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Heft 35/2007
Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft
Hochwasserschutz an der Mulde
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft

Vorbeugender Hochwasserschutz durch Wasserrückhalt in der Fläche
unter besonderer Berücksichtigung naturschutzfachlicher Aspekte
am Beispiel des
Flusseinzugsgebietes der Mulde in Sachsen

Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Sieker
Leibniz Universität Hannover
Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau
Appelstr. 9A, 30167 Hannover
Tel. 0511/762-2237/2557, Fax. 0511/762- 3731
E-mail: f.sieker@t-online.de
Förderer:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Referat 33/0 - Naturschutz
Herr Dr. Reinhard Stock
An der Bornau 2, 49090 Osnabrück
Tel 0541/ 9633 – 0
www.dbu.de
Projektpartner:
Antragsteller und Projektleitung:
(IWW) - Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau
der Leibniz Universität Hannover,
Univ. Prof. i.R. Dr.-Ing. Friedhelm Sieker (Projektleiter)
Dipl.-Ing. Detlef Wilcke (Bearbeiter)
Appelstr. 9A, 30167 Hannover
Tel: 03342/ 3595-26
Fax: 0511/ 762-3731
E-Mail: d.wilcke@sieker.de
Kooperationspartner:
(IUP) - Institut für Umweltplanung, Abteilung Landschaftspflege und Naturschutz
der Leibniz Universität Hannover
Univ.-Prof. Dr. Christina von Haaren
Univ.-Prof. Dr. Michael Reich
Dipl.-Ing. Rüter (Bearbeiter)
Herrenhäuser Str. 2, 30419 Hannover
Tel: 0511/762-2652
Fax: 0511/762-3791
E-Mail: rueter@land.uni-hannover.de

(VWL) - Institut für Volkswirtschaftslehre
der Leibniz Universität Hannover
PD. Dr. Jörg Jasper
Dipl.-Ökon. Marc Salzmann (Bearbeiter)
Königsworther Platz 1, 30167 Hannover
Tel: 0511/762-4866
Fax: 0511/762-2989
E-Mail: j.jasper@enbw.com
(LfL) - Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
Fachbereich Bodenkultur und Pflanzenbau
Dr. Walter-A. Schmidt
Dr. Steffen Zacharias (Bearbeiter)
Dr. Olaf Nitzsche
Gustav-Kühn-Str. 8, 04159 Leipzig
Tel: 0341/9174-116
Fax: 0341/9174-111
E-Mail: walter.schmidt@smul.sachsen.de

Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung
1
2
Beschreibung des Untersuchungsgebietes
4
2.1 Geografische Lage
4
2.2 Naturräumliche Gliederung
5
2.3 Klimatische Verhältnisse
6
2.4
Böden
7
2.5 Landnutzung
9
2.6 Hydrologie und Hochwasser
10
3
Bestimmung des Wasserrückhaltepotenzials
11
3.1 Grundlagen
11
3.2 Potenzielles Speichervermögen
12
3.2.1
Definition
12
3.2.2 Datengrundlagen
13
3.2.3 Green-Ampt-Infiltration
13
3.3 Dominierender Abflussprozess
17
3.4 Ergebnisse
18
4
Maßnahmenkatalog für einen flächenhaften Hochwasserschutz
35
4.1 Maßnahmenkatalog für den Siedlungsbereich
35
4.1.1 Auswahl der Maßnahmen
35
4.1.2 Maßnahmensteckbriefe für den Siedlungsbereich
36
4.1.3 Diskussion
37
4.2
Maßnahmenkatalog für landwirtschaftliche Flächen
40
4.2.1 Auswahl der Maßnahmen
40
4.2.2 Maßnahmensteckbriefe für landwirtschaftliche Flächen
42
4.2.3 Diskussion
44
5
Expertensystem zur Erstellung von Maßnahmenkarten
68
5.1 Vorgehensweise
68
5.1.1 Lösungsansatz
68
5.1.2 FLEXT - FLexible EXpert Tool
70
5.1.3 Entscheidungsmatrix
73
5.1.4 Datengrundlage für das Einzugsgebiet der Mulde
74
5.2 Maßnahmenkarten für den Siedlungsbereich
76
5.2.1 Entscheidungsmatrix für die Siedlungsgebiete
76
5.2.2 Ergebnisse für die Siedlungsgebiete
79
5.3
Maßnahmenkarten für landwirtschaftliche Flächen
82
5.3.1 Entscheidungsmatrix für die landwirtschaftlichen Flächen
82
5.3.2 Ergebnisse für die landwirtschaftlich genutzten Flächen
85
5.4 Diskussion der Maßnahmenkarten
91

6
Mögliche Umsetzungsszenarien und ihre Auswirkungen auf die
Hochwasserentstehung
94
6.1 Vorgehensweise
94
6.2 Entwicklung von Umsetzungsszenarien
95
6.2.1 Umsetzungsszenario für die Siedlungsgebiete
95
6.2.2 Umsetzungsszenario für die landwirtschaftlichen Flächen
97
6.3 Modelldiskussion
102
6.4
N-A-Modellierung möglicher Umsetzungsszenarien - Siedlungsgebiete
103
6.4.1 Dimensionierung unvernetzter Mulden-Rigolen-Elemente
103
6.4.2 Rückhaltevermögen dezentraler Bewirtschaftungsmaßnahmen bei hoch-
wasserverursachenden Niederschlagsereignissen
105
6.5
N-A-Modellierung möglicher Umsetzungsszenarien – landwirtschaftliche
Flächen
110
6.5.1
Modellansätze und Wahl der Modellparameter zur Abbildung der konser-
vierenden Bodenbearbeitung
110
6.5.2
Rückhaltevermögen der konservierenden Bodenbearbeitung bei hoch-
wasserverursachenden Niederschlagsereignissen
129
6.6
Hydrologische Berechnung der Hochwasserabflüsse im Ist-Zustand und unter
Berücksichtigung von Umsetzungsszenarien
137
6.6.1 Räumliche Gliederung des Einzugsgebietes
137
6.6.2 Abflusstransport
138
6.6.3 Abflussretention
138
6.6.4 Abflussbildung
138
6.6.5 Kalibrierung des Niederschlag-Abfluss-Modells
141
6.6.6 Ergebnisse der hydrologischen Modellierung
144
6.7 Diskussion der Modellierungsergebnisse
145
7
Naturschutzfachliche Handlungsempfehlungen zur Ziel- und Maß-
nahmenentwicklung
147
7.1 Anlass und Zielsetzung
147
7.2
Methodische und instrumentelle Bausteine der integrativen Ziel- und Maß-
nahmenentwicklung
151
7.2.1 Abgrenzung des Untersuchungsgebietes
153
7.2.2 Erfassung und Bewertung von Natur und Landschaft
153
7.2.3 Leitbildentwicklung
158
7.2.4 Umweltqualitätsziele und Umweltqualitätsstandards
159
7.2.5 Szenarios und Maßnahmenvarianten
161
7.2.6 Bewertungsmethodik
163
8
Umsetzung des Ziel- und Maßnahmenkonzepts
170
8.1
Vorbeugender Hochwasserschutz und Naturschutz in der räumlichen Planung
170
8.1.1 Einleitung
170

8.1.2 Möglichkeiten und Defizite der dezentralen Hochwasserschutzplanung in
Sachsen 170
8.1.3
Vorbeugender Hochwasserschutz als Querschnittsaufgabe der Umwelt-
planungen und der Raumplanung
172
8.1.4
Fazit
196
8.2 Ökonomische Aspekte der Umsetzung
197
8.2.1 Ökonomische Bewertung der Maßnahmen
197
8.2.2
Die Situation der Förderung der hochwasserschutzrelevanten Maßnahmen
228
9
Informationen zur Förderpolitik im Bereich Bodenschonender
Ackerbau in Sachsen
243
10 Schlussfolgerungen und Ausblick
247
11 Literatur
251
12 Öffentlichkeitsarbeit
283
12.1 Vorträge/Projektpräsentationen
283
12.2 Veröffentlichungen
286
12.3 Studentische Arbeiten
287
13 Anlagen 289

Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1:
Lage und Ausdehnung des Untersuchungsgebietes
4
Abbildung 2:
Grenzen der Makrogeochoren im Untersuchungsgebiet (gem.
Naturraumkartierung des Freistaates Sachsen, Sächs. Akad. d.
Wiss., 1997)
6
Abbildung 3:
Merkmale der Klimastufen im Mittelgebirge, Hügel- und Tiefland in
Sachsen (M
ANNSFELD und RICHTER, 1997: nach SCHWANECKE und
KOCH, 1974)
7
Abbildung 4:
Verteilung der mineralischen Bodenarten im Untersuchungsgebiet
(Bodenkonzeptkarte, LfUG Dresden, Bodenarten nach AG Boden,
2005)
8
Abbildung 5:
Landnutzung des Untersuchungsgebietes (ATKIS-Datensatz,
Sächsisches Landesvermessungsamt, Dresden)
9
Abbildung 6: Schema zur Ableitung des Wasserrückhaltepotenzials
12
Abbildung 7:
Eingabe- und Berechnungsmaske für das Green-Ampt-Modul
14
Abbildung 8:
Bodenmächtigkeiten (links) und Hangneigungen (rechts) im
Untersuchungsgebiet (Digitales Geländemodell des ATKIS-
Datensatzes, Sächsisches Landesvermessungsamt, Dresden)
37
Abbildung 9:
Bodenarten (aggregiert) des Oberbodens im Einzugsgebiet
(Bodenkonzeptkarte, LfUG Freiberg)
21
Abbildung 10:
Verteilung der dominanten Abflussprozesse im Einzugsgebiet
(aggregiert) (nach WBS FLAB)
22
Abbildung 11:
Potenzielles Speichervermögen des Untersuchungsgebietes in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des
infiltrierenden Wasser im Verhältnis zur Gesamtregenmengen
23
Abbildung 12:
Theoretische Gesamtinfiltration für das Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von Regendauer und Vor-Regen-Entwässerung –
Niederschlag 10-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit (oben) und
100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit (unten)
24
Abbildung 13:
Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer 1
h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des
infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge
43
Abbildung 14:
Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer
12 h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des
infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge
44
Abbildung 15:
Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer
72 h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in

Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des
infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge
45
Abbildung 16:
Anteile von Infiltration und Senkenpotenzial am Gesamt-
niederschlag für des gesamte Untersuchungsgebiet (Größe der
Kreise in Relation zur Gesamtregenmenge)
29
Abbildung 17:
Anteile der Einzugsgebiets-Regionen an der Gesamtfläche und der
Senkenpotenzial-Fläche des Untersuchungsgebietes (Angaben in
km² und prozentuale Anteile)
30
Abbildung 18:
Anteile von Infiltration und Senkenpotenzial am Gesamtnieder-
schlag für die drei Einzugsgebiets-Regionen – 1-h-Regen
31
Abbildung 19:
Anteile von Gesamtinfiltration (hellblau) und Senkenpotenzial
(dunkelblau) am Gesamtniederschlag (grau) für die drei
Einzugsgebiets-Regionen – 12 h-Regen
32
Abbildung 20:
Anteile von Gesamtinfiltration (hellblau) und Senkenpotenzial
(dunkelblau) am Gesamtniederschlag (grau) für die drei
Einzugsgebiets-Regionen – 72 h-Regen
33
Abbildung 21:
Anteile der Landnutzung an der Gesamtfläche und Senken-
potenzialfläche des Einzugsgebiete
34
Abbildung 22:
Beispielhafte Jahreswasserbilanzen für verschiedene Regen-
wasserbewirtschaftungssysteme (100 % entspricht dem Zulauf zum
System – effektiver Niederschlag)
38
Abbildung 23: Aufbau und Inhalte der Maßnahmensteckbriefe (Prinzip)
43
Abbildung 24:
Beziehungen zwischen der Retentionsfunktion und anderen Land-
schaftsfunktionen (verändert nach R
ÜTER UND REICH, 2007)
47
Abbildung 25:
Einfluss von Biotopflächenanteil und Bodenbearbeitung auf die
Abflussreduzierung (Maximum, Minimum, Mittelwert für die
Einzugsgebiete Mockritzer Bach und Klatschbach) (verändert nach
R
ÜTER, 2007)
62
Abbildung 26:
Einfluss von Biotopflächenanteil und Ansatz der Landschafts-
strukturierung auf die Abflussreduzierung (Maximum, Minimum,
Mittelwert für die EZG Mockritzer Bach u. EZG Klatschbach)
(verändert nach R
ÜTER, 2007)
63
Abbildung 27:
Einfluss von Biotopflächenanteil und Ansatz der Landschafts-
strukturierung auf die Überlebensfähigkeit (TM) von
Metrioptera
roeselii
für das EZG Mockritzer Bach (verändert nach R
ÜTER, 2007)
63
Abbildung 28:
Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse und Synergieeffekte
der Szenarios
64
Abbildung 29: Lösungsansatz zur Erstellung der Maßnahmenkarten
70
Abbildung 30: Eingabemaske zur Definition von Entscheidungsregeln
71
Abbildung 31: Beispiel für die grafische Darstellung von Entscheidungsregeln
71

Abbildung 32: Prüfung des Entscheidungsprozesses an Beispielstandorten
72
Abbildung 33: Struktur des Modells FLEXT
73
Abbildung 34: Maßnahmenkarte für die Siedlungsflächen
80
Abbildung 35:
Maßnahmenkarte für die Siedlungsflächen – Ausschnitt nordöstlich
der Stadt Chemnitz
81
Abbildung 36:
Prozentuale Verteilung der anwendbaren Bewirtschaftungs-
verfahren
82
Abbildung 37: Fachplanerkarte für die konservierende Bodenbearbeitung
86
Abbildung 38: Fachplanerkarte für Maßnahmen zur Schlaggliederung
87
Abbildung 39: Fachplanerkarten zur Einführung der Konturnutzung
88
Abbildung 40: Fachplanerkarte für Maßnahmen zur oberirdischen Speicherung
89
Abbildung 41:
Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für die konservierende
Bodenbearbeitung
89
Abbildung 42:
Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für Maßnahmen zur
Schlaggliederung
90
Abbildung 43:
Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte zur Einführung der
Konturnutzung
90
Abbildung 44:
Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für Maßnahmen zur
oberirdischen Speicherung
91
Abbildung 45:
Teileinzugsgebiete für die Szenarienerstellung (Codierung
entspricht der Benennung der Teileinzugsgebiete im
hydrologischen Modell)
97
Abbildung 46:
Entwicklung der konservierenden Bodenbearbeitung in
verschiedenen Einzugsgebieten der Ämter für Landwirtschaft
(Quelle: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, UL)
98
Abbildung 47:
Anteil der konservierenden Bodenbearbeitung in den Einzugs-
gebieten der Ämter für Landwirtschaft im Jahr 2004 (Quelle:
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, UL)
99
Abbildung 48:
Angenommener Ist-Zustand der konservierenden Boden-
bearbeitung in Einzugsgebiet der Mulde im Jahr 2004
100
Abbildung 49:
Zukunftsszenario der konservierenden Bodenbearbeitung im
Einzugsgebiet der Mulde (plus 20 %)
102
Abbildung 50:
Örtliche Verteilung des Senkenpotenzials im Einzugsgebiet der
Mulde beim Hochwasser im August 2002
108
Abbildung 51:
Kumulierte Senkenpotenziale entlang der Gewässer beim
Hochwasser im August 2002
109
Abbildung 52:
Gemessene Wasserretentionskurven konventionell und
konservierend bearbeiteter Böden (Bodenart Ut4, Bodentiefe 20
cm)
111

Abbildung 53:
Gemessene Bodenwassergehaltsganglinien konventionell und
konservierend bearbeiteter Böden im Lösshügelland (Bodenart Ut4,
Bodentiefe 20 cm)
112
Abbildung 54:
Infiltrationsmessung im Lösshügelland (Bodenart Ut4, Mai 2005,
Beregnung 50 min, 1,2 mm/min, 0 – 30 min Beregnung mit Schutz
vor Verschlämmung, Blau = Konventionelle Bearbeitung, Rot =
Konservierende Bodenbearbeitung
114
Abbildung 55:
Einfluss von Bodenbedeckung und Niederschlagsintensität auf die
Verschlämmungsfaktoren C
cover
und C
p
(modifiziert nach NIEHOFF,
2001) 118
Abbildung 56:
Schematisierte Darstellung des Bypass-Ansatzes,
P = Niederschlag, I
mat
= Infiltration in die Bodenmatrix,
I
mac
= Makroporenfluss, Perc = Perkolation in die zweite
Bodenschicht
120
Abbildung 57:
Kennlinien der Exfiltration; Bodenart Ut2; Feldkapazität: 35.8 %
Wassergehalt; Gesamtporenvolumen: 41,3 % Wassergehalt;
konservierende Bodenbearbeitung.
123
Abbildung 58: Ersatzsystem für die Kalibrierung der Modells STORM
124
Abbildung 59:
Ergebnisse der Testflächensimulation – Änderung des Speicher-
vermögens konservierend bearbeiteter Böden im Vergleich zur
konventionellen Bodenbearbeitung (in mm) sowie die Nieder-
schlagshöhe der Ereignisse an den Messstationen (als Säulen)
129
Abbildung 60:
Ergebnisse der Testflächensimulation – Änderung des Speicher-
vermögens konservierend bearbeiteter Böden im Vergleich zur
konventionellen Bodenbearbeitung (in Prozent der Brutto-
niederschlagshöhe des jeweiligen Ereignisses – Bruttoniederschlag
als Säulen)
131
Abbildung 61:
Summe des Speichervolumens (in Millionen m³) auf ausgewählten
Ackerflächen im Einzugsgebiet der Mulde
133
Abbildung 62:
Änderung des Speichervolumens (in Millionen m³) auf
ausgewählten Ackerflächen im Verhältnis zum Ist-Zustand
134
Abbildung 63:
Räumliche Verteilung des zusätzlichen Speichervolumens
(Senkenpotenzials) - Szenario: 20 % mehr kons.
Bodenbearbeitung; Ereignis August 2002
135
Abbildung 64:
Räumliche Verteilung des zusätzlichen Speichervolumens
(Senkenpotenzials) - Szenario: 20 % mehr kons.
Bodenbearbeitung; Ereignis September 1995
136
Abbildung 65:
Räumliche Verteilung des zusätzlichen Speichervolumens
(Senkenpotenzials) - Szenario: 20 % mehr kons. Bodenbearbeitung

und 15 % Abkopplung von Siedlungsflächen; Hochwasser August
2002
136
Abbildung 66:
Zuordnung der Niederschlagsdaten der Klimastationen zu den
Teilgebieten
139
Abbildung 67: Teileinzugsgebietseinteilung und Lage des Lungwitzbaches
140
Abbildung 68: Hydrologisches STORM-Ersatzsystem für den Lungwitzbach
141
Abbildung 69:
Gemessene und berechnete Abflussganglinie am Pegel
Niederlungwitz während des Hochwassers im August 2002 (fette
Linie: STORM-Berechnung; dünne Linie: Pegelganglinie)
142
Abbildung 70:
Hydrologisches STORM-Ersatzsystem das Einzugsgebiet der
Mulde 143
Abbildung 71:
Gemessene und berechnete Abflussganglinie am Pegel Golzern
(unterhalb der Stadt Grimma) während des Hochwassers im
August 2002 (fette Linie: STORM-Berechnung; dünne Linie:
Pegelganglinie)
143
Abbildung 72:
Obwohl die Ackerfläche Bereiche mit besonderer Abfluss-
wirksamkeit und regelmäßigen Erosionsschäden aufweist
(Bildvordergrund) erfolgte die Neuanlage eines potenziell
retentionswirksamen Biotops wenige Meter davon entfernt
(Bildhintergrund) (Foto: Rüter 2004, Krumhermersdorf/Mittleres
Erzgebirge)
147
Abbildung 73: Strategiekonzept und Bausteine im Forschungsprojekt HONAMU
148
Abbildung 74:
Lage der EZG Mockritzer Bach (Mb), Klatschbach (Kb) und
Krumhermersdorfer Bach (Hb) im Muldeeinzugsgebiet
149
Abbildung 75: Gebietsabgrenzung und Flächennutzung des EZG Mockritzer Bach
150
Abbildung 76:
Allgemeiner Ablauf und Bausteine der integrativen Ziel- und
Maßnahmenentwicklung
152
Abbildung 77:
Abgrenzung verschiedener Funktionsräume im EZG Mockritzer
Bach: Gewässereinzugsgebiet (durchgezogene Linie) und Areal
einer Metapopulation der Roesels Beißschrecke (
Metrioptera
roeselii
) (gestrichelte Linie) (verändert nach Rüter, 2007)
153
Abbildung 78:
Ergebnisse der Potenzialkarte (oben) und der Abflussmodellierung
mit EROSION-3D (unten) für das EZG Mockritzer Bach
(Modellannahmen: 20-jähriges Extremereignis, konventionelle
Bodenbearbeitung (Pflug), Kultur Mais, Saatbettzustand, hohe
Bodenfeuchte)
154
Abbildung 79:
Teilergebnisse der naturschutzfachlichen Zustandsbewertung im
EZG Mockritzer Bach
157

Abbildung 80:
Vom Expertensystem FLEXT generierte Maßnahmenvorschläge
zur Verbesserung des Wasserrückhaltevermögens auf den
Ackerflächen im EZG Mockritzer Bach
163
Abbildung 81:
In der Fallstudie Mockritzer Bach betrachtete Maßnahmenvarianten
(fiktives Planbeispiel ohne Berücksichtigung der realen
Flächenverfüg-barkeit)
163
Abbildung 82:
Gegenüberstellung von vorhandenem Saumnetz (li.) und
Verbreitungsmuster der Heuschreckenarten (re.) im
Untersuchungsgebiet Mockritzer Bach (verändert nach R
ÜTER,
2007) 165
Abbildung 83:
Modellergebnisse zur Oberflächenabflussbildung (EROSION-3D)
und zur Überlebensdauer von Metrioptera roeselii (Meta-X) bei
Annahme verschiedener Szenarios im EZG Mockritzer Bach
(Modellannahmen EROSION-3D: 20-jähriges Extremereignis,
konventionelle Bodenbearbeitung (Pflug), Kultur Mais,
Saatbettzustand, hohe Bodenfeuchte)
166
Abbildung 84:
Zielerreichungsgrade der Maßnahmenvarianten im EZG Mockritzer
Bach vor dem Hintergrund der Umweltqualitätsziele
(Zielerreichungsgrade: 1 = gering, 2 = mittel, 3 = hoch)
169
Abbildung 85:
Strategiekonzept zur Integration der Belange des vorbeugenden
Hochwasserschutzes und des Naturschutzes in die räumliche
Planung 173
Abbildung 86: Planungsregionen im Muldeeinzugsgebiet
185
Abbildung 87:
Ergebnisse der Potenzialkarte: Infiltration von Niederschlag in den
Boden (Acker) (Kostra Bemessungsregen: 72 h Dauer,
Wiederkehrwahrschein-lichkeit 100 Jahre, Vor-Regen-
Entwässerung: 5 Tage)
187
Abbildung 88:
Regionalplan Chemnitz-Erzgebirge – Raumnutzungskarte (RPV
Chemnitz-Erzgebirge, 2002, Karte 2); überlagert mit Ergebnissen
der Potenzialkarte (pot. Hochwasserminderungsgebiete)
187
Abbildung 89:
Regionalplan Chemnitz-Erzgebirge – Sanierungsbedürftige
Bereiche der Landschaft (RPV Chemnitz-Erzgebirge, 2002,
Karte 4); überlagert mit Ergebnissen der Potenzialkarte (pot.
Hochwasserminderungsgebiete)
188
Abbildung 90: Planzeichen Maßnahmenkatalog Landwirtschaft
193

Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Maßnahmenkatalog für die Siedlungsgebiete
36
Tabelle 2:
Wasserbilanz von Mulden-Rigolen-Elementen bei unterschied-
lichen Starkregenereignissen (bezogen auf den effektiven
Niederschlag)
39
Tabelle 3:
Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren
42
Tabelle 4:
Im Bereich Landwirtschaft vorgeschlagene Maßnahmen und ihre
potenzielle Bedeutung für ausgewählte Naturschutzziele (verändert
nach R
ÜTER UND REICH, 2007)
51
Tabelle 5:
Vergleichende Darstellung von Bodenverlust, Oberflächenabfluss
und Endinfilt-
53
Tabelle 6: Auswahlkriterien zur Ermittlung einer Zielart
62
Tabelle 7: Ökonomisches Ranking der Maßnahmen
68
Tabelle 8:
Entscheidungsmatrix für die Siedlungsflächen
77
Tabelle 9:
Zusatzinformationen zum Entscheidungsprozess
79
Tabelle 10:
Entscheidungsmatrix für die landwirtschaftlichen Flächen
83
Tabelle 11:
Randbedingungen der Dimensionierung und Speichervolumina der
Testflächen
104
Tabelle 12:
Niederschlagshöhen im Einzugsgebiet der Mulde und aktiviertes
Senkenpotenzial bei hochwasserverursachenden Niederschlägen
107
Tabelle 13: Senkenpotenzial in MRE bei Hochwassereignissen
109
Tabelle 14:
Eigenschaften der oberflächennahen Bodenschichten unter
Berücksichtigung der Landnutzung – Annahmen für die Parametri-
sierung 114
Tabelle 15: Kennwerte der 18 Bodengruppen
139
Tabelle 16: Jahresgang der Bedeckungsgrade und Interzeption
127
Tabelle 17: Parameter der Landnutzung bzw. Bodenbearbeitung
128
Tabelle 18: Bodenartenabhängige Parameter der Verschlämmung
128
Tabelle 19: Mittlere Abflussbeiwerte auf den betrachten Flächen
134
Tabelle 20: Modellierungsparameter der Landnutzungsklassen
139
Tabelle 21:
Abfluss- und Wasserstandsänderungen am Pegel Niederlungwitz
am Lungwitzbach
144
Tabelle 22:
Abfluss- und Wasserstandsänderungen am Pegel Golzern an der
Vereinigten Mulde
145
Tabelle 23:
Charakterisierung der im Rahmen von Fallstudien untersuchten
Teileinzugsgebiete
150
Tabelle 24:
Eignung der CIR-Biotoptypen- und Landnutzungstypenkartierung
Sachsen für die einzugsgebietsbezogene N-A-Modellierung mit
WaSiM-ETH (verändert nach R
ÜTER et al., 2006)
156
Tabelle 25: Umweltqualitätsziele für das EZG Mockritzer Bach
160

Tabelle 26:
Beispiele für Umweltqualitätsziele, Zielarten, Indikatoren und
Toleranzgrenzen in der Fallstudie Mockritzer Bach
164
Tabelle 27:
Beispiel für die Zuordnung von Naturschutzwerten für verschiedene
Zustände von Indikatoren des UQZ „Entwicklung eines funktional
zusammenhängenden Netzes aus Saumstrukturen“
167
Tabelle 28:
Beispiel für eine Verknüpfungsregel zur Aggregation verschiedener
Teilbewertungen von Indikatoren zu einem Gesamtwert für das
UQZ „Entwicklung eines funktional zusammenhängenden Netzes
aus Saumstrukturen“
168
Tabelle 29:
Aussagemöglichkeiten im Landesentwicklungsplan (§ 8 ROG, § 3
SächsLPlG)/Unterstreichungen sind den Aussagen des LEP (2003)
als Ergänzungsvorschläge hinzugefügt
191
Tabelle 30:
Aussagemöglichkeiten im Landesentwicklungsplan (§ 8 ROG, § 3
SächsLPlG)/Unterstreichungen sind den Aussagen des LEP (2003)
als Ergänzungsvorschläge hinzugefügt
192
Tabelle 31:
Aussagemöglichkeiten im Landesentwicklungsplan (§ 8 ROG, § 3
SächsLPlG)/Unterstreichungen sind den Aussagen des LEP (2003)
als Ergänzungsvorschläge hinzugefügt
193
Tabelle 32:
Beitrag der Regionalplanung zum vorbeugenden
Hochwasserschutz im Muldeeinzugsgebiet/Stand der
Regionalpläne 2001/2002 (H
ENZE, 2005)
186
Tabelle 33:
Festsetzungsmöglichkeiten im Regionalplan (§ 9 ROG, § 4
SächsLPlG)
199
Tabelle 34:
Darstellungsmöglichkeiten im Flächennutzungsplan (§ 5 BauGB)
203
Tabelle 35:
Festsetzungsmöglichkeiten im Bebauungsplan (§ 9 BauGB)
204
Tabelle 36:
Entwicklung der im Rahmen des Programms Umweltgerechte
Landwirtschaft in Sachsen geförderten konservierend bestellten
Flächen von 1994 bis 2005 (SÄCHSISCHE AGRARBERICHTE
1994 bis 2005)
246

Zur Autorenschaft der einzelnen Kapitel
Die folgenden Angaben kennzeichnen die Autoren der einzelnen Kapitel dieses Abschlussberich-
tes. Für den Inhalt der Kapitel ist jeder Autor selbst verantwortlich.
Kapitel 1 –
Friedhelm Sieker
Kapitel 2 –
Steffen Zacharias, Stefan Rüter
Kapitel 3 –
Steffen Zacharias
Kapitel 4 –
Detlef Wilcke (4.1), Walter Schmidt (4.2), Steffen Zacharias (4.2), Stefan Rüter
(4.2.3.2), Michael Reich (4.2.3.2), Marc Salzmann (4.2.3.3)
Kapitel 5 –
Detlef Wicke, Steffen Zacharias
Kapitel 6 –
Detlef Wilcke
Kapitel 7 –
Michael Reich, Stefan Rüter
Kapitel 8 –
Michael Reich (8.1), Stefan Rüter (8.1), Marc Salzmann (8.2)
Kapitel 9 -
Walter Schmidt, Olaf Nitzsche
Kapitel 10 -
Friedhelm Sieker
Anhang 1
Stefan Rüter, Michael Reich, Walter Schmidt, Detlef Wilcke
Anhang 2
Marc Salzmann

1
Einleitung
Große Hochwasser werden bekanntlich durch Niederschlagsereignisse hervorgerufen, die hinsicht-
lich Summe, Intensität und räumlicher Ausdehnung extreme Werte aufweisen. Zum Glück für die
Betroffenen in den Hochwassergebieten fließt jedoch von diesen extremen Niederschlagsmengen
jeweils nur ein Teil während und im direkten Gefolge der Niederschläge als „Hochwasserwelle“ ab.
Ein signifikanter Anteil wird auf verschiedene Art „selbsttätig“, d. h. ohne bewusstes menschliches
Zutun im Einzugsgebiet zurückgehalten. So sind z. B. beim extremen Rheinhochwasser 1993 nur
rd. 50 % der Niederschläge innerhalb der Welle abgeflossen, 50 % wurden mindestens bis zum
Ende des Hochwasserereignisses im Einzugsgebiet zurückgehalten.
Sieht man von künstlich geschaffenen Rückhalteräumen, wie z. B. Poldern und bewusst zugelas-
senen Überflutungsflächen ab, ist der größte Teil dieses Rückhalts der speicherfähigen Oberfläche
und der natürlichen Speicherfähigkeit des Bodens auf den Flächen der Einzugsgebiete zu verdan-
ken.
Es stellt sich die Frage – und der wird in diesem Projekt nachgegangen – ob man diese Rückhalte-
fähigkeit der Flächen durch gezielte Maßnahmen erhöhen kann. Würde es z. B. gelingen, den
Gebietsrückhalt von 50 % auf 55 % der Niederschläge zu erhöhen, würde dieses eine Minderung
des Hochwasservolumens um 10 % bedeuten und damit einen signifikanten Beitrag zum vorbeu-
genden Hochwasserschutz leisten.
Es besteht unter Hydrologen allgemein die Auffassung, dass bei extremen, hochwasserverursa-
chenden Niederschlägen nicht nur die Speicherfähigkeit der Oberfläche ausgeschöpft wird, son-
dern auch die des Bodens. Tatsächlich tritt auch – wie durch Beobachtungen bestätigt wird – bei
solchen Regen zumindest in den oberen Dezimetern des Bodens häufig eine Wassersättigung und
Verschlämmung ein, so dass dieser dann nur noch die sogenannte „Hortonsche Versickerungsrate“
aufnehmen kann. Niederschlagsintensitäten, die über diese Versickerungsrate hinausgehen, wer-
den als Oberflächenabfluss abgeführt, sofern auch die Speicherfähigkeit der Oberfläche erschöpft
ist. Der „Hortonsche Oberflächenabfluss“ trägt damit also zur Hochwasserbildung bei.
An dieser Stelle setzen Überlegungen an, die zu dem vorliegenden Forschungsprojekt geführt
haben. Es sei als „typischer“ Fall ein Bodenprofil gegeben, wie es z. B. im Lössbodenhügelland des
Mulde-Einzugsgebietes ausgedehnt vorkommt: Mehrere Meter mächtig, tiefer Grundwasserstand,
ca. 3 dm lockerer Oberboden, darunter ein durch menschliche Einflüsse (Ackerbau, Siedlungstätig-
keit) im Einzelfall bis in eine Tiefe von 100 cm dichter lagernder Bodenhorizont. Darunter bis zum
Grundwasser oder bis zum Festgestein Boden in natürlicher Lagerung. Bei intensiven, hochwas-
serverursachenden Niederschlägen tritt eine Wassersättigung und Verschlämmung des Oberbo-
dens ein, es kommt zu „Hortonschen Oberflächenabflüssen“. Währenddessen bleibt der verdichtete
wie auch der natürlich gelagerte Unterboden aufgrund der beschränkten „Hortonschen Versicke-
rungsrate“ ungesättigt. Er könnte also noch Wasser aufnehmen und damit zur Verringerung des
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
1
Schriftenreihe, Heft 35/2007

