Referat Dr. Martin Pfaundler - Institut für Raum

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Referat Dr. Martin Pfaundler - Institut für Raum

Eidgenössisches Departement für

Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK

Bundesamt für Umwelt BAFU

Abteilung Wasser

Geht der Schweiz das Wasser aus?

Herausforderungen der Schweizer Wasserwirtschaft

Landmanagement mitverantwortlich für die Ressource Wasser

Tagung am IRL – Institut für Raum- und Landschaftsentwicklung

ETH Hönggerberg – Zürich, 7.Sept 2010

Martin Pfaundler, Bundesamt für Umwelt BAFU – Abteilung Wasser


Gliederung

• Der Begriff (integrale) Wasserwirtschaft

• Wasserschloss vs Knappheitsszenarien

- der Wasserhaushalt der Schweiz

- der Wasserbedarf der Schweiz

- das Klimaänderungs-Hydrologie-Wasserwirtschaftssystem

- Wasserschloss oder Knappheit?

• Weitere Herausforderungen der CH-Wasserwirtschaft

• Beziehungen Wasserwirtschaft - Landmanagement

Einzugsgebietsmanagement für ein

integriertes Management von Land und Wasser

IRL-Tagung ETH Hönggerberg, 7.Sept 2010 | Martin Pfaundler, BAFU

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Die (integrale) Welt der Wasserwirtschaft

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Der Begriff der integralen

Wasserwirtschaft

integrale

Wasserwirtschaft

als Abbild der

nachhaltigen Entwicklung

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Wasserschloss Schweiz

Switzerland

Surface

Population

Border length

41!300 km

7 mio.

1!900 km

2

Germany

346 km

Basel

R iver basins:

Rhine 68 %

Rhone 18 %

Pô 9 %

Inn 4,4%

Adige 0,3%

France

572 km

Berne

Lucerne

Zurich

Austria 165 km

Liechtenstein

41 km

Geneva

Lake

Maggiore

France

Lake

Lugano

Italy

734 km

Wasserexport (Alpenanteil)

Abfluss Fläche Überproportionalität

- Rhein 34 15 2.3

- Rhone 41 23 1.8

- Po 53 35 1.5

- Donau 26 10 2.6

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Wasserbilanz

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Wasserbilanz, Wasservorräte und Umsätze

Reserven

Wasserbilanz,

jährliche Umsätze

Jährliche Umsätze verschiedener Nutzungen

Auswahl von Schweizer Wasserreserven, jährlichen Umsätzen der

Wasserhaushaltskomponenten sowie verschiedene Nutzungen (aus Schädler, 2008)

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7


Gesamtüberblick über den Wasserbedarf in der Schweiz

aus SVGW Studie 2009: „Der Wasserbedarf der Schweizer Wirtschaft“

Wasserbedarf der

Schweizer Wirtschaft

Wasserbedarf in der

Schweiz 1972 und 2006

Wasserbedarf

nach Branche

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Eigenversorgung LW und DL

wurden 1972 nicht erhoben

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Gesamtüberblick über den Wasserbedarf in der Schweiz

…..in Relation zur verfügbaren Menge

(SVGW 2009)

Gesamtschweizerischer Wasserbedarf grob und konservativ : 2.5 Mrd m3/a

in Relation zur verfügbaren / erneuerbaren Menge:

Vergleich zum jährlicher Niederschlag von 60 Mrd m3 => ca. 4%

Vergleich zum jährlichen Abfluss von 40 Mrd m3 => ca. 6%

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Knappheit und Wassermangel: nicht die Relationen verlieren!

Theoretische pro-Kopf

Wasserverfügbarkeit im Jahr 2000

Wassermangel (UNO):

< 1‘000 m3/a/E

Schweiz: 5‘300 m3/a/E

Water

scarcity

Water

stress

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Das Klimaänderung – Hydrologie – Wasserwirtschaftssystem

Eine Aufgabe der Wasserwirtschaft ist

die prospektive Analyse

von Veränderungen und das

Identifizieren möglicher Konsequenzen,

um ggf. rechtzeitig gegenzusteuern

Diesbezügliche Aktivitäten lassen sich in die

Bereiche trennen:

1. Analyse der Veränderungen des

Wasserhaushaltes

2. Analyse der Konsequenzen solcher

Veränderungen auf die Wasserwirtschaft

3. Analyse möglicher Vermeidungsund/oder

Anpassungsstrategien

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Grundsätzliches zu Klimaänderung und Wasserwirtschaft

harte

mittelharte

weiche Fakten

von welchem Aspekt (gelb)

welchem Wert (grün)

auf welcher Ebene (braun)

sprechen wir?

