tuttlingen
(Scalawehr) durchgeführt mit dem Ziel, die Gewässergüte zu verbessern und den
„guten ökologischen Zustand“ gemäß der EG-WRRL in diesem Bereich der Oberen
Donau zu erreichen.
Parallel dazu wird ein limnologisches Monitoring durchgeführt, um die Auswirkungen
des Wehrmanagements in den einzelnen Jahren auf die Faktorenkomplexe
Gewässergüte, Eutrophierung, Durchwanderbarkeit sowie die Zusammensetzung der
Gewässerfauna und Flora (Makrozoobenthos, Kieselalgen, Fische) zu überprüfen.
Aus den Untersuchungsergebnissen werden die Bedingungen für eine zukünftige
Verfahrensweise abgeleitet, welche aus gewässerökologischer Sicht die höchste
Wahrscheinlichkeit bietet, die bestehenden Probleme in der Donau langfristig
zufriedenstellend zu lösen.
In Phase I wurde die Donau in den Jahren 2011 und 2012 im Frühjahr auf das bisherige Niveau aufgestaut und im Herbst wieder abgesenkt. Der Abstau erfolgte dabei
im November. Der Wiederaufstau fand in Abhängigkeit von den Abflussverhältnissen
Ende März/Anfang April statt.
In Phase II wurde die Donau in den Jahren 2013 und 2014 zunächst ebenfalls im
Frühjahr wieder auf das bisherige Niveau angestaut und dann im Herbst abgesenkt.
In Phase II wurden jedoch zusätzliche temporäre Absenkungen des Staus im
Sommerhalbjahr mit folgender Zielsetzung durchgeführt:
1. Ein bis zwei zusätzliche Ausspülungen der Feinsedimente aus der Stauhaltung
innerhalb des Sommerhalbjahres sowie ein Weitertransport der Feinsedimente
unterhalb des Scalawehres über das Wehr Ludwigstal hinaus bei ausreichender
Durchströmung (Schleppkraft) in Zeiten hoher Abflüsse (Starkregen).
2. Ein stärkerer Austausch des Wassers in der Stauhaltung im Verlauf starker
Algenentwicklungen durch ein- bis zweimalige Teilabsenkung bei Niedrigwasser.
Dadurch wird die Planktonalgenentwicklung1 infolge der kürzeren Aufenthaltszeit
vermindert und insbesondere die Sedimentation der planktischen Algen innerhalb
der Stauhaltung verringert.
Im Jahr 2015 wurden die Güteverhältnisse unter Fortführung des Wehrmanagements
der Phase II weiter beobachtet, um sicher klären zu können, ob diese
Verbesserungen auch bei ungünstigen Witterungs- (warmer Sommer-/Herbstmonate)

1

Unter dem Begriff Planktonalgen werden alle im Wasser schwebenden Algen zusammengefasst – in
Abgrenzung zu den am Gewässergrund wachsenden bzw. festsitzenden (sessilen) Aufwuchsalgen.

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

3
- -

und Abflussbedingungen eingehalten werden können und damit nachhaltig sind.
In Tabelle 1 sind die biologischen Untersuchungsparameter und die Frequenz der
einzelnen Untersuchungen im Rahmen des Monitorings aufgeführt. Im Jahr 2015
wurden die beiden biologischen Qualitätskomponenten der WRRL, das Makrozoobenthos und die Kieselalgenflora untersucht.
Tabelle 1: Umfang, Häufigkeit und Turnus der chemisch-physikalischen und
biologischen Untersuchungen im Rahmen des Monitorings in der Donau
bei Tuttlingen für die Jahre 2011 bis 2015.
Untersuchungsparameter
Chemischphysikalische
Analysen

2011

2012

5
5 Durchgänge:
Durchgänge: 4 x bei NQ und
4 x bei NQ
1 x bei Regen
und
1 x bei Regen

Makrozoobenthos Im Frühjahr
(Saprobie)
kurz nach
dem Anstau
und im Herbst
vor dem
Abstau
Kieselalgenflora
Im Herbst
(Trophie)
(D1, D3, D5)
Fischfauna
(Durchwanderbarkeit)