„Hortonschen Oberflächenabflusses“ beitragen, wenn es gelänge, dieses Speicherpotenzial durch
geeignete Maßnahmen zu erschließen. Theoretisch lässt sich in den ungesättigten Bereich des
vorstehend beschriebenen Bodenprofils eine derart große Wassersäule versickern, dass auch bei
extremen Ereignissen nahezu die gesamte Niederschlagshöhe aufgenommen werden kann. Dieser
„Ideallösung des Hochwasserproblems“ stehen jedoch Einschränkungen entgegen:
Eine Versickerung in den ungesättigten Bodenbereich bedeutet noch nicht, dass dieses Wasser
auch einer sich entwickelnden Hochwasserwelle entzogen wird. Dieses ist erst dann der Fall, wenn
das Wasser ausreichend lange im Boden verbleibt und nicht etwa als unterirdischer Zwischenab-
fluss relativ rasch in offene Gewässer gelangt.
Die quantitativ ausschöpfbaren Speicherpotenziale hängen von den hydraulischen Eigenschaften
des Bodens, von der Vorsättigung durch vorausgegangene Niederschläge und von der örtlichen
Verteilung der Niederschläge des aktuell betrachteten Ereignisses ab.
Einzugsgebiete wie das der Mulde sind hinsichtlich der örtlichen Verteilung des Speicherpotenzials
der Böden und hinsichtlich der Fähigkeit, das Wasser ausreichend lange zurückzuhalten, sehr
heterogen angelegt. Entsprechend gibt es Flächen, die ein sehr hohes hochwasserminderndes
Speicherpotenzial der oben beschriebenen Art aufweisen. Es gibt aber auch große Flächenanteile,
die diese Fähigkeit nur im geringeren Maße oder gar nicht besitzen. Zu den letzteren gehören im
Falle des Muldegebietes z. B. die Erzgebirgslagen mit ihren gering mächtigen, hoch durchlässigen
Bodenauflagen. Diese Flächen tragen in hohem Maße zur Hochwasserbildung bei und werden
daher im Sinne des Sächsischen Wassergesetzes mit Recht als Hochwasserentstehungsgebiete
bezeichnet. Anderseits werden hier und im Folgenden die Flächenanteile mit einem nachweisbaren
Hochwasserminderungs-Potenzial als Hochwasserminderungsgebiete
bezeichnet.
Mit der Feststellung, dass es Bereiche in den Einzugsgebieten gibt, die ein bisher unausgeschöpf-
tes Potenzial zur Hochwasserminderung besitzen, stellt sich die eher praktische Frage, mit welchen
Maßnahmen sich dieses Potenzial zumindest teilweise ausschöpfen lässt. Weil solche flächenbe-
zogenen Maßnahmen nicht nur finanzielle Mittel, sondern auch die Akzeptanz durch die jeweiligen
Grundeigentümer erfordern, stellt sich die weitergehende Frage, welche anderen Probleme sich mit
dem Problem der Hochwasserminderung kombinieren und gemeinsam lösen lassen.
Aus vorhergehenden Untersuchungen ist bekannt, dass es besonders im Bereich der Siedlungs-
wasserwirtschaft und im Bereich der Landwirtschaft Probleme gibt, die sich gemeinsam mit dem
Problem der Hochwasserminderung durch Nutzung des Speicherpotenzials ungesättigter Böden
lösen lassen.
Im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft besteht aus ökonomischen und ökologischen Gründen
ein Interesse daran, die Ableitung des Regenwassers über Kanalnetze zu vermeiden oder zu ver-
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2
Schriftenreihe, Heft 35/2007

ringern und stattdessen durch dezentrale Bewirtschaftungsmaßnahmen mit vollständiger oder
partieller Versickerung zu ersetzen. Im Bereich der Landwirtschaft und hier insbesondere im Be-
reich der Ackerwirtschaft besteht unter anderem das Problem der Wassererosion der Böden durch
Starkniederschläge, das nur durch Verminderung der Oberflächenabflüsse zu vermeiden oder zu
mindern ist. Ausgehend von dem Ziel des vorbeugenden Hochwasserschutzes können retentions-
fördernde Maßnahmen so auch in Bezug auf andere naturschutzfachlich relevante Zielsetzungen,
wie z. B. Erosionsschutz, Gewässerschutz oder Arten- und Biotopschutz, Vorteile bieten.
Hieraus leiten sich folgende Ziele für das vorliegende Projekt ab:
Entwicklung einer auf beliebige Einzugsgebiete übertragbaren Methodik, das Wasserrückhal-
tepotenzial flächendeckend zu ermitteln und Karten oder Pläne für die Ausweisung von poten-
ziellen Hochwasserminderungsgebieten herzustellen,
Identifizierung von Synergieeffekten zwischen den Zielen und Maßnahmen des vorbeugenden
Hochwasserschutzes und des Naturschutzes,
Entwicklung je eines Katalogs von multifunktionalen Hochwasserschutzmaßnahmen – darge-
stellt in sogenannten „Maßnahmen-Steckbriefen“ - für die Bereiche Siedlungswasserwirtschaft
und Landwirtschaft,
Softwarebezogene Verknüpfung eines vorhandenen Entscheidungshilfesystems mit den GIS-
technisch aufbereiteten Daten des Muldeeinzugsgebietes und Aufstellen eines Regelwerks zur
Definition geeigneter Maßnahmen,
Erstellung einer „Maßnahmenkarte“ für den Bereich Siedlungswasserwirtschaft zur Beantwor-
tung der Frage, welche Maßnahme an welchem Ort möglich und sinnvoll ist,
Erstellung von einzugsgebietsweiten „Fachplanerkarten“ für den Bereich Landwirtschaft zur
Beantwortung der Frage wo eine bestimmte Maßnahme möglich und sinnvoll ist,
Handlungsempfehlungen und beispielhafte Anwendungen naturschutzfachlicher Maßnahmen,
Beispielhafte Berechnung der Auswirkungen angenommener Umsetzungsszenarien im Be-
reich der Siedlungswasserwirtschaft und der Landwirtschaft auf den Hochwasserabfluss im
Muldegebiet,
Erarbeitung einer Handlungsstrategie zur Umsetzung der vorgeschlagen Ziele und Maßnah-
men
(Umsetzungsinstrumente, Integration in die räumliche Planung),
Ökonomische Bewertung der vorgeschlagenen Ziele und Maßnahmen, unterteilt nach den
Bereichen Siedlungswasserwirtschaft und Landwirtschaft,
Bewertung der derzeitigen Fördermöglichkeiten im Bereich der Landwirtschaft und Erarbeitung
von Verbesserungsvorschlägen,
Zusammenfassende Bewertung flächenbezogener Maßnahmen zur Erhöhung des Wasser-
rückhalts bei Hochwasserereignissen und Ausblick auf weitergehende Untersuchungen.
Das Projekt war Bestandteil eines Projektverbundes, der von der Deutschen Bundesstiftung Um-
welt in Sachsen initiiert wurde und neben dem Hochwasserschutz vor allem auch die naturschutz-
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3
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
fachlichen Aspekte in den Mittelpunkt der Betrachtungen stellte. In diesem Projektverbund wurden
insgesamt drei Forschungsprojekte gefördert. Neben dem hier vorgestellten Projekt handelte es
sich hierbei um das Projekt HochNatur, das sich mit Aspekten des Hochwasser- und Naturschutzes
im Einzugsgebiet der Weißeritz befasste sowie ein Projekt, das auf die hochwasser- und natur-
schutzgerechte Behandlung umweltgeschädigter Wälder und Offenlandbereiche in Durchbruchstä-
lern des Osterzgebirges ausgerichtet war.
2
Beschreibung des Untersuchungsgebietes
2.1
Geografische Lage
Das Untersuchungsgebiet umfasst den in Sachsen liegenden Teil des Einzugsgebietes der Verei-
nigten Mulde. Die maximale Nord-Süd-Ausdehnung beträgt ca. 148 km, die maximale Ost-West-
Ausdehnung ca. 109 km. Die Gesamtfläche des Untersuchungsgebietes beträgt 6 848 km².
Abbildung 1:
Lage und Ausdehnung des Untersuchungsgebietes
Der flächenmäßig größte Teil des Muldeeinzugsgebietes befindet sich im Freistaat Sachsen, klei-
nere Bereiche verteilen sich auf die angrenzenden Bundesländer Thüringen und Sachsen-Anhalt
sowie die Tschechische Republik. Begrenzt wird das Untersuchungsgebiet im Norden durch die
Landesgrenze und im Süden durch die Grenze zur Tschechischen Republik. Administrativ ist das
Einzugsgebiet Teilen der Regierungsbezirke Chemnitz und Leipzig zugeordnet.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

2.2
Naturräumliche Gliederung
Das Untersuchungsgebiet hat Anteile an drei bedeutenden Naturregionen Europas (M
ANNSFELD
und R
ICHTER, 1995). Den flächenmäßig geringsten Anteil nimmt das lössfreie Tiefland im äußersten
Norden ein. Große Teile gehören dem Lössgürtel an und der Süden lässt sich dem Mittelgebirge
zuordnen.
Durch die Sächsische Akademie der Wissenschaften (1997) wurde eine Naturraumkartierung für
Sachsen erstellt (vgl. H
AASE und MANNSFELD, 2002). In dieser werden neben geologischen, gefüge-
und komponentenbezogenen Merkmalen auch ökologische Potenziale und Landschaftsfunktionen
zur Ermittlung und Abgrenzung von Naturraumeinheiten (Mikrogeochoren) herangezogen. Diese
Mikrogeochoren - Naturräume im mittleren Maßstab mit einem einheitlichen hierarchischen Rang –
können zu Makrogeochoren aggregiert werden, wodurch sich eine höherrangige naturräumliche
Differenzierung des Untersuchungsgebietes ergibt. Abbildung 2 zeigt die Lage und Grenzen der
Makrogeochoren des Untersuchungsgebietes. Insgesamt lassen sich dem Gebiet Teile von 13
Makrogeochoren zuordnen.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
5
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
24 Mittelsächsisches Lösshügelland 34 Osterzgebirge
27
Nordsächs. Platten- und Hügelland
35
Mittleres Erzgebirge
28 Düben-Dahlener Heide
36 Westerzgebirge
29 Leipziger Land
37 Erzgebirgsbecken
30 Bitterfelder Bergbaurevier
38 Vogtland
32
Ostthür. Lösshügelland
42
Köthener Ebene
33 Mulde-Lösshügelland
Abbildung 2: Grenzen der Makrogeochoren im Untersuchungsgebiet (gem. Naturraum-
kartierung des Freistaates Sachsen, Sächs. Akad. d. Wiss., 1997)
2.3
Klimatische Verhältnisse
Die signifikante Gliederung des Makroreliefs im Untersuchungsgebiet über das Erzgebirge und das
Erzgebirgsvorland über das Lösshügelland hin zu den Tiefländern im Leebereich des Harzes führt
zu einer deutlich abgrenzbaren Klimazonierung. Diese beeinflusst die Temperatur- und Nieder-
schlagsverteilung im Gebiet. Hier findet sich eine charakteristische Zunahme der Niederschläge
von Südost nach Nordwest, wobei der nordwestliche Bereich klar durch die Lee-Wirkung des Har-
zes geprägt ist. Die Jahresniederschläge liegen hier im Bereich zwischen 500 mm und 600 mm.
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6
Schriftenreihe, Heft 35/2007

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Die Jahresmitteltemperaturen schwanken um einen Bereich von 8,0°C bis 9,0°C. In den Kammla-
gen und mittleren Lagen des Erzgebirges, die durch Staueffekte durch das Erzgebirge beeinflusst
sind, lassen sich dagegen Jahresniederschläge von 650 mm bis 850 mm beobachten. Die Jahres-
mitteltemperatur liegt im Bereich zwischen 5,5°C und 7,0°C. Die Winterniederschläge im Einzugs-
gebiet sind im Mittel niedriger als die Sommerniederschläge.
Abbildung 3:
Merkmale der Klimastufen im Mittelgebirge, Hügel- und Tiefland in Sachsen
(MANNSFELD und RICHTER, 1997: nach SCHWANECKE und KOCH, 1974)
2.4
Böden
Für den Unterlauf des Einzugsgebietes sind die äolischen Sedimente bestimmend für die Bodenbil-
dung. Die glazialen Ablagerungen überdeckend dominieren hier sandige Braunerden. Mit zuneh-
mendem Tonanteil finden sich hier auch Parabraunerden. Im Überflutungsbereich der Mulde finden
sich großflächige Auelehmablagerungen, wobei hier Vegen und grundwasserbeeinflusste Vega-
Gleye die dominierende Bodenform darstellen.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

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Beim Übergang in das Nordsächsische Platten- und Hügelland finden sich vermehrt Pseudogleye
und sandlössdominierte Parabraunerden. Die Lösshügelländer werden durch die mächtigen Löss-
decken charakterisiert, die hier Mächtigkeiten von 10 m bis zu 20 m erreichen können. Häufigste
Bodenform sind hier die Parabraunerden. In Hangfußbereichen treten Pseudogley-Bildungen auf.
Die Pseudogleye dominieren auch den südlicheren Bereich der Löss-Region.
Abbildung 4:
Verteilung der mineralischen Bodenarten im Untersuchungsgebiet (Boden-
konzeptkarte, LfUG Dresden, Bodenarten nach AG Boden, 2005)
Mit zunehmender Annäherung an das Erzgebirge wird die Lössdecke geringer und der Einfluss des
anstehenden Grundgesteins auf die Bodenbildung nimmt zu. Charakteristisch ist hier der Einfluss
des geologischen Ausgangsmaterials – des Rotliegenden. Häufig finden sich hier Braunerden. Das
Erzgebirge wird durch Böden aus Gesteinverwitterungsdecken geprägt. In Abhängigkeit des Aus-
gangsgesteins finden sich hier vielfältige Bodentypen. Podsol-Bildungen treten häufig bei nährstoff-
armen Ausgangsgesteinen auf. Typisch sind ebenfalls Braunerden und Gley-Bildungen in Hangfuß-
und Hangnässezonen.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
8
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
Für die Beurteilung der Bodenhydrologie und bodenhydraulischen Leistungsfähigkeit des Einzugs-
gebietes ist die Kenntnis von Art und Verteilung der Bodenarten von besonderem Interesse. Die
unterschiedliche Bodengenese des Gebietes spiegelt sich in der Bodenartenverteilung deutlich
wider (Abbildung 4). Die dominierende Bodenart in der Erzgebirgsregion sind die Lehme, wobei die
Bodenart Ls3 mit ca. 33 % Anteil an der Gesamtfläche des Untersuchungsgebiet, die dominierende
Bodenart darstellt. In den Lösshügelländern sind die Schluffböden die vorherrschenden Bodenar-
ten, wobei die Bodenart Ut2 die größte Verbreitung aufweist. Im Unterlauf finden sich dann die
glazialen Sandablagerungen.
2.5
Landnutzung
Die naturräumlichen Eigenschaften des Einzugsgebietes spiegeln sich auch in der Verteilung der
Landnutzungen im Gebiet wider (Abbildung 5).
Ackerland
Grünland
Wal
d
Wal
d
Abbildung 5: Landnutzung des Untersuchungsgebietes (ATKIS-Datensatz, Sächsisches
Landesvermessungsamt, Dresden)
Die landwirtschaftliche Ackernutzung stellt mit einem Anteil von 44 % an der Gesamtfläche die
eindeutig dominierende Landnutzung dar. Die größten Anteile finden sich hierbei in den Tieflands-
bereichen und den Lösshügelländern. Grünlandnutzung beschränkt sich in diesen Naturräumen vor
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

allem auf die Tallagen und Flächen in Gewässernähe. Im Erzgebirge geht der Anteil der Ackernut-
zung bedingt durch starke Hangneigungen und die aus landwirtschaftlicher Sicht z. T. wesentlich
schlechteren Bodeneigenschaften deutlich zurück. Hier dominieren Grünland, vor allem aber auch
Waldnutzung. Trotz allem ist der Umfang der Waldnutzung im Gesamtgebiet mit 17 % Anteil an der
Gesamtfläche deutlich geringer vertreten als die landwirtschaftliche Nutzung. Grünland stellt mit
einem Anteil von 27 % an der Gesamtfläche die zweithäufigste Landnutzung dar.
2.6
Hydrologie und Hochwasser
Das Flussgebiet der Mulde lässt sich aus hydrographischer Sicht dem Stromgebiet der Elbe zuord-
nen. Mit einer Gesamtflächegröße von ca. 7 600 km
2
nimmt es annähernd 5
% des Elbe-
Stromgebietes ein.
Das Gewässernetz der sächsischen Mulde setzt sich aus einer Vielzahl kleinerer und größerer
Fließgewässer mit ihren Teileinzugsgebieten zusammen. Die bedeutendsten Flüsse sind die Frei-
berger Mulde und die Zwickauer Mulde, die durch ihren Zusammenfluss nördlich von Colditz die
vereinigte Mulde bilden, welche bei Dessau in die Elbe mündet. Die Freiberger Mulde entspringt im
Osterzgebirge und wird von verschiedenen Zuflüssen wie Zschopau und Große Striegis gespeist.
Die Zwickauer Mulde entspringt im südwestlichen Teil des Untersuchungsgebietes. Hauptzuflüsse
sind Schwarzwasser, Lungwitzbach und Chemnitz, die rechtsseitig in die Zwickauer Mulde mün-
den. Die Teileinzugsgebiete der Freiberger Mulde und der Zwickauer Mulde sowie ihrer Zuflüsse
bilden zusammen den größten Teil des Muldeeinzugsgebietes.
Charakteristisch für die Abflussdynamik und insbesondere die Hochwassergenese im Einzugsge-
biet ist der große Mittelgebirgsanteil am Einzugsgebiet. In der gewässerstatistischen Auswertung
zeigt sich der April als abflussreichster Monat. Ursache hierfür sind die durch die Schneeschmelze
bedingten Abflüsse aus dem Erzgebirge und dem vorgelagerten Hügelland. Die Analyse der mittle-
ren Hochwasserabflüsse für das Fluss-System weist daraufhin, dass Sommerniederschläge eine
stark abflusserhöhende Wirkung haben können. So zeigt der Monat Juli beim Vergleich der Werte
für den mittleren Hochwasserabfluss vergleichbare Durchflusswerte wie der abflussreichste Monat
April.
Während der Hochwassereignisse im August 2002 zählten die Vereinigte Mulde und ihre Zu- und
Nebenflüsse zu den Flussgebieten, die neben der Elbe am stärksten betroffen waren. Verursacht
wurde dieses Hochwasser durch eine Extremwetterlage in der ersten Hälfte des Augustes 2002.
Die auslösende Vb-Wetterlage war mit ungewöhnlich intensiven Niederschlägen in weiten Teilen
des Einzugsgebietes verbunden, die teilweise mehr als 48 h andauerten. So wurde an der Station
Zinnwald-Georgenfeld vom 12.08.2002 bis zum 13.08.2002 ein 24-Stunden-Wert der Nieder-
schlagshöhe von 312 mm gemessen. Damit handelt es sich um den größten Tageswert der Nie-
derschlagshöhe, der jemals in Deutschland gemessen wurde. Auf Grund der hohen
Niederschlagsintensitäten und Gesamtregenmengen wurden die Infiltrationskapazitäten der Böden
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

in den betroffenen Gebieten innerhalb kürzester Zeit überschritten. In der Folge traten beträchtliche
Oberflächenabflüsse auf, die zu einem raschen Anwachsen der Durchflüsse führten. Im Ergebnis
wurden beim August-Hochwasser 2002 Hochwasserstände erreicht, die deutlich über den bis dato
bekannten Höchstwasserständen lagen (siehe dazu LfUG, 2004).
3
Bestimmung des Wasserrückhaltepotenzials
3.1 Grundlagen
Der Abfluss eines Gebietes setzt sich aus mehreren Teilprozessen zusammen, die in Abhängigkeit
des räumlichen und zeitlichen Betrachtungsmaßstabs von unterschiedlicher Relevanz für die Ab-
flussdynamik im Vorfluter sind. Als wichtigste Abflussbildungsprozesse wären der Infiltrationsüber-
schuss, der Sättigungsüberschuss, der schnelle Zwischenabfluss und der Grundwasserabfluss zu
nennen.
Entscheidend für die Abflussbildung einer hydrologischen Gebietseinheit sind neben der dynami-
schen Ausbildung verschiedener unter- und oberirdischer Fließvorgänge vor allem die unterschied-
lichen Elemente der Wasserspeicherung der Landschaft. Die Art der Abflussbildung entscheidet
über die Quantitäten des Niederschlags, die im Gebiet zurückgehalten werden und die Mengen, die
in Form von Oberflächen-, Zwischen- oder Grundwasserabfluss aus dem Gebiet abfließen. Eine
Beurteilung der potenziellen Möglichkeiten des vorbeugenden Hochwasserschutzes durch Wasser-
rückhalt in der Fläche ist also einerseits
a) an die Kenntnis der Abflussprozesse als auch
b) an die standortbezogene Beurteilung des Speichervermögens des Gebietes
geknüpft.
Die Ermittlung des potenziellen (theoretischen) Wasserrückhaltepotenzials erfolgt in einem zweistu-
figen Verfahren. Im ersten Schritt erfolgt die Ermittlung der rein bodenkundlich-
bodenphysikalischen Komponenten der Wasserspeicherung. Diese Information wird in einem zwei-
ten Schritt mit Informationen zu den dominierenden Abflussprozessen überlagert (vgl.
Abbildung 6).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

Bodenkundliche, Standortkundliche
Informationen
Bodenart
Bodentyp
Schichtungen des Bodenprofils
Mächtigkeiten
Grundwasserflurabstände
Bodenkundliche, Geomorphologische,
Geologische, Geographische
Informationen
Hangneigungen
Lage zum Vorfluter
Geologie
Bodentyp
Bodenart
Hydraulische Leitfähigkeiten
Porositäten
Feldkapazität
Potenzielles Speichervermögen
Dominierender Abflussprozess
Wasserrückhaltepotenzial
Abbildung 6:
Schema zur Ableitung des Wasserrückhaltepotenzials
3.2 Potenzielles Speichervermögen
3.2.1 Definition
Das Wasserrückhaltepotenzial ist definiert als die Fähigkeit einer Gebietseinheit, eine bestimmte
Menge Wasser in den Boden infiltrieren zu lassen und hier über eine bestimmte Zeit zurückzuhal-
ten. Die Beurteilung des potenziellen Speichervermögens unter hydrologischen Gesichtspunkten
erfordert demzufolge neben der Bewertung der quantitativen Aspekte (Wassermenge) auch die
Berücksichtigung des zeitlichen Aspektes. Die Definition des Wasserrückhaltepotenzials erfolgt
vollkommen nutzungsunabhängig und dient der Bestimmung des theoretisch auf Grund der boden-
und standortkundlichen Eigenschaften zur Verfügung stehenden Speicherraumes.
Das Wasserrückhaltepotenzial für das jeweilige Niederschlagsereignis wird im Wesentlichen durch
drei Standorteigenschaften bestimmt:
a) Die maximale Wassermenge, die aufgenommen werden kann und sich in Abhängigkeit von der
Tiefe des ungesättigten Bodenprofils und den Wasserretentionseigenschaften des Bodenpro-
fils ergibt (Bodenart, Lagerungsdichten),
b) die hydraulischen Leitfähigkeiten des Bodenprofils, die über die Infiltrations- und Exfiltrations-
geschwindigkeiten des Bodenspeichers entscheiden (Bodenart, Lagerungsdichten) und
c)
den Entwässerungszustand des Bodenspeichers zum Zeitpunkt des Niederschlagsereignisses,
der seinerseits abhängig ist von den Wasserretentionseigenschaften und bodenhydraulischen
Eigenschaften des Bodenprofils sowie Standorteigenschaften (insbesondere Grundwasserflur-
abstand, Bodenart, Lagerungsdichten) und für die Bestimmung des auf den gravitativen Was-
serfluss wirkenden hydraulischen Gradienten maßgeblich ist.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

3.2.2 Datengrundlagen
Die Beschreibung der boden- und standortkundlichen Aspekte des Wasserrückhaltepotenzials
erfolgte auf der Grundlage vorliegender amtlicher Kartenwerke. Besonderes Augenmerk wurde auf
die flächendeckende Beschreibung einerseits und die allgemein gegebene Verfügbarkeit der Daten
andererseits gelegt. Folgende Kartenwerke fanden Anwendung:
Waldbodenkarte – M 1:25.000,
Mittelmaßstäbige Landwirtschaftliche Standortkartierung – M 1:25.000,
Bodenkonzeptkarte – M 1:25.000,
Digitales Geländemodell (ATKIS-Datensatz) – M 1:25.000.
Durch die Auswahl der Datengrundlagen sollte nicht zuletzt die Übertragbarkeit des methodischen
Vorgehens auf andere Einzugsgebiete gewährleistet werden.
Eine Regionalisierung des Speicherpotenzials erfordert die Einbeziehung der klimatologischen
Charakteristik des Einzugsgebietes. Um dies zu gewährleisten, erfolgte die Berechnung des Spei-
cherpotenzials auf der Grundlage der regionalisierten, statistischen Starkniederschlagshöhen für
das Einzugsgebiet (DWD, 1997). Ausgewählt wurden hier die ein- und zwölfstündigen sowie die 72-
stündigen Ereignisse für die 10- und die 100-jährigen Wiederkehrswahrscheinlichkeit.
3.2.3 Green-Ampt-Infiltration
3.2.3.1
Infiltrationsmodell
Hydrologische Betrachtungen des Wasserrückhaltepotenziales für ausgewählte Niederschlagser-
eignisse machen eine Separierung von Oberflächenabfluss und Infiltration erforderlich. In zahlrei-
chen hydrologischen Modellen wird die Versickerung im Boden auf der Basis des Green-Ampt-
Infiltrationsmodells (G
REEN und AMPT, 1911) beschrieben. Durch verschiedene Autoren wurden
Modifikationen des Green-Ampt-Ansatzes vorgenommen, um diesen für geschichtete Bodenprofile
anwendbar zu machen. Neuere Ansätze stammen von H
ACHUM und ALFARO (1980), BEVEN (1984)
oder S
ELKER et al. (1999). Für die vorliegende Arbeit wurde ein Ansatz von CHU und MARIŇO (2005)
verwendet, der neben Schichtungen im Bodenprofil auch Instationaritäten im Niederschlagsverlauf
berücksichtigt. Das Modell wurde für verschiedene Randbedingungen erfolgreich validiert und zeig-
te auch für das in der vorliegenden Arbeit verwendete Szenario geschichteter Böden und stationäre
Niederschlagsereignisse gute Ergebnisse, insbesondere auch beim direkten Vergleich mit einem
numerischen Modell für den ungesättigten Wassertransport. Einen Überblick über die Modellvalidie-
rung und eine detaillierte Beschreibung des Modellansatzes findet sich bei C
HU und MARIŇO (2005).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
13
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Abbildung 7:
Eingabe- und Berechnungsmaske für das Green-Ampt-Modul
Die Modellierung der Infiltration erfolgte in Microsoft Excel (Microsoft Inc., Redmond, WA). Hierfür
wurde der Infiltrationsansatz in Form eines Visual-Basic-Codes eingebunden. Das Einlesen der
Modellparameter (Horizontabfolgen, bodenartabhängige Kennzeichnung der Wasserretention,
Startwassergehalte) für das gesamte Untersuchungsgebiet erfolgte automatisiert durch eine Onli-
ne-Kopplung des Excel-Moduls mit der Datentabelle der GIS-Bodenkarte. Die Ergebnisse der Mo-
dellierung wurden gleichfalls automatisiert in die entsprechende GIS-Datentabelle
zurückgeschrieben (s. Abbildung 7).
Durch die Verknüpfung der regionalisierten Starkniederschläge mit den konkreten Boden- und
Standorteigenschaften im Einzugsgebiet konnte eine sehr detaillierte Regionalisierung des poten-
ziellen Speichervermögens erreicht werden.
3.2.3.2
Parametrisierung
Um das Rückhaltepotenzial einer Bodenschicht zu definieren, bieten sich bodenkundliche Kenn-
werte oder Grenzwerte des Bodenwasserhaushaltes als Bezugsgröße an. Der Parameter der Feld-
kapazität gibt Auskunft über längerfristig speicherbare Wassermengen. Die Definition von
Porositäten erlaubt die bodenartspezifische Definition maximaler Speichermengen.
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

Um das Untersuchungsgebiet hinsichtlich seines Wasserrückhaltepotenzials qualitativ-quantitativ
bewerten zu können, war es auch hier erforderlich, definierte Bezugszustände festzulegen.
Hydrologische Fragestellungen erfordern eine möglichst standortkorrekte Beschreibung des Bo-
denwasserhaushaltes unter Einbeziehung der zeitlichen Komponente der Entwässerung. Eine rein
bodenartabhängige Definition der Feldkapazität über eine definierte Saugspannung (z. B. h = 63
cm bzw. pF = 1,8) vernachlässigt den instationären Charakter des Entwässerungsvorganges. Dar-
über hinaus können andere Einflussgrößen, die den Wert der Feldkapazität (als die Menge an
Wasser, die an einem Standort zu einem definierten Zeitpunkt vorhanden ist) beeinflussen (v. a.
Grundwasserflurabstände), nicht berücksichtigt werden (Z
ACHARIAS und BOHNE, 2007).
Ausgehend von diesen Überlegungen erfolgte eine Definition des Ausgangszustands des Boden-
wasservorrates, die eine Einbeziehung der Entwässerungsdauer erlaubte. Um unterschiedliche
Austrocknungszustände in die Bewertung des potenziellen Speichervermögens einbeziehen zu
können, wurden drei Ausgangszustände definiert – Bodenwasservorrat nach 5-tägiger, 10-tägiger
und 15-tägiger gravitativer Entwässerung (Gl. 1).
SC
s
d W
15
d
*
5,10,
(Gl. 1)
SC
potenziell zur Verfügung stehender Speicherraum [mm]
d
Mächtigkeit der betrachteten Bodenschicht [mm]
θ
s
Sättigungswassergehalt [cm³/cm³]
W
5, 10, 15 d
Bodenwasservorrat nach 5-, 10- bzw. 15-tägiger Entwässerung [mm]
Die von der Korngrößenverteilung und den Lagerungsverhältnissen bestimmte Wasserretentions-
charakteristik eines Bodens -
θ(h)
- kennzeichnet die Abhängigkeit der Bodenwassergehalte von
den gegebenen Saugspannungsverhältnissen. Die Beziehung zwischen Wassergehalt und Saug-
spannung lässt sich für jede Bodenart in Abhängigkeit der typischen Porengrößenverteilung definie-
ren. Die mathematische Beschreibung kann z. B. über die Beziehung nach van Genuchten (1980)
erfolgen.
()
[]
()
()
/ n
n
s
r
r
h
h
1
1
1
θ −θ
θ =θ+
(Gl. 2)
θ
r
Restwassergehalt [cm³/cm³]
θ
s
Sättigungswassergehalt [cm³/cm³]
α
Optimierungsparameter [cm
-1
]
n Optimierungsparameter [dimensionslos]
Zur bodenartspezifischen Beschreibung der van Genuchten-Beziehung (Gl. 2) wurde auf eine im
Rahmen dieses Projektes neu abgeleitete Pedotransferfunktion zurückgegriffen (Zacharias und
Wessolek, 2007). Diese Pedotransferfunktion erlaubt die bodenartenabhängige Schätzung der van
Genuchten-Parameter und wurde insbesondere auch für deutsche Böden erfolgreich validiert.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
15
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Gegenüber anderen Pedotransferansätzen, die häufig zur Parametrisierung bodenhydrologischer
Modelle in regionalen Maßstäben eingesetzt werden, besitzt die neue Funktion den Vorteil, dass
auf die Angabe des Gehaltes an organischer Bodensubstanz als Prädiktor verzichtet wird und le-
diglich Angaben zur Textur und Lagerungsdichte benötigt werden. Die alleinige Verwendung von
Textur und Lagerungsdichte erleichtert die Nutzung in mittel- und kleinmaßstäbigen Modellen deut-
lich. Angaben zur Textur können auf der Grundlage der vorliegenden digitalen Kartenwerke ein-
zugsgebietsweit abgeleitet werden. Über die Angaben mittlerer, bodenartenabhängiger
Lagerungsdichten können außerdem noch Einflüsse der Bodentiefe und Landnutzung berücksich-
tigt werden.
Die Kenntnis der bodenartenspezifischen Wasserretetionfunktion (Gl. 2) erlaubt die Berücksichti-
gung der Instationarität des gravitativen Wassertransportes in der ungesättigten Bodenzone und
damit die Einbeziehung der Entwässerungszeit bei der Berechnung des Bodenwasservorrates
(bzw. des freien Porenraumes). Die grundlegende Gleichung zur Beschreibung der Wasserbewe-
gung – die Richards-Gleichung – erlaubt die mathematische Beschreibung des Entwässerungsvor-
ganges. Vorliegende analytische Lösungen für spezielle Randbedingungen oder die Nutzung
numerischer Lösungsverfahren ermöglichen eine einfache Anwendung. Bei Kenntnis der bodenar-
tenabhängigen Porengrößenverteilung lässt sich mit Hilfe dieser Verfahren der zeitliche Verlauf der
Sickerwasserbewegungen relativ einfach abschätzen. In dieser Arbeit wurden sowohl analytische
Lösungsverfahren (Z
ACHARIAS und BOHNE, 1997; BOHNE, 2005) als auch die nummerische Lösung
der Richards-Gleichung verwendet.
Um den gravitativen Sickerwasserabfluss zu berechnen, wurden die Rechenprogramme TPM
(B
OHNE, 2005) und HYDRUS-1D, Ver. 3.0 (SIMUNEK et al., 2005) eingesetzt. Hierbei nutzt
HYDRUS-1D eine numerische Lösung der Richards-Gleichung. Bei bestimmten Parameterkonstel-
lationen (insbesondere bindige Böden mit geringer gesättigter hydraulischer Leitfähigkeit) können
im Zusammenhang mit der gewählten und für alle Bodenarten konstant gehaltenen zeitlichen Dis-
kretisierung numerische Instabilitäten im Rechenlauf auftreten, die zu physikalisch inkorrekten
Ergebnissen führen. In diesen Fällen wurde auf analytische Lösungen der Richards-Gleichung
zurückgegriffen (S
OFTWARE TPM, BOHNE, 2005), welche gleichfalls die Berechnung der Entwässe-
rung grundwasserferner und grundwassernaher Bodenprofile erlaubt.
Unter Nutzung dieser Methodik erfolgte die Berechnung der Bodenwassergehalte unter Einbezie-
hung der Entwässerungzeit für alle deutschen Bodenarten. Grundlage der Berechnung war ein
homogenes Bodenprofil von 100 cm Mächtigkeit. Startwert der Entwässerungsberechnung war eine
jeweils 95%ige Sättigung des Porenraumes. Gleichzeitig erfolgte eine separate Berechnung für
unterschiedliche Lagerungsdichten und für grundwasserferne und grundwassernahe Bodenprofile
(angenommener Grundwasserflurabstand 100 cm). Mit Hilfe der Pedotransferfunktion von Adams
(1973) konnte außerdem der Einfluss der organischen Bodensubstanz auf die Lagerungsdichte
ermittelt und damit eine Differenzierung in Ober- und Unterböden vorgenommen werden. Die auf
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
16
Schriftenreihe, Heft 35/2007

diese Weise ermittelten Bodenwasservorräte (in Abhängigkeit von Textur, Lagerungsdichte,
Grundwasserflurabstand, Entwässerungszeit) bildeten den Ausgangswert für die zu berechnende
Green-Ampt-Infiltration.
Strenggenommen erlaubt die angewendete Methodik nur die Ableitung von Bodenwassergehalten
für homogene Bodenprofile. Der Einfluss der im Einzugsgebiet anzutreffenden Bodenschichtungen,
die bei der Green-Ampt-Infiltration berücksichtigt wurde, findet in den so errechneten Bodenwas-
sergehalten keine Einbeziehung. Theoretisch erlaubt die nummerische Lösung der Richards-
Gleichung natürlich auch die Einbeziehung der Bodenschichtung in die Berechnung der Entwässe-
rung. Angesichts der im Untersuchungsgebiet anzutreffenden und zu berücksichtigenden Horizont-
Abfolgen (Anzahl > 6 000) war solch ein Vorgehen jedoch nicht umsetzbar. Erste Untersuchungen
zeigen, dass die Effekte der Bodenschichtung auf die gravitative Entwässerung im Wesentlichen
durch den Zusammenhang zwischen Wasserspannung und ungesättigter hydraulischer Leitfähig-
keit der unterlagernden Bodenschicht bestimmt werden, wobei die Effekte umso geringer ausfallen,
je kleiner die hydraulische Leitfähigkeit der überlagernden Schicht ist (Z
ACHARIAS und BOHNE,
2007). Allerdings ist zu erwarten, dass eine Einbeziehungen der Bodenschichtung nur für sehr
wenige Bodenartenkombinationen zu relevanten Differenzen für die in dieser Arbeit relevante Fra-
gestellung führen wird. Darüber hinaus tritt das Problem der Nicht-Einbeziehung der aktuellen Bo-
denschichtung auch bei der Mehrzahl anderer Verfahren (z. B. Parametrisierung mit Hilfe
bodenartenspezifischer Kennwerte der Feldkapazität) auf und ist damit kein spezifischer Nachteil
der hier vorgestellten Methodik.
3.3 Dominierender Abflussprozess
Neben den in Abschnitt 3.2 beschriebenen, im Wesentlichen durch die Porengrößenverteilung
bestimmten Speichereigenschaften des Bodens bestimmt die Art der Abflussbildung einer Gebiets-
einheit als zweite Komponente über das Wasserrückhaltepotenzial eines Einzugsgebietes. Die
Abflussbildung entscheidet über die Anteile des Niederschlags, die oberflächlich oder unterirdisch
gehalten werden können und die Anteile, die als Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss oder
Grundwasserfluss dem Vorfluter zufließen. Für die Hochwasserbildung eines Einzugsgebietes von
besonderer Bedeutung sind hierbei die „schnellen“ Abflusskomponenten.
Im Rahmen einer Kooperation mit der Projektgruppe HochNatur wurde das wissensbasierte Ent-
scheidungssystem FLAB auf das Projektgebiet angewendet. Dieses am Lehrstuhl für Umwelt-
Biotechnologie, Internationales Hochschulinstitut Zittau (IHI) entwickelte Planungsinstrument, er-
möglicht die rechnergestützte Kennzeichnung des dominierenden Abflussprozesses für bestimmte
Landschaftseinheiten. Auf der Grundlage von regionalisierten Informationen zur Geologie, zur bo-
denkundlichen Ausstattung, zur Geländemorphologie, der Nutzung und der Lagebeziehungen des
Gewässernetzes werden über vordefinierte, expertengestützte Entscheidungsregeln Flächen glei-
cher hydrologischer Reaktion ausgewiesen. Eine detaillierte Beschreibung des Regelwerks findet
sich in P
ESCHKE et al. (1999).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
17
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Folgende dominierende Abflussprozesse können mittels WBS-FLAB im Einzugsgebiet differenziert
werden:
Hortonscher Oberflächenabfluss,
Sättigungsflächenabfluss,
Zwischenabfluss an Schichtgrenzen und ohne Schichtgrenzen,
Speicherung mit verzögerter Versickerung oder in stark verdichteten Böden und
Versickerung mit temporärer Speicherung oder ohne Stauerscheinungen.
Weiterhin ist eine qualitative Differenzierung hinsichtlich der Geschwindigkeit der Abflusskompo-
nente möglich.
Im Hinblick auf den vorbeugenden Hochwasserschutz durch einen Wasserrückhalt in der Fläche
sind alle Flächen von Interesse, die auf Grund der Abflussbildung eine längerfristige Speicherung
ermöglichen. Flächen, die z. B. durch Oberflächenabfluss dominiert werden oder auf denen versi-
ckerndes Wasser einem schnellen Zwischenabfluss unterliegt, setzen einer wirksamen Erschlie-
ßung unterirdischer Wasserrückhaltekapazitäten dagegen enge Grenzen.
Das Entscheidungshilfesystem FLAB verwendet in seinen Algorithmen auch Informationen zur
Landnutzung. Um sich für die Fragestellung des vorliegenden Projektes dem Begriff des Wasser-
rückhalte-„Potenzials“ anzunähern, wurden hier die Angaben zur potenziell natürlichen Vegetation
verwendet. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass sich in den quantitativen Angaben zum
potenziellen Speichervermögen tatsächlich das „Potenzial“ des Wasserrückhalts von Landschaft
und Boden widerspiegelt und Einflüsse der aktuellen Landnutzung ausgeschlossen sind.
3.4 Ergebnisse
Eine Verschneidung der WBS-FLAB-Ergebnisse mit den ermittelten Speicherpotenzialen erlaubt:
a) eine qualitative Beschreibung des Untersuchungsgebietes hinsichtlich Lage und Ausdehnung
geeigneter Flächen für den vorbeugenden Hochwasserschutz durch Wasserrückhalt in der
Fläche sowie die
b) gleichzeitige Quantifizierung des Rückhaltepotenzials im Einzugsgebiet.
Die Analyse der standörtlichen, hydrologisch relevanten Eigenschaften des Einzugsgebietes der
Vereinigten Mulde zeigt eine charakteristische Zweiteilung des Untersuchungsgebietes. Der südli-
che Teil des Einzugsgebietes im Bereich des Erzgebirges und Erzgebirgs-Vorlandes wird klar
durch Böden geringerer Mächtigkeit und starke Hangneigungen charakterisiert. Demgegenüber
zeichnen sich die Flächen im Mittel- und Unterlauf des Einzugebietes durch eher geringe Hangnei-
gungen und größere Bodenmächtigkeiten aus (Abbildung
8).
Die Erzgebirgsregion ist durch das flächenhafte Auftreten von Lehmböden und typischen Sandab-
lagerungen in den Tälern der Vorfluter gekennzeichnet (vgl. auch Kapitel 2.4). Das Mulde-
Lösshügelland wird durch die Schluffböden dominiert, während sich im Unterlauf des Einzugsgebie-
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18
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
19
Schriftenreihe, Heft 35/2007
tes die eiszeitlichen Sandablagerungen zeigen. Die Flussauen im Mittel- und Unterlauf zeigen teil-
weise ausgedehnte Auenlehmablagerungen (Abbildung 9).