© TU Wien

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Grundsätzliches zu Veränderungen

der hydrometeorologischen Einflussgrössen

Vergangenheit

Zukunft

Parameter

modifiziert nach

R. Weingartner, Uni Bern

Zeitreihenanalyse

Trends

Heute

Szenarien

Modelle

Zeit

Retrospektiv

=> Trendanalyse auf Basis

gemessener Daten

=> harte Fakten

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Prospektiv

=> basierend auf Szenarien, Modellen

=> mittelhart bis weiche Fakten,

je nach Parameter und

räumlich-zeitlicher Auflösung

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Niederschlag (mittlerer Niederschlag, Verteilung, Trockenheit, intensive Niederschläge)*

Retrospektiv (harte Fakten):

• Mittlerer Jahresniederschlag gesamtschweizerisch Zunahme seit 1920 um 120mm/a

• Die Niederschlagsintensitäten haben besonders im Winter in den letzten 30 Jahren des

20. Jahrhunderts zugenommen (Frei und Schär, 2001). Dies betrifft jedoch nicht die grössten

Intensitäten (Hegg und Vogt, 2005)

• Sommer-Niederschläge sind in fast allen Regionen deutlich grösser als Winter-Niederschläge,

leichte Verschiebungen vom Sommer in den Winter

Prospektiv:

• Klimaszenarien zeigen eine leichte Zunahme der Niederschläge im Winter und eine Abnahme

im Sommer-Herbst

• Die neueren Szenarien (Bosshard et al. 2009) hingegen, welche auf dem Projekt ENSEMBLES

beruhen, zeigen nur noch eine geringfügige Abnahme des Jahresniederschlages.

• Die intensiven Niederschläge wie auch die Anzahl der Tage ohne Niederschlag können im

Sommer deutlich zunehmen (Frei et al. 2006).

• Allerdings sind die Unsicherheiten der Niederschlagsszenarien von gleicher Grössenordnung

wie das Signal der Veränderungen. Besonders die Aussagen im Sommer und über Extremwerte

sind - insbesondere für den regionalen oder lokalen Rahmen - mit besonderer Vorsicht zu

begegnen.

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Schnee (Schneehöhe, Fläche und Dauer der Schneedecke, Anzahl Tage mit Schneefall)*

Retrospektiv

Die mittlere Schneehöhe, das Schneewasseräquivalent, die Dauer der Schneedecke und die Anzahl

der Tage mit Schneefall haben sich in der Vergangenheit gleichartig verändert (Laternser und

Schneebeli, 2003; Scherrer und Appenzeller, 2004):

Nach einem langsamen Anstieg seit Beginn der Analyse in 1931 bis in die frühen 1980er Jahre folgte

eine signifikante Abnahme in den folgenden Jahren

Prospektiv:

Schneefall ist ein Teil der Niederschläge. Die (winterlichen) Niederschlagsszenarien bilden sich also

hier ab, allerdings mit einem gewichtigen Unterschied: Die Temperaturentwicklung ist entscheidend für

die Veränderung der Schneefallgrenze und damit für die Ausdehnung der Schneedecke. Diese steigt

um rund 200 m pro Grad Erwärmung (OcCC, 2007). Trotz zunehmendem Schneefall im Winter

dürften die Schneereserven im Frühjahr kleiner werden, da die Flächen, die nicht mehr mit Schnee

bedeckt werden, überproportional gross sind im Vergleich zur gesamten schneebedeckten Fläche.

