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Die Talsperre Bautzen

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Blaualgenmassenentwicklung an der<br />

<strong>Talsperre</strong> Quitzdorf und der <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong>


2<br />

<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> Quitzdorf<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

Lage: Niesky, Landkreis Görlitz<br />

Bauzeit: 1965-1972<br />

Inbetriebnahme: 1974


3<br />

<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong><br />

Lage: <strong>Bautzen</strong>, Landkreis <strong>Bautzen</strong><br />

Bauzeit: 1968 – 1975<br />

Inbetriebnahme: 1977<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong>n<br />

Gestautes Gewässer:<br />

Einzugsgebiet:<br />

Davon Wald:<br />

Davon landw. Nutzfl.:<br />

Besiedelte Fläche:<br />

Gewässerfläche:<br />

Besiedlungsdichte:<br />

Mittlerer Gesamtzufluss<br />

(1926 - 2005):<br />

Stauoberfläche (Zv):<br />

Stauziel:<br />

Mittlere Wassertiefe:<br />

Betriebs-u. Reservestauraum:<br />

Gesamtstauraum:<br />

Mittlerer Niederschlag:<br />

(1965 - 2005):<br />

4<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

TS <strong>Bautzen</strong> TS Quitzdorf<br />

Spree<br />

310,47 km²<br />

36 % (110,6 km²)<br />

43 % (132,7 km²)<br />

19 % (108,5 km²)<br />

2 % (8,63 km²)<br />

440 Einwohner/ km²<br />

2,79 m³/s (88 Mio. m³/a)<br />

5,57 km²<br />

167,50 m ü. NN<br />

6 - 8 Meter<br />

39.2 Mio. m³<br />

49,32 Mio. m³<br />

550 bis 600 mm/a<br />

Schwarzer Schöps<br />

175,62 km²<br />

27 % (48,26 km²)<br />

58 % (101,0 km²)<br />

9 % (15,77 km²)<br />

6 % (10,59 km²)<br />

38 Einwohner/ km²<br />

0,970 m³/s (30,6 Mio. m³/a)<br />

7,35 km²<br />

159,80 m ü. NN<br />

3 - 5 Meter<br />

18,8 Mio. m³<br />

25,7 Mio. m³<br />

651,9 mm/a


Steckbrief <strong>Talsperre</strong> Quitzdorf<br />

Einzugsgebiet<br />

- Wald 28 %<br />

- Landw. 58 %<br />

- Siedlungen 9 %<br />

- Abwassererfassung<br />

zu 60 %; z.T.<br />

Herausleitung<br />

- Kläranlagen mit P-<br />

Fällung<br />

- maßgeblicher<br />

Stoffeintrag über<br />

Erosion und<br />

Regenwasser<br />

5<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

Nutzungen:<br />

Hauptsperre<br />

HWS, NWA, Erh (EU-Badegew.), Fisch, Nat<br />

Hydrografie:<br />

18,8 Mio. m³, 720 ha,<br />

max. Tiefe: 6,8 m Verweilzeit: 0,62 a<br />

ungeschichtet; sehr sedimentreich (keine Vorsperre)<br />

Wassergüte: nach WRRL (2007): gefährdet<br />

- Trophie poly 2<br />

- Sichttiefe im Sommer sehr gering, Massen-<br />

entwicklung von Cyanobakterien (Beeinträchtigung der<br />

Badenutzung, ST < 1m)<br />

- über Sediment in der Regel Sauerstoffschwund<br />

- Phosphorfreisetzung aus Sediment (Nitratmangel) ist<br />

im Sommer wachstumsbestimmend für Cyanobakt.<br />

- keine aktuelle Kenntnis zum Fischbestand<br />

Bild<br />

Abfluss<br />

- Abgabe Tiefenwasser<br />

- abgegebenes Wasser<br />

im Sommer<br />

planktonreich; mit<br />

org. Stoffen<br />

belastet<br />