image
image
Mächtigkeit > 100 cm
Mächtigkeit < 100 cm
Mächtigkeit > 100 cm
Mächtigkeit < 100 cm
Abbildung 8:
Bodenmächtigkeiten (links) und Hangneigungen (rechts) im Untersuchungsgebiet (Digitales Geländemodell des ATKIS-Datensatzes,
Sächsisches Landesvermessungsamt, Dresden)
°
°
Hangneigung < 3 °
Hangneigung < 3
Hangneigung < 3
°
°
7
7
°
°
°
-
-
°-
°
°
Hangneigung > 7
Hangneigung > 7
Hangneigung > 7
Hangneigung 3

image
image
Fein-/
Mittelsande
Sande Lehme Schluffe Tone Organische
Böden
Abbildung 9:
Bodenarten (aggregiert) des Oberbodens im Einzugsgebiet (Bodenkonzept-
karte, LfUG Freiberg)
Die geomorphologischen, bodenkundlichen und standörtlichen Eigenschaften des Untersuchungs-
gebietes finden in der hydrologischen Bewertung ihre funktionale Entsprechung. Das Zusammen-
spiel von Hangneigung, Bodenauflage, Geologie und Bodenart schlägt sich deutlich in der
Bewertung der Abflussprozesse nieder. Die Abbildung 10 gibt einen zusammenfassenden Über-
blick über die Verteilung der durch das hydrologische Entscheidungssystem diagnostizierten domi-
nanten Abflussprozesse. Es wird deutlich, dass der Oberlauf des Gebietes stark durch Flächen mit
schnellen Abflusskomponenten dominiert wird. Die Kombination aus starker Hangneigung und
geringmächtiger Bodenauflage bei gleichzeitig direkt unterlagerndem Grundgebirge resultiert hier
sehr oft im Auftreten von schnellen Zwischenabflüssen. Dagegen kann im Bereich des Mittel- und
Unterlaufes infolge der großen Bodenmächtigkeiten bei oft nur geringen Hangneigungen oft eine
tiefe Versickerung der Niederschläge stattfinden. Flächen, die durch die Bildung von Sättigungsflä-
chenabflüssen gekennzeichnet sind, finden sich insbesondere in den Flussauen und in unmittelba-
rerer Gewässernähe oft im Hangfußbereich.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
21
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
22
Schriftenreihe, Heft 35/2007
Die typische Verteilung der Bodenarten mit ihren entsprechenden bodenhydraulischen Eigenschaf-
ten sowie die Bodenmächtigkeit schlagen sich natürlich auch in der Berechnung des potenziellen
Speichervermögens nieder. Abbildung 11 enthält eine grafische Darstellung der ermittelten Spei-
chereigenschaften für ein 72-stündiges Regenereignis mit 100-jährlicher Wiederkehrwahrschein-
lichkeit im Einzugsgebiet. Dargestellt ist hier die Relation zwischen ermittelter Infiltrationsmenge
und angenommener Regenmenge.
Abbildung 10: Verteilung der dominanten Abflussprozesse im Einzugsgebiet (aggregiert)
(nach WBS FLAB)
Langsame Abflusskomponenten
Verzögerter Zwischenabfluss
Tiefenversickerung
Schnelle Abflusskomponenten
Zwischenabfluss
Schneller Zwischenabfluss
Flächen mit geringem Infiltrationsvermögen
Sättigungsflächenabfluss

image
image
image
Vor-Regen-Entwässerung
5 d
10 d
15 d
80 % - 100 %
60 % - 80 %
40 % - 60 %
20 % - 40 %
< 20 %
Abbildung 11: Potenzielles Speichervermögen des Untersuchungsgebietes in Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des infiltrie-
renden Wasser im Verhältnis zur Gesamtregenmengen

1
12
72
5
10
15
137
278
392
126
267
363
107
240
307
0
100
200
300
400
500
600
700
Infiltrationspotenzial [Mio. m³]
Regendauer
[h]
Austrocknung vor dem
Regenereignis [d]
1
12
72
5
10
15
157
349
455
143
330
415
119
289
347
0
100
200
300
400
500
600
700
Infiltrationspotenzial [Mio. m³]
Regendauer
[h]
Austrocknung vor dem
Regenereignis [d]
Abbildung 12: Theoretische Gesamtinfiltration für das Untersuchungsgebiet in Abhängig-
keit von Regendauer und Vor-Regen-Entwässerung – Niederschlag 10-
jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit (oben) und 100-jährliche Wieder-
kehrwahrscheinlichkeit (unten)
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Schriftenreihe, Heft 35/2007

Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
25
Schriftenreihe, Heft 35/2007
Zu bemerken ist an dieser Stelle, dass die dargestellten Ergebnisse das theoretische Speicherver-
mögen der Böden kennzeichnen, wie es sich allein auf Grund der angenommenen bodenhydrauli-
schen Eigenschaften errechnet und bei einer theoretischen Überregnung entsprechend der
verwendeten Regenhöhen und -intensitäten auf Basis der KOSTRA-Daten (DWD, 1997) ergibt. Die
Infiltration negativ beeinflussende Prozesse wie Versiegelung, Verschlämmung oder Verdichtung
bzw. ggf. die Infiltration erhöhende Effekte infolge z. B. nutzungsinduzierter Makroporen fanden
keine Berücksichtigung.
Durch die Zusammenführung der quantitativen Angaben zum potenziellen Speichervermögen mit
den qualitativen Aspekten aus der Bewertung der Abflussprozesse wird die weitere Betrachtung auf
Flächen beschränkt, für die ein langsamer Abflussprozess als dominierend definiert wurde und es
ergibt sich eine flächendeckende Bewertung der Senkenpotenziale des Untersuchungsgebietes.
Der Begriff „Senkenpotenzial“ definiert an dieser Stelle die Fähigkeit einer Landschaftseinheit, eine
bestimmte Wassermenge aufzunehmen (Infiltration) und diese auch über einen (unter dem Ge-
sichtspunkt des vorbeugenden Hochwasserschutzes) relevanten Zeitraum im Boden zurückzuhal-
ten. Die folgenden Abbildungen (Abbildung 13 bis Abbildung 15) zeigen die räumliche Verteilung
der Senkenpotenzialflächen im Einzugsgebiet für das berechnete theoretische Niederschlagsereig-
nis mit 100-jährlicher Wiederkehrwahrscheinlichkeit.
Die Ergebnisse machen die Abhängigkeit des Abflussgeschehens von der Niederschlagscharakte-
ristik deutlich. Das betrachtete 1-h-Regenereignis ist durch sehr hohe Niederschlagsintensitäten
gekennzeichnet. Die Infiltrationskapazität der Böden wird in weiten Bereichen des Untersuchungs-
gebietes durch die Regenintensität überschritten. Ein 12-h-Regenereignis resultiert zwar in einer
insgesamt größeren Gesamt-Regenmenge, die Regenintensitäten sind jedoch deutlich geringer als
für ein einstündiges Ereignis gleicher Wiederkehrwahrscheinlichkeit. Diese Eigenschaft resultiert in
einer deutlich größeren Wasseraufnahme der Böden. Bereits nach einer Austrocknung von fünf
Tagen wären weite Teile des Einzugsgebietes in der Lage, Regen dieser Charakteristik fast voll-
ständig aufzunehmen. Das betrachtete 72-h-Regenereignis ist durch die hohen Gesamtregenmen-
gen gekennzeichnet. Der verfügbare Speicherraum der Böden ist nur beschränkt in der Lage, diese
Wassermengen aufzunehmen. Für diese Regenereignisse zeigen sich eine besonders starke Ab-
hängigkeit der Abflussbildung von der klimatischen Vorgeschichte und der deutliche Einfluss von
der Dauer der Vor-Regen-Entwässerung.

image
image
image
Vor-Regen-Entwässerung
5 d
10 d
15 d
80 % - 100 %
60 % - 80 %
40 % - 60 %
20 % - 40 %
< 20 %
Schneller Abfluss
Abbildung 13: Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer 1 h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge

image
image
image
Vor-Regen-Entwässerung
5 d
10 d
15 d
80 % - 100 %
60 % - 80 %
40 % - 60 %
20 % - 40 %
< 20 %
Schneller Abfluss
Abbildung 14: Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer 12 h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge

image
image
image
image
Vor-Regen-Entwässerung
5 d
10 d
15 d
%
80 % - 100 %
60 % - 80 %
40 % - 60
20 % - 40 %
< 20 %
Schneller Abfluss
Abbildung 15: Niederschlag 100-jährliche Wiederkehrwahrscheinlichkeit, Dauer 72 h – Verteilung der Senkenpotenziale im Untersuchungsgebiet in
Abhängigkeit von der Vor-Regen-Entwässerung – Anteil des infiltrierenden Wassers im Verhältnis zur Gesamt-Regenmenge

Die Gegenüberstellung von errechneten Infiltrationsmengen und angenommenen Regenmengen
zeigt, dass das gesamte Einzugsgebiet über ein Senkenpotenzial verfügt, da
genereig-
nis ca. 15 % - 45 % der Gesamt-Regenmenge beträgt (Abbildung 16). Der
ebene Zusam-
menhang zwischen Regenintensität und Regenmenge sowie Infiltrationsk
d verfügbarem
Bodenspeicher wird in dieser Gegenüberstellung besonders deutlich. Für da
nis konn-
ten die mit Abstand größten relativen Anteile des Gesamtniederschlages z
gebracht
und der Abflussbildung entzogen werden. Bereits nach einer fünftägigen Entw
g des Bo-
denkörpers beträgt der Anteil des Senkenpotenzials bereits 25 % der Gesamtreg
e. Für das
einstündige und 72-h-Regenereignis sind die Anteile deutlich geringer.
s je
bes
zitä
s 1
ur In
nach Re
chri
t un
2-h-Ereig
filtration
ässerun
enmeng
apa
Vor-Regen-Entwässerung
5 Tage
10 Tage
15 Tage
Regendauer
1 h
12 h
72 h
Senkenpotenzial
Gesamtinfiltration
Niederschlag (100 %)
bildung 16: Anteile von Infiltration und Senkenpotenzial am Ges
chlag für
des gesamte Untersuchungsgebiet (Größe der Kreise
n zur Ge-
samtregenmenge)
In der räumlichen Verteilung der Senkenpotenziale bilden sich die geografisch
gischen,
geomorphologischen und standörtlichen Eigenschaften des Untersuchungs
Um eine
bessere Differenzierung dieser Effekte vornehmen zu können, wurde e
se der Er-
gebnisse unter Berücksichtigung der naturräumlichen Gliederung vorgenomm
wurde das
Untersuchungsgebiet in drei Teilgebiete unterteilt, deren räumliche Abgrenzu
asis der in
Kapitel 2.2 beschriebenen naturräumlichen Klassifizierung der Makrogeochor
llt wurde.
Folgende Makrogeochoren wurden zu einer „hydrologischen Region“ zusamme
t (s. auch
Abbildung 2). Diese Einteilung entspricht den in Kapitel 2.2 für das Untersuchun
t beschrie-
benen europäischen Naturraumregionen nach M
ANNSFELD und RICHTER (1995).
100
amt
in
%)
nieders
Relatio
en, geolo
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ailanaly
Hierzu
uf der B
en erste
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Ab
geb
Det
en.
ng a
ine
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
29
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tiefland-Region: Nordsächsisches Platten- und Hügelland, Düben-Dahlener Heide, Leipziger
Land, Bitterfelder Bergbaurevier, Köthener Ebene
Lösshügelland-Region: Ostthüringisches Lösshügelland, Mulde-Lösshügelland, Mittelsächsi-
sches Lösshügelland
Erzgebirgs-Region: Ost-Erzgebirge, Mittleres Erzgebirge, West-Erzgebirge, Erzgebirgsbecken,
Vogtland.
3.477
56%
1.485
24%
1.270
20%
1.427
42%
1.090
32%
902
26%
Tiefland-Region
Lößhügelland-Region
Erzgebirgs-Region
Anteil an der Gesamtfläche
Anteil an der Senkenpotenzialfläche
Abbildung 17: Anteile der Einzugsgebiets-Regionen an der Gesamtfläche und der Senken-
potenzial-Fläche des Untersuchungsgebietes (Angaben in km² und prozen-
tuale Anteile)
Die Kombination
geringen hydraul
n reduziert das potenzielle Speichervermögen der Böden
sbesondere in der Erzgebirgs-Region. Während im Mittel- und Unterlauf (Tiefland- und Lösshü-
aus geringer Bodenmächtigkeit bei gleichzeitig geringem freien Porenraum und
ischen Leitfähigkeite
in
gelland-Region) – die angenommene hydraulische und hydrologische Leistungsfähigkeit vorausge-
setzt – 60 % bis teilweise deutlich mehr als 80 % der Regenmenge versickern können, sind die
Anteile im Bereich des Erzgebirges und deutlich geringer. Die Erzgebirgs-Region umfasst mit ca.
3 500 km² mehr als 50 % des Gesamteinzugsgebietes (s. Abbildung 17). Auf Grund der genannten
abflussbeinflussenden Standorteigenschaften ist der Anteil dieser Region an der Senkenpotenzial-
fläche mit ca. 40 % jedoch deutlich geringer. Für die Tiefland- und Lösshügelland-Region dagegen
sind die relativen Anteile an der Senkenpotenzialfläche deutlich größer als ihr Anteil an der Ge-
samtfläche des Mulde-Einzugsgebietes.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
30
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Diese naturräumlichen Beeinflussungen der Abflussbildung werden besonders deutlich, wenn die
errechneten Infiltrationsmengen für die drei Regionen des Untersuchungsgebietes den angenom-
nd-Region je nach Niederschlagsereignis theoretisch 30 % bis über
mit lediglich ca. 15 % - 20 % sehr gering. Im Falle des 1-h-Regens ist die Ursache
vor allem in den geringen hydraulischen Leitfähigkeiten der dominierenden Lehme zu sehen.
Vor-Regen-
Entwässerung
Tiefland-Region Lösshügelland-Region Erzgebirgs-Region
5 d
menen Regenmengen gegenübergestellt werden (Abbildung 18 - Abbildung 20). Während in der
Tieflands- und Lösshügella
60 % des Niederschlags über das Senkenpotenzial aufgenommen werden können, ist der Anteil für
das Erzgebirge
43%
29%
12%
10 d
47%
38%
14%
50%
16%
43%
15 d
Abbildung 18:
Anteile von Infiltration und Senkenpotenzial am Gesamtniederschlag für die
drei Einzugsgebiets-Regionen – 1-h-Regen
Die Kreisdiagramme veranschaulichen den Einfluss der klimatologischen Vorgeschichte auf die
Abflussbildung deutlich. Der mit zunehmender Entwässerungsdauer wachsende freie Porenraum
des Bodenkörpers ist für die Wasseraufnahmefähigkeit von entscheidender Bedeutung. So zeigen
Schluffböden der Lösshügelland-Region infolge ihres hohen Mittelporenanteiles deutlich größere
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
31
Schriftenreihe, Heft 35/2007

ungesättigte hydraulische Leitfähigkeiten als z. B. die Lehmböden der Erzgebirgs-Region. Im Er-
gebnis können hier auch nach mehrtägiger gravitativer Entwässerung noch relevante Sickerwas-
serbewegungen stattfinden, die zu einer Erhöhung des freien Porenraumes beitragen. Dieser Effekt
wird bei der Betrachtung der sich entwickelnden Speicherpotenziale besonders deutlich (s. auch
Abbildung 11). Während in der Lösshügelland-Region (Schluffböden) eine Erhöhung der Vor-
Regen-Entwässerung von 5 d auf 10 d bzw. auf 15 d zu einem spürbaren Vergrößerung des Spei-
cherraumes führt, ist solch ein Effekt bei den Lehmböden des Erzgebirges deutlich geringer. Der
ffekt der Vor-Regen-Entwässerung wird auch sichtbar, wenn die Gesamt-Mengen der theoreti-
tion betrachtet
n (Abbildung 12
Vor-Regen-
Entwässerung
Tiefland-Region Lösshügelland-Region Erzgebirgs-Region
5 d
E
schen Infiltra
werde
).
59%
62%
22%
10 d
62%
66%
27%
68%
29%
15 d
64%
Abbildung 19: Anteile von Gesamtinfiltration (hellblau) und Senkenpotenzial (dunkelblau)
am Gesamtniederschlag (grau) für die drei Einzugsgebiets-Regionen – 12 h-
Regen
Bezogen auf das Senkenpotenzial stellen die Tieflands- und die Lösshügelland-Region die leis-
tungsfähigsten Bereiche des Untersuchungsgebietes dar. Das Erzgebirge als klassisches Hoch-
wasserentstehungsgebiet ist auf Grund der oft geringen Mächtigkeit seiner Böden bei gleichzeitig
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
32
Schriftenreihe, Heft 35/2007

starken Hangneigungen und der hohen Verbreitung von Lehmböden nur beschränkt in der Lage,
Starkregenereignissen über einen Wasserrückhalt im Boden abflussmindernd entgegenzuwirken. In
diesem Zusammenhang ist die Betrachtung der konkreten Landnutzung im Untersuchungsgebiet
von besonderem Interesse. Abbildung 21 zeigt die Anteile der unterschiedlichen Landnutzungen
bezogen auf die Gesamtfläche des Untersuchungsgebietes sowie die Senkenpotenzialfläche. Die
Ackernutzung stellt mit 44 % Anteil an der Gesamtfläche die deutlich dominierende Landnutzungs-
form dar. Die Verteilung der Landnutzungen im Untersuchungsgebiet (Abbildung 5) zeigt auch,
dass die Ackernutzung insbesondere in der Tieflands- und Lösshügelland-Region verbreitet ist.
Dies resultiert in einem mit 62 % überproportional hohen Anteil der Ackernutzung an den Senken-
otenzialflächen. Gleichzeitig macht diese Tatsache die besondere Bedeutung der Landwirtschaft
wirtschaftliche
nutzung fü
och
asser-
läche b
ich.
Vor-Regen-
Entwässerung
Tiefland-Region Lösshügelland-Region Erzgebirgs-Region
5 d
p
und der land
rückhalt in der F
n Bode
esonders deutl
r den vorbeugenden H
wasserschutz durch W
56%
36%
12%
10 d
61%
45%
15%
17%
15 d
62%
50%
Abbildung 20: Anteile von Gesamtinfiltration (hellblau) und Senkenpotenzial (dunkelblau)
am Gesamtniederschlag (grau) für die drei Einzugsgebiets-Regionen – 72 h-
Regen
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
33
Schriftenreihe, Heft 35/2007

62%
9%
16%
13%
12%
17%
44%
27%
Acker
Wald
Grünland
Sonstige
Anteil an der Gesamtfläche
Anteil an der Senkenpotenzialfläche
Abbildung 21: Anteile der Landnutzung an der Gesamtfläche und Senkenpotenzialfläche
des Einzugsgebiete
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
34
Schriftenreihe, Heft 35/2007

4
Maßnahmenkatalog für einen flächenhaften Hochwasserschutz
4.1
Maßnahmenkatalog für den Siedlungsbereich
4.1.1
Auswahl der Maßnahmen
Im Einzugsgebiet der Mulde sind 10 % der Flächen Siedlungsgebiete. Das Gros dieser Fläche liegt
im Bereich der Städte des Einzugsgebietes. Hierzu zählen u. a. die Städte Chemnitz, Freiberg,
Grimma, Aue, Annaberg-Buchholz, Marienberg Glauchau sowie große Teile der Stadt Zwickau. Es
fällt auf, dass die meisten Städte im Ober- und Mittelauf der Mulde liegen und von wichtigen Ne-
bengewässern der Mulde durchflossen werden. Um diese Siedlungsgebiete zu entwässern, sind
die meisten Flächen in den genannten Stadtgebieten an die Misch- oder Trennkanalisation ange-
schlossen.
Neben den Stadtgebieten gibt es eine Vielzahl von kleineren Siedlungen, von denen der überwie-
gende Teil in den Auen des Gewässersystems egt. In ländlichen Bereichen mit geringer Sied-
lungsdichte nimmt die Verbreitung der Misch- oder Trennkanalisation und damit der Anschlussgra
deutlich ab. Hier entwässern die Gründstücke direkt in die Gewässer oder werden bereits dezentral
bewirtschaftet.
Der entscheidende Mangel der direkten d. h. ungedrosselten Ableitung liegt darin, dass das Nie-
derschlagswasser dem natürlichen Wasserkreislauf verloren geht. Groß dimensionierte Kanäle sind
n im Jahr das Wasser ei
en. Beim
r
zwischengespeic
umina sind jedoch vielen Niederschlagsereignissen nicht
ewachsen und so werden regelmäßig große Abflussspitzen ungereinigtem Mischwassers in die
Gewässer geleitet. Beim Trennsystem werden durch zwei Kanalsysteme die Abwasserströme nach
Schmutzwasser und Regenwasser getrennt abgeleitet. Allerdings kann das Regenwasser nicht
mehr verdunsten oder versickern, sondern wird unmittelbar in Bäche und Flüsse eingeleitet.
Das Prinzip, Niederschlagswasser so schnell wie möglich aus bebauten Gebieten abzuleiten, wird
deshalb aus wasserwirtschaftlichen, ökologischen und ökonomischen Gründen zunehmend in
Frage gestellt. Bei der weiteren Anwendung der bisherigen Entwässerungspraxis sind Störungen
des Wasserhaushaltes die Folge. Große Mengen mehr oder weniger verschmutzten Regenwassers
senken den Wirkungsgrad der Kläranlagen und können in den oberirdischen Gewässern zu großen
hydraulischen Belastungen, ökologischen Problemen und nicht zuletzt zu Hochwasserverschärfun-
gen führen.
Der Anschluss versiegelter Flächen an die Kanalisation sollte daher auch in besiedelten Bereichen
nur auf die Fälle beschränkt bleiben, in denen eine stärkere Verschmutzung des Niederschlags-
wassers oder fehlende Bewirtschaftungsmöglichkeiten es unvermeidbar machen. Ausgehend von
den oben genannten Problemen der konventionellen Regenwasserableitung wurden die Maßnah-
men ausgewählt, die die negativen Auswirkungen von Siedlungsgebieten minimieren, den gewohn-
li
d
nötig, um für wenige Stunde
nes starken Regens ableiten zu könn
Mischsystem we den die abgeleiteten Wassermengen teilweise in Rückhalte- und Überlaufbecken
hert. Diese Beckenvol
g
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
35
Schriftenreihe, Heft 35/2007

ten „Entwässerungskomfort“ in Siedlungsgebieten gewährleisten und gleichzeitig positive Auswir-
lzahl möglicher Maßnahmen, die sich diese Prinzipien zu Eigen machen, wurden die
usgewählt, die für die unterschiedlichsten Standorte geeignet sind und ihre technischen, wasser-
abelle 1:
Maßnahmenkatalog für die Siedlungsgebiete
kungen auf den vorbeugenden Hochwasserschutz haben.
Die „neuen“ Konzepte der Regenwasserbewirtschaftung setzen auf die
Entsiegelung von Flächen,
zentrale oder dezentrale Versickerung von Niederschlägen,
unmittelbare Ableitung des Niederschlagswassers – soweit notwendig – in ein Oberflächenge-
wässer.
Aus der Vie
a
wirtschaftlichen und finanziellen Vorteile im langjährigen Betrieb unter Beweis gestellt haben. Der
Maßnahmenkatalog für die Siedlungsgebiete beschränkt sich auf die technischen Lösungen zur
Versickerung, Rückhaltung und ggf. gedrosselter Ableitung von Niederschlagswasser sowie die
Ableitung ins Gewässer (siehe Tabelle 1).
T
1 Flächenversickerung
2 Muldenversickerung
3
Versickerung mit unterirdischer Speicherung (Mulden-Rigolen-Element)
4
Versickerung mit Ableitung (Mulden-Rigolen-System)
5
Versickerung mit Ableitung und Stauwasserbewirtschaftung (Mulden-Rigolen-Systeme)
6
Ableitung ins Gewässer
4.1.2 Maßnahmensteckbriefe für den Siedlungsbereich
Für jede der Maßnahmen im Siedlungsbereich wurden erläuternde Maßnahmensteckbriefe erarbei-
Abschlussbericht des DBU-Forschungsvorhabens WSM300 „Verbesserte Ansätze für Wasser-
tet (Ausnahme: Maßnahme 5). Die Struktur der Maßnahmensteckbriefe wird in Kapitel 4.2.2 erläu-
tert. Die Steckbriefe sind im Anhang dieses Berichtes zu finden. Die in den Steckbriefen
zusammenfassend dargestellten Fakten und Erfahrungen basieren auf zahlreichen vorangegange-
nen Forschungsprojekten, Ingenieurplanungen und Bauvorhaben, die von Herrn Prof. Sieker und
der Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH in den letzten Jahren gesammelt wurden. An dieser
Stelle soll stellvertretend auf folgende Arbeiten hingewiesen werden:
und Stoffstrommanagement in intensiv genutzten kleinen Einzugsgebieten auf der Grundlage
von integrierten Nutzen- und Risikobewertungen"
(www.wsm300.de).
„Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung im privaten und gewerblichen Bereich - Grundlagen
und Ausführungsbeispiele“ von Friedhelm Sieker, Mathias Kaiser und Heiko Sieker, Fraunhofer
IRB Verlag, 2006.
(www.sieker.de).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
36
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA): Planung, Bau
und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser, DWA-A 138, GFA, Hen-
nef 2005 (
www.dwa.de
).
wurde keine separater Maßnahmensteckbrief, weil sich die Stau-
ahme auswirkt. Es muss beachtet
auf die Dimensionierung des Mulden-Rigolen-Systems, die immer standortange-
asst, also unter Beachtung der Boden- und Bodenwasserverhältnisse, erfolgen muss.
Effekt für den Hochwasserschutz hat. Die Betrachtung
ieser Maßnahmen erfolgte mit Blick auf die Erstellung realistischer Umsetzungsszenarien (siehe
.
lbarer Nachbarschaft zu Gewässern
m
stigste Maßnahme darstellt, wäre es realitätsfremd gewesen, sie unbe-
k
konventionelle Ableitung wurde ebenfalls in Form eines Maßnahmen-
c
rbewirtschaftung und
b
iedlungsgebiete (siehe Tabelle 1). Der
c
Maß-
hm
irtschaftung zu charakterisieren, damit ein direkter Vergleich möglich
ist.
Für die Maßnahme 5 in Tabelle 1
wasserbewirtschaftung nicht auf die Charakterisierung der Maßn
werden, dass die Stauwasserbildung die Versickerungsfähigkeit des Bodens einschränkt. Dies hat
Auswirkungen
p
4.1.3 Diskussion
Bereits im Rahmen der Maßnahmenauswahl wurde erläutert, warum die Maßnahmen zur dezentra-
len Regenwasserbewirtschaftung bei dieser Untersuchung im Mittelpunkt stehen. Die Maßnahme
„Ableitung ins Gewässer“ wurde in den Maßnahmenkatalog aufgenommen, obwohl sie keine Re-
tentionswirkung und damit keinen positiven
d
Kapitel 6.2) Weil diese Maßnahme für Grundstücke in unmitte
die it Abstand kostengün
rüc sichtigt zu lassen. Die
ste kbriefes vorgestellt. Sie steht im Gegensatz zur dezentralen Regenwasse
ist ewusst nicht Teil des Maßnahmenkataloges für die S
Ste kbrief dient lediglich dazu, das Prinzip der Ableitung nach dem gleichen Muster wie die
na
en der Regenwasserbew
In den Maßnahmensteckbriefen wurde qualitativ herausgestellt, welchen Nutzen die dezentrale
Regenwasserbewirtschaftung für den Hochwasserschutz hat und welche Synergieeffekte sich
hierbei ergeben.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
37
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Versickerung
Direktabfluss
Verdunstung
Flächenversickerung
Muldenversickerung
Mulden-Rigolen-Element
Mulden-Rigolen-System
Ableitung
I
II
III
IV
V
Versickerung
Direktabfluss
Verdunstung
Flächenversickerung
Muldenversickerung
Mulden-Rigolen-Element
Mulden-Rigolen-System
Ableitung
Versickerung
Direktabfluss
Verdunstung
Flächenversickerung
Muldenversickerung
Mulden-Rigolen-Element
Mulden-Rigolen-System
Ableitung
I
fektiver Niederschlag)
Abbildung 22 sind die beispielhaften Jahreswasserbilanzen aus den Maßnahmensteckbriefen
zur Wirkung der Maßnahmen während hochwassererzeugender Niederschlags-
perioden aus der Jahresbilanz getroffen werden. Deshalb wurden einzelne Starkregenereignisse
der Vergangenheit ausgewählt und das Verhalten standortangepasst dimensionierter Mulden-
Rigolen-Elemente mit dem Modell STORM simuliert (siehe Kapitel 6.4). In Tabelle 2 sind die Be-
rechnungsergebnisse dargestellt. Die Bilanzen bilden in der Summe den effektiven Niederschlag,
d. h. es handelt sich um die Abflüsse von den versiegelten und unversiegelten Flächen in denen die
Benetzung- und Verdunstungsverluste nicht mehr enthalten sind. So ist zu erklären, warum die
Maßnahme „Ableitung“ keine Verdunstung in der Bilanz ausweist.
Die „konventionelle Ableitung“ oder die „Ableitung ins Gewässer“ ändern ihr Abflussverhalten wäh-
rend eines Hochwassers im Vergleich zur Jahreswasserbilanz nicht. Systembedingt fließen aus
diesen Entwässerungsanlagen nahezu 100 % des effektiven Niederschlages ab und tragen zum
Hochwasser bei (Bilanz V in Abbildung 22). Dagegen können in den Mulden-Rigolen-Elementen je
II
III
IV
V
Abbildung 22: Beispielhafte Jahreswasserbilanzen für verschiedene Regenwasser-
bewirtschaftungssysteme (100 % entspricht dem Zulauf zum System – ef-
In
grafisch dargestellt. Die Jahreswasserbilanz ist aus naturschutzfachlicher und klimatischer Sicht
sowie als Planungskriterium von großer Bedeutung (S
IEKER et al., 2006a). Es können aber nur
bedingt Aussagen
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
38
Schriftenreihe, Heft 35/2007