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Abfluss (mittlerer Abfluss, Abflussregimes, Niedrigwasser/Q347, Hochwasser)*

Retrospektiv

• Der mittlere Abfluss wie auch die Abflussregimes haben sich in den letzten 100 Jahren in grossen

Einzugsgebieten kaum verändert (Hubacher und Schädler, 2010) (Zunahme Niederschlag, Zunahme

Evapotranspiration => Abfluss +/ konstant)

• In kleinen hoch gelegenen und gletschernahen Fliessgewässern ist er allerdings mit zunehmendem

Gletscherschwund (Huss et al. 2008a) grösser geworden. Dort, und nur dort, sind auch schon

Veränderungen der Regimes sichtbar (Hängg und Schädler, 2009; Barben et al., 2010; Birsan, 2005).

• Die Niedrigwasser in natürlichen Gerinnen schwankten in der Vergangenheit kaum und weisen keinen

Trend auf (Helbling et al. 2006).

• Bezgl. Hochwasser in der Vergangenheit sehr starke Schwankungen und sehr uneinheitliches Bild

Prospektiv:

• Die Regimeveränderungen dürften sich auch in heute glazialen und nivalen Regimes in Zukunft

zunehmend bemerkbar machen (Huss et al. 2008b, Köplin et al, 2010b).

• Für die Zukunft muss davon ausgegangen werden, dass die Niedrigwasserperioden ausgeprägter in

ihrer Zeitdauer und in ihrer Wasserführung werden (OcCC, 2007). Dem entsprechend dürften auch die

Q347 Werte, dh. das 95% Quantil der Abflüsse, eher kleiner werden (für Gebiete mit Niederwasser im

Spätwinter kann es wegen Zunahme Temperatur und Winterniederschlag ab auch ansteigen

=> lokal sehr differenziert.

• Zunahme von Extremereignissen vorhergesagt, aber wie sich das bzgl. Hochwasser „übersetzt“ noch

sehr ungewiss (Zunahme HW-Häufigkeit: mittlere Hochwasser, extreme Hochwasser?)

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Veränderungen alpiner (nival-glazialer) Abflussregimes

Verschiebungen im

Jahresgang

=> zeitliche Änderung

des Dargebots

Beispiel eines stark vergletscherten Einzugsgebietes: Glacier de Moming (VS): 2525–4070 m ü.M.; Einzugsgebiet 6,0km2;

Eis-Volumen 0,35m3; Vergletscherung 63%. Simulation der Abflüsse des Einzugsgebietes für die Jahre 2025, 2050, 2075,

2100 im Vergleich zur Vergangenheit (1961–90) basierend auf dem mittleren Szenario aus [2]. (Figur 12a aus [8])

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Veränderungen Wasserhaushalt Schweiz

Zeitlicher Verlauf 1901 bis 2005 der

Wasser- haushaltskomponenten für die

Schweiz. Die Punkte stellen Jahreswerte

dar. Die Linien sind über jeweils neun Jahre

mit einem Gauss’schen Tiefpassfilter

geglättete Werte (B.Schädler 2008)

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Gewässertemperatur*

Die Wassertemperatur in Fliessgewässern ist proportional zur Lufttemperatur angestiegen, wobei in höher gelegenen und

insbesondere vergletscherten Einzugsgebieten der Anstieg deutlich vermindert war (Jakob et al., 2010, Hari et al., 2006).

Parallel zum Anstieg der mittleren Wassertemperatur sind auch die Anzahl Stunden, während derer die Wassertemperatur über

kritischen Grenzwerten gelegen hat (z.B. 15, 18, 21, 24 Grad C) deutlich angestiegen (Jakob et al., 2007).

Mit dem zukünftigen weiteren Temperaturanstieg der Luft dürfte also die Wassertemperatur in Fliessgewässern und Seen

kontinuierlich weiter ansteigen.

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Verdunstung, Wasserqualität *

Verdunstung (Evapotranspiration)

Die Verdunstung liegt in der Schweiz in der Regel nahe der potentiellen

Verdunstung. Nur in ausgeprägten Trockengebieten (Wallis, Zeitweise

Tessin, Engadin) ist die potentielle Verdunstung grösseren

Einschränkungen unterworfen. Da die potentielle Verdunstung

hauptsächlich von der zur Verfügung stehenden Nettostrahlung, dh. der

verfügbaren Energie und damit von der Lufttemperatur abhängig ist, ist in

fast allen Einzugsgebieten während der vergangenen 110 Jahren die

Verdunstung angestiegen (Hubacher und Schädler, 2010). Mit der

weiterhin zunehmenden Temperatur, teilweise auch mit den abnehmenden

Schnee- und Eisflächen, wird die potentielle Verdunstung weiter ansteigen.

