Details zur Publikation
Kategorie Textpublikation
Referenztyp Berichte
URL https://www.laenderfinanzierungsprogramm.de/static/LFP/Dateien/LAWA/AO/LFP_O%202.24_Abschlussbericht.pdf
Lizenz creative commons licence
Titel (primär) LAWA (Dezember 2025): Entwicklung von Schwellenwerten und Methoden zur Niedrigwasserbewertung in Fließgewässern und zur Identifizierung von vulnerablen Fließgewässerabschnitten
Autor Büttner, O.; Halle, M.; Müller, A.; Schmidt, C.; Merz, R.; Bärlund, I.; Borchardt, D.
Erscheinungsjahr 2025
Department ASAM; GF; HDG; CATHYD; TB2-Water
Band/Volume LAWA LFP O2.24
Seite bis XII, 84
Sprache deutsch
Topic T5 Future Landscapes
Abstract Im LAWA LFP-Projekt O2.24 „Niedrigwasserbewertung – Entwicklung von Schwellenwerten und Methoden zur Niedrigwasserbewertung in Fließgewässern und zur Identifizierung von vulnerablen Fließgewässerabschnitten“ wurde eine Methodik zur Identifizierung von Niedrigwasserrisikogewässerabschnitten (NWRGA) entwickelt.
Damit liegt nun erstmals eine Methode zur Identifikation von Gewässerabschnitten vor, die einem ökologischen Niedrigwasserrisiko unterliegen. Mit Hilfe der Methode werden einzelne Gewässerabschnitte (Segmente) entweder in NWRGA oder in Nicht-NWRGA eingeteilt. Es handelt sich dabei um eine statistische Methode, die aktuell auf Modellierungen basiert. Jedoch können statt der verwendeten Modelldaten auch reale Messdaten als Eingangsparameter verwendet werden, wenn langjährige Messreihen für die Parameter vorliegen (s.u.). Die Methode gibt auf Ebene der betrachteten Abschnitte statistische Niedrigwasserrisiken an. In einem Folgeprojekt soll ein Niedrigwasser-Informations-/Warnsystem („Niedrigwasserampel“) entwickelt werden, welches nahezu in Echtzeit eine Beurteilung der aktuellen Niedrigwassersituation erlaubt (LFP O 2.25, Start: 09/2025). Die Methode zur Identifizierung der NWRGA wurde basierend auf dem „RWSEG“ Geodatensatz entwickelt, der dem Projekt als bundesweit einheitliche Grundlage von der BfG zur Verfügung gestellt wurde. Dabei handelt es sich um Geodaten, die aus der WRRL-Schablone RWSEGGEOM stammen und auf den BasisDLM der Länder basieren. Die Daten enthalten linienhafte Geometrien, die das Gewässernetz repräsentieren und unter anderem als Attribut eine Gewässerkennzahl und eine Gebietskennzahl enthalten. Die Längen der Linienelemente (RWSEG, n = 66.024) bewegen sich zwischen wenigen Metern und 200 km. Im Zusammenhang mit RWSEG wurde der Geodatensatz „DrainBasin“ ebenfalls zentral durch die BfG bereitgestellt (BfG 2024). DrainBasin enthält die
spezifischen Einzugsgebiete zu den RWSEG und ist über die Gebietskennzahl mit der Liniengeometrie verbunden. Diese Basisgeometrie enthält ca. 400.000 Flächenelemente (Polygone) mit Flächen zwischen 0,01 und 1.500 km². Über die Nutzung beider Datensätze konnte auch für Fließgewässerabschnitte ohne
Pegelstandorte der Abfluss modelliert werden. Beide Datensätze sind jedoch nicht komplett topologisch bereinigt – sowohl innerhalb als auch zwischen den beiden Datenbeständen – und können daher nicht ohne vorherige (semi-manuelle) Bearbeitung für Modellierungszwecke genutzt werden. Auch ist der Detaillierungsgrad, insbesondere der Polygone, regional sehr unterschiedlich. Eine deutschlandweite Harmonisierung und Qualitätssicherung dieser auch für andere Vorhaben essentiellen Geometrien wird empfohlen. 

Die Basis der Methode-NWRGA liegt in der statistischen Bewertung von Dauerlinien, die für die Parameter Abfluss, Wassertemperatur und dem Anteil des in das Gewässer eingeleiteten geklärten Abwassers (Klarwasseranteil KWA) aus 30-jährigen Zeitreihen (tägliche Mittelwerte) pro Gewässersegment abgeleitet wurden. Abflüsse und Wassertemperaturen wurden modelliert, da nicht zu jedem Segment gemessene Daten zur Verfügung stehen. Die Methode ist jedoch nicht an Modelldaten gebunden, sondern ist für jeden Gewässerabschnitt geeignet, an dem langjährige Daten zu Abfluss, Wassertemperatur und Klarwasseranteil zur Verfügung stehen. Für die Bewertung der Wassertemperatur wurden für die Methode-NWRGA die täglichen Mittelwerte der Sommermonate nach OGewV von April bis November (WT(A-N)) ausgewählt. Diese dienen als Grundlage für den Vergleich mit zwei verschiedenen Orientierungswerten. Damit wurden vier Methoden-Parameter identifiziert, die die Biozönose des aquatischen Ökosystems auf unterschiedliche Weise beiNiedrigwasser beeinflussen:

P1) Der Abfluss ist (über die Gewässermorphologie) unmittelbar verbunden mit Fließgeschwindigkeit und Wasserstand, die direkt auf die aquatische Fauna wirken.