Im Frühjahr
kurz nach dem
Anstau und im
Herbst vor dem
Abstau

Im Frühjahr
nach dem
Anstau und im
Herbst vor dem
Abstau

2013

2014

2015

5 Durchgänge: 5
4 x bei NQ und Durchgänge:
1 x bei Regen 4 x bei NQ
und
1 x bei Regen

4 bis 8
Durchgänge:
bei
Trockenheit

Im Frühjahr
kurz nach dem
Anstau und im
Herbst vor
dem Abstau

Im Frühjahr
kurz nach
dem Anstau
und im Herbst
vor dem
Abstau

Im Frühjahr
kurz nach
dem Anstau
und im
Herbst vor
dem Abstau

Im Herbst
(D1, D3, D5)

Im Herbst
(D1, D3, D5)

Im Frühjahr
nach dem
Anstau und im
Herbst vor
dem Abstau

Das Scalawehr wurde am 8. April 2015 hochgefahren. Am 1. Dezember 2015 wurde
der Stau wieder ganz abgesenkt und dauerhaft bis zum Frühjahr 2016 abgelassen.
Aufgrund des Ausbleibens stärkerer Niederschläge im Sommer und Herbst 2015
konnten keine Absenkungen zur Ausspülung der Feinsedimente während der
Vegetationsperiode durchgeführt werden. Trotz starkem Wachstum planktischer
Algen im August/September 2015 wurde in dieser Zeit aufgrund des extrem
niedrigen Zuflusses auch keine Teilabsenkung zur Ausspülung der Algen veranlasst.
Insofern lagen 2015 neben den außergewöhnlichen klimatischen Bedingungen auch
diesbezüglich deutlich schwierigere Bedingungen für die Einhaltung des „guten“
saprobiellen Zustands vor.

4

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

2.

UNTERSUCHUNGSGEBIET UND METHODEN

2.1.

Untersuchungsgebiet und Lage der Probestellen

- -

Innerhalb des 11,5 km langen Untersuchungsabschnittes von Möhringen unterhalb
der Donauversinkung und der Landesmessstelle QQ204.00 in Nendingen wurden
wie in den Vorjahren acht Untersuchungsstellen in der Donau und ihren wichtigsten
Zuflüssen, der Elta und dem Krähenbach beprobt.
Die Lage der Untersuchungsstellen für die chemisch-physikalischen Analysen und
die biologischen Gewässeruntersuchungen war im Jahr 2015 im Wesentlichen
unverändert wie in den Vorjahren (s. Abbildung 2). Lediglich an der Stelle D4a
wurden 2015 keine Untersuchungen mehr durchgeführt.
D4a

KA T

D5
E
KA M

D4

K
D3a
D3

D1

D2

Abb. 2: Der Untersuchungsabschnitt in der Donau von Tuttlingen-Möhringen bis
Nendingen mit Lage der acht Probestellen und den Einleitungsstellen der
Kläranlagen Möhringen (KA M) und Tuttlingen (KA T).
Im Frühjahr und Herbst 2015 wurde die Donau zusätzlich oberhalb der Eltamündung
biologisch untersucht, um die Veränderungen auf dem ersten Teil der Stauhaltung,
dem sog. Tuttlinger Schlauch, aufzeigen zu können (s. D3a in Abbildung 2).
2.2.

Untersuchungsmethodik
Die chemisch-physikalischen Wasseranalysen sowie die biologische Aufnahme der
Gewässergüte und der Diatomeen erfolgte nach der gleichen Methodik wie in den
Vorjahren.

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

3.