Da in vielen Regionen während langer Zeit im Jahr genügend Regen fällt,

dürfte die reelle Verdunstung auch weiterhin noch leicht ansteigen.

Wasserqualität

Die Wasserqualität hat sich in der Vergangenheit durch entsprechende

Gewässerschutzmassnahmen zunehmend verbessert. Höhere Lufttemperatur und höhere

Wassertemperatur führen zu vermindertem Sauerstoffgehalt. In extremen

Niedrigwasserzeiten können die Schadstoffkonzentrationen entsprechend ansteigen.

Konsequenzen für die Grundwasserqualität (bei Infiltration ins Grundwasser) und

entsprechend für die Trinkwasserqualität.

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Grundwasser, Wasserstand natürlicher Seen *

Grundwasser

Die grossen Grundwasservorkommen in der Schweiz sind

einerseits durch die Nutzung stark anthropogen

beeinflusst. Anderseits sind sie oft in einer gegenseitigen

Abhängigkeit mit den Oberflächengewässern, d.h. je nach

Wasserständen wird Wasser ins Grundwasser infiltriert

oder Wasser aus dem Grundwasser exfiltriert.

Entsprechend sind langjährige Veränderungen der

Grundwasserspiegel kaum zu identifizieren. Kleinere und

natürliche Grundwasservorkommen sind bisher noch

wenig ausgewertet (Schürch, 2009). In Zukunft können die

Grundwasser jedoch durch die Klimaänderung sowohl

quantitativ (Veränderungen im Niederschlag, in der

Schnee- und Gletscherschmelze) wie auch qualitativ

(Temperatur, chemisch-physikalische Eigenschaften)

verändert werden: noch erhebliche Unsicherheit

Wasserstand natürlicher Seen

Mit Ausnahme des Walensees und des

Bodensees sind alle grösseren und mittleren

Seen mit einem Regulierungsorgan

ausgerüstet und werden entsprechend einem

Regulierreglement gesteuert. Zukünftige

Klimabedingungen bedeuten zeitlich

veränderten Zufluss (Regime, grössere

Abflussvolumen im Winter, niedrigere

Zuflüsse im Sommer) und veränderte

Ansprüche an den Seeabfluss, bzw. die

Seereserven (Bewässerung,

Niedrigwasseraufhöhung,

Hochwasserrückhalt). Für noch nicht

regulierte Seen könnten Ansprüche an

Regulierungen kommen.

* aus Entwurf Klimaanpassungsstrategie, Teil Wasserwirtschaft, B.Schädler, 2010

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Diverses zum Klimaänderungs - Hydrologie - Wasserwirtschaftsystem

• möglichen Auswirkungen des Klimawandels: auf Basis von Szenarien überregionale

Aussagen zu den wasserwirtschaftlichen Konsequenzen (OcCC, die Schweiz im Jahr 2050)

• regional und lokal vieles noch unsicher bzgl. hydrometeorologischen Veränderungen

• grosse physiographische Vielfalt in der Schweiz:

=> diese Kleinräumigkeit (Klima, Geologie, Topographie) führt dazu, dass

Veränderungen und Auswirkungen sehr unterschiedlich sind

• Auftrag des Bundesrat: Entwickeln einer Klimawandel Anpassungsstrategie

(bis Ende 2011) - enthält auch eine Teilanpassungsstrategie Wasserwirtschaft

• Postulat Walter Wasser und Landwirtschaft. Zukünftige Herausforderungen

Wasserstrategie aus Sicht verschiedener Nutzergruppen

• Grosse Anzahl laufender Forschungen rund um Klimaänderung-Hydrologie-Wasserwirtschaft

- NFP61

- Projekt CC-Hydro (BAFU)

- ACQWA (Assessing Climate Impacts on the Quantity and quality of WAter)

- Projekte von Agroscope

- Projekte von NWB und swisselectric

- Diverse AlpineSpace Forschungsprojekte

- ……

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Thema Wasserknappheit

Das Jahr 2003 als

Fenster in die Zukunft?!

