Zielstellung

Ziel des Projektes war, die Bedeutung der Kolmation für die Fließgewässerbewertung nach EU-Wasserrahmenrichtlinie (Richtlinie 2000/60/EG) quantitativ, einzugsgebietsbezogen und multifaktoriell, d. h. unter Berücksichtigung multipler Stressoren (z. B. Erosion, Abfluss, Schadstoffe, Struktur) zu untersuchen.

Hintergrund

Unter Kolmation versteht man den Prozess, bei dem die Lückensysteme in den Sanden, Kiesen und Schottern der Gewässersohle von Bächen oder Flüssen, der sogenannten hyporheischen Zone (HZ), verstopfen. Erhöhte Feinsedimentfrachten, die v. a. aus anthropogen überprägten Einzugsgebieten in die Gewässer gelangen, verstärken oft diese Prozesse.

Im Zeitraum Juli 2018 bis August 2021 wurden im von der DBU geförderten Forschungsprojekt “Einzugsgebietsbezogene Betrachtung der Kolmation” (AZ 34435/01 – 33/2) mögliche Einflüsse des Einzugsgebietes auf den Kolmationsgrad an 25 ausgewählten Gewässerstandorten in Rheinland-Pfalz untersucht. Die Projektleitung lag beim Institut für Grundwasserökologie (IGÖ – eine Ausgründung aus der Universität Koblenz-Landau). Die Messungen der Kolmation im Gelände mit dem Kolmameter und die gewässerökologischen Untersuchungen lagen beim IGÖ und dem Projektpartner ProLimno, die geodatenbasierte Auswertung verschiedener Einzugsgebietseigenschaften (wie bspw. Landnutzung, Niederschlagsmengen, Hangneigung, potentielle Erosion) im GIS erfolgte durch die RLP AgroScience. Die Analyse des Gewässersediments hin auf Pflanzenschutzmittelrückstände wurde vom DLR-Rheinpfalz übernommen.

Ergebnisse

Die Messungen der Kolmation ergaben deutliche gewässertypspezifische Unterschiede und zeigen die Notwendigkeit auf, Referenzzustände für den naturgemäßen Zustand der jeweiligen Fließgewässertypen (nach LAWA 2000), als Bewertungsgrundlage für die Kolmation, zu definieren.

Deutlich negative Zusammenhänge mit der Kolmation zeigten die Tiergemeinschaften. Kolmatierte Standorte wiesen, insbesondere in der hyporheischen Zone, eine geringere Diversität und höhere Anteile von Feinsedimentbesiedlern auf.

Eine ausgeprägte zeitliche Dynamik der Kolmationsprozesse wurde am „Dauerstandort Unterer Guldenbach“ (hier wurde über ein ganzes Jahr hinweg jeweils monatlich beprobt) festgestellt, die stark an das Abflussverhalten gekoppelt war. Die interstitielle Meiofauna spiegelte die wechselnde Kolmationssituation deutlich wider.

Standorte, deren EZG stärker landwirtschaftlich genutzt wird, waren tendenziell auch stärker kolmatiert und wiesen einen tendenziell schlechteren ökologischen Zustand und Allgemeine Degradation sowie eine schlechtere Besiedlung auf. Das Sediment solcher Gewässerabschnitte zeigte außerdem höhere Konzentrationen an Pflanzenschutzmitteln (PSM) und eine größere Anzahl von Wirkstoffen. Auch die Nitratkonzentrationen im Interstitial- und Oberflächenwasser dieser Gewässer war deutlich höher.

Bei der GIS basierten Simulation erosionsmindernder Maßnahmen zeigte sich am Beispiel von 5 ausgewählten Einzugsgebieten, dass der größte erosionsmindernde Effekt durch eine Änderung der Fruchtfolge im Ackerbau hin zu mehr Getreideanbau und Zeilenbegrünung im Weinbau zu erreichen wäre.