5
- -

DIE ABFLUSS- UND WITTERUNGSVERHÄLTNISSE IN DEN JAHREN 2011-2015
Während das Abflussjahr 2011 in der ersten Monitoringphase als trocken einzustufen
war, erwies sich das Untersuchungsjahr 2012 im Vergleich dazu als sehr niederschlagsreich (vgl. Abb. 3 und 4).
Das Abflussjahr 2013, das erste Jahr in der zweiten Monitoringphase, war sogar
noch etwas niederschlagsreicher als das Jahr 2012, wie aus dem Vergleich der
Abbildungen 4 und 5 hervorgeht.
Insbesondere die Hochwasserabflüsse waren sowohl zu Beginn als auch am Ende
der Jahre 2012 und 2013 wesentlich höher und intensiver als im Jahr 2011, woraus
sich eine bessere Ausspülung der Feinsedimente aus der Stauhaltung in Tuttlingen
ableiten lässt. Das bedeutet, dass gerade das für die biologische Besiedlung wichtige
Interstitial, d. h. das Kieslückensystem der Gewässersohle tiefer gereinigt wird.
Das gesamte erste Halbjahr 2013 war bis einschließlich Juni wesentlich niederschlagsreicher im Vergleich zu den beiden Vorjahren (vgl. Abb. 3 bis 5). Im Februar
(Abflussspitze 2.02.2013: 213 m3/s), im April (Abflussspitze 12.04.2013: 91 m3/s) und
im Juni 2013 (Abflussspitze 1.06.2013: 68 m3/s) kam es zu sehr hohen Abflüssen in
der Donau2.
Der Abfluss übertraf während der Abstauphase im Winter 2012/2013 sogar zweimal
den zweijährlichen Hochwasserabfluss (HQ2) von 137 m3/s; am 24.12.2012 knapp
mit 138 m3/s und am 2.02.2013 mit 213 m3/s.
Im Gegensatz dazu lagen fast das gesamte Jahr 2014 über niedrige Abflüsse in der
Donau bei Tuttlingen vor. Das Frühjahrshochwasser mit seinem Ausspüleffekt ist
aufgrund des Schneemangels im Schwarzwald 2014 vollständig ausgefallen – im
Gegensatz zu den drei Vorjahren (vgl. Abb. 6 mit Abb. 3 bis 5). Im Herbst 2014 traten
ebenfalls keine hohen Abflüsse auf. Im Sommer 2014 kam es zu einem leichten
Hochwasserabfluss mit 40 m3/s in der Spitze, das in den Vorjahren in dieser
Intensität nicht registriert worden ist. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass im
Sommer 2014 die Umleitung durch den Stollen bei Immendingen an vergleichsweise
vielen Tagen aktiv war und so das Niedrigwasser in Tuttlingen deutlich angehoben
wurde (s. Anlage 11).

2

bezogen auf den Pegel Möhringen-Espenbrücke.

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

140

6
- -

KA Möhringen
Espenbrücke 2011

Abfluss in m3/s

120

Elta 2011

100
80
60
40

0

Januar
11.
22.
1.
12.
23.
5.
16.
27.
6.
17.
28.
8.
19.
30.
9.
20.
Juli
11.
22.
1.
12.
23.
2.
13.
24.
4.
15.
26.
5.
16.
27.
7.
18.
29.

20

Abb. 3: Der Gesamtzufluss in den Donaustau in Tuttlingen (in m3/s) im Jahr 2011
(Donau am Pegel Möhringen-Espenbrücke (blau); Elta (rot); der Ablauf der
KA Möhringen (grün) wurde mit 20 L/s angesetzt).

140

KA Möhringen

Elta 2012

Abfluss in m3/s

120

Espenbrücke 2012

100
80
60
40

0

Januar
12.
24.
4.
16.
28.
10.
22.
2.
14.
26.
7.
19.
31.
11.
23.
4.
16.
28.
8.
20.
Septe…
12.
24.
5.
17.
29.
9.
21.
2.
14.
26.

20

Abb. 4: Der Gesamtzufluss in den Donaustau in Tuttlingen (in m 3/s) im Jahr 2012
(Donau am Pegel Möhringen-Espenbrücke (blau); Elta (rot); der Ablauf der
KA Möhringen (grün) wurde mit 20 L/s angesetzt).