- hohe P-Konzentration


Steckbrief <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong><br />

Einzugsgebiet Vorsperre<br />

- Wald 36 %<br />

- Landw. 43 %<br />

- Siedlg. 19 %<br />

- Abwassererfassung<br />

zu 90 %;<br />

Kläranlagen mit<br />

P-Fällung<br />

- maßgeblicher<br />

Stoffeintrag über<br />

Erosion und<br />

Regenwasser<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

- Sedimentation<br />

- Elimination von<br />

Nährstoffen<br />

(P ges. 25 %;<br />

N 10 %)<br />

und bakt. Belastungen<br />

- Verschlammungs-<br />

grad noch gering<br />

(Entschlammung<br />

2000)<br />

Hauptsperre<br />

Nutzungen:<br />

HWS, NWA, Erh (EU-Badegew.), Fisch, En, Nat<br />

Hydrografie:<br />

39,2 Mio m³, 533 ha,<br />

max. Tiefe: 13,5 m Verweilz.: 0,45 a<br />

ungeschichtet (episodisch gesch.) sedimentreich<br />

Wassergüte: nach WRRL (2007): gefährdet<br />

- Trophie poly 1<br />

- Sichttiefe gering, im Sommer Massenentwicklung<br />

von Cyanobakterien (Beeinträchtigung der<br />

Badenutzung, ST


Aufgaben der beiden <strong>Talsperre</strong>n:<br />

1. Wasserwirtschaftliche Nutzungen<br />

- Hochwasserschutz<br />

- Niedrigwasseraufhöhung (ökologisch und nutzungsbedingt)<br />

- Brauchwasserbereitstellung (Kühlwasser, Tagebausanierung)<br />

- Energieerzeugung<br />

2. Nebennutzungen<br />

- Tourismus/Naherholung<br />

- Fischerei<br />

- (Naturschutz)<br />

7<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


8<br />

Für die Wassergüte relevante Besonderheiten<br />

Der <strong>Talsperre</strong>n <strong>Bautzen</strong> und Quitzdorf<br />

Einzugsgebiet:<br />

<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong>n besitzen ein dicht besiedeltes, landwirtschaftlich genutztes<br />

Einzugsgebiet. <strong>Die</strong>s bedingt einen hohen Anfall kommunaler und gewerblicher<br />

Abwässer und eine hohe Erosionsanfälligkeit der landwirtschaftlich genutzten<br />

Flächen bei Starkregenereignissen (Partikel- und Phosphorabtrag).<br />

Morphometrie Hauptsperre:<br />

<strong>Die</strong> Wasserbecken sind groß und stark windexponiert. In der Sommerperiode<br />

erwärmt sich das Wasser relativ stark. Zwischen Oberfläche und Grund treten<br />

nur sehr selten Temperaturschichtungen auf. Wind durchmischt das Wasser bis<br />

zum Grund.<br />

Vorsperre:<br />

Es ist seit Bestehen der <strong>Talsperre</strong> Quitzdorf keine Vorsperre vorhanden.<br />

Der <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong> ist die Vorsperre Oehna vorgelagert.<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Faktoren die eine Blaualgenmassenentwicklung<br />

begünstigen:<br />

- Temperaturen über 18°C<br />

- starke Sonneneinstrahlung<br />

- instabile Schichtungsverhältnisse, z.B. infolge von Wind<br />

- Nährstoffreiche Sedimente<br />

- Nährstoffrücklösung aus dem Sediment<br />

- Nährstoffeinträge (Phosphor) mit dem Zufluss (z.B. bei<br />

9<br />

Hochwasser)<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Besondere „Strategie“ der Cyanobakterien...<br />