nach Starkregenereignis zwischen 30 % und 100 % des effektiven Niederschlags gespeichert wer-
den und vor Ort in den Boden infiltrieren (siehe Tabelle 2).
Die Verdunstung aus den Mulden wurde in Anbetracht der kurzen Berechnungszeiträume nicht mit
in die Bilanz aufgenommen. Eingehende Erläuterungen zu den hier untersuchten Mulden-Rigolen-
Elementen und den ausgewählten Starkniederschlägen sind in Kapitel 6.4 zu finden.
Tabelle 2: Wasserbilanz von Mulden-Rigolen-Elementen bei unterschiedlichen Starkre-
genereignissen (bezogen auf den effektiven Niederschlag)
Hochwasser-
Zeitraum
Versickerung
Direktabfluss Versickerung Direktabfluss Versickerung Direktabfluss
10.8.-14.8.2002
30%
67%
85%
11%
100%
0%
25.8.-5.9.1995
91%
9%
99%
1%
100%
0%
7.8.-12.8.1978
91%
9%
100%
0%
100%
0%
30.8.-13.9.1990
100%
0%
100%
0%
100%
0%
Station Fichtelberg
Station Chemnitz
Station Leipzig
Eine ökonomische Bewertung der dezentralen Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen im Ver-
gleich zur konventionellen Ableitung kann ansatzweise anhand der in den Maßnahmensteckbriefen
genannten Erstellungs- und Betriebskosten vorgenommen werden. Bei der Gegenüberstellung der
Erstellungskosten fällt auf, dass die Erschließung bisher unbebauter Flächen mit konventionellen
Regenwasserkanälen relativ kostengünstig ist (7,5 €/m² angeschlossener Fläche). Dagegen ist für
die Sanierung von Regenwasserkanälen in Bestandsgebieten ein Vielfaches der Erstellungskosten
serbewirtschaftun
zwischen 5 €/m²
ener Fläche. Im Mittel muss bei der Erstellung von Mul-
er dezentralen Regenwasserbe-
irtschaftung sei auf jüngste Veröffentlichungen verwiesen, die im Rahmen eines UBA – For-
anzusetzen (60 €/m² angeschlossener Fläche). Die Erstellungskosten für dezentrale Regenwas-
gsmaßnahmen variieren je nach Standortbedingungen und Flächenverfügbarkeit
und 35 €/m² angeschloss
den-Rigolen-Elementen von 10 €/m² angeschlossener Flächen ausgegangen werden. Der ökono-
mische Vorteil dezentraler Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen ergibt sich im Zuge der
Sanierung, weil hierbei die gleichen Kosten wie für die Neuerstellung angesetzt werden können.
Der Vergleich der Betriebskosten unterstreicht die ökonomische Nachhaltigkeit der dezentralen
Bewirtschaftung. Für die Unterhaltung konventioneller Regenwasserkanäle werden in der Literatur
jährliche Kosten von 0,18 €/m² angeschlossener Fläche genannt. Die Wartungskosten dezentraler
Anlagen belaufen sich dagegen auf 0,05 – 0,075 €/m² angeschlossener Fläche.
Für eine vertiefende ökologische und ökonomische Vergleichsbetrachtung zwischen dem Konzept
der konventionellen Regenwasserentsorgung und dem Konzept d
w
schungsprojektes unter der Leitung von Herrn Prof. F. Sieker erarbeitet wurden (S
IEKER et al.;
2006a, SIEKER et al.; 2006b, SCHLOTTMANN et al.; 2007). Diese Untersuchungen und Ergebnisse
werden der Komplexität einer objektiven Kosten-Nutzen-Analyse unter Berücksichtigung der Nut-
zungsdauer und unter Einbeziehung nicht-monetärer Aspekte gerecht.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
39
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Die im Rahmen dieses Projektes vorgeschlagenen siedlungswasserwirtschaftlichen Maßnahmen
tellen aus hydrologischer und ökonomischer Sicht eine Alternative zur strikten Ableitung des anfal-
anzuwenden,
ie in Zukunft entstehen.
Mit Blick auf die
hutzes muss das
Ziel sein, das Konzept der Regenwasserbewirtschaftung (Versickerung, Rückhaltung und ggf. ge-
drosselte Ableitung) auch in bestehenden Siedlungsgebieten umzusetzen, die im Ist-Zustand an die
Misch- bzw. Trennkanalisation angeschlossen sind.
Auch wenn in den letzten Jahren im Bereich der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung beacht-
che Fortschritte gemacht wurden, ist darauf hinzuweisen, dass für die Umsetzung derartiger Kon-
n
ehr effizient, d. h. zeit- und kostensparend erfolgen, indem z. B. Maschinen mit großen Arbeits-
rlandschaften des-
alb noch heute als „ausgeräumt“
1
bezeichnet werden. Im Rahmen der Kollektivierung der
s
lenden Oberflächenwassers auf versiegelten und unversiegelten Siedlungsflächen dar. Um die
genannten negativen Auswirkungen der Regenwasserableitung, z. B. die Hochwasserverschärfung,
zu vermeiden, ist es wichtig, diese Maßnahmen auf möglichst allen Siedlungsflächen
d
Verbesserung des momentanen vorbeugenden Hochwassersc
li
zepte ein Umdenken in den Kommunen, bei den Behörden, bei den Planern sowie bei den Bürgern
weiter um sich greifen muss. Die Maßnahmensteckbriefe sowie die darauf aufbauenden Ergebnis-
se dieses Forschungsvorhabens sollen einen Beitrag zu diesem Paradigmenwechsel liefern.
4.2
Maßnahmenkatalog für landwirtschaftliche Flächen
4.2.1
Auswahl der Maßnahmen
Im Muldeeinzugsgebiet werden ca. 60 % der Fläche landwirtschaftlich genutzt (44 % Ackerland,
17 % landwirtschaftliches Grünland). Besonders im fruchtbaren Lösshügelland prägen große
Ackerschläge die Agrarlandschaft, die im Rahmen der Kollektivierung der Landwirtschaft zu DDR-
Zeiten zur Sicherung der Nahrungsmittelversorgung und zur Rationalisierung des Maschinenein-
satzes über zahlreiche Flurbereinigungen entstanden sind. Aus der Sicht der Landwirtschaft bieten
diese großen Bewirtschaftungseinheiten zahlreiche Vorteile. Die Bewirtschaftung der Flächen kan
s
breiten eingesetzt werden können. Ehemals flurgliedernde Elemente wie Streuobstwiesen, Halbtro-
ckenrasen, Feldraine oder Gräben wurden vielerorts beseitigt oder fragmentiert, um die vorwiegend
nach agrarökonomischen Aspekten ausgerichtete Neustrukturierung der Landschaft zu ermögli-
chen. Besonders in den landwirtschaftlichen Gunstregionen müssen viele Agra
h
Landwirtschaft und der sogenannten Komplexmelioration entstanden überwiegend großflächig
bewirtschaftete und nur noch gering mit Strukturelementen durchsetzte Agrarlandschaften, in de-
nen eine Überdimensionierung der Ackerschläge von 200 ha bis zu 400 ha zu DDR-Zeiten keine
1
Gemäß der Definition des Rates von Sachverständigen für Umweltfragen (SRU 1985) ist von einer Ausräumung der Agrarlandschaft
dann zu sprechen, wenn die zusammenhängende intensiv pflanzenbaulich genutzte Flächen ohne jede Unterbrechung durch Saumstruk-
turen mindestens 25 ha einnimmt.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
40
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Seltenheit darstellte (vgl. KRETSCHMER et al., 1995; STERN, 1990). Diese Agrarraumstruktur ist auf-
kann die Umwelt in vielfältiger Weise belasten. Mit 70 % bis 90 % trägt
e wesentlich zur Entstehung von Oberflächenabfluss in der Landschaft bei (A
UERSWALD, 2002).
OTH et al., 1996; STEIDL und RINGLER, 1997b).
tami-
nierung durch Sedimente, Pestizide, Nitrat- und Phosphateinträge);
k);
Agrarökosysteme (z. B. Rückgang von typischen Pflanzen
ale zu erschließen.
grund ihrer wirtschaftlichen Vorteile in vielen Regionen erhalten geblieben und spiegelt sich noch
heute in den Schlaggrößen und in der Fluraufteilung der Landschaft wider – so auch in weiten
Teilen des Muldeeinzugsgebietes.
Angesichts der besonderen Flächenwirksamkeit nimmt die Landwirtschaft die natürlichen Ressour-
cen stark in Anspruch und
si
Diese Tatsache und weitere Probleme bezüglich der abiotischen und biotischen Systemkomponen-
ten der Agrarökosysteme wurden anhand von Beispielen wiederholt dargestellt und analysiert (z. B.
B
ENTON et al., 2003; HEHL-LANGE, 2001; HILBERT und ILLIG, 1994; KNICKEL et al., 2001; KORNECK und
SUKOPP, 1988; KRÖNERT, 1996; PRETTY et al., 2002; R
Die negativen Umweltwirkungen der intensiven Landwirtschaft lassen sich wie folgt zusammenfas-
sen:
Beeinträchtigung der natürlichen Bodenfunktionen (z. B. Erosion, Verdichtung, Verlust an Bo-
denfruchtbarkeit, erhöhter Oberflächenabfluss);
Belastung der Ökosysteme, insbesondere von Grund- und Oberflächengewässern (Kon
Erzeugung klimarelevanter Gase (Methan, Lachgas, Ammonia
Reduzierung der Biodiversität der
und Tierarten der Feldflur, Ausräumung der Landschaft).
Ausgehend von diesen grundlegenden Umweltproblemen in Agrarlandschaften wurden Maßnah-
men zusammengestellt, die sowohl aus der Sicht des vorbeugenden Hochwasserschutzes als auch
vor dem Hintergrund anderer Naturschutzziele Vorteile bieten (z. B. Erosionsschutz, Gewässer-
schutz, Arten- und Biotopschutz). Diese Maßnahmen stellen eine Auswahl aus dem Spektrum der
Möglichkeiten dar, welches als besonders effektiv eingestuft wird. Sie bilden die Grundlage für die
integrierte Hochwasserschutzkonzeption in den agrarisch geprägten Bereichen des Muldeeinzugs-
gebietes und werden entsprechend im Expertensystem FLEXT berücksichtigt (Kapitel 5.3).
Der Maßnahmenkatalog umfasst insgesamt 15 Maßnahmen, die den Obergruppen „Bodenbearbei-
tung und Bestellverfahren (A)“, „Nutzungsänderung (B)“ und „Flurgestaltung (C)“ zugeordnet wer-
den können (Tabelle 3). Sämtliche Maßnahmen sind in der Praxis situations- und standortbezogen
zu ergreifen. Hierbei sollte stets das gesamte Spektrum der möglichen Maßnahmen zum Einsatz
gebracht werden, um das Wasserrückhaltepotenzial und soweit möglich weitere Naturraumpotenzi-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
41
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 3:
Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren
A
Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren
A1
Konservierende Bodenbearbeitung
A2
Direktsaatverfahren
A3
Konturnutzung
B
Maßnahmen der Nutzungsänderung
B1
Aufforstung
B2
Umwandlung von Acker in Grünland
B3
Flächenstilllegung
C
Maßnahmen der Flurgestaltung
C1 Schlagverkleinerung
C2
Schlaguntergliederung durch Grünstreifen
C3 Schlaguntergliederung durch Gras-/Krautstreifen
C4
Anlage von Gras-/Krautsäumen
C5
Anlage von Gewässerrandstreifen
C6
Schlaguntergliederung durch Hecken
C7
Anlage von Feldgehölzen
C8
Begrünung von Abflussbahnen
C9
Anlage von Abflussmulden
4.2.2
Maßnahmensteckbriefe für landwirtschaftliche Flächen
Um eine gezielte Ausnutzung der sich bietenden Synergieeffekte zwischen Hochwasserschutz und
Naturschutz zu ermöglichen, wurden Steckbriefe mit funktionsspezifischen Hinweisen zur Planung
und Umsetzung für die Maßnahmen erarbeitet. Die Konzeption dieser Maßnahmensteckbriefe
erfolgte aufbauend auf der Maßnahmencharakterisierung, wie sie im DBU-Projekt „WSM300 - Ver-
besserte Ansätze für Wasser- und Stoffstrommanagement in intensiv genutzten kleinen Einzugs-
gebieten auf der Grundlage von integrierten Nutzen- und Risikobewertungen“ (T
HIEL und SCHMIDT,
2005, siehe
www.wsm300.de)
durchgeführt wurde.
Die äußere Form und die inhaltliche Gliederung der Steckbriefe wurden so gewählt, dass alle Maß-
nahmen des Maßnahmenkatalogs prägnant und nach einheitlichem Muster beschrieben werden
können. In Abbildung 23 ist das zu Grunde liegende Prinzip dargestellt.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
42
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Planzeichen
Titel der Maßnahme
Foto
Kurzbeschreibung
Bevor
zgebiete
an
zugte Einsat
Vorr ggebiete zur Maßnahmenumsetzung
Wirku
e
chw
ulische Wirksamkeit, Abflussreduzierung und –
ög
urs
lima, Luft, Landschaftsbild)
- u
z. B. Nutzflächenverlust, Förderung von
zlin
arkeit, Ertragsveränderungen)
ngen der Maßnahm
Ho asserschutz (hydrologisch-hydra
verz
erung)
Nat
chutz (Arten und Biotope, Boden, Wasser, K
Vor nd Nachteile aus Sicht der Landbewirtschaftung (
Nüt
gen/Schädlingen, jagdliche Nutzb
Hinwe
e Maßnahmenumsetzung, Materialanforderungen,
icherungsmaßnahmen)
Unterhaltung und Bewirtschaftung (z. B. Pflege- und Entwicklungsziele, erforderliche Manage-
tq
ngsintensität)
Ausschlusskriterien (z. B. ungeeignete Standortverhältnisse, naturschutzinterne Zielkonflikte)
ise zur Umsetzung
Errichtung (z. B. bevorzugter Zeitpunkt für di
Gestaltungshinweise, erforderliche S
men ualitäten, angestrebte Nutzu
Alternativmaßnahmen / Maßnahmenkombinationen
Zeitbedarf (Maßnahmenumsetzung, Funktionserfüllung)
Akteure und Planungsinstrumente zur Maßnahmenumsetzung
Ökonomische Aspekte
Erstellungs-, Betriebs- und Folgekosten
Fördermöglichkeiten in Sachsen
Weitere Informationen und Arbeitshilfen
Weiterführende Literatur, Internetseiten
Abbildung 23:
Aufbau und Inhalte der Maßnahmensteckbriefe (Prinzip)
Die kompletten Steckbriefe zu den 15 untersuchten Maßnahmen befinden sich im Anhang zu die-
ser Arbeit und können über das Internet unter
www.hochwasserschutz-mulde.de
eingesehen wer-
den.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
43
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Die Steckbriefe stellen eine zusammenfassende Maßnahmenbewertung durch die einzelnen Fach-
disziplinen dar. Hiermit kann ein übersichtlicher
ol z
fachlichen, landwirtschaftlichen und ökonomische
wie Pfle
gszielen
bere
lt werden. Im Vordergrund stehen jeweils die Auswirkungen auf den Hochwasserschutz
so
die Biotopqualität und soweit relevant; den Schutz
biotischen Schutzgüter Klima,
Wasser und Boden sowie das Landschaftsbild.
en die Maßnahmensteckbriefe
Informationen über betriebswirtschaftliche Aspekte, Fördermöglichkeiten sowie Kriterien, die zum
A
msetzung führen können. Die Steckbriefe können dabei nur einen
Grundstock der
und ersetzen keinesfalls detaillierte Planungen
vor Ort. Für weitergehende Hinweise zur Pflege und Entwicklung wird auf weiterführende Literatur
v
M
mensteckbriefen wird den Akteuren von Naturschutz, Wasserwirtschaft und Land-
n
, ohne aufwendige
D
ß
d des Naturschutzes ent-
sprechen. Die Steckbriefe richten sich an örtliche und überörtliche Planungsstellen, welche
F
wischen Alternativen abwägen müssen, z. B. Agrarplanung,
L
u
, wie die Maßnahmen praktisch um-
g
4
4.2.3.1
Hydrologisch-hydraulische Bewertung der Maßnahmen
D
st grundsätzlich nur Maßnahmen, die einen
p
Im Weiteren haben sie gemein, dass sie
m
. Die positiven Auswirkungen auf
den
sultieren aus der Beeinflussung der Abflussbildungs- und Abflusskon-
zentratio
em Zufluss ins Gewässer. Die konventionelle Form des vorbeugenden
H
egen auf die Prozesse des Abflusstransports. Durch die
Ü
utzung von Speicherbauwerken und/oder Gerinnequerschnitts–
b
llen die ablaufenden Hochwasserwellen retendiert
werden. In den Maßnahmensteckbriefen werden bestimmten Maßnahmen ebenfalls Retentionswir-
k
ht auf die Welle im Gewässer, sondern auf die Fließpro-
ahmen kann in drei
lassen eingeteilt werden.
filtration. Hierzu zählen die konservierende Bodenbearbeitung, die Direktsaatverfahren, die
aßnahmen der Nutzungsänderung (Gruppe B in Tabelle 3) oder die Anlage von Feldgehölzen. Im
Informationspo
n Aspekten so
u hydrologischen, naturschutz-
ge- und Entwicklun
itgestel
wie
auf die a
Zusätzlich enthalt
usschluss einer Maßnahmenu
wichtigsten Informationen vermitteln
erwiesen.
it den Maßnah
utzung eine Entscheidungsgrundlage zur Verfügung gestellt, die es ermöglicht
atenbeschaffung und Auswertung eine Vorauswahl von Maßnahmen zu treffen, die gleicherma-
en den Zielvorstellungen des vorbeugenden Hochwasserschutzes un
lächennutzungen festlegen und z
andschaftsplanung, Bauleitplanung, Zweckverbände, Wasser- und Bodenverbände, Landwirte
nd Grundeigentümer. Für diese Zielgruppen wird aufgezeigt
esetzt werden können und welche ökonomischen Vor- oder Nachteile existieren.
.2.3 Diskussion
er Maßnahmenkatalog für die Landwirtschaft umfas
ositiven Einfluss auf das Hochwassergeschehen haben.
ehr oder weniger weit vom Gewässersystem umgesetzt werden
Hochwasserschutz re
nsprozesse vor d
ochwasserschutzes konzentriert sich dag
berflutung von Auenflächen, die N
zw. Gerinnelängsschnittsmodifikationen so
ungen zugesprochen, die sich jedoch nic
zesse auf der Oberfläche beziehen. Die Wirkung der hier diskutierten Maßn
K
Die erste Klasse von Maßnahmen erzielt ihre positive hydrologische Wirkung durch die Förderung
der In
M
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
44
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Idealfall kommt es bei Anwendung dieser Maßnahmen zu keiner Überschreitung des Infiltrations-
vermögens und damit auch nicht zur Bildung von Oberflächenabfluss. Zumindest führen die Maß-
nahmen dazu, dass das Einsetzen des Oberflächenabflusses später eintritt.
Die potenzielle Infiltration eines Bodens ist maßgeblich durch seine Bodenart (Korngrößenvertei-
lung) bestimmt (vgl. Kapitel 3.2). Ausgehend von dieser natürlichen Randbedingung gibt es jedoch
Prozesse, die die Infiltrationsfähigkeit der Böden verbessern oder auch drastisch verschlechtern
können. Die Verschlämmung der Böden, die Verdichtung der Oberkrume, die Ausbildung von Ver-
dichtungshorizonten (Pflugsohlenverdichtung) oder ein fehlendes Porensystem fördern die Bildung
von Oberflächenabfluss, der aufgrund seiner geringen Retention maßgeblich für die Entstehung
von Hochwasserabflüssen verantwortlich ist.
Die genannten Maßnahmen wirken diesen infiltrationshemmenden Einflüssen entgegen. Zusätzlich
en trägt positiv zum Hochwasserschutz bei, indem sie bereits ent-
en Maßnahmen bietet
von Gewässerrandstreifen muss einschränkend festgehalten werden,
ass die Infiltration von Oberflächenabfluss hier nur eine unbedeutende Retentionswirkung dar-
fördern sie den schnellen Transport des Wassers in tiefere Bodenschichten. Dies geschieht durch
die Ausbildung von vertikalen Fließwegen im Boden (Makroporen). Die Makroporeninfiltration setzt
ein, wenn die Niederschlagsintensität die aktuelle Infiltrationskapazität überschreitet.
Die zweite Klasse von Maßnahmen zielt darauf ab, den sogenannten Muldenspeicher an der Ober-
fläche zu vergrößern und damit ein temporäres Überschreiten der Niederschlagsintensität über die
Infiltrationsrate ganz oder teilweise zu kompensieren. Bei der Konturnutzung wird im Rahmen der
Bodenbearbeitung ein Mikrorelief (viele kleine Mulden) geschaffen, in denen bei exakt höhenlinien-
paralleler Ausbildung eine solche Zwischenspeicherung gelingen kann.
Die dritte Klasse von Maßnahm
standenen Oberflächenabfluss auffängt oder zumindest verzögert. Bei einig
diese Retention zusätzlich die Möglichkeit, dass es (räumlich versetzt) doch noch zur Infiltration des
Niederschlages kommt und der direkte Abfluss ins Gewässer vermieden werden kann. Zu dieser
Klasse gehören mit Ausnahmen der Anlage von Feldgehölzen alle Maßnahmen der Flurgestaltung
(Gruppe C in Tabelle 3).
Von besonderer Bedeutung in dieser Gruppe sind aus hydrologischer Sicht die Maßnahmen, die in
der Lage sind, den erfassten Oberflächenabfluss ganz oder teilweise zwischenzuspeichern. Die
Zwischenspeicherung in oberirdischen Mulden erhöht die Verweilzeit des Wassers und damit das
Infiltrationsvolumen. Hierzu gehören die Anlage von Abflussmulden und die Schlaguntergliederung
durch Hecken.
Insbesondere bei der Anlage
d
stellt, da von einem direkten hydraulischen Kontakt zum Gewässer auszugehen ist.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
45
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Generell muss betont werden, dass der hier und in den Maßnahmensteckbriefen genannte positive
Einfluss auf Hochwasserereignisse aufgrund erhöhter Infiltration nur dann zutrifft, wenn die Maß-
nahmen auf geeigneten Standorten mit ausreichend Wasserrückhaltepotenzial umgesetzt werden
ür die Bewertung aus hydrologisch-hydraulischer Sicht wurden folgende Zielgrößen definiert:
Mittlere Abflussreduktion eines extremen Hochwasserereignisses (HQ 100), bezogen auf das
Untersuchung wurde sich
ierbei insbesondere auf die konservierende Bodenbearbeitung konzentriert (siehe Kapitel 6.5).
igen Gesichtspunkt des vorbeugenden Hochwasserschutzes die Forde-
ng nach einer möglichst umfangreichen Umsetzung der hydrologisch wirksamsten Maßnahmen
n.
schutzfachlich
levante Zielsetzungen, wie z. B. Erosionsschutz, Gewässerschutz oder Arten- und Biotopschutz,
Vorteile bieten (z. B. G
ÄNSRICH UND WOLLENWEBER, 1995; RIEDL, 2001; RÜTER, 2005; RÜTER et al.,
(siehe Kapitel 3.4). Auf Standorten, die zu schnellen unterirdischen Fließvorgängen in Richtung
Gewässer tendieren, lässt sich nur durch Maßnahmen mit oberirdischer Speicherung eine hoch-
wassermindernde Wirkung erreichen. Alle anderen Maßnahmen mögen auf solchen Flächen natür-
lich aus naturschutzfachlichen oder landwirtschaftlichen Aspekten sinnvoll und notwendig sein. In
diesen Fällen kann der vorbeugende Hochwasserschutz als Umsetzungsargument jedoch nicht
dienen.
F
Wasserbilanz eines extremen Hochwasserereignisses (HQ 100)
Wasserbilanz eines mittleren Hochwasserereignisses (HQ 20)
Wasserbilanz eines häufigen Hochwasserereignisses (HQ 1)
Langjährige mittlere Jahreswasserbilanz
direkte Einzugsgebiet
Mittlere Abflussreduktion eines extremen Hochwasserereignisses (HQ 100), bezogen auf den
Mündungspegel des Einzugsgebietes.
Die Zielerfüllungsgrade der einzelnen Maßnahmen in Bezug auf die oben genannten Zielgrößen
lassen sich durch Modellberechnungen ermitteln. Im Rahmen dieser
h
Bezogen auf alle anderen in den Steckbriefen charakterisierten Maßnahmen beschränken sich die
Aussagen auf die der Literatur entnommenen Angaben (siehe Tabelle 4).
4.2.3.2
Naturschutzfachliche Bewertung der Maßnahmen
4.2.3.2.1
Synergieeffekte zwischen Hochwasserschutz und Naturschutz
Während unter dem allein
ru
am sinnvollsten erscheinen mag, müssen in integrativen Landnutzungskonzepten die Synergieef-
fekte von Maßnahmen im Mittelpunkt stehen. Das Ziel der Bewertung bestand deshalb darin, die
Bedeutung der einzelnen Maßnahmen für verschiedene Ziele des Naturschutzes aufzuzeigen und
somit Grundlagen zur Wiederherstellung der Mehrfachfunktionen und der Mehrfachnutzung der
Agrarlandschaft zu erarbeite
Durch wasserrückhaltende Maßnahmen werden die Funktions- und Stoffkreisläufe in den Einzugs-
gebieten in vielerlei Hinsicht beeinflusst. Ausgehend von dem Ziel des vorbeugenden Hochwasser-
schutzes können viele der o.g. Maßnahmen so auch in Bezug auf andere natur
re
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
46
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
2006; RÜTER UND REICH, 2007). Die mögliche Erfüllung der Ziele hängt von den verfügbaren Natur-
raumpotenzialen und Landschaftsfunktionen ab. Unter Naturraumpotenzial (bzw. dem Potenzial der
Landschaft) kann nach
V. HAAREN UND HORLITZ (1993) das in einem stofflichen System enthaltene
standortabhängige Vermögen zur Bereitstellung von für den Menschen bedeutsamen Leistungen
oder Funktionen verstanden werden, welches durch bestimmte Maßnahmen ausgelöst werden
kann (vgl. K
RÖNERT, 1996). Der Begriff Landschaftsfunktion umfasst die derzeitige und potenzielle
Leistungsfähigkeit der Landschaft zur nachhaltigen Erfüllung menschlicher Ansprüche an den Na-
turhaushalt und das Landschaftserleben (
V. HAAREN, 2004). Potenzial- und Funktionsansatz stellen
den Versuch dar, die Komplexität der räumlichen Umwelt für die Landschaftsplanung und den Na-
rschutz so zu operationalisieren, dass die aus der Sicht des Menschen wesentlichen Eigenschaf-
n -
der Funktionsbegriff wird in
endet (z. B. ROG, BBodSchG,
mend durchgesetzt. Mit der Be-
utlich, dass es nicht nur um den sektoralen Schutz
4).
tu
ten - die letztlich die Grundlage jeder planerischen Bewertung und Entscheidung darstelle
herausgearbeitet werden (
V. HAAREN UND HORLITZ, 1993). Besonders
verschiedenen umweltrelevanten Gesetzen an zentraler Stelle verw
BNatSchG) und hat sich gegenüber dem Potenzialbegriff zuneh
trachtung von Landschaftsfunktionen wird de
einzelner Naturgüter, sondern um eine medienübergreifende Betrachtung von Natur und Land-
schaft geht (
V. HAAREN, 200
Abbildung 24: Beziehungen zwischen der Retentionsfunktion und anderen Landschafts-
funktionen (verändert nach R
ÜTER UND REICH, 2007)
Aus der Sicht des Hochwasserschutzes steht die Retentionsfunktion im Mittelpunkt des Interesses.
Der Begriff Retention umfasst die Verringerung, Hemmung und Verzögerung des Abflussprozesses
in den Fließgewässern, ihren Auen (Gewässerretention) sowie den Einzugsgebieten der Fließge-
wässer (Gebietsretention). Die Retentionsfunktion beschreibt demnach das Vermögen der Land-
schaft zur Retention beizutragen (G
ÄNSRICH UND WOLLENWEBER, 1995; SANDER, 2004a).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
47
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Maßnahmen zur Verbesserung der Retentionsfunktion (hier Gebietsretention) können insbesonde-
re Einfluss auf die natürliche Ertragsfunktion, die Biotopfunktion, die Grundwasserdargebotsfunkti-
on, die bioklimatische Ausgleichsfunktion sowie die Landschaftserlebnis- und Erholungsfunktion
entfalten (Landschaftsfunktionen nach
V. HAAREN, 2004) (Abbildung 24). Diese Beziehungen sollen
hier in kurzer Form dargestellt werden (siehe auch GÄNSRICH UND WOLLENWEBER, 1995):
Natürliche Ertragsfunktion
Die natürliche, d. h. standortbedingte Ertragsfunktion kennzeichnet nach
V. HAAREN (2004) das
Vermögen des Standorts (Boden, Wasserhaushalt, Klima) zur Produktion von Nutzpflanzen, i.d.S.
also die natürliche Bodenfruchtbarkeit ohne menschliche Verbesserungsmöglichkeiten (z. B. Be-
regnung, Dünge- und Pflanzenschutzmittel) oder die derzeitigen Erträge. Es bestehen grundsätzli-
che Zusammenhänge zwischen abfließendem Wasser (als Grund- und Oberflächenwasser) und
Stoffflüssen in und aus Landschaften (R
IPL, 1995). Das Auftreten von Oberflächenabfluss ist somit
direkt mit dem Auftreten von Wassererosion gekoppelt, welche Bodenverluste aus den Flächen
verursachen und durch abgeschwemmte Nähr- und Schadstoffe zu Gewässerbelastungen führen
kann (z. B. S
TEIN et al., 1986; WOHLRAB et al., 1992). Weil ein höheres Retentionsvermögen eine
Erhöhung der Infiltration sowie eine Verringerung von Oberflächenabfluss zur Folge hat, wird damit
uch das Auftreten von Wassererosion verhindert bzw. begrenzt, was zur Sicherung der natürli-
chen Ertragsfunktion beiträgt. Des Weiteren können wasserrückhaltende Maßnahmen in der Agrar-
landschaft Bodenverdichtungen entgegenwirken, was sich unmittelbar auf die natürliche
Ertragsfunktion auswirkt.
Biotopfunktion
Der Begriff Biotopfunktion beschreibt die Leistungs- und Funktionsfähigkeit des Naturhaushalts als
Lebensraum für Pflanzen und Tiere sowie deren Vorkommen und Verbreitung (K
IRSCH-STRACKE
und R
EICH, 2004). Maßnahmen zur Verbesserung des Retentionsvermögens wie die Anlage von
Hecken, Schlaguntergliederung durch Grünstreifen oder die Umstellung auf konservierende Bo-
denbearbeitungsverfahren erhöhen das Lebensraumangebot und oftmals auch die Lebensraum-
qualität in Agrarlandschaften und wirken sich damit unmittelbar auf die Biotopfunktion aus (z. B.
R
ÜTER UND REICH, 2007; KREUTER und NITZSCHE, 2005). Darüber hinaus bewirkt die Reduzierung
von Oberflächenabfluss eine Verringerung von Stoffeinträgen in angrenzende Biotope und hat
damit direkte Auswirkungen auf den Bestand und die Entwicklung der dort vorkommenden Arten
einsc
sserbilanzglied
(S
ANDER, 20
k
a
und Lebensgem
haften (z. B. limnische Ökosysteme).
Grundwasserdargebotsfunktion
In einem Einzugsgebiet kommt es zur Überlagerung einer Vielzahl von Abflussbildungsprozessen.
Diese sind zeitlich und räumlich variabel, d. h. an einem Ort können in Abhängigkeit von Systemzu-
ständen, Wechselwirkungen mit umgebenden Gebieten und der Niederschlagscharakteristik ver-
schiedene Abflussbildungsprozesse stattfinden (U
HLENBROOK, 1999). Das Grundwasserdargebot
bezeichnet die Summe aller positiven Wa
er
04c). Wasserrüc haltungen
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
48
Schriftenreihe, Heft 35/2007

in der Fläche zielen auf einen möglichst langen Verbleib des Niederschlagswassers im Bodenkör-
per und somit auf die Erhaltung und die Verbesserung des Gebietswasserhaushaltes ab (vgl. H
ACH
und HÖLTL, 1989). Die Infiltration von Niederschlagswasser ist wesentliche Einflussgröße der
Grundwasserneubildung, die wiederum eine der wichtigsten Größen der Grundwasserdargebots-
funktion darstellt. Darüber hinaus sorgt ein längerer Verbleib des Wassers im Untergrund für eine
essere Reinigung, wodurch die Grundwasserdargebotsfunktion direkt beeinflusst wird.
holungsfunktion
aßnahmen zur Förderung der Retention von landwirtschaftlichen Flächen haben unmittelbaren
Landschaftsbild. Insbesondere in intensiv genutzten Agrarlandschaften können
en Literaturrecherche und eigenen
odelluntersuchungen basierenden Maßnahmenbewertung standen die Auswirkungen auf den
ie Biotopfunktion und - soweit relevant - den Schutz der abioti-
b
Bioklimatische Ausgleichsfunktion
Die bioklimatische Ausgleichsfunktion beschreibt den durch thermisch oder orographisch induzierte
Ausgleichsströmung bedingten Luftaustausch zwischen vegetationsgeprägten Flächen und an-
grenzenden Siedlungsräumen während strahlungsreicher, windschwacher Hochdruckwetterlagen
(M
AKALA und MAKALA, 2004). Voraussetzung für die Ausbildung von luftaustauschsteuernden ther-
mischen Unterschieden sind strahlungsklimatisch wirksame Umsatzflächen, auf denen in Folge
einer geringeren Wärmeleitfähigkeit sowie einer erhöhten Evapotranspiration gegenüber dem be-
bauten Umland kühlere Luftmassen entstehen (insbesondere landwirtschaftlich genutzte Offenland-
flächen). Wird die Versickerung des Niederschlags in den Boden gefördert, wird er dort gespeichert
und steht einer erhöhten Evapotranspiration zur Verfügung. Die mit der Retention einhergehende
Gebietsverdunstung übt somit Einfluss auf die bioklimatische Ausgleichsfunktion der Landschaft
aus und hat ausgleichende Wirkung auf das Mesoklima.
Landschaftserlebnis und Er
M
Einfluss auf das
sich retentionsfördernde Maßnahmen wie z. B. Hecken oder Feldraine auswirken, indem die Viel-
falt, Eigenart und Schönheit und somit der Erlebnis- und Erholungswert der Landschaft positiv
beeinflusst werden. Durch die Reduzierung von oberflächenabflussbedingten Erosionserscheinun-
gen auf Ackerflächen werden zudem wahrnehmbare Beeinträchtigungen in der Landschaft redu-
ziert, was den Erholungswert der Landschaft erhöht.
4.2.3.2.2
Maßnahmenbewertung
Eine naturschutzfachliche Bewertung des Maßnahmenkatalogs sollte vor dem Hintergrund der in
Kapitel 4.2 dargestellten Umweltproblematik von Agrarlandschaften zu allen o.g. Landschaftsfunkti-
onen Aussagen treffen. Im Vordergrund der auf einer umfassend
M
flächenhaften Wasserrückhalt und d
schen Schutzgüter Klima, Wasser und Boden sowie das Landschaftsbild. Eine abschließende und
detaillierte Bewertung der Umweltverträglichkeit kann an dieser Stelle jedoch nicht erfolgen. Eine
solche Bewertung würde voraussetzen, dass sämtliche zu erwartende Umweltwirkungen vor dem
Hintergrund exakt definierter Zielgrößen durch geeignete, wissenschaftlich belegte Indikatoren im
konkreten räumlich- und zeitlich-funktionalen Zusammenhang betrachtet werden. Unter dem Begriff
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
49
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Umweltwirkungen werden im Folgenden die negativen und positiven Veränderungen verstanden,
die vollständig oder teilweise das Ergebnis der Maßnahmen sind. Im Hinblick auf die hier betrachte-
ten potenziellen Auswirkungen wird auf solche Auswirkungen abgestellt, die aufgrund fachwissen-
schaftlicher Erkenntnisse mit hinreichender Wahrscheinlichkeit erwartet werden können. In diesem
Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die mit einer Maßnahmenumsetzung verbundenen
komplexen ökologischen Ursache-Wirkungsbeziehungen nicht generell gültig sein können. Die
aßnahmen können je nach den vorhandenen Rahmenbedingungen ganz unterschiedliche bis
system entfalten. Obwohl sich die dargestellten Ergebnisse
M
gegensätzliche Wirkungen auf das Öko
in den Grundsätzen nicht ändern werden, kann die Bewertung somit lediglich allgemeine Tenden-
zen wiedergeben.
In der Tabelle 4 ist das Bewertungsergebnis für ausgewählte Naturschutzziele abgebildet. In der
Synopse sämtlicher Maßnahmen lassen sich grundsätzliche Unterschiede in der Wirksamkeit zwi-
schen den Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren, den Maßnahmen der Nut-
zungsänderung und den Maßnahmen der Flurgestaltung erkennen, die nachfolgend in den
Grundzügen dargestellt werden. Konkrete Angaben zum Naturschutzpotenzial und zu erforderli-
chen Schutz-, Pflege- und Entwicklungsmaßnahmen einzelner Maßnahmen können den Maßnah-
mensteckbriefen (Kapitel 4.2) entnommen werden.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
50
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 4: Im Bereich Landwirtschaft vorgeschlagene Maßnahmen und ihre potenzielle
Bedeutung für ausgewählte Naturschutzziele (verändert nach R
ÜTER UND
REICH, 2007)
der Hochwasser-
schutz
Vorbeugen
schutz
Erosions
Stofflicher Boden- und Ge-
hutz
asserneubildung
tz
tsschutz
d Biotopschutz
bund
wässersc
Grundw
Klimaschu
Biodiversitä
Arten- un
opver
Landschaftsbild
und Erho-
lungsfunktion
Biot
A
Maßnahmen der Bodenbearbeitung
und Bestellverfahren
A1 Konservierende Bodenbearbeitung
● ● ◐
/
●● ● ◐ ○ ○ ○
A2 Direktsaatverfahren
● ● ◐
/
●● ● ◐ ○ ○ ○
A3 Konturnutzung
◐ ◐ ◐ ◐ ○ ○ ○ ○ ○
/
B
Maßnahmen der Nutzungsänderung
B1
Aufforstung
/
● ◐
/
● ◐
/
● ◐
/
B2 Umwandlung von Acker in Grünland
/
● ●
/
● ◐
/
● ◐
/
● ◐
/
B3 Flächenstilllegung
/
●● ◐ ● ● ● ● ● ◐
/
C
Maßnahmen der Flurgestaltung
C1 Schlagverkleinerung
/
◐○
/
◐○
/
◐○ ○ ◐ ◐ ◐ ◐
C2 Schlaguntergliederung durch Grünstreifen
◐ ◐ ◐ ○ ○ ◐ ○
/
◐ ○
/
◐ ◐
C3 Schlaguntergliederung durch Gras-/Krautstreifen
◐ ◐ ◐ ○ ○ ● ● ● ●
C4 Anlage von Gras-/Krautsäumen
C5 Anlage von Gewässerrandstreifen
/
◐ ●
C6 Schlaguntergliederung durch Hecken
/
● ●
/
◐ ◐
C7 Anlage von Feldgehölzen
/
● ◐
/
● ●
/
◐ ◐
/
● ●
C8 Begrünung von Abflussbahnen
/
◐ ○
/
● ◐
/
● ◐
/
● ●
C9 Anlage von Abflussmulden
/
◐ ○
/
● ◐
/
● ◐
/
● ◐
/
hohe Bedeutung / starke funktionale Vernetzung
mittlere Bedeutung / mäßige, zumeist indirekte funktionale Vernetzung
geringe Bedeutung / geringe bis keine funktionale Vernetzung
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
51
Schriftenreihe, Heft 35/2007

A) Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren
verfahren insbes
entfalten. Von be
utung sind hier die Verfahren der konservierenden, d. h. pfluglosen
Bodenbearbeitung inkl. der Direktsaat. Angesichts der beträchtlichen umweltökonomischen Prob-
leme der konventionellen Landwirtschaft
en diese
rfah
den letzten J
en zun
end
in den Mittelpunkt des Interesses.
ALZMANN UND RÜTER (2007) wird für
ges
t
tz
d
s
w
-
zielle Bedeutung die Art der Bodenbearb
g fü
e
n
Agrarrau
at
r
Wirkungsgrad der konservierenden Bode
e
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ll
ngriffsintensität der nich
nd
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arb ung führt zu ein
unahme
n Substanz, welche von zen
er
eutung für die Strukt
Sta
ät,
ffer
-
a
log
tivität der Böden ist. Durch ei e ko ervierende
Bodenbearbeitung steigt u. a. die Regenwurmdichte und -aktivität an. Gleichzeitig erfolgt eine bes-
des Ober- und Unterbod
u
der
musgeha
es
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ssert. Durch
o en
durch tiefgrab
h
dem Absterben von Wu
b
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nsleistung und
Mulchschicht aus Er
n
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r O rflä
w
der
Boden sehr effektiv vor Wassererosion gesc
ldversuche in Sach
a
der Bodenverlust im pfluglosen Mulchsaat-V
im Vergleich zu konventionel
w
werde
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B
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erdichtun
r
r
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Bodenfunktionen te enz
vermindert (z.
-
ng, Durchwurzelbarkeit).
Wie die Bewertung zeigt, können die Maßnahmen im Bereich der Bodenbearbeitung und Bestell-
ondere positive Wirkungen auf die abiotischen Schutzgüter Boden und Wasser
sonderer Bede
rück
aus
eitun
nbearb
nisse d
Ve
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Zielerr
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sch ften, Retentionsleistung und die bio
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Hu
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Bode s wird erhö t, was
die Bodenfruchtbarkeit verbe
Makr por , die
ende Regenwürmer ent-
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Flächen um mehr als 95 % reduziert
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Die höhere Tragfähigk
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des Bodens. Hierdurch wi
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end
Be inträchtigungen der
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iell
B. Infiltrationsvermögen, Durch
lüftu
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
52
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 5:
Vergleichende Darstellung von Bodenverlust, Oberflächenabfluss und Endinfilt-
rationsrate bei konventioneller und konservierender Bodenbearbeitung mit Mulch-
saat von Zuckerrüben
Konventionelle
Bodenbearbeitung
(Pflug und Saatbettbereitung)
Konservierende
Bodenbearbeitung
(Zinkenrotor und Mulchsaat)
Bodenverlust 82,8 t/ha 0,15 t/ha
Oberflächenabfluss*
835 l
137 l
Endinfiltrationsrate*
12,6 mm/h
32,8 mm/h
Regensimulationsversuch auf einer Hangfläche mit 19 % Hangneigung, Bodenart toniger Schluff, hangabwärts
bestellte Zuckerrüben (3-Blatt-Stadium), Beregnungsintensität 40 mm/h, Beregnungsdauer 60 min., Regen-
menge 1780 l, Größe der Messparzelle 44 m²
bis Beregnungsende (60. Versuchsminute). Danach abfließendes bzw. versickerndes Wasser
* Summenwerte
ist in den Werten nicht enthalten.
Obwohl mit der pfluglosen Bodenbearbeitung ein höherer Pflanzenschutzaufwand sowie durch
verminderte Stickstoffmineralisation auch eine höhere Stickstoffdüngung verbunden sein kann
(z. B. E
STLER und KNITTEL, 1996; SCHULZE, 1999), hat die erosionsvermindernde Wirkung einen
erheblich geringeren Transport von an das Sediment gebundenen Nähr- und Schadstoffen (z. B.
Nitrat, Phosphat) zur Folge (z. B. F
REDe, 2004). Konservierende Bodenbearbeitungssysteme bis
hin zur Direktsaat können deshalb den Eintrag von Schadstoffen in angrenzende Flächen und
Oberflächengewässer sowie die damit verbundenen Beeinträchtigungen reduzieren. Durch die
Pflanzenrückstände auf der Bodenoberfläche und die veränderten Bodeneigenschaften (insbeson-
dere Bodendichte, Porencharakteristik) wird zudem das Wasserrückhaltevermögen der Ackerflä-
chen verbessert (z. B. Z
IMMERLING, 2004). Dadurch steht mehr pflanzenverfügbares Wasser für die
Landwirtschaft zur Verfügung. Außerdem können konservierend bearbeitete Flächen durch die
Reduzierung des Oberflächenabflusses und die Erhöhung der Infiltration einen wichtigen Beitrag
zum vorbeugenden Hochwasserschutz leisten (z. B. Z
ACHARIAS, 2004; ZIMMERLING et al., 2002).
iese Vielzahl positiver Umweltwirkungen muss - ebenso wie die Senkenfunktion für das klimarele-
d Biotopschutzes und das Landschaftsbild muss die naturschutzfach-
liche Bedeutung der konservierenden Bodenbearbeitungssysteme dagegen als überwiegend gering
eingestuft werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass auch bei bodenschonenden Anbauprinzi-
pien die Hauptursachen der biologischen und ästhetischen Verarmung der Agrarlandschaft beste-
hen bleiben, die in dem Rückgang von naturnahen Landschaftselementen und der großflächigen
Konzentration auf wenige, agrarpolitisch interessante Fruchtarten gesehen werden müssen. Insbe-
sondere die Biotopfunktion wird erheblich beeinträchtigt, indem wertvolle Habitate zahlreicher Tier-
D
vante CO
2
(z. B. HEINEMEYER, 2004) - aus der Sicht des Naturschutzes grundsätzlich positiv bewer-
tet werden.
Für den Bereich des Arten- un
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
53
Schriftenreihe, Heft 35/2007

und Pflanzenarten der Feldflur verloren gehen. Die pfluglose Bodenbearbeitung alleine kann diesen
Konservierende Bodenbear
n können jedoch p
gen auf die biolo-
gische Vielfalt des Ackers
Zahlreiche S
ein mehrjähri-
er Pflugverzicht zu einer
ielle
ßeren
Diversität v
und Regenwürmern im B
t (z. B. K
REUTER und NIT-
et al., 1999). Für den Stamm der Arth
n (z. B. Spinnen, Laufkäfer)
ntersc
he Untersuchungsergebniss
wohl Zunahmen, Abnah-
bleiben
dichten wurden nach
ung von konventioneller
odenbearbeitung (z. B. Einsatz von Pflanzenschutz- und
NDERSEN, 2003; HOLLAND und LUFF, 2000).
ohl verschiedentlich höhere Nestdichten nachgewiesen wurden, war die Reprodukti-
nsrate häufig zu gering für die Aufrechterhaltung stabiler Populationen (HOLLAND, 2004). Die Grün-
Pflanzenarten der Feldflur allenfalls suboptimale Teillebensräume darstellen, die durch ein Netz
Qualitätsverlust nicht kompensieren.
beitungsverfahre
(Schlagebene) haben.
deutlichen Zunahme der mikrob
ositive Auswirkun
tudien belegen, dass
g
n Aktivität sowie zu einer grö
Abundanz und
on Faden-
oden führ
SCHE
, 2005; SEYFARTH
liegen dagegen sehr u
ropode
hiedlic
e vor. So
men als auch gleich
de Individuen
der Umstell
auf konservierende Bodenbearbeitung dokumentiert (H
OLLAND, 2004). Hieraus muss geschlussfol-
gert werden, dass das Vorkommen und die Diversität der Bodenfauna i.d.R. von mehr Faktoren
bestimmt wird als nur von der Art der B
Düngemitteln, Fruchtfolge, Zeitpunkt der Bewirtschaftung, ackerexterne Rückzugsräume) (vgl.
A
Zu anderen Tierartengruppen (z. B. Vögel, Säugetiere) liegen bislang nur sehr wenige Untersu-
chungsergebnisse vor. K
LADIVKO (2001) vermutet jedoch, dass größere Arten i.d.R. anfälliger ge-
genüber der Bodenbearbeitung sind als kleinere Arten. Es ist davon auszugehen, dass unter den
Säugetieren insbesondere die Gruppe der ackertypischen Kleinnager (z. B. Mäuse) von den kon-
servierenden Bodenbearbeitungsverfahren profitieren können. Ernterückstände an der Bodenober-
fläche bieten Schutz, können als Nahrungsquelle dienen und fördern die Bodenfauna, die
wiederum als Futter dienen kann. Am Beispiel der Vögel wurde beschrieben, dass pfluglos bewirt-
schaftete Flächen höhere Individuendichten und eine höhere Artendiversität aufweisen können als
gepflügte Flächen (z. B. B
EST, 1995; CASTRALE, 1985; VALERA-HERNANDEZ et al.; 1997).
S
AUNDERS (2000) dagegen konnte für typische Vogelarten der Agrarlandschaft wie Feldlerche,
Goldammer oder Rebhuhn keine Bevorzugung von konservierend bearbeiteten Flächen feststellen.
Auch die Vermutung, dass aufgrund der auf der Bodenoberfläche verbleibenden Pflanzenreste
potenziell bessere Nistmöglichkeiten für Bodenbrüter bestehen, konnte bisher nicht eindeutig belegt
werden. Obw
o
de hierfür lagen sowohl in den unmittelbaren Beeinträchtigungen und Verlusten durch die
Bewirtschaftung als auch in dem sehr hohen Druck durch Prädatoren. Best (1986, zit. in H
OLLAND,
2004) weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass die konservierende Bodenbearbeitung
unter Umständen sogar eine „ökologische Falle“ für Brutvögel darstellen kann, indem sie die Tiere
von geeigneteren, nicht ackerbaulich genutzten Habitaten anzieht.
Es wird deutlich, dass auch konservierend bearbeitete Äcker für die meisten typischen Tier- und
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
54
Schriftenreihe, Heft 35/2007

aus regionaltypischen Saum- und Kleinbiotopen ergänzt werden müssen. Hinzu kommt, dass pflug-
lose Verfahren kein geeignetes Instrument zur Förderung von Ackerwildpflanzengesellschaften und
er darauf aufbauenden Zönosen darstellen. Die Ursache hierfür ist in den erforderlichen Unkraut-
rspuren hangauf-hangab entstehen. Bei Hangneigun-
en von 3 – 8 % ist die Wirkung der Konturnutzung am größten (S
CHWERTMANN et al., 1990). Bei
hutz in der
grarlandschaft besitzen. Eine besondere Funktion für den vorbeugenden Hochwasserschutz kann
ositive Auswirkungen von Erstaufforstungen sind insbesondere auf vormals intensiv landwirt-
d
bekämpfungsmaßnahmen zu sehen, durch welche die Ausbildung von ackertypischen Wildpflan-
zengesellschaften i.d.R. verhindert wird. Eine solche Förderung kann derzeit nur durch extensive
Bewirtschaftungsstrategien ohne chemischen Pflanzenschutz sowie durch Stilllegungspraktiken
und gezielte Naturschutzmaßnahmen erreicht werden.
Hangparallel bearbeitete Flächen (Maßnahme Konturnutzung) haben einen geringeren Oberflä-
chenabfluss als solche, die in Hangrichtung bearbeitet werden (B
AUMGARTNER und LIEBSCHER,
1996) und können daher einen Beitrag zum Hochwasserschutz leisten. Als weitere positive Um-
weltwirkung ist die Erosionsschutzwirkung zu nennen, die wie die Retentionswirkung besonders
dann gegeben ist, wenn die Bewirtschaftung parallel zu den Höhenlinien erfolgt. Dabei muss darauf
geachtet werden, dass alle Bewirtschaftungsmaßnahmen (also auch Düngung und Pflanzenschutz)
quer zum Hang erfolgen. Es dürfen keine Fah
g
zunehmender Hangneigung und Hanglänge sowie bei sehr extremen Niederschlagsereignissen
nimmt sie ab, weil sich immer mehr Wasser in den Furchen sammelt und die Gefahr steigt, dass
diese durchbrechen. Aus Sicht der Landschaftsästhetik belegen verschiedene Untersuchungen,
dass eine konturangepasste Ackerbewirtschaftung sich positiv auf das Landschaftsbild auswirkt
(z. B. H
OISL et al., 1987).
B) Maßnahmen der Nutzungsänderung
Die geplanten Maßnahmen der Nutzungsänderung können sowohl aus abiotischer und biotischer
Sicht sowie aus der Sicht des Landschaftsbildes eine hohe Bedeutung für den Natursc
A
durch die Umwandlung von Ackerflächen in Wald (Aufforstung) erzielt werden. Durch die hohe
Infiltrationsrate und Wasserspeicherfähigkeit der Waldböden und die permanente Wasseraufnahme
durch Assimilation und Transpiration können Oberflächenabflüsse erheblich reduziert werden (z. B.
B
ORK, 2003; LFP, 2003; MENDEL, 2000; WOHLRAB et al., 1992). In diesem Zusammenhang muss
allerdings betont werden, dass auch die Hochwasserschutzwirkung des Waldes in erheblichem
Maße durch die Bodenverhältnisse unter dem Wald bestimmt wird (z. B. B
OTT et al., 2000). Dies
belegen auch eigene Untersuchungen im Rahmen des HONAMU-Projektes. Grundsätzlich können
Erstaufforstungen von Ackerflächen auch andere Ziele und Maßnahmen des Naturschutzes und
der Landschaftspflege unterstützen. Aber auch negative Auswirkungen wurden beschrieben, einen
Überblick hierüber gibt K
LEIN (1997).
P
schaftlich genutzten Flächen und in waldarmen Landschaften zu erwarten. Hier können diese eine
sinnvolle Ergänzung zur Wiederanreicherung der Agrarlandschaft mit naturnahen Strukturen dar-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
55
Schriftenreihe, Heft 35/2007

stellen. Als positive Wirkungen von Wäldern können die Erhöhung der Biodiversität, die Grundwas-
serschutzfunktion, die Bodenschutzfunktion (Erosion), die Verbesserung des Landschaftsbildes
sowie der Beitrag zum Klimaschutz, zur Luftreinhaltung und zum Lärmschutz genannt werden.
Diese positiven Umweltwirkungen von Aufforstungen bzw. Wäldern in Agrarlandschaften sind be-
kannt und wurden bereits vielfach dokumentiert (z. B. S
TEIDL und RINGLER, 1997b; MEIWES, 1993;
H
OISL et al., 2000). Erstaufforstungen sind allerdings vielfach zu einem Konfliktfeld zwischen Natur-
schutz und Forstwirtschaft geworden. So wurden Erstaufforstungen z. B. als eine Ursache des
rtenrückgangs (K
ORNECK und SUKOPP, 1988) und als Ursache für negative Veränderungen in
Acker in Grünland und die zeitweise oder dauerhafte Stillegung der
lächen können zu einer deutlichen Verbesserung der Wasserrückhaltefähigkeit der Landschaft
; H
UBER et al., 2005). HOISL et al. (2000) weisen ferner
ern werden weiterhin wesentlich auch von der Trophie
er Standorte geprägt (K
LOTz, 1996). Deshalb sollten primär nährstoffärmere Standorte als Bra-
A
Schutzgebieten benannt (HAARMANN und PRETSCHER, 1993). Konflikte aus Sicht des Naturschutzes
ergeben sich vor allem in Bereichen, die noch extensive oder mittelintensive landwirtschaftliche
Nutzungen und entsprechende Biotoptypen aufweisen und in denen die Beibehaltung einer charak-
teristischen Wald-Offenland-Verteilung dem naturschutzfachlichen Landschaftsleitbild entspricht
(K
LEIN, 2003). Probleme können direkt oder indirekt auf Nachbarflächen wirken (z. B. Verinselung,
Barrierewirkung für Migration und Dispersion, Schattenwirkungen, Landschafts-Fragmentierung,
Flächenreduzierung von Wald-Offenland-Grenzlinien, Barrierewirkung für Kaltluftabfluss) (z. B.
G
EIER, 1993; GÜTHLER et al., 2002). Es sind häufig Grenzertragsstandorte mit großer naturschutz-
fachlicher Wertigkeit und/oder Entwicklungsfähigkeit, für die Erstaufforstungen vorgesehen werden.
Dies bringt aus der Sicht des Naturschutzes zusätzliche Probleme mit sich (vgl. G
ÜTHLER et al.,
2002; STEIDL und RINGLER, 1997b).
Auch die Umwandlung von
F
beitragen (z. B. E
RNSTBERGER et al., 1992
darauf hin, dass Brachen und Grünländer besonders in Bereichen mit ansonsten intensiv genutzten
Gebieten das Landschaftsbild anreichern und die landschaftliche Eigenart und Vielfalt erhöhen.
Darüber hinaus können die Maßnahmen zur Verbesserung der Lebensraumfunktion für Tiere und
Pflanzen (Funktion als Lebensraum oder Teillebensraum, als Nahrungsquelle, als Brutgebiet, als
Rückzugsraum, als Biotopverbundstruktur) und der bioklimatischen und lufthygienischen Aus-
gleichsfunktion beitragen (Funktion für die Kaltluftentstehung und -abfluss, die Ausfilterung von
Luftschadstoffen). F
LADE et al. (2003) fordern daher die Bereitstellung eines ausreichenden Anteils
an Brachen bzw. Stilllegungsflächen in der Agrarlandschaft (unterer Schwellenwert bei 10 % Flä-
chenanteil).
Für viele Arten kommt den ein- bis mehrjährigen Stilllegungsflächen eine Schlüsselrolle zu. Das
Naturschutzpotenzial und die Artenvielfalt hängen hierbei nicht nur von der Landschaftsstruktur und
der Verfügbarkeit von Diasporen ab, sond
d
chen genutzt werden, da auf diesen Standorten die vielfältigste Vegetation zu erwarten ist. Wäh-
rend bei Ackerbrachen zumindest in den ersten Phasen mit einer Erhöhung der Artenzahlen zu
rechnen ist, die im weiteren Verlauf der Entwicklung z. T. zurückgehen, erfolgt bei Grünland sofort
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
56
Schriftenreihe, Heft 35/2007

ein drastischer Artenrückgang nach Brachfallen. Deshalb sollten Grünlandbrachen die Ausnahme
bilden. Durch Extensivierung der Grünlandnutzung werden günstigere Naturschutzeffekte bewirkt
(K
LOTZ, 1996).
C) Maßnahmen der Flurgestaltung
In Landschaften, in denen intensive Landbewirtschaftung bei gleichzeitig hoher natürlicher Abfluss-
bildung und Erosionsdisposition Schäden erwarten lässt, ist die Untergliederung und Verkleinerung
von Ackerschlägen ein vorrangiges Anliegen des Naturschutzes. Verschiedene Autoren weisen
darauf hin, dass durch eine kleinparzellierte, vielfältige Landnutzung der Abfluss wesentlich gegen-
über einer homogenen, großflächigen Landnutzung vermindert werden kann - und dies bei durch-
aus gleicher Fruchtartenverteilung (z. B. A
UERSWALD, 2002). WOOLHISER et al. (1996) benutzen in
diesem Zusammenhang den Begriff der sog. „Runon-Infiltration“. Demnach bekommt der Abfluss
durch eine vielfältigere Landnutzung immer wieder die Möglichkeit, von wenig bedeckten Nutzflä-
chen auf gut bedeckte und infiltrationsfähige Nutzflächen zu gelangen und dort zu infiltrieren. Eine
stark eingeschränkte Anzahl an Kulturen in Verbindung mit sehr großen Schlägen beeinflusst dar-
über hinaus auch das Landschaftsbild und die Lebensraumfunktion des Agrarraumes für die Flora
und Fauna (z. B. H
OISL et al., 1987; FLADE et al., 2003). ROTH et al. (1996) betonen jedoch, dass
auch kleine Felder alleine noch keine Garantie für günstige Habitatbedingungen bieten, wenn die
Nutzungsintensität sehr hoch und die Fruchtartenvielfalt sehr gering ist und umgebende Biotop-
trukturen fehlen. Aus naturschutzfachlicher Sicht sollte die Maßnahme der Schlagverkleinerung
saat. Bei Verschlämmung reduziert sich die Retentionsfähigkeit der Maßnahme aller-
ings deutlich.
s
daher mit schlaguntergliedernden Maßnahmen wie z. B. Hecken oder Gras- und Krautsäumen
kombiniert werden.
Aus Sicht des Hochwasserschutzes stellt die Begrünung von Abflussbahnen mit sog. „grassed
waterways“ eine besonders effektive fluruntergliedernde Maßnahme dar. Erfahrungen zur Wirk-
samkeit liegen u. a. bei H
UBER et al. (2005) vor. Bei einer Länge von 650 m und einer Breite von
10-50 m ergab sich eine deutliche Absenkung des Abflusses aus dem Einzugsgebiet (Abflussmin-
derung im Mittel bei 39 %, Minderung des Sedimentaustrags im Mittel um 82 %, Minderung des
Verlustes an mineralischem Stickstoff im Mittel um 84 %). Die Effektivität dieser Maßnahme hängt
wesentlich von der durchflossenen Breite und dem Querprofil ab (H
UBEr et al., 2005; FIENER und
A
UERSWALD, 2005a, b). In Bezug auf die Vegetation zeigte die Sukzessionsbrache Vorteile gegen-
über einer An
d
Zur speziellen Bedeutung von „grassed waterways“ für den biotischen Naturschutz liegen erst we-
nige Untersuchungen vor. B
RYAN und PEASE (1990) haben die Bedeutung für die Vogelwelt unter-
sucht. Sie stellten eine besondere Bedeutung als Nahrungsquelle, Rückzugs- und Brutraum fest.
Während im Umfeld nur 14 Arten nachgewiesen werden konnten, waren auf den Grünstreifen ins-
gesamt 48 Vogelarten vertreten. Je breiter die „grassed waterways“ waren, umso mehr Vögel wur-
den angetroffen (insb. Bruten). Es ist davon auszugehen, dass die allgemeine Funktion der
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
57
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Maßnahme für den Arten- und Biotopschutz und das Landschaftsbild daher ähnlich derer „norma-
ler“ Grasstreifen sind. Beeinträchtigungen ergeben sich vermutlich aufgrund des verhältnismäßig
hohen und regelmäßigen Sediment- und Nährstoffeintrags.
s Naturschutzsicht differenziert zu betrachten. Retentionsbe-
en eine sehr starke Wasserstandsschwankung auf und sind daher häufig
phemer (kurzlebig bis eintägig). Die durch die Maßnahme entstehenden Feuchtlebensräume sind
wemmungen als Schlamm am Gewässerboden abgelagert. R
OWECK (zit. in GRAU-
OGL
et al., 1994) weist deshalb darauf hin, dass in einer Geländesenke auf Dauer keine
Die Anlage von Abflussmulden ist au
cken in Form von Hangmulden (ggf. mit Dämmen und kontrolliertem Auslauf) bewirken nach H
UBER
et al. (2005) eine Verlangsamung des Abflusses (Sedimentation bis zu 50 % der Bodeneinträge)
und eine Verkürzung der abfluss- und erosionswirksamen Hanglänge (Verhinderung von linearer
Erosion). H
ACH und HÖLTL (1989) weisen darauf hin, dass kleine Retentionsbecken relativ schnell
überfüllt sind und daher auf den Ablauf größerer Hochwässer nach Stark- und Dauerregen keinen
wesentlichen Einfluss ausüben können. Für den Wasserrückhalt in der Fläche bei kleineren Nie-
derschlagsereignissen und zur Verhinderung von Humus-, Nährstoff- und Schadstoffeinschwem-
mungen in die Gewässer können sie allerdings viel beitragen, wenn sie laufend unterhalten werden
(G
RAUVOGL et al., 1994; HACH und HÖLTL 1989). Ferner tragen sie als Gewässer zur Grundwasser-
neubildung bei und bereichern das Landschaftsbild.
Aus Naturschutzsicht entsprechen die Abflussmulden am ehesten Kleingewässern, die durch nut-
zungsbedingte Minderung der Retention in natürlichen oder künstlichen Geländevertiefungen ent-
stehen, vergleichbar mit den von G
RAUVOGL et al. (1994) beschriebenen Gewässertyp der
Sekundärpfützen und -tümpeln bzw. den Acker(pseudo)söllen in welligen Landschaften mit abfluss-
fördernden Nutzungen. Derartige Gewässer, die von Oberflächenwasser und Niederschlägen ge-
speist werden, weis
e
besonders durch Schadwirkungen in Folge des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln betroffen, weil
sich diese hier akkumulieren und i.d.R. keine Verdünnung erfolgt.
Mögliche Folgen der Schadstoffbelastung (z. B. Herbizide) sind Sauerstoffmangel bis hin zu Schä-
digungen und der Vernichtung ganzer Lebensgemeinschaften (z. B. Amphibien). Oberflächliche
Abflüsse von landwirtschaftlichen Nutzflächen sind außerdem wegen ihrer Befrachtung mit partiku-
lärem und gelöstem Phosphat hinsichtlich der Eutrophierung problematisch (Huber et al., 2005).
Durch die Eutrophierung in Folge Düngemitteleintrag verändert sich die Lebensgemeinschaft und
es setzt ein rascher Verlandungsprozess ein. Überschüssige Nährstoffe werden ebenso wie mine-
ralische Einsch
V
oligotrophen Lebensräume etabliert werden können. Zwar können kurzfristig Stoffeinträge durch
zusätzliche Pufferstreifen verhindert werden, aber bereits mittelfristig hilft nur noch eine wirksame
Verhinderung des Eintrags. Eine besonders wirksame erosionsmindernde, und damit stoffeintrags-
reduzierende Maßnahme stellt die dauerhafte Anwendung der konservierenden Bodenbearbeitung
auf den angrenzenden Ackerflächen dar. Die Bedeutung der Abflussmulden für Arten- und Lebens-
gemeinschaften ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Neben den Standortbedingungen
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
58
Schriftenreihe, Heft 35/2007

(Geologie/Boden, Topographie, Wasserdargebot, Temperatur), der Oberfläche und Uferlänge,
Tiefe und Volumen, Substrat und Abdichtung, Chemismus (z. B. pH-Wert, Sauerstoffgehalt), dem
Alter, und Nutzungseinflüssen (Eintrag von Pflanzenschutzmitteln, Dünger etc.) ist besonders das
trukturangebot ein entscheidender Faktor für die Artenausstattung (vgl. G
RAUVOGL et al., 1994).
ahlreiche Studien belegen, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der hochwasserschutzre-
eldraine werden daher auch
unehmend mit dem Anstieg der Hochwasserproblematik in Verbindung gebracht (z. B. F
ELDWISCH,
S
Bei optimaler Umsetzung können die Geländemulden eine Lebensraumfunktion für Arten und Le-
bensgemeinschaften temporärer eutropher Stillgewässer übernehmen.
Schlaguntergliedernde Kleinstrukturen wie Hecken, Feldgehölze oder Gras- und Krautstreifen erfül-
len wichtige Funktionen im Naturhaushalt der Agrarökosysteme. Neben ihrer Bedeutung für die
Ästhetik und die Erlebniswirksamkeit der Landschaft (z. B. H
OISL et al., 1987 u. 2000) tragen diese
Maßnahmen zur Erhöhung der biologischen Vielfalt und zum Biotopverbund (z. B. K
RETSCHMER et
al., 1995; LINK, 1998; RECK et al., 1999) sowie zur Verbesserung des Wasser- und Stoffrückhalte-
vermögens bei (z. B. D
E JONG und KOWALCHUK ,1995; HERRMANN, 1995; MEROT, 1999; MICHAEL,
2001; V
IAUD et al., 2005).
Z
levanten Retentionsfunktion der Agrarlandschaft und der Ausstattung mit Strukturelementen be-
steht (z. B. BMVEL, 2005; B
ORK, 2003; DE JONG und KOWALCHUK, 1995; HACH und HÖLTL, 1989;
KNAUER, 1993; MEROT, 1999; PERL et al., 1999; RÜTER, 2006; SCHOB et al., 2004; VIAUD et al., 2005;
W
ERNER, 2000). Flurgliedernde Biotopstrukturen können durch eine Verkürzung von abflusswirk-
samen Hanglängen und durch die Abbremsung und Versickerung von Oberflächenabfluss nach-
weislich zur Reduzierung des Oberflächenabflusses sowie der resultierenden Erosion beitragen. In
Abhängigkeit von Verdichtung und Breite der Strukturen und der Menge des Oberflächenabflusses
kann ein Teil bzw. auch der gesamte Oberflächenabfluss infiltrieren (M
ICHAEL, 2001). Das Ver-
schwinden und die Zerstörung von Biotopelementen wie Hecken und F
z
et al. 1999; P
ESSEL, 1997; VIAUD et al., 2005). Darüber hinaus können die schlaguntergliedernden
Maßnahmen einen wertvollen Beitrag zur Puffer- und Filterfunktion des Naturhaushalts leisten,
indem sie Nährstoffe und Sedimente von den Landwirtschaftsflächen abfangen und einen Eintrag in
angrenzende Biotope vermindern (z. B. F
ABIS et al., 1993; HERRMANN, 1995; KNAUER und MANDER,
1989; S
TEIDL und RINGLER, 1997a).
Die Wirksamkeit der flurgliedernden Maßnahmen für die verschiedenen Landschaftsfunktionen
bzw. Naturschutzziele hängt ganz maßgeblich von ihrem Flächenanteil und der konkreten Ausges-
taltung (z. B. Breite, Dichte, Vegetation) vor Ort ab. Empfehlungen über anzustrebende Mindest-
dichten und Flächenanteile finden sich u. a. bei B
ROGGI und SCHLEGEL (1989), HABER (1993), KAULE
(1985), KNICKEL et al. (2001), KRETSCHMER et al. (1995), RÖSER (1995), ROTH et al. (1996), SRU
(1985) und STEIDL und RINGLER (1997b). Demnach sollten mindestens 5 %, möglichst sogar noch
größere Teile der landwirtschaftlichen Nutzfläche, als Ausgleichsbiotope angelegt werden. Der
Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU, 1985) fordert die Bereitstellung von durchschnittlich
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
59
Schriftenreihe, Heft 35/2007

10 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche für naturbetonte Biotope. Die geforderten 10 % verstehen
sich hierbei als Durchschnittswert, der je nach Naturraum bzw. Agrargebiet variieren und von 5 %
bis über 20 % schwanken kann. Die bloße Annahme von z. B. Heckennetzdichten (z. B. B
ROGGI
und SCHLEGEL, 1989; KAULE, 1985) reicht jedoch alleine nicht aus, um (multi-)funktionale Natur-
schutzkonzepte für die Agrarlandschaft zu entwickeln. Hierfür muss die Heterogenität und räumli-
che Verteilung der aktuellen Biotopausstattung im Zusammenhang mit den Standortpotenzialen für
ie jeweiligen Landschaftsfunktionen berücksichtigt werden.
die Auswirkungen von verschiedenen Flächenanteilen (10, 15, 20 %
nteil der landwirtschaftlichen Nutzfläche) als auch der Einfluss der Landschaftskonfiguration
nden konventionellen (Pflug) als auch einer konservierenden
odenbearbeitung (Zinkenrotor, 30 % Mulchbedeckung) gerechnet.
d
4.2.3.2.3
Exkurs – Fallstudien zur Bedeutung von Saumstrukturen für die Oberflächenab-
flussretention und den Biotopverbund in Agrarlandschaften
Im Rahmen des HONAMU-Projektes wurde anhand zweier Gewässereinzugsgebiete im sächsi-
schen Lösshügelland exemplarisch untersucht, welchen Einfluss verschiedene Ansätze der Land-
schaftsstrukturierung mit Gras- und Krautstreifen auf die Oberflächenabflussretention haben.
Untersucht wurden sowohl
A
(engmaschige bzw. großmaschige Strukturierung). In der Variante „Großmaschige Strukturierung“
wurde die Agrarlandschaft durch ein Netz aus komplexen, bandförmigen Gras- und Krautstreifen
eingefasst. Der Ansatz folgte der klassischen Trennung zwischen intensiv genutzten Produktions-
bereichen (insbesondere Schlaggröße und -zuschnitt) und Bereichen mit Vorrangfunktion für den
Naturschutz. Diese Funktionstrennung ist für das fruchtbare Lösshügelland typisch und wird durch
die aktuelle Förderkulisse begünstigt. In der gegenübergestellten Variante „Engmaschige Struktu-
rierung“ wurden die Biotopstrukturen bei gleichem Flächenumfang als dichtes Netz schmaler Li-
nienelemente angeordnet. Obwohl ein solches Leitbild in der Lössregion aufgrund der historisch
gewachsenen Agrarstruktur wohl nur schwer zu realisieren wäre, bot sich mit diesem Untersu-
chungsansatz die Möglichkeit, die Auswirkungen einer primär naturschutzfachlich motivierten Flur-
gestaltung abzubilden.
Die Prognose der Abflussbildung erfolgte mit dem physikalisch begründeten, ereignisbezogenen
Simulationsmodell EROSION-3D (
V. WERNER; 1995) unter Annahme eines "Worst-Case-Zustands"
mit Anbaukultur Mais im Saatbettzustand und hoher Bodenfeuchte. Die Szenarios wurden sowohl
unter Annahme einer flächendecke
B
In einem zweiten Schritt wurde untersucht, welche Auswirkungen die Szenarios auf den Biotopver-
bund in der Agrarlandschaft haben. Gemäß der Definition des Arbeitskreises "Länderübergreifen-
der Biotopverbund" beschreibt der Begriff Biotopverbund „[...] die Erhaltung, die Entwicklung und
die Wiederherstellung der räumlichen Voraussetzungen und funktionalen Beziehungen in der Natur
und Landschaft mit dem Ziel, Tiere, Pflanzen, ihre Lebensgemeinschaften und Lebensräume lang-
fristig zu sichern. Dabei beziehen sich die räumlichen Voraussetzungen auf die Sicherung und
Bereitstellung von Flächen für ein funktional zusammenhängendes Netz, das landschaftstypische
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
60
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Lebensräume und Lebensraumkomplexe einbindet und das den Auswirkungen räumlicher Verinse-
lung entgegenwirkt" (B
URKHARDT et al., 2003: 418). Biotopverbund kann sinnvoll und überprüfbar
nur im Hinblick auf bestimmte Zielarten geplant werden. Im Rahmen der Fallstudien fiel die Aus-
wahl auf die Roesels Beißschrecke (
Metrioptera roeselii
) (Saltatoria). Die Heuschreckenart erfüllt
sämtliche Kriterien, die in Tabelle 6 dargestellt sind. Mit
Metrioptera roeselii
wird eine in Sachsen
weit verbreitete Heuschreckenart (K
LAUS, 2003) mit Dichteschwerpunkt in langgrasigen Beständen
wie Grünland, Brachen und Staudensäumen betrachtet, welche Saumbiotope sowohl als Biotop-
erbundstruktur aber auch als eigenständigen Lebensraum und als Larvalhabitat nutzt. Die Auswir-
M
v
kungen auf die Biotopverbundsituation bzw. die Überlebensfähigkeit der Zielart wurden mit dem
odell Meta-X (F
RANK et al., 2003) simuliert.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
61
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 6:
Auswahlkriterien zur Ermittlung einer Zielart
Auswahlkriterien
ausreichender Kenntnisstand über die Ökologie der Art
vertretbarer Arbeitsaufwand der Felderhebung
Leitart der offenen Feldflur mit qualitativ und quantitativ hohen Ansprüchen an die Ausstattung
und Struktur der Landschaft
Indikatorfunktion für funktionale Zusammenhänge in der Landschaft
zumindest stetigem Vorkommen im Gebiet
(Meta-)Populationen mit mikroskaligem Verbreitungsmuster/Bezugsgeometrie ähnlich der
Gewässereinzugsgebiete
Die Untersuchungsergebnisse sind ausführlich bei RÜTER (2007) dokumentiert (in Teilen veröffent-
licht bei RÜTEr, 2006; RÜTER und REICH, 2005b). Es stellte sich heraus, dass die Retentionsleistung
von Saumstrukturen mit zunehmendem Flächenanteil ansteigt (Abbildung 25 und Abbildung 26).
Durch eine zielorientierte Maßnahmenplanung und -verortung konnte die Retentionsleistung der
Gras- und Krautstreifen noch optimiert werden. Eine engmaschige Strukturierung erwies sich hier-
bei als hydrologisch und hydraulisch effektiver als eine großmaschige Strukturierung. Ferner wurde
deutlich, dass die Saumstrukturen sowohl bei konventioneller Bodenbearbeitung als auch bei kon-
servierender Bodenbearbeitung zum Wasserrückhalt beitragen. Höchste Effekte konnten durch
eine Kombination von konservierender Bodenbearbeitung und zusätzlichen Biotopstrukturen erzielt
werden.
20jähriges Extremereignis
Worst-Case
0
10
20
30
40
50
Abflussreduzierung [%]
Konventionelle Bodenbearbeitung (Pflug)
Konservierende Bodenbearbeitung
10% Biotopstrukturen
15% Biotopstrukturen
20% Biotopstrukturen
Abbildung 25: Einfluss von Biotopflächenanteil und Bodenbearbeitung auf die Abflussre-
duzierung (Maximum, Minimum, Mittelwert für die Einzugsgebiete Mockrit-
zer Bach und Klatschbach) (verändert nach R
ÜTER, 2007)
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
62
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Auch die Überlebensfähigkeit von
Metrioptera roeselii
ist in den Simulationen mit zunehmendem
angestiegen. Die Untersuchungen belegen, dass durch eine zielorientierte
d die Aussterbewahrscheinlichkeit
den geringen Biotopflächenanteilen von 10 %
ng 27).
Biotopflächenanteil
Maßnahmenplanung die Biotopvernetzung deutlich erhöht un
dadurch verringert werden kann. Insbesondere bei
zeigte die Zielvorgabe der Maßnahmenplanung signifikante Effekte. Eine großmaschige Strukturie-
rung erschien dabei effektiver als eine engmaschige Strukturierung, dies insbesondere bei der
Zielsetzung Biotopverbund (Abbildu
20jähriges Extremereignis
50
[%]
Konventionelle Bodenbearbeitung / Worst-Case
60
Ziel Abflussretention +
Großmaschige Strukturierung
0
10
20
30
40
Abflussreduzierung
Ziel Abflussretention +
Engmaschige Strukturierung
Ziel Biotopverbund +
Großmaschige Strukturierung
Ziel Biotopverbund +
Engmaschige Strukturierung
10% Biotopstrukturen
15% Biotopstrukturen
20% Biotopstrukturen
Abbildung 26: Einfluss von Biotopflächenanteil und Ansatz der Landschaftsstrukturierung
auf die Abflussreduzierung (Maximum, Minimum, Mittelwert für die EZG
Mockritzer Bach u. EZG Klatschbach) (verändert nach R
ÜTER, 2007)
Metrioptera roeselii
/ EZG Mockritzer Bach
0
50
100
150
200
250
300
TM Steigerung [%]
Ziel Abflussretention +
Großmaschige Strukturierung
Ziel Abflussretention +
Engmaschige Strukturierung
Ziel Biotopverbund +
Großmaschige Strukturierung
Ziel Biotopverbund +
Engmaschige Strukturierung
10% Biotopstrukturen
15% Biotopstrukturen
20% Biotopstrukturen
Abbildung 27: Einfluss von Biotopflächenanteil und Ansatz der Landschaftsstrukturierung
auf die Überlebensfähigkeit (TM) von
Metrioptera roeselii
für das EZG Mock-
ritzer Bach (verändert nach R
ÜTER, 2007)
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
63
Schriftenreihe, Heft 35/2007