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

160

Abfluss in m3/s

140
120
100

7
- -

KA Möhringen
Elta 2013
Donau Espenbrücke 2013

80
60
40

0

Januar
12.
24.
4.
16.
28.
11.
23.
3.
15.
27.
8.
20.
Juni
12.
24.
5.
17.
29.
9.
21.
1.
13.
25.
6.
18.
30.
10.
22.
3.
15.
27.

20

Abfluss in m3/s

Abb. 5: Der Gesamtzufluss in den Donaustau in Tuttlingen (in m 3/s) im Jahr 2013
(Donau am Pegel Möhringen-Espenbrücke (blau); Elta (rot); der Ablauf der
KA Möhringen (grün) wurde mit 20 L/s angesetzt).
160

KA Möhringen

140

Elta 2014

120

Donau Espenbrücke 2014

100
80
60
40

0

Januar
12.
24.
4.
16.
28.
11.
23.
3.
15.
27.
8.
20.
Juni
12.
24.
5.
17.
29.
9.
21.
1.
13.
25.
6.
18.
30.
10.
22.
3.
15.
27.

20

Abb. 6: Der Gesamtzufluss in den Donaustau in Tuttlingen (in m 3/s) im Jahr 2014
(Donau am Pegel Möhringen-Espenbrücke (blau); Elta (rot); der Ablauf der
KA Möhringen (grün) wurde mit 20 L/s angesetzt).

8

Dr. Karl Wurm - Gewässerökologisches Labor, Starzach
Monitoring des Wehrmanagements an der Donau in Tuttlingen in den Jahren 2011 - 2015

160

KA Möhringen
Elta

140
Abfluss in m3/s

- -

Donau - Espenbrücke

120
100
80
60
40

0

Januar
11.
22.
1.
12.
23.
5.
16.
27.
6.
17.
28.
8.
19.
30.
9.
20.
Juli
11.
22.
1.
12.
23.
2.
13.
24.
4.
15.
26.
5.
16.
27.
7.

20

Abb. 7: Der Gesamtzufluss in den Donaustau in Tuttlingen (in m3/s) im Jahr 2015
(Donau am Pegel Möhringen-Espenbrücke (blau); Elta (rot); der Ablauf der
KA Möhringen (grün) wurde mit 20 L/s angesetzt).
Von März bis September 2011 bewegte sich der Gesamtzufluss zur Stauhaltung in
Tuttlingen mit Ausnahme weniger Tage konstant unter 2 bzw. sogar 1 m3/s (s. Abb.
8). In dem relativ niederschlagsreichen Jahr 2012 lag der Gesamtzufluss nur von
August bis Oktober über einen längeren zusammenhängenden Zeitraum unter 2
bzw. 1 m3/s (s. Abb. 9). Im Jahr 2013 zeichnete sich das zweite Halbjahr im
Gegensatz zum abflussreichen ersten Halbjahr durch eine lange ausgeprägte
Niedrigwasserphase aus. Zwischen dem 20. Juni und dem 15. Oktober bewegte sich
die Wasserführung mit Ausnahme weniger Tage unter 2 bzw. 1 m3/s (s. Abb. 10).
Dagegen zeichnete sich das Frühjahr 2014 analog zum Frühjahr 2011 durch sehr
geringe Abflüsse aus (vgl. Abb. 8 und 11). Im Sommer 2014, insbesondere im Juli
und August, traten dagegen über einen längeren Zeitraum infolge häufiger
Niederschläge wesentlich höhere Abflüsse auf, als in den drei Vorjahren des
Monitorings.

Eine

zusammenhängende,

konstant

niedrige

Abflussphase

mit

3

Abflüssen unter 2 m /s trat 2014 erst ab Ende August bis Mitte Oktober auf – ähnlich
kurz wie im Jahr 2012 (vgl. Abb. 9 und 11).
Das

Abflussjahr

2015

zeichnete

sich

durch

eine

außergewöhnlich

lange

Niedrigwasserphase aus; zwischen dem 5. Juli und dem 20. November 2015 lag der


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