Wasserschloss

vs

„Der Schweiz geht

das Wasser aus“

man muss

a) differenzieren

b) die Relationen nicht aus den Augen verlieren

ad a) es gilt 2 Phänomene zu unterscheiden

1) Trockenheit (hydrometeorologisches Phänomen)

2) Knappheit (wasserwirtschaftliches Phänomen)

Die verschiedenen Regionen sind diesbezüglich

unterschiedlich vulnerabel

ad b)

=> national gesehen wird der Schweiz auch in den nächsten 50-100 Jahren das Wasser nicht ausgehen.

Auch mit der Klimaänderung wird die Schweiz kein arides Land sondern bleibt ein Wasserschloss.

Diese Rolle für die Unterlieger nimmt eher noch zu.

=> lokal/regional und temporär kann es in quantitativer Hinsicht zu Knappheit kommen.

Dies ist aber beherrschbar und kann durch geeignete Bewirtschaftungsund

Anpassungsmassnahmen gelöst werden. Günstige Rahmenbedingungen in der Schweiz

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Schema zu Ansatzpunkten für den quantitativen Ausgleich

von Dargebot (Angebot) und Bedarf (Nachfrage) an Wasserressourcen

CC ist ein Faktor mit Auswirkungen

auf beiden Seiten:

Veränderungen von

Niederschlag und Temperatur bewirken

Veränderungen von Dargebot und Bedarf

•
intra‐regional:



‐
Speicher
(natürliche
und
künstliche)



für
den
Ausgleich
der
natürlichen



Dargebotsvariabilität


‐
Verbundlösungen
(zur
Steigerung



der
Versorgungssicherheit)

•
inter‐regional:



Wassertransfer
(Überleitungen)

•
Verringerung
des
Bedarfs
durch

‐
Effizienzsteigerung
(Technologie)

‐
Anpassung
der
Nutzungsformen

‐
Aufgabe
von
Nutzungsformen

‐
Sparanstrengungen

‐
Verbote/
Gebote
und




Anreizsysteme
für
die
o.a.
Punkte

•
AbsNmmung
zwischen




verschiedenen
Bedürfnissen:

‐
Synergien

‐
AllokaNonsregeln

‐
Güterabwägung

‐
Priorisierung

Management der Dargebotseite

Management der Bedarfseite

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Hauptherausforderungen in den nächsten Jahrzehnten

• die Professionalisierung und Effizienzsteigerung

der kleinräumigen Siedlungswasserwirtschaft => Regionalisierung

• die Risiken aus der Belastung durch Chemikalien (Mikroverunreinigungen)

Qualität

• das nachhaltige Management von Hochwasser

Druck auf Gewässerraum: Raumbedarf für Revitalisierung und

Hochwasserschutz, für Landwirtschaft und Siedlungsentwicklung

• die Flexibilisierung der Wasserkraft (Zielkonflikte Schutz / Nutzung)

• die Verteilung der knapper werdenden Wasserressourcen (einerseits

Veränderungen der Dargebotsseite aufgrund Klimaänderung und

andererseits Zunahme der „Bedarfsseite“)

=> ein Mehr an „Management von Knappheit nötig“

(wenn auch in der Schweiz weiterhin regional und zeitlich beschränkt)

Quantität

• Werterhalt der Wasserinfrastrukturen:

Versorgungs und -entsorgungsbauwerke, Flusskorrektionswerke,

Wasserkraftwerke, Bewässerungsanlagen, Drainagen…

Gewässerraum

Infrastrukturen

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Zunahme von Abhängigkeiten und Interessenskonflikten und allgemein

des Drucks auf die Ressource => volkswirtschaftliche Optimierung

„die Sektoren rücken näher zusammen“:

WASSER

NUTZEN

Das Gewässer

und sein

Einzugsgebiet

bei vielen Fragen und Herausforderungen

geht es um Optimierungen, Koordination

und Güterabwägung zwischen

legitimen Schutz- und Nutzungsinteressen

WASSER

SCHÜTZEN

Das Gewässer

und sein

Einzugsgebiet

SCHUTZ

VOR DEM

WASSER

Nutzungsdruck (Menge, Raum,

Abhängigkeiten) und Nutzungskonflikte

erfordern Bewirtschaftung der

Wasserressourcen, Gewässer und

Wasserinfrastrukturen

Für die Weiterentwicklung der CH-Wasserwirtschaft braucht

es neben Investitionen in „harte“ Infrastrukturen

und deren Erhalt vor allem auch „weiche“ Investitionen

in das Management“ („soziale Infrastruktur„)

und die Förderung entsprechender Bewirtschaftungsansätze

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Einzugsgebietsmanagement

Leitbild für die integrale Bewirtschaftung des Wassers in der Schweiz

Erscheint Ende 2010

Herausgeber ist

Wasser-Agenda 21

plus die Partner BLW und ARE

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Der zyklische Prozess des Integralen Einzugsgebietsmanagements

und seine Voraussetzungen

Situationsanalyse

Einzugsgebiete festlegen

Auslösung

Vision

Initiative

Betrieb und

Unterhalt

Entwick -

Erfolgs -

lungs-

kontrolle

konzept

Prozesszyklus

Voraussetzungen

Realisierung

Prozess -

leitung

Massnahmenplan

Projektierung

Partizipation

Finanzierung

Monitoring

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Beziehungen Wasserwirtschaft

zu Landwirtschaft und Landmanagement

Leitbild Fliessgewässer Schweiz

für eine nachhaltige Gewässerpolitik

3-Kreise Modell mit den drei abiotischen

Einflussfaktoren und der Gewässerbiologie,

welche zusammen den ökologischen

Zustand der Gewässer ausmachen

1 Wasserqualität

2 Raumbedarf von Fliessgewässern

3 Abflussregime

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Beziehungen und Auswirkungen

landwirtschaftlicher Tätigkeit auf die Gewässer

Schnittstelle

landw. Nutzflächen zu

Gewässerraum und

Pufferstreifen

Entnahmen für Bewässerung

Einfluss Landnutzung auf

Wasserhaushalt resp.

Abflussbildung (Versickerung

– Verdunstung – Abfluss)

ergo:

Landwirte sind

bedeutende

„Wasserwirte“

Beeinflussung durch

Düngung und

Pestizide

(Grundwasser und

Oberflächengewässer)

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Beziehungen Wasserwirtschaft zur Raumnutzung

(unter besonderer Berücksichtigung neuer Vorgaben aus der Umsetzung der

parl. Initiative Schutz und Nutzung der Gewässer mit Anpassungen im GSchG, WBG, BGF …)

Revitalisierungspflicht

Ausscheidung Gewässerraum

(für Gewässerschutz wie

Hochwasserschutz)

=> extensive Nutzung

Festlegungen Landumlegungen,

bäuerliches Bodenrecht

und FFF-Bestimmungen

Flächenbedarf Schwall-Sunk

Rückhaltebecken

Integrales Risikomanagement - Umgang mit

dem Restrisiko: Überflutungskorridore um

Siedlungsflächen vor dem Restrisiko zu

schützen. Diese Flächen

a) langfristig (raumplanerisch) sichern und

b) angepasste Flächennutzung

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Geschiebehaushalt:

Geschiebeaufkommen in der Fläche

Treibholz: Aufkommen abhängig von

entsprechender Raumnutzung und

Unterhalt

Naturgefahren / Hochwasserschutz:

Gefahrenkarten: gefährdete Zonen

=> Raumplanung und risikobasierte

Landnutzung

Wasserrückhalt

in der Fläche

(„zurückhalten wo möglich,

durchleiten wo nötig“)

Planerische Grundwasserschutz greift

unmittelbar in Landnutzung / -

management ein

© BHAteam, Frauenfeld

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Einzugsgebietsmanagement für ein integriertes Management

von Land und Wasser/Gewässer

Gewässer

bewirtschaftung

Landmanagement

Gewässer und ihre Einzugsgebiete

gemeinsames

Systemverständnis

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Danke für die Aufmerksamkeit !

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