In der Synopse der Modellergebnisse wird deutlich, dass eine Erhöhung des Biotopflächenanteils
zu einer deutlichen Verbesserung des Wasserrückhaltevermögens und der Biotopverbundsituation
in der Agrarlandschaft führt. Die funktionsspezifische Wirksamkeit von Gras- und Krautsäumen ist
dabei abhängig vom Ansatz der Landschaftsstrukturierung und von der Lage im Raum. Während
sich die Biotopverbundvarianten i.d.R. deutlich positiv auf die Retention auswirkten, führten die
Abflussvarianten erst ab größeren Flächenanteilen zu einer deutlichen Verbesserung der Biotop-
vernetzung. Die größten Synergieeffekte wurden bei 20 % Biotopflächenanteil erzielt. Bei 10 %
Biotopflächenanteil war die Wirkung der Szenarios sehr verschieden (Abbildung 28).
EZG Mockritzer Bach
0,0
0
re10
bg10
be10
rg15
re15
bg15
be15
rg20
re20
bg20
be20
0,5
1,0
1,5
2,0
rg1
Effekt
Abflussreduzierung
Steigerung TM
Synergieeffekt
Abbildung 28: Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse und Synergieeffekte der
Szenarios
(Abflussreduzierung: 20-jähriges Extremereignis, Pflug, Worst-Case; TM:
Metrioptera roeselii
; Synergieeffekte:
kumulativer Effekt; Szenarios: r = Ziel Abflussretention/b = Ziel Biotopverbund, e = Engmaschige Strukturie-
rung/g = Großmaschige Strukturierung, 10/15/20 = Biotopflächenanteil) (verändert nach R
ÜTER, 2007)
4.2.3.2.4
Zusammenfassung
Weil der Großteil der landwirtschaftlichen Fläche nach dem Prinzip des konventionellen Landbaus
bewirtschaftet wird, sollten die vorhandenen Umweltbelastungen im Rahmen dieser Bewirtschaf-
tungsweise so weit wie möglich verringert werden. Es wurde deutlich, dass die Umstellung der
Bodenbearbeitung auf konservierende Verfahren einen großen Beitrag hierzu leisten kann. Nicht
nur aus der Sicht des vorbeugenden Hochwasserschutzes, auch vor dem Hintergrund des Erosi-
onsschutzes und des Klimaschutzes bieten die pfluglosen Verfahren große Vorteile gegenüber den
konventionellen Verfahren.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
64
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Gleichermaßen hat die Bewertung gezeigt, dass eine absolute Beziehung zwischen der Art der
Bodenbearbeitung und der Umweltbelastung nicht gegeben ist. Auch eine pfluglos wirtschaftende
Landwirtschaft ist kein Garant für Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit im Agrarraum, weil
wesentliche Ziele des Naturschutzes und der Landschaftspflege hierdurch nicht beeinflusst und
verwirklicht werden können (z. B. Arten- und Biotopschutz, Biotopverbund, Landschaftsbild) (S
ALZ-
MANN
und RÜTER, 2007).
Obwohl erhebliche Vorteile aus der Sicht des abiotischen Ressourcenschutzes bestehen, muss ein
integrativer Hochwasserschutz in den Einzugsgebieten auf eine insgesamt nachhaltige Entwicklung
der Landnutzung und auf die Sicherung der biologischen Vielfalt abzielen. Ackerbauliche Maßnah-
men wie die Umstellung auf konservierende Bodenbearbeitung sollten daher mit flurgliedernden
Maßnahmen (z. B. Gras- und Krautsäume, Hecken, Feldgehölze) und mit Maßnahmen der Nut-
zungsänderung (insb. Flächenstilllegung, Grünland) kombiniert werden. Angesichts der vielgestalti-
gen Naturschutzziele - z. B. Artenschutz, Erosions- und Gewässerschutz sowie Landschaftsbild -
reicht es hierbei nicht aus, an beliebiger Stelle einen bestimmten Flächenanteil von landwirtschaftli-
cher Nutzung auszunehmen (vgl. SRU, 1985). Vielmehr sind diese Flächen in ein geschlossenes,
die gesamte Agrarlandschaft netzartig durchziehendes System einzubinden, wobei den jeweiligen
standörtlichen Gegebenheiten und den vorhandenen naturbetonten Biotopen Rechnung zu tragen
ist (ebenda).
4.2.3.3
Ökonomische Bewertung der Maßnahmen
Bevor eine Empfehlung für ein Maßnahmenportfolio der einzelnen Steckbriefinhalte gegeben wird,
muss angemerkt werden, dass die in Kapitel 4.2.3 und Kapitel 8.3 zu findenden Aussagen über die
einzelnen Maßnahmen des Katalogs immer Tendenzaussagen darstellen. Die unterschiedlichen
on den
untenstehenden Aussagen geben. Die Bewertungen orientieren sich also immer am Durchschnitt
(z. B. durchschnittliche Ertragslage der Region, durchschnitt-
anwenden können, wenn ihnen regionale Daten wie Bodenart, Baum-
rtenzusammensetzung etc. bekannt sind. Damit spannen die Rechnungen zu z. B. Erosionsver-
meidung auf Ackerschlägen oder Wasserspeicherkapazität durch verschiedene Bewuchsformen
betrieblichen (z. B. Betriebsgröße), lokalen (z. B. Standortfaktoren wie Lage am Hang, verschiede-
ne Bodenarten etc.) und regionalen (z. B. Minder- oder Hochertragsregion) Determinanten des
Umsetzenden (z. B. Landwirt) erfordern stets eine einzelbetriebliche Prüfung. Durch die Vielzahl
der möglichen Fälle und die zum Teil mangelnde Informationslage (siehe z. B. Forstwirtschaft) ist
dies nicht zu vermeiden. Im Einzelfall kann es also je nach Betriebslage Abweichungen v
der Betriebe und ihrer Determinanten
liche Kostensenkungen etc.).
Die Schätzungen für die Retentionskapazitäten stellen ebenfalls Anhaltspunkte dar, weil z. B. Grün-
land oder Wald diverse Unterformen aufweisen und außerdem auf völlig verschiedenen Bodenarten
vorkommen. Die Rechnungen verstehen sich damit als Beispiele unter bestimmten Prämissen. Sie
sind als „Handlungsleitfaden“ für lokal oder regional orientierte Bewertungen zu verstehen, welche
Planer z. B. in Verwaltungen
a
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
65
Schriftenreihe, Heft 35/2007

einen möglichen Rahmen auf, an dem sich die Entscheidungsfindung orientieren kann. Dieser
Rahmen weist damit keinen Anspruch auf absolute Exaktheit aus, bildet aber Mindest- und Durch-
schnittsszenarien. Dieser Rahmen lässt belastbare Schlussfolgerungen zu, auch wenn nicht jeder
Einzelfall erfasst wird.
Um den Gesamtnutzen für den vorbeugenden Hochwasser- und Naturschutz in Sachsen zu maxi-
ieren, sollten aus ökonomischer Sicht zuerst die Maßnahmen des Gesamtkatalogs umgesetzt
nservierende Bodenbearbeitung und die Direktsaat zu nennen. Die volkswirtschaftli-
chen (mit der Teilmenge der umweltökonomischen) Schäden werden bei gleichzeitiger Kostensen-
chwasserschutz (bei allen Kritikpunkten)
ntionellen Methodik hinzuzieht (vgl. Kapitel 4.2.3.2). Die konservie-
nden Verfahren sind folglich nicht isoliert, sondern nur im Verbund mit anderen Maßnahmen
m
werden, die (a) betriebswirtschaftlich und (b) volkswirtschaftlich effizient sind und (c) eine hohe und
relativ verlässliche Hochwasserschutz- und umweltökonomische Wirkung aufweisen. Die Maßnah-
men sollten weiterhin mit (d) großer Flächenausdehnung umsetzbar sein, um über lokale Wirkun-
gen hinaus auch einen deutlichen Effekt auf ganz Sachsen aufzuweisen. Denn eine technisch sehr
effiziente Hochwasserschutzmaßnahme verliert an Bedeutung, wenn sie nur lokal, d. h. auf weni-
gen Prozent der Fläche des Einzugsgebietes anwendbar bzw. Nutzen stiftend ist und ihre Wirkung
für den Freistaat Sachsen marginal ausfällt.
4.2.3.3.1
Ranking der Maßnahmen aus ökonomischer Sicht
Unter diesen Gesichtspunkten sind als primäre Lösungen, was zum einen die ökonomische Effi-
zienz und zum anderen den Zuwachs an Hochwasserschutzleistung über die Größe der Fläche
angeht, die ko
kung in den Betrieben signifikant gesenkt und der Ho
deutlich verbessert. Weiterhin ist eine ausreichend große Fläche vorhanden, um einen signifikanten
volkswirtschaftlichen Nutzen zu generieren. Weil die Umstellung keine Kosten hervorruft, die nicht
durch Erträge gedeckt werden, (die Bewirtschaftung wird auf demselben Schlag umgestellt, ohne
Ertragspotentiale zu schmälern), ist genügend Fläche zur Umsetzung vorhanden. Es muss keine
zusätzliche Fläche hinzugezogen werden. Dies ist bei der Flächenknappheit durch die permanente,
hohe Versiegelungsrate der Landschaft ein wesentlicher Faktor, denn andere Maßnahmen (z. B.
Aufforstung) benötigen Flächen, die vorher in anderer Weise genutzt wurden, z. B. als Acker oder
als Grünland. Allerdings ist als deutliches Manko zu konstatieren, dass die umweltökonomische
Wirkung gering ausfällt, wenn man die nur geringfügig gesteigerten non-use-values wie Förderung
der Biodiversität, Schaffung von Lebensräumen oder Steigerung der Strukturvielfalt der Landwirt-
schaft im Vergleich zur konve
re
(z. B. Vegetationsstreifen) einzusetzen, weil ihre naturschutzfachliche Wirkung sonst zu gering
ausfällt (vgl. S
ALZMANN und RÜTER, 2007).
Vergleicht man die umweltökonomischen Leistungen der oben genannten ackerbaulichen Verfah-
ren mit den umweltökonomischen Leistungen (z. B. Artenschutz, Biotopverbund etc.) als auch der
Hochwasserschutzwirkung von Grünland, Flächenstilllegungen oder der Aufforstung, so sind diese
als vergleichbar gering einzuschätzen. Grünland und Aufforstungen weisen also durch ihren volks-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
66
Schriftenreihe, Heft 35/2007

wirtschaftlichen Nutzen eine größere oder ebenso große Attraktivität im Vergleich zu anderen Maß-
nahmen (z. B. Querbewirtschaftung) auf. Die mangelhafte Erfassbarkeit in Geldeinheiten dieser
Nutzen lässt eine detailliertere Aussage aber nicht zu. Hier soll als Prämisse die Annahme getrof-
fen werden, dass die positiven Externalitäten dieser Maßnahmen insgesamt größer als bei allen
nderen Maßnahmen sind, auch wenn diese Nutzen oftmals nicht monetarisierbar sind. Dies ergibt
die Möglichkeit des naturnahen Waldumbaus ein-
rechnet), leider ist ihre betriebswirtschaftliche Attraktivität im Vergleich zu den Mulchsaatverfahren
isierbaren Nutzen (z. B. CO
2
-
erden, um die Nutzen aus Sicht des Hochwasser- und
esonders des Naturschutzes zu optimieren. Sie werden im ökonomischen Ranking allerdings
a
sich für den Autor u. a. aus der Bedeutung als Lebensraum und über die Flächenausdehnung.
Allerdings ist die großflächige zusätzliche Ausdehnung von Grünland- und Forstflächen wegen der
steigenden Flächenknappheit und der zum Teil betriebswirtschaftlich geringen Effizienz unwahr-
scheinlich, sodass trotz besserer Umweltwirkungen keine größere Anreizwirkung z. B. für den
Ackerumbruch zu Grünland oder Wald zu erwarten ist.
Die Wirkungen der vorhandenen Grünland- und Forstflächen kommen allerdings auf einer relativ
großen Fläche zum tragen (wenn man die Möglichkeit mit einbezieht, intensiv genutzte Grünland-
flächen auf extensiven Betrieb umzustellen und
sehr begrenzt bzw. gering. Ihren hohen, großteils nicht monetar
Senkenfunktion, Artenschutz, Erholungsfunktion der Landschaft) rechtfertigt volkswirtschaftlich eine
Umsetzung trotz der betriebswirtschaftlichen Limitation vor den im Folgenden beschriebenen Maß-
nahmen. Dies impliziert ggf. aber die Notwendigkeit einer verbesserten Förderung (vgl. S
ALZMANN
und RÜTER, 2007).
Eine weitere Gruppe wird durch Maßnahmen gebildet, welche auf Sachsen bezogen flächenmäßig
geringe Anwendung finden dürften und welche positive umweltökonomische als auch hochwasser-
schutzrelevante Nutzen aufweisen. Betriebswirtschaftlich ist diese Gruppe kaum attraktiv. Zu ihr
sind besonders alle Arten von Grünstreifen und Hecken, Feldgehölzen und Abflussmulden zu rech-
nen. Bisher ist die Umsetzung solcher Maßnahmen marginal. Lokal können sie signifikante Hoch-
wasserschutzwirkungen entfalten und ihre umweltökonomische Bedeutung ist trotz kleiner Fläche
für Sachsen sehr hoch. Dies begründet sich z. B. in der Bedeutung für den Biotopverbund (z. B.
durch Hecken, Gras- und Krautstreifen als Linienbiotope oder Feldgehölzen und Mulden als „In-
seln“) und der Schaffung von Lebensräumen als auch der Pufferwirkung bei Boden- und Schadstof-
fabträgen. Aus der Sicht des Naturschutzes wird eine Umsetzung von flurgliedernden Maßnahmen
auf 5 – 20 % der Landwirtschaftsflächen gefordert. Diese Gruppe an Maßnahmen wurde bisher
aber kaum umgesetzt. Setzt man die Prämisse, dass die Umsetzung volkswirtschaftlich erwünscht
ist, so ist es wahrscheinlich, dass hier nicht ausreichend gefördert wird. Diese Maßnahmen sollten
mit ackerbaulichen Verfahren kombiniert w
b
aufgrund der geringen Flächenwirkung für den Hochwasserschutz knapp hinter obigen Maßnah-
men (Wald, Grünland) aufgelistet.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
67
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Zur letzten Gruppe lassen sich die Konturnutzung und die Schlagverkleinerung zählen. Die um-
weltökonomischen Wirkungen als auch der Beitrag zum Hochwasserschutz sind im Vergleich zu
den anderen Maßnahmen als gering anzusehen. Diese Maßnahmen sollten deshalb primär als
begleitende Möglichkeiten angesehen werden, weniger als eigenständige Konzepte.
Tabelle 7:
Ökonomisches Ranking der Maßnahmen
Rang Maßnahmen volkswirt-
schaftlich
betriebs-
wirtschaftlich
umwelt-
ökonomisch
Hochwasser-
schutz
1
Kons. BB.
Direktsaat
++ ++ 0 /+ +
2
Extensives
Grünland/
Stilllegung
++
- / 0
++
+ / ++
2
Aufforstung
Feldgehölze
++ -- ++ ++
3
Vegetations-
streifen und
Mulden
0 -- ++ (+)
4
Schlag-
verkleinerung
+ / 0
0
- / 0
0
4
Querbewirt-
schaftung
- / 0
0
- / 0
0
(-- sehr negativ, - negativ, 0 neutral bzw. mäßig, + positiv, ++ sehr positiv, (+) mit Einschrän-
kung)
5
Expertensystem zur Erstellung von Maßnahmenkarten
Mit Hilfe der Maßnahmenkarten soll für das Einzugsgebiet der Mulde aufgezeigt werden, wo und
welche Änderungen der Landnutzung oder Landbewirtschaftung aus der Sicht des Hochwasser-
schutzes in der Fläche besonders effektiv sind. Sie sind zusammen mit der Potenzialanalyse eine
entscheidender Schritt zur Umsetzungsszenarien und ein wichtiger Baustein in den Handlungsemp-
fehlungen, die von diesem Projekt ausgehen.
5.1
Vorgehensweise
5.1.1 Lösungsansatz
Der in Kapitel 4 vorgestellte Maßnahmenkatalog mit den dazugehörigen Steckbriefen repräsentiert
eine fachübergreifende Wissensdatenbank, die die wichtigsten Maßnahmen für den Wasserrück-
halt in der Fläche im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft und der Landwirtschaft detailliert be-
schreibt. Für die einzugsgebietsweite Anwendung dieses Fachwissens bedarf es eines
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
68
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Bindegliedes, das in der Lage ist, möglichst viele Informationen der Wissensdatenbank auf die
Standorte des Mulde-Einzugsgebietes zu übertragen.
Als Übertragungswerkzeug von der lokalen Ebene zur regionalen Ebene wurde vom Institut für
Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau im Rahmen einer Dissertation
in, 2005) ein computergestütztes GIS-basiertes Expertensystem entwickelt. Dieses Werkzeug
n Maßnahmenbeschreibungen ableiten
eh
mit de
heninfo
n des Ei
ietes ve
s
Ergebnis dieser GIS-basierten
ema
d d
n M
enkar-
ten. Diese Ka
dar, welche Standorte für die betrachteten Maßnahmen geeignet sind.
se Eignun
ert sich auf den Aspek s vorbeugen
ochwasserschutzes, ohne
dabei die Krite
wirtschaftlicher, naturschutzfachlicher, siedlungswasserwirtschaftlicher
und/oder ökon
aus den Augen zu verlieren.
In Abbildung 2
dsätzliche Herangehensweise zur Erstellung der Maßnahmenkarten in
r Schritten
Schritt 1: Aufbereitung der Eingangsdaten
Schritt 2: Klassifizierung/Interpretation der Eingangsdaten
Schritt 3: Entscheidungsprozess
Schritt 4: Ausgabe der
nisse und H
eise aus dem
heidungsprozess.
undsätzlich
en
aßnahmenkarte für den Sied
bereich und n Maßnah-
menkarten für
irtschaftlich genutzten Flächen unterschieden werden, die das Ergebnis
dungsprozess un
ig von der bestehenden Nutzung durchzuführen. Weil die Auswahl der
aßnahmen für urbane und landwirtschaftliche Flächen jedoch keine Überschneidung aufweist und
, wurde auf diesen Aufwand
(J
kann komplexe Entscheidungsprozesse, die sich aus de
lassen, aufn men und diese
n Fläc
Expertensyst
rmatione
nwendung, sin
nzugsgeb
ie sogenannte
rknüpfen. Da
aßnahm
rten stellen
Die
g konzentri
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den H
rien aus land
omischer Sicht
9 ist die grun
vie
dargestellt:
Ergeb
inw
Entsc
Gr
kann zwisch
die landw
der M
lungs
de
zweier separater Expertensystemoperationen sind. Theoretisch wäre es denkbar, den Entschei-
abhäng
M
sich die notwendigen Flächendaten teilweise deutlich unterscheiden
verzichtet.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
69
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
1. Schritt
2. Schritt
3. Schritt
4. Schritt
Ausgangsdaten
Grundwasserflurabstand
Boden
Geländemodell
Klassifizierung und Bewertung
der Einflussfaktoren
Versickerungstiefe
Infiltration
Hangneigung
EXP
Ergebniskarte/
Maßnahmenkarte
Entscheidungs-
hilfeprozess mit
FLEXT
1. Schritt
2. Schritt
3. Schritt
4. Schritt
Ausgangsdaten
Grundwasserflurabstand
Boden
Geländemodell
Klassifizierung und Bewertung
der Einflussfaktoren
Versickerungstiefe
Infiltration
Hangneigung
EXP
Ergebniskarte/
Maßnahmenkarte
Entscheidungs-
hilfeprozess mit
FLEXT
1. Schritt
2. Schritt
3. Schritt
4. Schritt
Ausgangsdaten
Grundwasserflurabstand
Boden
Klassifizierung und Bewertung
der Einflussfaktoren
Versickerungstiefe
Infiltration
EXP
Ergebniskarte/
Maßnahmenkarte
Entscheidungs-
hilfeprozess mit
FLEXT
Geländemodell
Hangneigung
Abbildu
Entscheidungs-Bäumen“, als Matrizen oder im Falle komplexer Regelwerke als Kombi-
nationen dieser Strukturen darstellen (Abbildung 31). Die Komplexität der Regeln ist nicht durch
das Modell, sondern vielmehr durch den Nutzer limitiert.
ng 29:
Lösungsansatz zur Erstellung der Maßnahmenkarten
5.1.2
FLEXT - FLexible EXpert Tool
Wie bereits eingangs erwähnt, wurde für den automatisierten Entscheidungsfindungsprozess auf
Einzugsgebietsebene das computergestütztes Expertensystem FLEXT (Jin, 2005) programmiert.
In der ersten Anwendungsphase müssen die Regeln des Einscheidungsprozesses in das Modell
FLEXT eingegeben werden. FLEXT bietet hierzu eine grafische Oberfläche an. In Abbildung 30 ist
die Eingabemaske zur Definition von Entscheidungsregeln dargestellt. Die Regeln lassen sich in
Form von „
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
70
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Abbildung 30:
Eingabemaske zur Definition von Entscheidungsregeln
Kreuztabelle ausfüllen
Altlastenverdachts-
fläche ?
Durchlässigkeitsklasse des
Bodens (kf-Wert mm/h) =?
Hangneigungsklasse in % ?
Mächtigkeit des
Lockersedimentes (m) ?
0 - 10
0 0 0 1
10 - 90
90 - 150
> 150
0011
0111
1111
0 - 5 %
5 -10 %
10 - 15 %
> 15 %
0.5 - 1.5 m
> 1.5 m
RWB-Art /
Einflussfaktor
Durchlässigkeit
Hangneigung
Faktor XY
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
Wenigstens eine Maßnahme aus
Kreuztabelle möglich:
Keine einzige
Maßnahme aus
Kreuztabelle möglich
Bemer-
kung
1111
1111
1111
1100
1111
Bemerkung
R1
R2
Bem
Bem
Bem
Bem+
Faktor XY
1 1 0 0
1111
Faktor YZ
0001
0111
Faktor YZ
1/0
1/0
1/0
1/0
Bem
Mächtigkeit
Lockersediment
1/0
1/0
1/0
1/0
Bem
ABLV
GW
1/0
1/0
1/0
1/0
1/0
FLV
MV
SPV ABLV
ABLV
GW
1
1
1
1
Ist ein Gewässer in der Nähe, wohin das Regenwasser
eingeleitet werden kann ?
Antwort 1
:
keine RWB möglich
Antwort 2
:
Kombination aus passenden Maßnahmen der
Regenwasserbewirtschaftung und Bemerkungen
Antwort 1
/
Antwort 2
+ ABLOW
Gewässer ?
Antwort 1
/
Antwort 2
Nein
Keine relevanten Flächen für
die RWB
Ja
1
1
1
1
0
1
< 0.5 m
1
1
1
0000
Ja
Nein
Ja
Nein
Antwort 1
:
keine RWB möglich
Knoten
Zwischenresultat
Endresultat
FLV --- Flächenversickerung
MV --- Muldenversickerung
SPV --- Muldenversickerung + erhöhter Speicherbedarf (Rigole)
ABLV --- Versickerung + gedrosselte Ableitung (Mulden-Rigolen-
System)
ABLVGW --- Versickerung + gedrosselte Ableitung mit
Grundwasserbewirtschaftung (Mulden-Rigolen-System mit
Grundwasserregulierung, zB. DVS System)
ABLOW --- direkte Ableitung in ein Oberflächen-Gewässer
R1 ---Bemerkung: Versickerungsanlagen sollten hangparallel
angeordnet werden, erhöhte Kosten zu erwarten
R2 --- Bemerkung: Versickerungsanlagen sollten hangparallel
angeordnet werden, hohe Kosten zu erwarten
RO --- Bemerkung: Altlastenverdachtsfläche. Nach Prüfung der
Untersuchung neue Bewertung (Ausschluss der RWB möglich!)
Bem --- Bemerkungen, falls vorhanden
Bem+ --- Summe der Bemerkungen
1111
0
R0
1
00001
Summe aus
Multiplikation
1/0
1/0
1/0
1/0
FLV
MV
SPV
ABLV
Abbildung 31:
Beispiel für die grafische Darstellung von Entscheidungsregeln
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
71
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Die Prüfung der Regelstruktur im System erfolgt durch Eingabe von ausgewählten Beispielstandor-
ten, wobei die Entscheidungsfindung durch FLEXT grafisch dargestellt wird (Abbildung 32) und
dann mit dem Soll-Ergebnis verglichen werden kann.
Abbildung 32:
Prüfung des Entscheidungsprozesses an Beispielstandorten
In der zweiten Anwendungsphase wird in FLEXT die Verknüpfung zu einer Datenbank aufgebaut,
in der möglichst viele für den Entscheidungsprozess notwendige Parameter für jeden Standort im
Einzugsgebiet der Mulde zu finden sind (siehe Kapitel 5.1.4). Das Modell FLEXT bietet die Mög-
lichkeit, mit unterschiedlichen Datenbankformaten zu interagieren und ist somit als eigenständige
Software an keine bestimmte GIS-Software gebunden. Wichtig zu erwähnen ist, dass bei der Auf-
stellung der Entscheidungsregeln auch der Fall von Datenlücken oder gänzlich fehlende Informati-
onen in der Datenbank berücksichtigt werden können. In diesen Fällen gibt FLEXT Hinweise oder
sogenannte „weiche Kriterien“ aus, die eine Maßnahmen nicht ausschließen, jedoch den Nutzer auf
gewisse Unwägbarkeiten für die betroffenen Standorte aufmerksam machen (siehe Kapitel 5.2.1).
Die dritte Anwendungsphase ist der eigentliche Entscheidungsprozess und das Herausschreiben
der Ergebnisse (in diesem Fall der möglichen Maßnahmen) in die Datenbank. Dies kann als Re-
chenlauf für alle Einträge der Datenbank (Einzelflächen) erfolgen oder für ausgewählte einzelne
Standorte.
urde und
fu
FLEXT gibt.
Abbildung 33 zeigt schematisiert, wie die Erstellung der Maßnahmenkarte realisiert w
welche Verknüp ngen es zwischen dem Geografischen Informationssystem (GIS) und
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
72
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Der Ausgangspunkt in dieser Methodik ist die Entscheidungsmatrix (Abbildung 33, IIb). Grafik IIa in
Abbildung 33 symbolisiert die Software FLEXT.
EXP
GIS
GIS
Einflussparameter
Maßnahmenkarte
FLEXT
Vi
Entscheidungsmatrix
Zielvarianten
V
I3
..
V
V
I
PB
...
I
IIa
IIb
III
EXP
GIS
GIS
Einflussparameter
Maßnahmenkarte
FLEXT
Vi
Entscheidungsmatrix
Zielvarianten
V
I3
..
V
I
PB
...
V
I
IIa
IIb
III
Abbildung 33:
Struktur des Modells FLEXT
Die Software FLEXT hat sich in ihrer Konzeption, Funktionalität und nicht zuletzt in ihrer Leistungs-
fähigkeit als geeignetes Instrument erwiesen, das in der Lage ist, die gewählte Komplexität des
ng auf das Ein-
Grenzwerten
abschließend, wenn dem Modell alle verfügbaren Parameter bekannt sind, gefällt.
Entscheidungsprozesses mit der in diesem Projekt gewählten räumlichen Auflösu
zugsgebiet zu übertragen. Die Berechnungszeiten erlauben es, die Sensitivität von
und Regeln bezogen auf das gesamte Einzugsgebiet zu untersuchen, wobei betont werden muss,
dass die Grenzwerte und Ausschlusskriterien der Entscheidungsmatrix Expertenwissen und Pla-
nungserfahrung widerspiegeln und nicht das Ergebnis von Kalibrierungsprozessen sind.
5.1.3 Entscheidungsmatrix
Aus den vorangegangenen Erläuterungen ist bereits deutlich geworden, dass der Einscheidungs-
matrix in dieser Methodik zur Erstellung der Maßnahmenkarten eine zentrale Rolle zukommt. Das
Format der Matrix ist keine Vorgabe des Modells FLEXT. Ursprünglich war vorgesehen, den Ent-
scheidungsprozess in Form eines Entscheidungsbaumes darzustellen. Der Entscheidungsbaum
entspricht mehr der klassischen Vorstellung eines Entscheidungsprozesses. In ihm werden nach-
einander die Einflussparameter abgefragt und nach jeder Abfrage eine Teilentscheidung gefällt. Bei
dem System der Matrix werden ebenfalls die Einflussparameter der betrachteten Flächen nachein-
ander abgefragt. Eine Entscheidung über die Empfehlung oder den Ausschluss einer Maßnahme
wird aber erst
Der Vorteil dieser Methode ist, dass Kriterien formuliert werden können, die als Entscheidungs-
grundlage eine Kombination von Einflussparametern verwenden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der
Entscheidungsprozess mehr als eine Maßnahmenempfehlung zulässt. Dies ist insbesondere für
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
73
Schriftenreihe, Heft 35/2007

den Planungsprozess wichtig, weil je nach Prioritätensetzung und Akzeptanz von den Entschei-
dungsträgern vor Ort unterschiedliche Maßnahmen bevorzugt werden. Als Gemeinsamkeit der
empfohlenen Maßnahmen ist die positive Wirkung auf den Hochwasserrückhalt hervorzuheben.
In der Matrix wird festgehalten, welche
Maßnahmen in dem Entscheidungsprozess berücksichtigt werden (vgl. Kapitel 4),
Einflussparameter über die Empfehlung oder den Ausschluss einer Maßnahme entscheiden,
Anforderungen oder Grenzwerte ein Standort erfüllen muss, damit es zu einer Empfehlung
einer Maßnahme an dieser Stelle des Mulde-Einzugsgebietes kommt.
Das Ergebnis – die Maßnahmenkarte – ist durch den Aufbau der Entscheidungsmatrix theoretisch
vorbestimmt. Ohne die Kopplung mit den GIS-Daten bleibt das Ergebnis jedoch unvorhersehbar,
weil die Entscheidungsprozesse zu komplex und die Anzahl der betrachteten Einzelstandorte zu
groß ist. Die Kopplung mit dem GIS und die Ausgabe des Ergebnisses im GIS sind daher unver-
zichtbar und rechtfertigten den hohen Aufwand. Es muss aber kritisch festgehalten werden, dass
der Zeitaufwand für die GIS-Aufbereitung beträchtlich ist und nicht unterschätzt werden darf.
Für die praktische Bearbeitung ist weiterhin anzumerken, dass die Auswahl der Einflussparameter
tparameter stark von der GIS-verfügbaren Daten-
rundlage beeinflusst wird. Der Aufbau der Einscheidungsmatrizen zum einen und die Aufberei-
t viele, für
en Entscheidungsprozess relevante Informationen dem Modell FLEXT bereitzustellen.
und die Festlegung der Grenzwerte und Standor
g
tung, Klassifizierung und Zusammenführung der Flächendaten zum anderen musste somit parallel
realisiert werden.
5.1.4
Datengrundlage für das Einzugsgebiet der Mulde
Neben der Qualität der Informationen in der Wissensdatenbank (Entscheidungsmatrix), sind die Art,
Güte und Aktualität der Flächendaten die bestimmenden Einflussgrößen für die Aussagekraft der
Maßnahmenkarten. Ziel der Datenzusammenstellung und -aufbereitung war es, möglichs
d
Wie bereits erläutert und in
Abbildung 33 dargestellt, muss als zweite Eingabekomponente neben
der Entscheidungsmatrix (Abbildung 33, IIb) eine Datenbank (Abbildung 33, I) erstellt werden, die
die Standortinformationen der Einzelflächen im Mulde-Einzugsgebiet enthält. Diese Datenbank
wurde durch Verschneidung verschiedener Flächendaten im GIS erzeugt.
Im Folgenden ist aufgeführt, welchen amtlichen GIS-Kartenwerken die Informationen zu den Ein-
flussparametern entnommen wurden:
Der Bodenkonzeptkarte (Bkkonz50) wurden die Informationen zur Mächtigkeit des Lockerge-
steins, der Bodentyp, der Grundwasserflurabstand sowie die von der Bodenart abhängige hyd-
raulische Leitfähigkeit entnommen. Quelle: LfUG, Freiberg
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
74
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Die Gewässernähe der Standorte wurde aus dem flächendeckend vorliegenden Gewässersys-
tem der Mulde abgeleitet, dass alle Gewässer I. und II. Ordnung umfasst. Quelle: LfUG, Dres-
den.
Die Hangneigung wurde aus dem Digitalen Geländemodell des ATKIS-Datensatzes abgeleitet.
-
tzzonen liegen flächen-
deckend für das Einzugsgebiet vor. Quelle: LfUG, Dresden.
stellte
ethodik auf andere Einzugsgebiete in und außerhalb Sachsens angewendet werden kann. Ein
er Maßnahmenkarte für die landwirtschaftlichen Flächen spielen geogene Ein-
ussfaktoren eine noch ausgeprägtere Rolle als beim Entscheidungsprozess für die Siedlungs-
aßnahmen zum verstärkten
ngsgebiete
t dies nicht notwendig, da technische Maßnahmen (Rigolen) die künstliche Schaffung von Spei-
Vorgaben aus den Ent-
cheidungsmatrizen. Die Klassifikation der Einflussparameter ergibt sich aus den Festlegungen in
ebietes miteinander verschnitten, um je eine Datenbank für
doch vor erhebliche Probleme ge-
stellt hat. Aus diesem Grund wurde für diesen Arbeitsschritt auf das GIS Geomedia Professional
zurückgegriffen.
Quelle: Sächsisches Landesvermessungsamt, Dresden.
Die Informationen zur bestehenden Landnutzung sind ebenfalls dem ATKIS-Datensatz ent
nommen worden. Quelle: Sächsisches Landesvermessungsamt, Dresden.
Die Information zu den Trinkwasser-/ Heilquellen- und Talsperrenschu
Für die verbesserte Beschreibung der Größe der landwirtschaftlich genutzten Bewirtschaf-
tungseinheiten wurden die InVeKos-Daten hinzugezogen. Die Daten stammen aus dem Integ-
rierten Verwaltungs- und Kontrollsystem der Europäischen Union für die Landwirtschaft.
Die zuletzt genannten InVeKos-Daten stellen eine Ausnahme in der Datengrundlage dar. Die ande-
ren Daten, sind allgemein verfügbar und erfüllen damit den Anspruch, dass die hier vorge
M
weiterer Einflussfaktor, der für den Entscheidungsprozess wünschenswert wäre, ist die Information
über Altlasten- bzw. Altlastenverdachtsflächen. Hierzu steht einzugsgebietsweit jedoch keine digita-
lisierte Information zur Verfügung.
Bei der Erstellung d
fl
flächen. Dies lässt sich damit begründen, dass die betrachteten M
Rückhalt auf landwirtschaftlichen Flächen die Infiltrations- und Speichereigenschaften des Bodens
im Ist-Zustand nur sehr begrenzt beeinflussen können. Dies hat zur Folge, dass die Ergebnisse zur
Analyse des Wasserrückhaltepotenzials (Kapitel 3.4) als Einflussfaktoren in den Entscheidungspro-
zess mit aufgenommen wurden. Bei der Erstellung der Maßnahmenkarte für die Siedlu
is
cherpotenzialen im Boden ermöglichen.
Die genannten Daten wurden im ArcView GIS (Version 3.1) aufbereitet. Nach der Aufbereitung der
Daten erfolgte die Klassifikation der Einflussparameter entsprechend den
s
den Entscheidungsmatrizen (vgl.
Tabelle 8 und Tabelle 10). Abschließend wurden die klassifizier-
ten Flächendaten des Mulde-Einzugsg
die Siedlungsgebiete und die landwirtschaftlichen Flächen zu generieren. Die Verschneidung führt
zu einer sehr großen Anzahl von Einzelflächen, deren Darstellung und Handhabung im GIS zwar
ohne weiteres möglich ist, deren Erstellung das ArcView GIS je
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
75
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Auf eine Komprimierung der Datenbank durch räumliche Aggregation oder gröbere Klassifizierung
von Merkmalen konnte verzichtet werden, weil das Modell FLEXT mit seiner sehr leistungsfähigen
etern handelt. Der geringe Rechen-
.2.1
Entscheidungsmatrix für die Siedlungsgebiete
ei der direkten Ableitung in Kanäle oder ins Gewässer nicht
xistiert.
Schnittstelle zum GIS eine Einzelbetrachtung aller Standorte ermöglicht. Diese gilt auch, wenn es
sich um sehr große Einzugsgebiete mit vielen Einflussparam
zeitaufwand eröffnet die Möglichkeit die Sensitivitäten veränderter Entscheidungsregeln zu unter-
suchen.
5.2
Maßnahmenkarten für den Siedlungsbereich
Die Bewertung der urbanen Flächen hat zum Ziel, die Eignung verschiedener Regenwasserbewirt-
schaftungsformen für die bestehenden Siedlungsflächen des Einzugsgebietes zu prüfen.
5
Für den Entscheidungsprozess wurden Informationen zur hydraulischen Leistungsfähigkeit, zur
Mächtigkeit des Lockergesteins, zum Bodentyp, zum Flurabstand, zur Hangneigung, zur Lage der
Gewässer, zur Wasserschutzzonen und zur aktuellen Art der Bebauung/Nutzung der Siedlungsflä-
chen als Einflussfaktoren verwendet (siehe Kapitel 5.1.4 ). Im Vordergrund der Maßnahmenaus-
wahl stehen Mulden-Rigolen-Elemente, die mit ihrer Speicher- und Versickerungskapazität einen
Hochwasserrückhalt bereitstellen, der b
e
Für den Bereich der Siedlungswasserwirtschaft kann auf einen bereits bestehenden „Entschei-
dungsbaum“ aufgebaut werden, der in Zusammenarbeit mit der Ingenieurgesellschaft Prof. Dr.
Sieker mbH entwickelt wurde und bereits erfolgreich auf das Stadtgebiet Chemnitz und andere
urbane Gebiete angewendet wurde.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
76
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 8:
Entscheidungsmatrix für die Siedlungsflächen
Maßnahmen
Flächen-
versickerung
Mulden-
versickerung
Versickerung mit
unterirdischer
Speicherung
Versickerung mit
Ableitung
Versickerung mit
Ableitung und
Stauwasserbewirt-
schaftung
Ableitung ins
Gewässer
Trinkwasserschutz-
zone
Nein, Zone III
Nein, Zone III
Nein, Zone III
Nein, Zone III
Nein, Zone III
ohne Einfluss
Gewässernähe
ohne Einfluss
ohne Einfluss
ohne Einfluss
ohne Einfluss
ohne Einfluss
Ja
Flurabstand
>= 13 dm
>= 13 dm
>= 23 dm
>= 23 dm
10 – 23 dm
ohne Einfluss
Bodenmächtigkeit
>= 5 dm
>= 5 dm
>= 13 dm
>= 13 dm
>= 13 dm
ohne Einfluss
Bodentyp
und
Grundwasser-
und
Grundwasser-
und Grundwasser-
böden
und Grundwasser-
böden
kein Staunässe- kein Staunässe-
kein Staunässe-
kein Staunässe-
böden
böden
kein Grundwasser-
böden
ohne Einfluss
oren
hydraul.
Leitfähigkeit (kf)
>= 100 mm/h
>= 19 mm/h
>= 5 mm/h
ohne Einfluss
ohne Einfluss
ohne Einfluss
Hangneigung
< 15%
< 15%
< 15%
< 15%
< 15%
ohne Einfluss
Ei
Landnutzung
gering
verschmutzte
Flächen
gering
verschmutzte
Flächen
gering
verschmutzte
Flächen
gering
verschmutzte
Flächen
gering verschmutzte
Flächen
gering
verschmutzte
Flächen
nflussfakt
In
biet verwendet wurde. Insgesamt wurden acht Einflussparameter festgelegt, um ent-
cheiden zu können, welche Art oder welche Arten der Regenwasserbewirtschaftung auf den ver-
et eine Standorteigenschaft, die außerhalb des angegebenen
Wertebereichs liegt, den Ausschluss der Maßnahme für diese Fläche, auch wenn alle anderen
Konditionen erfüllt werden. Die grau hinterlegten Felder markierten die Einflussfaktoren, die für die
konkrete Maßnahme kein Kriterium darstellen.
Die betrachteten Maßnahmen zur Regenwasserbewirtschaftung sind die Flächenversickerung,
Muldenversickerung, Versickerung mit unterirdischer Speicherung, Versickerung mit Ableitung,
Versickerung mit Ableitung und Grundwasserbewirtschaftung, Ableitung ins Gewässer und konven-
tionelle Abteilung im Kanalnetz. Die beiden letztgenannten Maßnahmen sind als Hinweise für den
Planungsprozess zu verstehen, da sie keinen positiven, sondern einen negativen Einfluss auf das
Hochwassergeschehen haben. In den Szenarien werden Siedlungsflächen, für die nur die Ablei-
tung ins Gewässer und/oder konventionelle Abteilung im Kanalnetz vorgeschlagen werden, als
Bereich ohne Handlungspotenzial bezeichnet (siehe Kapitel 6).
In Bezug auf ihre Wirkung für den vorbeugenden Hochwasserschutz sind die Flächenversickerung,
die Muldenversickerung und Versickerung mit unterirdischer Speicherung als gleich wichtig einzu-
Tabelle 8 ist die Entscheidungsmatrix dargestellt, die für die Siedlungsflächen im Mulde-
Einzugsge
s
schiedenen Siedlungsstandorten technisch und gestalterisch möglich sind. Die in Tabelle 8
aufgeführten Werte stellen Konditionen dar, die erfüllt werden müssen. Eine Maßnahme passiert
nur dann positiv den Entscheidungsprozess, wenn der Standort die Bedingungen der weißen Fel-
der einhalten kann. Dagegen bedeut
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
77
Schriftenreihe, Heft 35/2007