... sind gegenüber eukaryotischem Phytoplankton konkurrenzstärker<br />

unter<br />

• Schwachlichtbedingungen<br />

• hohen pH Werten<br />

• Kohlenstoffelimitationsbedingungen<br />

• hohen Wassertemperaturen (> 20°C)<br />

und dominieren daher häufig das Phytoplankton in eutrophierten<br />

Gewässern.<br />

Außerdem können Cyanobakterien im Sommer ohne Konkurrenz durch<br />

andere Algen wachsen (Stickstoffgeh. sinkt, was Cyanobakterien nicht<br />

stört) und werden von Zooplankton nicht gefressen<br />

(Toxine,Kolloniegröße)<br />

10<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


11<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


12<br />

Einteilung der Untersuchungen<br />

Projektgruppe<br />

Fischbestands-<br />

kontrollen<br />

Projekte<br />

TS Quitzdorf<br />

Projekte<br />

TS <strong>Bautzen</strong><br />

3 9<br />

Sediment 6 5<br />

Modellierung 2 2<br />

Stoffeinträge 4 3<br />

Techn. Projekte 3 5<br />

Gesamtdarstellung 1 1<br />

Gesamt: 19 25<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


13<br />

Maßnahmen zur Trophieminderung<br />

unter Berücksichtigung des Sedimentes<br />

(Zusammenfassung von mehreren Projekten; Kruspe, 2004)<br />

Projektgruppen: * Sedimentkartierung<br />

* Wechselwirkung Sediment/Freiwasser<br />

* Nährstoffbilanz, Frachtberechnung<br />

* Modellierung mit SALMO<br />

* Sediment und Entwicklung von Cyanobakterien<br />

* Wassermengenbewirtschaftung und Trophie<br />

Zusammenfassung der bisher durchgeführten Projekte<br />

unter dem Gesichtspunkt der<br />

Machbarkeit<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

Finanzierbarkeit<br />

Nachhaltigkeit


14<br />

Sinnvolle, aber aus Bewirtschaftungsgründen<br />

problematische Maßnahmen<br />

• Anhebung des Wasserstandes mit der Bewirtschaftung der <strong>Talsperre</strong>n nicht zu<br />

vereinbaren<br />

• Kompromiss: hoher Wasserstand im Frühjahr, möglichst erst spät im Sommer<br />

absenken<br />

• Ansiedlung von Makrophyten problematisch: Wasserstandschwankungen und<br />

„Überproduktion“<br />

Vermutlich unwirksame bzw. unrealistische Maßnahmen<br />

• Bekämpfung der Microcystis methodisch unklar<br />

• Trockenlegung des Sedimentes Wirksamkeit nur kurzfristig<br />

Wichtig:<br />

Voraussetzung für eine effektive Maßnahmeplanung:<br />

Genaue Untersuchung u. Quantifizierung der Stoffbilanzen u. Stoffwechselprozesse<br />

Einfluss der Hochwässer (Nährstofffrachten)<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


• <strong>Die</strong> Nahrungsnetzsteuerung ist grundsätzlich dazu geeignet, in <strong>Talsperre</strong>n und Seen unter<br />

bestimmten Rahmenbedingungen zu einer Verbesserung der Wassergüte beizutragen.<br />

• Dabei kommt der Pächter Anglerverband „Elbflorenz“ e.V. im Einklang mit dem Fischereirecht seiner<br />

Hegepflicht nach.<br />

• Anzustreben ist eine artenreiche Fischgemeinschaft, bestehend aus typischen, einheimischen<br />

Fischarten, mit einem erhöhten, breit strukturierten Raubfischbestand. Der übermäßigen<br />

Massenentwicklung von Friedfischbeständen (Zooplanktonfressern) wie Plötzen und Bleien ist<br />

entgegenzuwirken.<br />

• <strong>Die</strong>s erfolgt mittels:<br />

- gezielter Förderung von Raubfischen durch Raubfischbesatz<br />

- Schonung vor übermäßiger Beanglung<br />

- Erhöhung des Mindestfangmaßes für Raubfische (Zander, Hecht, Wels)<br />

- Begrenzung der Tagesfangmenge für Raubfisch pro Angler<br />

- Zulassung von bestimmten Fangtechniken bzw. Ködern<br />

•<br />

15<br />

Fischhege als Bestandteil der Wasserbeschaffenheitssteuerung<br />

Ein so gehegter Fischbestand beeinflusst die Wasserbeschaffenheit positiv, er verbessert die<br />

Möglichkeiten der Erholungsnutzung,<br />

Der Angler fängt, sofern ihm das Angelglück hold ist, attraktive Raubfische. Für ihn steigt der<br />

sportliche Wert des Gewässers.<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Erfolgreiche Steuerung des Fischbestandes an der TS <strong>Bautzen</strong><br />

16<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Sediment<br />

Bild: R. Kruspe<br />

17<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

Fazit:<br />

- Einfluss des Sedimentes auf die Wasserbeschaffenheit<br />

(besonders Resuspension<br />

bei Absenkung)<br />

- Wachstum von Microcystis wird maßgeblich<br />

durch den aus dem Sediment freigesetzten<br />

Phosphor gefördert<br />

- Durch hohen Anteil leicht freisetzbaren<br />

Phosphors im oberen Sediment wird<br />

Wasserbeschaffenheit im <strong>Talsperre</strong>nwasser<br />

langfristig durch Phosphoreintrag aus<br />

Sediment bestimmt<br />

- nachhaltig lässt sich der Phosphoreintrag<br />

aus dem Sediment nur durch eine weitere<br />

Verminderung des externen Phosphoreintrages<br />

senken


18<br />

Ergebnisse der Forschungsarbeiten:<br />

• Microcystis hat einen Jahreszyklus<br />

• Zwischen Cyanobakterien und dem<br />

Inhaltsstoff Microcystin besteht eine<br />

enge Kopplung.<br />

• Im Winter ist Microcystin im Sediment „konserviert“,<br />

in der Aufstiegs- und Sedimentationsphase wird Microcystin „transportiert“<br />

und nur während der Wachstumsphase wird Microcystin „produziert“.<br />

• <strong>Die</strong> Reinvasion ist von der Temperatur (12 °C am Sediment),<br />