stufen, weil sie kein Niederschlagswasser über Kanale an das Gewässernetz abgeben. Die Bewirt-
o
en Hochwasserschutz, weil
auch in diesen Anlagen ein Teil des Niederschlagswassers gespeichert und zur Versickerung ge-
bracht wird. Eine ausführliche Darstellung der Wirkung der Regenwasserbewirtschaftung auf den
Hochwasserabfluss ist Teil der Maßnahmensteckbriefe (siehe Anhang).
Ein weiterer Teil der Entscheidungsmatrix sind Grenzwerte oder andere Standortanforderungen,
die nicht zur Empfehlung oder zum Ausschluss einer Maßnahme führen, sondern FLEXT dazu
veranlassen für den betrachteten Standort neben dem Ergebnis auch noch eine weiterführende
Anmerkung in Datenbank zu schreiben. Diese Möglichkeit wurde in FLEXT implementiert,
um besser auf unzureichende Standortinformation (Datenlücken) reagieren zu können und
um zusätzliche, standortspezifischen Handlungsempfehlungen geben zu können, die über die
maßnahmenspezifischen Empfehlungen hinausgehen.
In Tabelle 9 ist aufgeführt, welche Zusatzinformationen bestimmten Siedlungsflächen gegeben
wurden.
schaftungsf rmen mit Ableitung sind nichtsdestotrotz ein Gewinn für d
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
78
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 9:
Zusatzinformationen zum Entscheidungsprozess
Einflussfaktor
Angabe in der GIS-
Datenbank
Anmerkung
Trinkwasserschutzzone Zone III Die Fläche liegt in der Trinkwasser-
schutzzone III
Gewässernähe
Bis 80 m
Prüfung vor Ort, ob Ableitung in das
Gewässer möglich
Flurabstand
Keine Daten
Flurabstand prüfen
Bodenmächtigkeit
Keine Daten
Mächtigkeit des Lockergesteins prü-
fen
Bodentyp Siedlungsböden (keine Prüfung der Bodenverhältnisse
Daten)
Ort notwendig
vor
Bodentyp
Sd-Verdacht
Verdacht auf Stauwasser
Bodentyp Bodenwasserhinweis Ggf. Stauwasser
Hangneigung
5 % - 10 %
Hohe Baukosten
Hangneigung
10 % - 15 %
Sehr hohe Baukosten
Landnutzung Industrie, Verkehrsflä-
chen
Verschmutzungsgrad der Fläche
beachten
Landnutzung
Ortslage
Art der Bebauung prüfen
Für die Siedungsflächen ist die Option der sogenannten „weichen“ Kriterien sehr wichtig, weil ins-
besondere unter Siedlungsflächen die Bodendaten große Informationslücken aufweisen. Der Ur-
sprung dieser Datenmängel ist begründbar mit der Herkunft der Bodenkonzeptkarte, die die
Kombination aus Waldbodenkarte und Mittelmaßstäbiger Landwirtschaftlicher Standortkartierung
ist. Diese Datenlücke konnte im begrenzten Umfang durch die Verbindung der Bodenkonzeptkarte
(M 1 : 25 000) mit der Bodenübersichtskarte (M 1 : 200 000) reduziert werden. Bezogen auf die
Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung in den Siedlungsgebieten muss aber darauf hinge-
wiesen werden, dass die fehlende oder lückenhafte Bodeninformation die Aussagekraft der Maß-
nahmenkarte nicht in dem Maße einschränkt, wie dies für die Maßnahmen im Bereich der
Landwirtschaft gelten würde. Die Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung sind technische
Bauwerke, die in der konkreten Umsetzung eine Reihe von Möglichkeiten bieten, sich den gegebe-
nen Standortbedingungen flexibel anzupassen, ohne dass es dabei zu Einschränkungen der Funk-
tionsfähigkeit kommt.
5.2.2
Ergebnisse für die Siedlungsgebiete
In Abbildung 34 ist das Ergebnis des oben beschriebenen Entscheidungsprozesses für die Sied-
lungsflächen dargestellt. Die Siedlungsflächen im Einzugsgebiet der Mulde umfassen 617 km², was
einem Flächenanteil von ca. 10 % entspricht.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
79
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Insgesamt führte die Verschneidung der Flächendaten zu einer Datenbank mit rund 213.000 Da-
e
uldegebiet, für die im FLEXT-
nd auf der Entsche
id
durchgeführt wurde und
Maßnahmenempfehlungen sowie
n ausgegeben wurden.
tensätzen. J der Datensatz repräsentiert eine Siedlungsfläche im M
Modell basiere
idungsmatrix ein Entsche
Anmerkunge
ungsprozess
Muldenversickerung mit unterirdischem Speicher
Ableitung im Kanal
direkte Einleitung ins Gewässer
Ableitung im Kanal
direkte Einleitung ins Gewässer
Mulden-Rigolen-Systeme
Mulden-Rigolen-Systeme
Muldenversickerung mit unterirdischem Speicher
Versickerungsmulden
Abbildung 34:
Maßnahmenkarte für die Siedlungsflächen
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
80
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Wendet man die Entscheidungsmatrix für einen Beispielstandort an, so ergeben sich ggf. mehrere
mögliche Maßnahmen. Die Festlegung auf eine der möglichen Maßnahmen orientiert sich an öko-
nomischen Gesichtpunkten. D. h. es wird die kostengünstigste Variante favorisiert. Diese Auswahl
der „besten“ Regenwasserbewirtschaftungsart wurde im Nachgang zum Entscheidungsprozess
durchgeführt. Für einen Detailausschnitt nordöstlich der Stadt Chemnitz ist in Abbildung 35 das
Bewertungsergebnis der Siedlungsflächen dargestellt.
Muldenversickerung mit unterirdischem Speicher
Ableitung im Kanal
direkte Einleitung ins Gewässer
Mulden-Rigolen-Systeme
Versickerungsmulden
Muldenversickerung mit unterirdischem Speicher
Ableitung im Kanal
direkte Einleitung ins Gewässer
Mulden-Rigolen-Systeme
Versickerungsmulden
Abbildung 35: Maßnahmenkarte für die Siedlungsflächen – Ausschnitt nordöstlich der
Stadt Chemnitz
Abbildung 36 zeigt die relative Verteilung aller anwendbaren Bewirtschaftungsarten, summiert über
die gesamten Siedlungsflächen des Einzugsgebietes. Es zeigt sich, dass die hier im Hinblick auf
die hochwassermindernde Wirkung besonders interessierenden unvernetzten Formen der Bewirt-
schaftung – die Muldenversickerung und die unvernetzten Mulden-Rigolen-Elemente – mit insge-
samt 29 % einen großen Teil der Siedlungsflächen betreffen.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
81
Schriftenreihe, Heft 35/2007

39%
28%
1%
9%
23%
Ableitung im Kanal
direkte Einleitung ins Gewässer
Mulden-Rigolen-Systeme
Muldenversickerung mit
unterirdischem Speicher
Versickerungsmulden
Abbildung 36:
Prozentuale Verteilung der anwendbaren Bewirtschaftungsverfahren
5.3
Maßnahmenkarten für landwirtschaftliche Flächen
5.3.1
Entscheidungsmatrix für die landwirtschaftlichen Flächen
In Tabelle 10 ist die Entscheidungsmatrix für die landwirtschaftlichen Flächen dargestellt. Die land-
wirtschaftliche Fläche ist in diesem Kontext definiert als Ackerland, Grünland, Gartenland oder
Sonderkulturen, die in ihrer Summe 61 % des Mulde Einzugsgebiets umfassen. Davon sind 70 %
Ackerflächen und nur 1 % Sonderkulturen oder Gartenland. Die Dominanz der Ackerflächen unter-
streicht die Notwendigkeit, Maßnahmen in den Entscheidungsprozess mit aufzunehmen, die insbe-
sondere bei ackerbaulicher Landnutzung angewendet werden können. Im Entscheidungsprozess
wurden Maßnahmen zur veränderten Bodenbearbeitung, zur Änderung der Landnutzung und zur
Flurgestaltung bewertet. Neun der insgesamt 15 betrachteten Maßnahmen beziehen sich aus-
men können auc
chen umgesetzt werden. Eine genaue Charakterisierung der
aßnahmen erfolgte in Kapitel 4.2 sowie im Anhang.
schließlich auf Flächen, die zurzeit für den Ackerbau genutzt werden. Die anderen sechs Maßnah-
h auf Grünlandflä
M
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
82
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Tabelle 10: Entscheidungsmatrix für die landwirtschaftlichen Flächen
Einflussfaktoren
Art der Landw. Nutzung
Hangneigung
potenzielles Wasserspeicherpo-
tenzial im Boden
dominanter Abflussprozess im
natürlichen Zustand
Flurabstand
Gewässernähe
Größe der Ackerschläge
A: Maßnahmen der Bodenbearbeitung und Bestellverfahren
A1
Konservierende Bodenbear-
beitung
Acker
kein
Einfluss hoch
Zwischenabfluss
mittel bis
Oberflächen-,
langsamer
nicht
relevant
nicht
nicht
relevant
relevant
A2
Direktsaatverfahren
Acker
kein
Einfluss hoch
langsamer
mittel bis
Oberflächen-,
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
nicht
relevant
relevant
A3
Konturnutzung (höhenlinien-
parallel)
Acker >3°
mittel bis
hoch
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
relevant
nicht
relevant
B: Maßnahmen zur Nutzungsänderung
B1
Aufforstung
alle
Flächen
kein
Einfluss
mittel bis
hoch
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
relevant
nicht
relevant
B2
Umwandlung von Acker in
Grünland
Acker
kein
Einfluss
mittel bis
hoch
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
relevant
nicht
relevant
B3
Flächenstilllegung (Brache)
alle
Flächen
kein
Einfluss
nicht
releva
Oberflächen-,
langsamer
nt
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
nicht
relevant
relevant
C: Maßnahmen zur Flurgestaltung
C1 Schlagverkleinerung
Acker >3°
nicht
relevant
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
nicht
relevant relevant
>20
C2
Schlaguntergliederung durch
Grünstreifen
Acker <7°
nicht
relevant
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
nicht
relevant relevant
>20
C3
Schlaguntergliederung durch
Gras-/Krautstreifen
Acker <7°
nicht
relevant
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
nicht
relevant relevant
>20
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
83
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Einflussfaktoren
utzung
Hangneigung
nd
Flurabstand
nähe
r Ackerschläge
Art der Landw. N
potenzielles Wasserspeicherpo-
tenzial im Boden
dominanter Abflussprozess
natürlichen Zusta
im
Gewässer
Größe de
C4
Anlage von Gras-
/Krautsäumen
alle
Flächen
kein
Einfluss
nicht
r
Oberflächen-,
lang
ischenabfluss
elevant
samer
Zw
nicht
relevant
nicht
nicht
relevant
relevant
C5
Anlage von Gewässerrand-
streifen
Acker
kein
Einfluss
nicht
relevant
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
Gewä
nah
sser-
nicht
relevant
C6
Schlaguntergliederung durch
Hecken
alle
Flächen
>3°
nicht
relevant
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
relevant
>20
C7
Anlage von Feldgehölzen
alle
Flächen
kein
ss
mittel bis
hoch
Oberflächen-,
langsamer
Zwischenabfluss
nicht
relevant
nicht
relevant
nicht
Einflu
relevant
C8
Begrünung von Abflussbahnen
Acker >7°
mittel bis
Oberflächen-,
fluss
groß
hoch
langsamer
Zwischenab
nicht
nicht
relevant
relevant
C9
Anlage von Abflussmulden
alle
Flächen
>3° gering
alle Abflusspro-
zesse
nicht
relevant
nicht
nicht
relevant
relevant
Insgesamt
den sieben Einflussparameter
gt, u
en,
he
ziellen Maßnahmen standortbez
m
s
d a
v
n
ochw
r-
s
t
s
t
di
e
la
schaftlichen Nutzung, die Hangneigung, das Wasserspei
Boden und der dominan-
t
ustand (Potenzialkarte) sowie der Flurabstand, die Nähe zum
Gewä
Ackerschläge erü
tigt
Wie zu Beginn des Kapitels beschrieben, wird der Ent
ss für landwirtschaftliche
F h
t
ee
t, d
das
che
Abflussbil-
dungs- bz
nzentrationsverhalten der
ssp
eter sind
keine
hdaten“, sond
s E
ik zur Erstellung der
W s
lkarte (S
p
zia
e
3.4)
t
x
der Siedlungsflächen kann auf diese „Spezialdaten“ ver
s Bodenspeicherpotenzial
bei Bedarf beispielsweise in Form von Rigolen künstlich geschaffen werden kann.
wur
festgele
m entscheiden zu könn
welc
poten-
ogen
s haben
öglich
. Als Ein
ind un
flussfak
us Sicht des
oren wurden
cherpotenzial im
orbeuge
e aktuell
den H
Art der
asse
chu zes einen positiven Einflu
ndwirt-
e Abflussprozess im natürlichen Z
sser und die Größe der
b
cksich
.
scheidungsproze
ie sich auf
beziehen. Dies
läc en von zwei zusätzlichen P
w. Abflussko
arame ern b influss
Böden
Spei
e Einflu
r- und
aram
allgemein verfügbaren „Ro
erspeicherpotenzia
ern da
lkarte; si
rgebnis der M
he Kapitel
zichten, weil da
ethod
as
enken oten
. Die En scheidungsmatri
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
84
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Über landwirtschaftliche Maßnah
hen“ Bodenspeichern oder technische Maßnah-
men, die den Bodenspeicher gezielt erweitern, wurde im Projekt diskutiert. Weil jedoch keine Erfah-
rungen zu diesen Maßnahmen vorliegen, wurde auf eine Aufnahme in den Maßnahmenkatalog
bisher verzichtet.
5.3.2
Ergebnisse für die landwirtschaftlich genutzten Flächen
Insgesamt wurden im Rahmen des Entscheidungsprozesses rund 3 761 km² landwirtschaftlich
genutzte Fläche bewertet. Die Verschneidung der Flächendaten führte zu einer Datenbank mit rund
580 000 Datensätzen. Jeder Datensatz repräsentiert einen Teil einer landwirtschaftlich genutzten
Fläche,
ge nnten nflu
d
achb
hen
schei
lächen wurd
d au
t
g
ein Entscheidungsprozess durchgeführt und Maßnahmen
usgegeben.
Im a
s Entscheidungsproz
e
o
chlag
teilweise relativ wenige Maßnahmen ausgeschlossen. Im
dem Ergebnis für die Sied-
lun s
sch
wi
n M hm
ine „beste“
Maßn
Nachgang heraus
werden
a
haf-
ten abhängt, die in der Datenbank nicht erfasst werden.
Die Maßnahmenkarte wurde daher aufgeteilt in eine Se
nnten
Fachplanerkarten
.
Die Fachplanerkarten beinhalten die Information
tials einer
betrachte-
t M
gen
o ass
utz
ig
on
de
zungen. Die Karten sollen dem F chplaner Auskunft erteile
lche
nahme
s e
nnvoll si
rte
en nicht
rd
alen Umsetzungsszenarien. Vielmehr stellen sie Maßnahmenpotenziale dar und dienen als Ein-
die konservierende Bodenbearbeitung (Maßnahme A1)
sind und gleich-
zeitig zu erwarten ist, dass diese Maßnahme auf den ausgewiesenen Standorten positive (Neben-)
men mit „künstlic
der sich in bezug auf eine
det. Für diese F
der
en mit d
na
em FLEX
Ei
T-Mod
ssgrößen von
ell basieren
empfehlungen a
en N
f der En
arfläc
scheidun
unter-
smatrix
R hmen de
ess s werden eine Reihe von Maßnahmen v rges
en und
Gegensatz zu
rtschaftliche
s zu sehr von lo
g flächen kann unter den v
ahme im
orge
gefiltert
lagenen land
, weil die
aßna
kalen St
en ke
ndorteigensc
rie von sogena
des Ums
ersch
etzungspoten
es unabhäng
der 15
en aßnahmen des vorbeu den H chw
von k kurrieren n Nut-
a
nd. Die
n, ob un
n dürf
d we
gleichge
Maß
setzt we
n in
ein m Projektgebiet si
Fachplanerka
en mit
re
stieg in die Erstellung möglicher, fachlich begründeter Szenarien und zeigen die Grenzen der Maß-
nahmen des Maßnahmenkataloges auf.
In den folgenden Abbildungen sind die Ergebnisse des Entscheidungsprozesses für die landwirt-
schaftlichen Flächen dargestellt. Exemplarisch für die 15 untersuchten Maßnahmen erfolgt hier die
grafische Darstellung für
die Konturnutzung – höhenlinienparallel (Maßnahme A2)
die Schlagsgliederung durch Grünstreifen oder Gras- und Krautstreifen (Maßnahmen C2 und
C3)
sowie die Anlage von dezentralen Abflussmulden (Maßnahme C9).
Die Übersichtskarte (Abbildung 37) zeigt, dass von den rund 5 800 km² betrachteter Einzugsge-
bietsfläche ca. 40 % ackerbaulich genutzt werden (ca. 2 300 km²) und hiervon wiederum 75 % (ca.
1 800 km²) für eine konservierende Bodenbearbeitung (Maßnahme A1) geeignet
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
85
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Effekte für den Hochwasserschutz mit sich bringt, weil entsprechend der Standortinformationen ein
großer Teil des zusätzlich infiltrierten Niederschlagswassers im Boden zwischengespeichert wer-
den kann.
geeignete Standorte für
konservierende Bodenbearbeitung
mit Hochwasserschutzwirkung
geeignete Standorte für
konservierende Bodenbearbeitung
mit Hochwasserschutzwirkung
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 37:
Fachplanerkarte für die konservierende Bodenbearbeitung
Die Maßnahmen zur Schlaggliederung (Maßnahmen C2 und C3) haben unabhängig vom potenziel-
len Wasserspeicherpotenzial im Boden einen positiven Einfluss auf dem Hochwasserrückhalt. Aus
em Grund ist ihre Umsetzung auf noc
h mehr Ackerflächen des Einzugsgebietes zu empfehlen
e konservierende Bodenbearbeitung. Das Expertensystem weist ca. 2 000 km² (53 % der
g 38).
rker geneigten Standorten entfalten.
ion von Eigenschaften ist im Einzugsgebiet in nur sehr begrenztem Umfang zu finden.
ewerteten landwirtschaftli-
dies
als di
bewerteten landwirtschaftlichen Flächen oder 76 % der bewerteten Ackerflächen) aus, auf denen
durch Schlaggliederung ein positiver Effekt für den vorbeugenden Hochwasserschutz erreicht wer-
den könnte (vgl. Abbildun
Die Konturnutzung kann ihre Vorteile insbesondere auf stä
Gleichzeitig müssen diese Flächen ein ausreichendes Bodenspeicherpotenzial ausweisen. Diese
Kombinat
Das Umsetzungspotenzial beschränkt sich auf 280 km² bzw. 7 % der b
chen Flächen oder 11 % der bewerteten Ackerflächen (Abbildung 39). Anzumerken ist hierbei, dass
die Konturnutzung (höhenlinienparallele Bearbeitung) durch die Landwirtschaft nur selten umge-
setzt wird, weil sie mit großen bewirtschaftungstechnischen Schwierigkeiten verbunden ist.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
86
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
Die letzte der beispielhaft dargestellten Maßnahmen ist die oberirdische Speicherung von Nieder-
schlagswasser in dezentralen Speichern oder Mulden (Abbildung 40). Diese Form des Hochwas-
serrückhalts ist als Alternativlösung für die Standorte zu sehen, auf denen das Konzept der
Speicherung im Boden aufgrund der Standorteigenschaften versagt. Der Entscheidungsmatrix kann
entnommen werden, dass diese Maßnahme auf all den Standorten empfohlen wird, wo die vier-
zehn zuvor charakterisierten Maßnahmen nicht zur Anwendung kommen können. Der entschei-
dende Einflussparameter in diesem Zusammenhang ist der dominante Abflussprozess im
natürlichen Zustand. Auf Standorten, die von schnellen Abflussprozessen im Boden und an der
Oberfläche geprägt sind, kann nur durch oberirdische Speicherung ein Rückhalt in der Fläche er-
zielt werden. Insbesondere in den Einzugsgebieten der Oberläufe der Mulden sind die Standorte zu
finden, auf denen auf diese Form des Rückhalts in der Fläche empfohlen werden kann. Rund
1.500 km² potenziell geeignete Flächen (40 % der bewerteten landwirtschaftlichen Flächen) hat das
Expertensystem für diese Maßnahme identifiziert.
landwirtschaftliche Flächen, die durch
Schlaggliederung
Hochwasserschutzwirkung bewirken
Grünland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, die durch
Schlaggliederung
Hochwasserschutzwirkung bewirken
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
nd hell-
grün dargestellten Flächen markieren Ackerflächen bzw. Grünland, die aus der Sicht des vorbeu-
Abbildung 38:
Fachplanerkarte für Maßnahmen zur Schlaggliederung
Für einen Detailausschnitt nordöstlich der Stadt Chemnitz sind in den folgenden Abbildungen
(Abbildung 41 - Abbildung 44) die Bewertungsergebnisse der landwirtschaftlichen Flächen noch
einmal im größerem Maßstab dargestellt.
Der Detailausschnitt verdeutlicht die räumliche Auflösung der Maßnahmenkarte. Die rot u
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
87
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
genden Hochwasserschutzes nicht für die jeweilige Maßnahme geeignet sind. Andersfarbig sind
die jeweiligen potenziellen Umsetzungsstandorte dargestellt. Die weißen Bereiche sind im Ist-
Zustand durch andere Landnutzungen wie Wald oder Siedlungen gekennzeichnet. Alle weiteren
Fachplanerkarten für die übrigen betrachteten Maßnahmen sind in digitaler Form in der Datenbank
der landwirtschaftlichen Flächen abgelegt.
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
eine Konturnutzung Hochwasserschutz
bewirkt
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
eine Konturnutzung Hochwasserschutz
bewirkt
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 39:
Fachplanerkarten zur Einführung der Konturnutzung
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
88
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
der Hochwasserabfluss oberirdisch
gespeichert werden sollte
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
der Hochwasserabfluss oberirdisch
gespeichert werden sollte
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 40:
Fachplanerkarte für Maßnahmen zur oberirdischen Speicherung
Ackerland (ungeeignete Standorte)
geeignete Standorte für
konservierende Bodenbearbeitung
mit Hochwasserschutzwirkung
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
geeignete Standorte für
konservierende Bodenbearbeitung
mit Hochwasserschutzwirkung
Grünland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 41: Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für die konservierende Bodenbe-
arbeitung
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
89
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
landwirtschaftliche Flächen, die durch
Schlaggliederung
Hochwasserschutzwirkung bewirken
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, die durch
Schlaggliederung
Hochwasserschutzwirkung bewirken
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 42: Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für Maßnahmen zur Schlaggliede-
rung
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
eine Konturnutzung Hochwasserschutz
bewirkt
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
eine Konturnutzung Hochwasserschutz
bewirkt
Grünland (ungeeignete Standorte)
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 43: Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte zur Einführung der Konturnut-
zung
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
90
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
der Hochwasserabfluss oberirdisch
gespeichert werden sollte
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
landwirtschaftliche Flächen, auf denen
der Hochwasserabfluss oberirdisch
gespeichert werden sollte
Ackerland (ungeeignete Standorte)
Grünland (ungeeignete Standorte)
Abbildung 44: Detailausschnitt aus der Fachplanerkarte für Maßnahmen zur oberirdischen
Speicherung
5.4
Diskussion der Maßnahmenkarten
Die vorgestellte Erarbeitung der Maßnahmenkarten/Fachplanerkarten zeigt auf, welcher räumliche
Betrachtungsmaßstab auf regionaler Ebene (Einzugsgebietsebene) realisiert wurde, welche Ein-
flussparameter in den Entscheidungsprozess einfließen konnten und welchen Einfluss die gewähl-
ten Grenzwerte auf die Verortung der Maßnahmen im Einzugsgebiet der Mulde haben.
Mit Blick auf die Handlungsempfehlungen schließt sich die Erstellung der Maßnahmenkarten in
ihrer methodischen Notwendigkeit ummittelbar an die Ermittlung des Wasserrückhaltepotenzials
an. Nachdem die Wasserrückhaltepotenziale des Einzugsgebietes quantifiziert und qualifiziert
bewertet wurde, kann mit dem Expertensystem die Frage beantwortet werden, welche Maßnahmen
dazu geeignet sind, die Wasserrückhaltepotenziale der Landschaft zu erschließen und in welchen
Bereichen des Einzugsgebietes die geeigneten Umsetzungsstandorte liegen.
Die Erstellung der Maßnahmenkarte für die Siedlungsflächen liefert belastbare, standortangepasste
Aussagen zur Art der Regenwasserbewirtschaftung versiegelter und unversiegelter urbaner Flä-
chen. Die Genauigkeit der Aussagen ist, insbesondere vor dem Hintergrund des Betrachtungsmaß-
Nachverdichtung der einzugsgebietweiten Dokumentation der Einflussparameter erreicht werden.
Hierbei sind insbesondere die Dokumentation von flächenhaften Altlastenstandorten und eine de-
stabs, sehr hoch. Eine weitere Verbesserung der Aussagequalität könnte in erster Linie durch eine
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
91
Schriftenreihe, Heft 35/2007

tailliertere Dokumentation der Baustruktur als wünschenswert, jedoch nicht als zwingend notwendig
zu nennen.
Im Folgenden sollen die Aspekte genannt werden, aus denen sich ggf. weiterer Handlungs- und
Forschungsbedarf ergibt:
Mehrfach wurde darauf hingewiesen, dass der Entscheidungsprozess für landwirtschaftliche
Standorte eine Reihe von Maßnahmen ausgibt und teilweise relativ wenige Maßnahmen aus-
geschlossen werden. Ein Grund hierfür ist sicherlich in der Tatsache zu suchen, dass die ein-
zugsgebietsweite, digitale Dokumentation der Standorteigenschaften nicht vollständig ist.
Während die in der Entscheidungsmatrix genannten Einflussparameter zu den Bodenverhält-
nissen, zur Landnutzung, zur Hangneigung sowie zur Gewässernähe flächendeckend und in
zufriedenstellender Qualität vorliegen, ist die Dokumentation der aktuellen Bewirtschaftungs-
form, die Schlagaufteilung der Feldblöcke, die Anbaufrüchte und Fruchtfolgen sowie die Aus-
stattung der Landwirtschaftsflächen mit flurgestaltenden Elementen nicht dokumentiert.
Es wurde versucht, diesen Informationsmangel auszugleichen, indem die verwendeten Land-
nutzungsdaten (DLM-ATKIS) mit den InVeKos-Daten (Integriertes Verwaltungs- und Kontroll-
system der EU für die Landwirtschaft) verknüpft wurden. Es muss jedoch eingeräumt werden
zukünftigen F
er InVeKos-Daten (Angaben zu Fruchtfolgen, Art der Bodenbear-
beitung) ist zu erwarten, dass der Informationsgewinn für die hier untersuchten Fragestellun-
gen d
weitbes-
te“ Alternative anzubieten. Die Aufstellung der Entscheidungsmatrix unterlag der Abwägung
gt, weil die Hinweise
weniger an die Standorte als vielmehr an die Maßnahmen gekoppelt sind. Somit können die
dungsmatrizen eingebunden wurden.
,
dass der Informationsgewinn dieser Datenverknüpfung letztendlich begrenzt war. Im Zuge der
ortschreibung d
eutlich größer werden wird.
Selbst bei idealer Datengrundlage darf jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass eine
Identifikation einer „besten“ Maßnahme im außerörtlichen Bereich allein durch die hier präsen-
tierte Methodik möglich ist. Dies erscheint nach den Erkenntnissen dieses Projektes auch nicht
sinnvoll. Das Ziel des Entscheidungsprozesses war vielmehr, dem Planer auch die „z
zwischen der landwirtschaftlichen und wasserwirtschaftlichen Bewertung, die zum Ausschluss
von Maßnahmen führt, wenn sie den Zielen des vorbeugenden Hochwasserschutzes entgehen
stehen und dem Anspruch, dem Nutzer des Expertensystems die notwendige Flexibilität (Al-
ternativen) im Planungsprozess zu lassen.
Eine verstärkte Nutzung der FLEXT-Option „weiche Kriterien“ beim Entscheidungsprozess
(siehe Kapitel
5.1) wurde in diesem Zusammenhang nicht weiter verfol
Umsetzungshinweise besser in den Maßnahmensteckbriefen (siehe Anhang) platziert werden.
In diesem Punkt und mit Blick auf die Verifizierung des Entscheidungsprozesses wäre es wün-
schenswert, wenn beispielweise im Rahmen von Entwicklungs- und Erprobungsvorhaben eine
weitere Vertiefung des vorgelegten Ansatzes anhand von Fallstudien stattfinden könnte, wie er
für die Siedlungswasserwirtschaft bereits existiert.
Es ist festzuhalten, dass naturschutzfachliche Einflussfaktoren nicht direkt in die Entschei-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
92
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Aus naturschutzfachlicher Sicht wäre eine typisierte Standortbewertung für Maßnahmen des
vorbeugenden Hochwasserschutzes nur in begrenztem Maße sinnvoll, weil diese in der Regel
zu verallgemeinernd und der notwendige örtliche Bezug nicht vorhanden wäre. Eine fundierte
enhänge voraus. Deshalb können konkrete Entscheidungsregeln nur für
.3 und 4.2.3).
ew-Shape-Format zur Verfügung stehen. Darüber
te aus der Landwirtschaft, dem Naturschutz
naturschutzfachliche Bewertung setzt eine Berücksichtigung der konkreten räumlich-
funktionalen Zusamm
wenige Teilaspekte generell formuliert werden. Dazu gehört z. B. die vorrangige Sicherung
vorhandener Flächennutzungen/Biotoptypen in Schutzgebieten. Die darüber hinausgehenden
entscheidungsrelevanten Naturschutzaspekte können nur dann einen hinreichenden Konkreti-
sierungsgrad im Sinne einer Handlungsanleitung erfahren, wenn sie die speziellen Bedingun-
gen und die naturräumlichen Gegebenheiten bei der Maßnahmenumsetzung vor Ort
berücksichtigen. Zu diesem Zweck wurde ein Kriterienkatalog zur Auswahl und Umsetzung der
einzelnen wasserrückhaltenden Maßnahmen erstellt (siehe Kapitel 4.2.3.2), dessen Anwen-
dung einzelfallbezogen und auf die Ausnutzung der vorhandenen Synergieeffekte mit anderen
Naturschutzzielen ausgerichtet ist.
Die ökonomischen Einflussfaktoren wurden aus dem programmgestützten Entscheidungspro-
zess ausgeklammert und nur für den Bereich der siedlungswasserwirtschaftlichen Maßnahmen
zur Festlegung der „besten“ Maßnahme genutzt. Im landwirtschaftlichen Bereich wurde hierauf
verzichtet, da die ökonomische Einschätzung komplexer ist und eine Einengung der Maßnah-
men beim realisierten Stand des Entscheidungsprozesses nicht angezeigt erscheint. Wie beim
naturschutzfachlichen Aspekt wurde auch eine maßnahmenbezogene ökonomische Bewer-
tung vorgezogen (siehe Kapitel 4.1
Die Einbindung forstwirtschaftlicher Maßnahmen und Einflussfaktoren in den Entscheidungs-
prozess ist möglich und wünschenswert. Im Rahmen des Projektverbundes wurden forstwirt-
schaftliche Maßnahmen mit Vertretern der TU Dresden, Institut für Allgemeine Ökologie und
Umweltschutz (DBU-Projekt „Hochwasserschutz und naturschutzgerechte Behandlung um-
weltgeschädigter Wälder und Offenlandbereiche im Osterzgebirge“) diskutiert. Eine konkrete
Einbindung konnte allerdings im Rahmen dieses Projektes nicht realisiert werden.
Es bleibt noch einmal darauf hinzuweisen, dass alle Maßnahmenkarten in der digitalen Dokumenta-
tion dieses Berichtes als GIS-Dateien im ArcVi
hinaus enthält der Datenträger eine lauffähige Version der Software FLEXT mit den Entschei-
dungssystemen für die urbanen und die landwirtschaftliche Flächen. Über eine interaktive Abfrage
der standortspezifischen Verhältnisse kann damit der interessierte Nutzer lokal angepasste Emp-
fehlungen für sein Planungsgebiet innerhalb oder außerhalb des Einzugsgebietes der Mulde abfra-
gen.
Die Zielgruppe dieser Informationen sind Planer und Entscheidungsträger aus der Wasserwirtschaft
und der Siedlungswasserwirtschaft, aber auch Fachleu
und der Landes- und Regionalplanung sowie Bauleitplanung. Sowohl die Karten als auch das Pro-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
93
Schriftenreihe, Heft 35/2007

gramm informieren über die Bandbreite der wasserrückhaltenden Maßnahmenalternativen und sind
damit ein nützliches Hilfsmittel zu Beginn des Planungsprozesses vor Ort.
6
Mögliche Umsetzungsszenarien und ihre Auswirkungen auf die Hochwasserent-
stehung
6.1
Vorgehensweise
Ein verbesserter Wirkungsnachweis von flächenhaften Hochwasserschutzmaßnahmen war eine
Kernaufgabe des Projektes. Um Aussagen zur Wirkung von Maßnahmen in der Fläche auf das
Hochwassergeschehen treffen zu können, muss das Verhalten der Maßnahmen während eines
Hochwasserereignisses beschrieben werden und es muss festgelegt werden, in welchem Maße die
betrachteten Maßnahmen im Einzugsgebiet umgesetzt werden können.
Zu beiden Aspekten wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhaben Methoden und Ergebnisse
erarbeitet, die im Folgenden vorgestellt werden. Wie bereits in den Kapiteln 4 und 5 werden die
n des flächenhaften Hochwasserschutzes auf
odell diente, wurden ein Teileinzugsgebiet der Mulde und schließlich das Gesamteinzugsge-
iet hydrologisch modelliert.
Hochwasser-Flächenmanagements bilden.
Ergebnisse für die Siedlungsgebiete und die landwirtschaftlichen Flächen separat vorgestellt, auch
wenn in diesem Kapitel deutlich wird, dass es durchaus methodische Gemeinsamkeiten gibt. Dies
bezieht sich nicht nur auf die hydrologische Modellierung der beiden Bereiche mit dem gleichen
Modell STORM.
Die Frage nach der Umsetzbarkeit der in Kapitel 4 vorgestellten Maßnahmen mündet in der Festle-
gung fachlich begründeter Szenarien. Diese Szenarie
regionaler Ebene (Einzugsgebietsebene) erheben nicht den Anspruch, unverändert umgesetzt zu
werden. Es sollen jedoch fiktive Zukunftszustände entwickelt werden, die in Art und Umfang der
vorgeschlagenen Maßnahmen sowie in ihrer zeitlichen Dimensionen realistisch sind. Die in Kapitel
5 erläuterten Maßnahmenkarten und die in Kapitel 3 dargestellte einzugsgebietsweite Ermittlung
des Wasserrückhaltepotenzials (Senkenpotenzials) bilden die Grundlage für die Aufstellung von
realistischen Zukunftsszenarien für das Einzugsgebiet der Mulde.
Die Parametrisierung der hydrologischen Wirkung der einzelnen Maßnahmen erfolgte im ersten
Schritt anhand von überschaubaren, kalibrierbaren Beispielflächen - sogenannten Testflächen. Der
Vorteil dieser Herangehensweise ist, dass die Abflussbildungsprozesse und das Speicherverhalten
unter einheitlichen Randbedingungen besser bewertet und verglichen und andere sich überlagern-
de Effekte zunächst ausgeblendet werden können. Erst nach Abschluss dieser Phase, die der
Implementierung des vorhandenen hydrologisch-bodenphysikalischen Prozessverständnisses in
das M
b
Die modelltechnische Abbildung der Szenarien mit Hilfe eines Niederschlags-Abfluss-Modells soll
den Nutzen der Maßnahmen quantifizieren und die Basis für eine zukünftige Optimierung des
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
94
Schriftenreihe, Heft 35/2007

6.2
Entwicklung von Umsetzungsszenarien
6.2.1
Umsetzungsszenario für die Siedlungsgebiete
Sowohl bei der Erstellung der Szenarien im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft als auch im
zung
t der Mulde genauer untersucht. Für den Bereich der urbanen Gebiete wurde
die u
genwasserbewirtschaftung durch Mulden-Rigolen-Elemente (MRE)
rgrund abgeben. Damit ist
ie hochwassermindernde Wirkung dieser Anlagen in jedem Fall höher als die von Systemen mit
es Szenario wäre es falsch davon auszugehen, dass dieses Potenzial vollständig
usgeschöpft d. h. umgesetzt wird. Das tatsächliche Abkopplungspotenzial bestehender Siedlungs-
et. In diesem Einzugsgebiet ist
in „Abkopplungsprogramm“ mit diesem Ziel im Jahre 2005 gestartet worden (B
ECKER et. al, 2005).
Differenzierung erfolgen.
trachtung ausgeschlossen, die im Bereich einer 80 m-
Bereich der Landwirtschaft wurde jeweils eine Maßnahme ausgewählt und deren mögliche Umset-
im Einzugsgebie
nvernetzte Form der Re
ausgewählt.
Die MRE sind von besonderer Bedeutung für den Wasserrückhalt, weil sie im Gegensatz zum
vernetzten Mulden-Rigolen-System das gesamte Neiderschlagswasser bis zum Erreichen ihrer
Speicherkapazität dauerhaft zurückhalten und von dort aus in den Unte
d
gedrosselter oder gar vollständiger Ableitung ins konventionelle Trennsystem oder Gewässernetz.
Die Maßnahmenkarte für die Siedlungsgebiete weist aus, dass 28 % der bestehenden Siedlungs-
flächen im Mulde-Einzugsgebiet mit Hilfe unvernetzter Mulden-Rigolen-Elemente entwässert wer-
den könnten (siehe Kapitel 5).
Für ein realistisch
a
flächen ist weitgehend unabhängig von den bekannten Einflussfaktoren zur Bestimmung der Art der
Regenwasserbewirtschaftung. Hier spielen vielmehr die Eigenschaften der einzelnen Grundstücke
und Gebäude die entscheidende Rolle, über die in der notwendigen Detailliertheit flächendeckend
keine Informationen vorliegen. Es wurde daher angenommen, dass rund die Hälfte der potenziellen
Flächen mittel- bis langfristig mit einer dezentralen Regenwasserbewirtschaftung ausgestattet wer-
den können. Als Planungszeitraum für ein solches Ziel können 15 Jahre als realistisch angesehen
werden. Die Zielvorgabe einer 15 %-igen Abkopplung in 15 Jahren zu realisieren, wurde bereits in
einem Planungsvorhaben im Einzugsgebiet der Emscher verwend
e
Wie in Kapitel 5 erläutert, konnte die Auswahl von 15 % der geeigneten Siedlungsflächen zwar
nicht nach der von Bandermann et al. (2005) beschriebenen Methodik zur Erstellung einer Ankopp-
lungspotenzialkarte erfolgen, trotzdem wurden Kriterien formuliert und angewandt, die zu einer
qualifizierten Auswahl der Flächen führen. In diesem Zusammenhang kommt den Hinweisen, den
sogenannten „weichen Kriterien“ des Entscheidungsprozesses, eine entscheidende Bedeutung zu
(siehe Kapitel 5.2.1). Unter den Standorten, die mit Hilfe von FLEXT als geeignet für die Bewirt-
schaftung mit Mulden-Rigolen-Elementen identifiziert wurden, kann anhand dieser hilfreichen Zu-
satzinformationen eine weitere
In einem ersten Schritt wurden die Flächen aus dem Szenario ausgeblendet, die zwar für MRE
geeignet sind, auf denen die Gefällesituation jedoch hohe Baukosten verursachen wird. Außerdem
wurden die Flächen von einer weiteren Be
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
95
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Zone
draulischen Kurzschlusses liegt es im
sser realisiert werden kann und
dorte zu sein. Die Anwendung dieser Filterkriterien reduzierte den betrach-
ten Flächenanteil von 28 % auf 25 %. Eine weitere Reduktion der betrachteten Flächen auf 15 %
ßlich um versiegelte Flächen. Basierend auf den Erfahrungen der
genieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH bei der Ermittlung von Abkopplungspotenzialkarten
um die Gewässer liegen. Neben der Gefahr des hy
Bereich des Möglichen, dass hier eine direkte Ableitung ins Gewä
daher durch die konkrete Planung favorisiert wird.
In einem zweiten Schritt wurden die Flächen eliminiert, auf denen die momentane Nutzung eine
erhöhte Verschmutzung vermuten lässt oder die aufgrund der Bodentypinformationen im Verdacht
stehen, Stauwasserstan
te
musste nach dem Zufallsprinzip erfolgen. Der Versuch, eine zusätzliche Filterung der Flächen über
die hydraulische Leitfähigkeit der Standorte zu realisieren, führte zu keinem Erfolg, weil bereits im
Rahmen des FLEXT-Entscheidungsprozess die hydraulische Leitfähigkeit als Ausschlusskriterium
angewendet wurde. Dies hat zur Konsequenz, dass die Gesamtheit der MRE-Standorte in einem
Kf-Wertebereich zwischen 5 mm/h und 15 mm/h liegen.
Im Ergebnis wurden 87 km² der Siedlungsflächen im Einzugsgebiet der Mulde ausgewählt. Hierbei
handelt es sich nicht ausschlie
In
konnte den verschiedenen Baustrukturen näherungsweise ein Versiegelungsgrad zugeordnet wer-
den. Danach lassen sich die ausgewählten Flächen des Einzugsgebietes differenzieren in 50 km²
versiegelte und 36 km² unversiegelte Flächen. Der mittlere Versieglungsgrad liegt bei 58 %, wobei
dieser je nach Teileinzugsgebiet zwischen 56 % und 60 % variiert.
Um eine räumlich differenzierte Darstellung der Ergebnisse des Szenarios zu ermöglichen, wurde
das Einzugsgebiet der Mulde in 30 Teileinzugsgebiete eingeteilt. Die Untergliederung orientierte
sich an den hydrologischen Einzugsgebietsgrenzen des Gewässersystems sowie an der natur-
räumlichen Gliederung des Einzugsgebietes (siehe
Abbildung 45 ). Der Bereich des Einzugsgebie-
tes nördlich von Leipzig ist in der Teileinzugsgebietseinteilung nicht mehr berücksichtigt, da dieses
Teilgebiet erst an der Grenze zu Sachsen-Anhalt der Mulde zufließt und die Abflüsse vor dem
„Mündungspegel“ der Mulde (Bad Düben) nicht mehr erfasst werden.
Die räumliche Verteilung der Siedlungsgebiete im Einzugsgebiet (siehe Maßnahmenkarte) führt
zwangläufig dazu, dass der angestrebte Anteil abgekoppelter Flächen von 15 % nicht in jedem
Teileinzugsgebiet erreicht werden kann. 15 % Abkopplung wird daher in dieser Arbeit als ein ein-
zugsgebietsweiter Mittelwert verstanden, der sich nach den ausgewiesenen Potenzialen der Maß-
nahmenkarte richtet und von Teileinzugsgebiete zu Teileinzugsgebiete zwischen 1 % und 21 %
variiert.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
96
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
image
Abbildung 45: Teileinzugsgebiete für die Szenarienerstellung (Codierung entspricht der
Benennung der Teileinzugsgebiete im hydrologischen Modell)
6.2.2
Umsetzungsszenario für die landwirtschaftlichen Flächen
Wie bereits erwähnt, wurde auch für die landwirtschaftlichen Flächen eine Maßnahme ausgewählt
und deren mögliche Umsetzung im Einzugsgebiet der Mulde genauer unt
de di
ersucht. Ausgewählt wur-
e konservierende Bodenbearbeitung (Mulchsaat), weil sie von besonderer Bedeutung im Ein-
allgemein anerkannte Bewirtschaftungsform (vergleichbar mit der technischen Versicke-
rung in den Siedlungsgebieten für die Siedlungswasserwirtschaft), die dem Landwirt weiterhin eine
wirtschaftliche, ackerbauliche Nutzung ermöglicht und deren zunehmende Anwendung eine gute
Grundlage für ein realistisches Szenario darstellt.
zugsgebiet der Mulde ist. Zum einen hat die Maßnahmenkarte für die landwirtschaftlichen Flächen
eine sehr großes Umsetzungspotenzial für die konservierende Bodenbearbeitung im Einzugsgebiet
ausgewiesen, was auf den hohen Anteil an Ackerflächen insbesondere im Mittel- und Unterlauf der
Mulde in Verbindung mit nachgewiesenen großen Senkenpotenzialen zurückzuführen ist (siehe
Kapitel 5.3). Zum anderen handelt es sich bei dieser Art der landwirtschaftlichen Bodenbearbeitung
um eine
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
97
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Hinzu kommt, dass die Implementierung der konservierenden Bodenbearbeitung in die sächsische
Landwirtschaft seit geraumer Zeit sowohl praktisch als auch wissenschaftlich vom Projektpartner
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft begleitet wird. Seit Herbst 1993 wird die konservie-
rende Bodenbearbeitung in Sachsen über der Programm „Umweltgerechte Landwirtschaft“ (UL)
gefördert. Dies geschah ursprünglich, weil die konservierende Bodenbearbeitung einen effektiven
Schutz des Bodens gegen Wassererosion bietet. Anhand der Statistiken des Förderungspro-
gramms UL lässt sich nachvollziehen, wie sich die Anwendung der konservierenden Bodenbearbei-
tung in den verschiedenen Einzugsgebieten der sächsischen Ämter für Landwirtschaft entwickelt
hat.
0.00%
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
Kalenderjahre
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
1996
2005
Flächenanteil
Zwickau
Zwönitz
Freiberg-Zug
Mittweida
Mockrehna
Abbildung 46: Entwicklung der konservierenden Bodenbearbeitung in verschiedenen Ein-
zugsgebieten der Ämter für Landwirtschaft (Quelle: Sächsische Landesan-
stalt für Landwirtschaft, UL)
Abbildung 46 zeigt, wie sich die konservierende Bodenbearbeitung in Sachsen in den letzten Jah-
ren zunehmend durchgesetzt hat. In den Bereichen einzelner Ämter für Landwirtschaft ist die kon-
servierende Bodenbearbeitung auf dem Weg, die vorherrschende Form der landwirtschaftlichen
Bodenbearbeitung zu werden. Allerdings wird auch deutlich, dass es große Unterschiede zwischen
den landwirtschaftlichen Regionen im Einzugsgebiet gibt (siehe Abbildung 47).
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
98
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
20 –30%
30 –40%
10 -20%
Legende:
20 –30%
30 –40%
10 -20%
20 –30%
30 –40%
10 -20%
Legende:
Abbildung 47: Anteil der konservierenden Bodenbearbeitung in den Einzugsgebieten der
Ämter für Landwirtschaft im Jahr 2004 (Quelle: Sächsische Landesanstalt
für Landwirtschaft, UL)
Die Bestandsaufnahme für das Jahr 2004 wurde als Grundlage für die Festlegung des Ist-Zustands
Abbildung 45) si
Zustand unter kon
der anderer Aspek-
te auch sinnvoll zu sein mag, dass aber die Wirkung für den vorbeugenden Hochwasserschutz
vermutlich gering ist. Unter der Vorgabe, dass nur die Standorte bei der Szenarienerstellung be-
rücksichtigt werden, die als dominanten Abflussprozess die Tiefenversickerung oder sehr langsame
verwendet. Von den insgesamt 2 361 km² Ackerfläche in den 30 Teileinzugsgebieten (siehe
nd unter Berücksichtigung der oben vorgestellten Anteile rund 650 km² im Ist-
servierender Bearbeitung.
Im Rahmen der Erstellung der Maßnahmenkarte für die konservierende Bodenbearbeitung wurde
erläutert, dass nicht alle Ackerflächen für den vorbeugenden Hochwasserschutz geeignet sind. Ein
Vergleich mit der Entscheidungsmatrix (Tabelle 10 in Kapitel 5) zeigt, dass auf Ackerflächen mit
geringem Wasserrückhaltepotenzial und der Tendenz zu schnellen Zwischenabflüssen die konser-
vierende Bodenbearbeitung wohl möglich und aus Sicht des Erosionsschutzes o
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
99
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
Zwischenabflüsse aufweisen, verringert sich der Umfang der geeigneten Ackerflächen auf
1 840 km². Das entspricht 78 % der gesamten Ackerflächen. Werden zusätzlich noch die Ackerflä-
chen von der Betrachtung ausgeschlossen, die ein nur geringes Wasserrückhaltepotenzial
(< 40 mm bei einem 72-stündigen Regenereignis; siehe Kapitel 3) haben, dann reduziert sich die
Flächenpotenzial für konservierende Bodenbearbeitung mit Hochwasserschutzwirkung auf 1 785
km². Hierbei ist anzunehmen, dass von diesen Flächen bereits rund 500 km² (28 % im Ist-Zustand)
bereits konservierend bearbeitet werden.
Legende:
Konventionelle Bodenbearbeitung
Konservierende
Bodenbearbeitung im IST-Zustand
Konservierende
Bodenbearbeitung im IST-Zustand
Abbildung 48: Angenommener Ist-Zustand der konservierenden Bodenbearbeitung in
Einzugsgebiet der Mulde im Jahr 2004
Die genaue Lage der konservierenden bearbeiteten Ackerschläge kann aus der vorliegenden Da-
tengrundlage nicht ermittelt werden. Deshalb stellt die in Abbildung 48 dargestellte Verteilung der
konservierenden Bodenbearbeitung eine fiktive Annahme dar, die sich jedoch bezüglich der darge-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
100
Schriftenreihe, Heft 35/2007

stellten Flächenanteile an den bekannten Anteilen der konservierenden Bodenbearbeitung im Ein-
zugsgebiet der Vereinigten Mulde orientiert. Abbildung 48 zeigt nur die 1 785 km² Ackerflächen, die
laut Maßnahmenkarte für den Hochwasserrückhalt geeignet sind (vgl. Abbildung 37).
Mit Blick auf die Entwicklung der konservierenden Bodenbearbeitung in den vergangenen Jahren
(17 % mehr konservierende Bodenbearbeitung in sieben Jahren), ist es keine unrealistische An-
nahme, wenn von einer weiteren Zunahme der konservierenden Bodenbearbeitung in der sächsi-
schen Landwirtschaft ausgegangen wird.
Als Zielvorgabe für das hier vorgestellte Szenario wird ein Anstieg des Flächenanteils der konser-
vierenden Bodenbearbeitung um 20 % in den nächsten 10 Jahren festgelegt. Je nach Lage der
geeigneten Ackerflächen könnte dann der Anteil der konservierenden Bodenbearbeitung in den
Regionen zwischen 30 % und 60 % liegen. Im gesamten Einzugsgebiet der Mulde kämen 350 km²
konservierend bearbeitete Ackerflächen hinzu. Bezogen auf die laut Maßnahmenkarte geeigneten
Ackerflächen läge der Anteil der konservierenden Bodenbearbeitung dann bei 48 %. Betrachtet
man alle Ackerflächen des Einzugsgebietes unabhängig von ihrer Bedeutung für den Hochwasser-
schutz, so handelt es sich lediglich um eine Steigerung des Anteils der konservierenden Bodenbe-
arbeitung um 15 %.
In Abbildung 49 ist dargestellt, welche Verteilung von konservierend und weiterhin konventionell
bearbeiteten Ackerflächen im Einzugsgebiet der Mulde für die hydrologische Modellierung ange-
nommen wurde.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
101
Schriftenreihe, Heft 35/2007

image
image
Konventionelle Bodenbearbeitung
Konservierende Bodenbearbeitung
plus 20% SZENARIO
Legende:
Konservierende Bodenbearbeitung
plus 20% SZENARIO
Konventionelle Bodenbearbeitung
Legende:
Abbildung 49: Zukunftsszenario der konservierenden Bodenbearbeitung im Einzugsgebiet
der Mulde (plus 20 %)
Bei der Auswahl der zusätzlich konservierend bearbeiteten Flächen wurden zwei Ansätze gewählt.
Beim ersten Ansatz wurde unter Beachtung der Eignung der Flächen für den Wasserrückhalt nach
dem Zufallsprinzip 350 km² Ackerfläche selektiert. Beim zweiten Ansatz wurden bevorzugt die
Flächen herausgefiltert, die nach Analyse des Wasserrückhaltepotenzials (siehe Kapitel 3) ein
besonders großes Speichervermögen besitzen.
6.3
Modelldiskussion
Für die Abbildung zukünftiger Nutzungs- und Bewirtschaftungsszenarien ist der Einsatz von Nie-
derschlags-Abfluss-Modellen notwendig. Im Rahmen des Projektes wurden insbesondere von den
Projektpartnern aus der Wasserwirtschaft, der Landwirtschaft und dem Naturschutz Überlegungen
zur bestmöglichen Modellierung der betrachteten Maßnahmen angestellt.
Während für den Bereich der Siedlungswasserwirtschaft bereits zu Projektbeginn die Eignung des
Modells STORM (IPS, 2006) feststand, musste mit Blick auf die landwirtschaftlichen Maßnahmen
die passende Modellsoftware noch ermittelt werden. Die Formulierung der spezifischen, maßnah-
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
102
Schriftenreihe, Heft 35/2007

menbezogenen Anforderungen an das Modell ergab, dass eine Abbildung aller genannten Maß-
nahmen mit einer Software nicht realisiert werden kann. Insbesondere für die Abbildung der Maß-
nahmen zur Flurgestaltung (Maßnahmengruppe C in Tabelle 10) sind die einzugsgebietsweite,
verfügbare Datengrundlage und die dazu passenden, konzeptionellen Modellansätze hydrologi-
scher Niederschlags-Abfluss-Modelle nicht detailliert genug. Alternativ wurden daher im Rahmen
von Fallstudien einzelne Teileinzugsgebiete mit dem Modell EROSION 2D/3D (S
CHMIDT et al.,
1996) modelliert und die hydrologischen Effekte untersucht (siehe Kapitel 4.2.3.2 u. 7.2.6).
Wie in Kapitel 6.2 dargestellt, wurden auf Einzugsgebietebene die hydrologischen Auswirkungen
der konservierenden Bodenbearbeitung betrachtet. Um den zusätzlichen Wasserrückhalt konser-
vierend bearbeiteter Ackerflächen gegenüber gepflügten Flächen modelltechnisch darstellen zu
können, muss die Verschlämmung und die Infiltration über vertikale Makroporen im Modell berück-
sichtigt werden (Zacharias, 2007). Weil keines der verfügbaren Modelle diese Prozesse in ausrei-
chend parametrisierbarer Form abbilden konnte, wurde in Zusammenarbeit mit der Ingenieur-
gesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH das Modell STORM hierzu ertüchtigt.
Dabei dienten Modellkonzepte aus verschiedenen bestehenden Programmen als Ausgangspunkt.
So hat N
IEHOFF (2001) für das Modell WASIM mit Topmodel-Ansatz (SCHULLA, 1999) Modellansätze
für die Verschlämmung und den vertikalen Makroporenfluss entwickelt, die als Grundlage dienten.
Weitere Informationen zu den verwendeten Modellansätzen und insbesondere zu deren Parametri-
sierung finden sich in den folgenden Kapiteln.
N-
6.4.1 D etzter Mulden-Rigolen-Elemente
g ist, die ober- und unterirdischen Speichervolumina der
Eleme
n, dass die Anlagen im Durchschnitt höchstens einmal in fünf
Bodens nur in Grenzen
au bestimmt werden kann, ist ein Sicherheitszuschlag im Sinne der verringerten Überlastungs-
6.4
A-Modellierung möglicher Umsetzungsszenarien - Siedlungsgebiete
imensionierung unvern
Nachdem in Kapitel 6.2.1 das betrachtete Siedlungsszenario für das Einzugsgebiet der Mulde er-
läutert wurde, soll nun vorgestellt werden, welche Eigenschaften die Mulden-Rigolen-Elemente
haben müssen, um den gewünschten Entwässerungskomfort in der Siedlungswasserwirtschaft zu
gewährleisten. Vorweg kann festgehalten werden, dass die hier präsentierte Vorgehensweise der
üblichen Dimensionierung mittels Langzeitkontinuumssimulation entspricht.
Generelle Zielgröße der Bewirtschaftun
nte insgesamt so zu bemesse
Jahren überlastet werden. Diese in S
IEKER et al. (2006) empfohlene Überlastungshäufigkeit von
n = 0,2 wird in Anlehnung an die Überlastungshäufigkeit existierender konventioneller Trenn- oder
Mischsysteme gewählt, die nach allen Erfahrungen zwischen n = 0,5 und n = 0,33 liegt. Weil jedoch
bei Versickerungsanlagen die Durchlässigkeit des natürlich anstehenden
gen
häufigkeit zu empfehlen.
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
103
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Ein weiterer, bisher wenig beachteter Aspekt kommt hinzu: Wenn ein Grundstück dezentral so
bewirtschaft wird, dass unterhalb der Überlastungsgrenze von n = 0,2 keinerlei Regenabfluss das
Grundstück verlässt, muss diese Vorgabe sowohl für den versiegelten wie für den unversiegelten
Teil des Grundstücks gelten, d. h., auch die unversiegelten Anteile eines Grundstücks müssen
durch vorsorgliche Maßnahmen so bewirtschaftet werden, dass für sie ebenfalls das Überlastungs-
kriterium von n = 0,2 gilt. Naturgemäß haben jedoch unversiegelte Flächen eine eigene Versicke-
rungsfähigkeit, die bei der Bemessung eventuell zusätzlich erforderlicher Speichervolumina zu
berücksichtigen ist.
Tabelle 11: Randbedingungen der Dimensionierung und Speichervolumina der Testflächen
Name der Niederschlagsstation
Dresden
Beginn der Messreihe
1951
Ende der Messreihe
2004
Anzahl der Beobachtungsjahre [a]
54
mittl. Jahresniederschlagshöhe [mm/a]
725
hydraulische Leitfähigkeit (kf-Wert)
2,78*10
-6
[m/s]
m³/1000m² m³/ha
Muldenvolumen 18.16 182
versiegelte
Rigolenvolumen 33.44 334
Testfläche
Speichervolumen des
Mulden-Rigolen-Elements
51.60 516
liche
ina
Muldenvolumen 2.88 29
Rigolenvolumen 11.76 118
erfor
Speiche
unversiegelte
Testfläche
Speichervolumen des
Mulden-Rigolen-Elements
14.64 146
der
rvolum
Die notwendigen Speichervolumina zur Einhaltung der vorgegebenen Überlastungshäufigkeit von
= 0,2 wurden mit dem Modell STORM nach dem Verfahren der Langzeitsimulation berechnet.
e dabei jeweils eine Überlaufhäufigkeit von n = 1 zugrundegelegt, d. h.,
er Überlauf der Mulde in die Rigole springt einmal jährlich an. Das Gesamtelement wird jedoch nur
einmal in fünf Jahren überlastet.
n
Maßgebliche Einflussgrößen sind dabei die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (kf) des anstehen-
den Bodens und die örtliche Niederschlagscharakteristik, die nicht allein durch die unterschiedli-
chen Jahresniederschläge, sondern auch durch die unterschiedlichen Häufigkeiten und Intensitäten
der einzelnen Niederschlagsereignisse bestimmt wird.
Im Folgenden werden die notwendigen Speichervolumina dargestellt, die sich unter Nutzung der
langjährigen kontinuierlichen Niederschlagsreihen der Station Dresden ergeben haben. Sie werden
für zwei Testflächen von jeweils 0,1 ha für versiegelte und unversiegelte Flächen berechnet. Für die
Versickerungsmulde wurd
d
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
104
Schriftenreihe, Heft 35/2007

Die Tabelle 11:
zeigt im oberen Teil die Kennwerte der Niederschlagsstationen und die zugehö-
rigen kf-Werte. Im unteren Teil sind die berechneten Speichervolumina der Mulden und Rigolen für
die versiegelte Fläche (2. bis 4. Zeile) und für die unversiegelte Fläche (5. bis 7. Zeile) dargestellt.
In der 4. Zeile ist die Summe aus Mulden- und Rigolenvolumen für die versiegelte Fläche angege-
ben. Rund 52 m³ Speichervolumen pro 1 000 m³ (520 m³/ ha) angeschlossene Flächen müssen die
Mulde-Rigolen-Elemente bereithalten. Dieses sind – verglichen mit den in der Siedlungswasser-
wirtschaft üblichen Volumina von Regenüberlaufbecken oder Regenrückhaltebecken – bisher un-
bekannt hohe Werte. Die 7. Zeile zeigt die Summe des Mulden- und Rigolenvolumens für die
Die Dimensionierung für alle MRE des Einzugsgebietes kann bzw. muss sich auf die hier darge-
stellten Annahmen beschränken. Sie kann sich auf den einen angenommenen Kf-Werte (2,78*10
-6
m/s oder 10 mm/h) reduzieren, da die für MRE geeigneten Standorte eine relativ einheitliche hyd-
raulische Leitfähigkeit aufweisen (siehe Kapitel 6.2.1). Andererseits muss es bei dieser einen Di-
mensionierung bleiben, weil lediglich für die Niederschlagsstation Dresden ausreichend lange
historische Regendaten für die Langzeitsimulation zur Verfügung standen.
6.4.2
Rückhaltevermögen dezentraler Bewirtschaftungsmaßnahmen bei hochwas-
serverursachenden Niederschlagsereignissen
Für die einzugsgebietsweiten Berechnungen können nun die ermittelten Speichervolumina auf die
für das Szenario ausgewählten Flächen übertragen werden (siehe Kapitel 6.2.1). Bei einem mittle-
ren Versiegelungsgrad von 58 % ergibt sich ein spezifisches mittleres Speichervolumen von rund
360 m³ je Hektar abgekoppelte Fläche.
Dieses bauliche Speichervolumen ist noch nicht das Rückhaltevolumen der dezentralen Bewirt-
schaftungsanlagen. Dieses ergibt sich bei hochwasserverursachenden Niederschlägen erst aus der
Summe des baulichen Speichervolumens und dem Versickerungsvolumen während der Dauer des
Niederschlags. Diese Summe wird den Hochwasserabflüssen durch die dezentrale Bewirtschaftung
im Sinne einer physikalischen Senke entzogen und stellt die eigentliche Rückhaltewirku g der
in mm, die an drei für das Einzugsgebiet
tar dezentral bewirtschafteter Siedlungsfläche. Umgekehrt ist das
unversiegelte Fläche. Sie beträgt 14,6 m³ pro 0,1 ha. bzw. 146 m³ pro ha.
n
dezentralen Bewirtschaftung dar. Das auf diese Weise aktivierte Senkenpotenzial ist von der Sum-
me und dem zeitlichen Verlauf der Niederschläge und bei einzugsgebietsweiter Betrachtung auch
von der örtlichen Verteilung der Niederschläge abhängig.
Tabelle 12 zeigt im oberen Teil vier Niederschlagsereignisse, die im Muldegebiet zu Hochwasser-
abflüssen geführt haben, mit den Niederschlagshöhen
repräsentativen Stationen – Fichtelberg (Erzgebirge), Chemnitz (Hügellandanteil), Leipzig (Flach-
landanteil) – registriert wurden. Im unteren Teil sind die sich ergebenden relativen Senkenpotenzia-
le des baulichen Speichervolumens (360 m³/ha) angegeben. Es ist zu erkennen, dass das
Senkenpotenzial – bei gleichem baulichen Speichervolumen – erwartungsgemäß dort am höchsten
ist, wo die größten Niederschlagshöhen fallen (Fichtelberg). Das Rückhaltevolumen schwankt zwi-
schen 450 m³ und 925 m³ je Hek
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aktivierte Senkenpotenzial dort am kleinsten, wo die geringsten Niederschlagshöhen auftraten
(Leipzig). Dort wird das bauliche Speichervolumen bei diesen Ereignissen mit Werten zwischen
250 m³/ha und 320 m³/ha noch nicht einmal ausgeschöpft. Daraus lässt sich jedoch nicht direkt
folgern, dass die baulichen Speichervolumen für MRE im Raum Leipzig überdimensioniert sind.
Das Speichervolumen kann durchaus für kurze Starkregen, die einmal in fünf Jahren erreicht oder
überschritten werden, erforderlich sein.
Damit zeigt sich ein bisher wenig oder gar nicht beachteter Vorteil unvernetzter dezentraler Bewirt-
schaftungsanlagen: Im Hinblick auf den Rückhalt von hochwasserverursachenden Niederschlägen
lde unter Vorgabe des
rtlich ungleichmäßig verteilten) Regenereignisses vom August 2002 (Elbehochwasser) und unter
dabei
chwerpunkte potenziellen Rück-
entfalten sie dort ihre höchste Wirkung, wo der höchste Niederschlag fällt.
Die örtliche Verteilung des Senkenpotenzials hängt jedoch nicht nur von der örtlich unterschiedli-
chen Überregnung, sondern auch von der örtlichen Verteilung der Siedlungsflächen innerhalb des
Einzugsgebietes ab. Abbildung 50 zeigt die örtliche Verteilung des potenziellen Rückhaltevolumens
unvernetzter dezentraler Bewirtschaftungsanlagen im Einzugsgebiet der Mu
der Annahme, dass ein „Abkopplungsszenario“ von 15 % umgesetzt sei. Erwartungsgemäß ragen
die großen Siedlungsgebiete Chemnitz, Zwickau usw. als S
haltevolumens heraus.
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Tabelle 12: Niederschlagshöhen im Einzugsgebiet der Mulde und aktiviertes Senkenpoten-
zial bei hochwasserverursachenden Niederschlägen
Niederschlagshöhe [mm]
Hochwasser-
Zeitraum
Ereignis-
dauer
Station
Fichtelbe
Station
Station
rg Chemnitz Leipzig
10.8. - 14.8.2002
5 d
260
108
56
25.8. - 5.9.1995
12 d
195
127
57
30.8. - 13.9.1990
15 d
110
96
66
7.8. - 12.8.1978
6 d
97
78
62
Hochwasser-
Zeitraum
Ereignis-
dauer
Station
Fichtelberg
Station
Chemnitz
Station
Leipzig
10.8. - 14.8.2002
5 d
173%
136%
80%
25.8. - 5.9.1995
12 d
257%
177%
70%
30.8. - 13.9.1990
15 d
144%
124%
78%
7.8. - 12.8.1978
6 d
125%
112%
89%
Mittelwert 175% 137% 79%
100 % entsprechen dem baulichen Speichervolumen der
Mulde und der Rigole
Abbildung 51 zeigt schematisch – wieder auf das Hochwasser vom August 2002 bezogen – welche
quantitativen Auswirkungen das betrachtete Szenario auf das Gewässersystem der Mulde hat und
wie sich die Senkenpotenziale entlang der Gewässerstrecken kumulieren. Am Ausgang des Mul-
deeinzugsgebietes summiert sich der Rückhaltevolumen bei diesem Ereignis auf 4,43 Mio. m³.
Tabelle 13 stellt die einzugsgebietsweit summierten Senkepotenziale der vier in Tabelle 12 aufge-
führten Niederschlagsereignisse einander gegenüber. Die Werte schwanken zwischen
3,52 Mio.
m³ und 5,94 Mio. m
3
. Die Ursachen für diese Schwankungen liegen in den unterschiedli-
chen Regendauern, Regensummen und der unterschiedlichen örtlichen Verteilung der Nieder-
schläge.
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Legende:
Abbildung 50: Örtliche Verteilung des Senkenpotenzials im Einzugsgebiet der Mulde beim
Hochwasser im August 2002
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4,43 Mio. m³
Abbildung 51: Kumulierte Senkenpotenziale entlang der Gewässer beim Hochwasser im
Tabelle 13: Senkenpotenzial in MRE bei Hochwassereignissen
August 2002