nicht vom Licht abhängig.<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Cyanobakterien TS Quitzdorf<br />

Kreislauf der Cyanobakterien<br />

(Microcystis) innerhalb eines<br />

Jahres in der TS Quitzdorf<br />

19<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

Überwinterung<br />

der Microcystis im<br />

Sediment<br />

Aufsteigen<br />

der Zellen<br />

Sedimentation<br />

von<br />

Microcystis<br />

Wachstums-<br />

phase


20<br />

Fazit<br />

Eine Verbesserung der Wasserbeschaffenheit in<br />

<strong>Talsperre</strong>n lässt sich erreichen durch:<br />

Verminderung der Erosion und des Stoffeintrages in die Zuflüsse<br />

(Landwirtschaft und Forstwirtschaft)<br />

Behandlungs- und Stoffrückhaltemaßnahmen für hochbelastete Regenwässer<br />

von versiegelten Flächen<br />

Verminderung des Stoffaustrages beim Ablassen von Fischteichen<br />

Abschluss der Abwassersanierung im Einzugsgebiet<br />

Errichtung einer Vorsperre an der TS Quitzdorf für den Zufluss Schw. Schöps<br />

als Nährstoff- und Sedimentfalle und Erhalt ihrer Funktionsfähigkeit (zyklische<br />

Beräumung)<br />

Wiederherstellung der natürlichen Selbstreinigungskraft der Fließgewässer im<br />

EZG der <strong>Talsperre</strong>n durch Renaturierung ausgewählter, strukturgeschädigter<br />

Wasserläufe<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


21<br />

weiter…<br />

Berücksichtigung wassergütewirtschaftlicher Erfordernisse beim<br />

Wassermengenregime der <strong>Talsperre</strong>n:<br />

- möglichst hoher Füllungsgrad im Frühjahr<br />

- Absenkung des Wasserstandes im Jahresverlauf so spät wie möglich<br />

- unter Beachtung der hydrologischen Situation<br />

In Verbindung mit einer planmäßigen Absenkung des Wasserstandes:<br />

- Sedimententnahme in Flachwasserbereichen; ev. Sedimentumlagerung<br />

- Behandlung zentraler Sedimentflächen mit Nitrat und Aluminium<br />

Aufbau und Erhaltung eines nach Alters- und Artenstruktur ausgeglichenen<br />

Fischbestandes<br />

Fortführung der regelmäßigen Überwachung der Wasserbeschaffenheit nach den<br />

bestehenden gesetzlichen Grundlagen und fachlichen Richtlinien ist erforderlich<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


Wie können wir uns in Zukunft<br />

mit der Blaualge arrangieren?<br />

22<br />

Wachstum der Cyanobakterien kann aufgrund ihrer Fähigkeiten<br />

nicht verhindert werden!<br />

Man kann darauf hinwirken, dass die Menge der Cyanobakterien<br />

gering gehalten wird, mit dem Ziel, nachteilige Auswirkungen auf<br />

die Bade- und Umfeldnutzung zu minimieren/ zu vermeiden.<br />

(Umsetzung der vorher genannten Maßnahmen)<br />

Minimierung/ Vermeidung von Phosphor im <strong>Talsperre</strong>nwasser schützt<br />

nicht vor der Entwicklung von Cyanobakterien<br />

Offensive Öffentlichkeitsarbeit<br />

Warnung der Badegäste bei auftretenden Massenentwicklungen<br />

von Cyanobakterien<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


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<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> Quitzdorf<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

23.09.2010


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<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> Quitzdorf<br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN<br />

23.09.2010


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<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong><br />

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<strong>Die</strong> <strong>Talsperre</strong> <strong>Bautzen</strong><br />

| 10. April 2012 | Betrieb SN


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| 10. April 2012 | Betrieb SN

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