P2 & P31) Die Wassertemperatur hat unmittelbare Auswirkungen auf die Gewässerzönose, insbesondere Makrozoobenthos und Fischgemeinschaften und beeinflusst darüber hinaus die Löslichkeit von Sauerstoff, der ebenfalls einen wichtigen Wirkfaktor für die Gewässerzönose darstellt.

P41) Der Klarwasseranteil dient als Proxy für die chemische Wasserqualität.

Alle Parameter beschreiben die physikalischen und chemischen Eigenschaften undderen Auswirkungen von Niedrigwasser auf die Biozönose im jeweiligenGewässerabschnitt.

Zu jedem der vier Parameter P1 = Abfluss, P2 = WT(A-N), P31 = WT(A-N) und P41 = KWA wurden ökologisch begründete Orientierungswerte (OW) abgeleitet, die den Übergang vom „guten“ zum „mäßigen ökologischen Zustand“ abbilden. Es liegen somit vier Bewertungsparameter P1, P2, P31 und P41 vor, die in Verbindung mitfachlich abgeleiteten Orientierungswerten OW1 – OW4 für jedes Gewässersegment die Wirkung der abiotischen Faktoren auf die Biozönose des Fließgewässers beschreiben. Die Abflussdauerlinie wird mit dem am Segment gültigen ökologischen Mindestwasserorientierungswert MOW = OW1 (LAWA 2020) verglichen, die Dauerlinie WT(A-N) mit den Sommer-Orientierungswerten für Fische nach der OGewV (Anhang 7, Maximaltemperaturen für Fischgemeinschaften – OW2), und mit dem KLIWA Index für Makrozoobenthos (OW3) und die KWA Dauerlinie mit einem aus der Literatur entnommenen Orientierungswert OW4 (Büttner et al. 2022). Um dieOrientierungswerte berechnen und den Segmenten zuweisen zu können, müssen lediglich der LAWA-Gewässertyp und die Fischgemeinschaft bekannt sein. 

Für jedes Segment wurden Dauerlinie und Orientierungswert miteinander verglichen, und für jeden Parameter wurde ein spezifischer Parameterwert P1*, P2*, P31* und P41* errechnet, indem der Schnittpunkt zwischen Dauerlinie und Orientierungswert bestimmt wurde. Für die Ausweisung eines Segmentes als NWRGA werden die segmentspezifischen Parameterausprägungen P1*, P2*, P31* und P41* mit den parameterspezifischen Schwellenwerten (SW1 – SW4) zur Ausweisung eines NWRGA verglichen. Die parameterspezifischen Schwellenwerte wurden mit derprojektbegleitenden LAWA AO Kleingruppe festgelegt als SW1 = 50% (Abfluss), SW2 = 20% (WT(A-N) Fische), SW3 = 50% (WT(A-N) MZB) und SW4 = 50% (KWA). Die Schwellenwerte zur Ausweisung eines NWRGA stellen ein Kernelement zur Ausweisung der NWRGA dar: je niedriger der Schwellenwert gewählt wird, desto größer ist die Anzahl der als NWRGA ausgewiesenen Abschnitte. Es besteht beispielsweise für die Priorisierung von Maßnahmen im betrachteten Gebiet die Möglichkeit, durch die Anpassung der Schwellenwerte nur einen Teil der NWRGA im betrachteten Einzugsgebiet auszuwählen.

Die Methode sieht vor, dass für die endgültige Entscheidung zur Definition eines NWRGA die Ergebnisse für die Einzelparameter zusammengeführt werden. Alle vier Bewertungsparameter sind gleichberechtigt und nach dem „One-Out-All-Out“ Prinzip verknüpft. Nur wenn alle vier P* kleiner als die zugehörigen Schwellenwerte sind, wird das betroffene Segment nicht als NWRGA ausgewiesen. Bei der Bewertung bezüglich KWA gibt es eine Besonderheit: Bei Segmenten, deren KWA bereits bei Mittelwasser (MQ) über dem Orientierungswert OW4 liegen, wird der Parameter KWA aus der Bewertung ausgenommen. Dadurch wird vermieden, dass Segmente als NWRGA eingestuft werden, die bereits unabhängig vom Niedrigwasser eine hohe Abwasserlast tragen. Das Ergebnis der Bewertung eines Gewässernetzes mit der Methode-NWRGA kann als Karte dargestellt oder tabellarisch ausgegeben werden. 

Die Methode-NWRGA wurde an drei Einzugsgebieten mit Größen von 395, 842 und 1.311 km² getestet und optimiert. Auf der Grundlage der Ergebnisse zu den im Projekt ausgewählten Testeinzugsgebieten ist es möglich mit vertretbarem Aufwand eine deutschlandweite Karte der Niedrigwasserrisikogewässerabschnitte zu erstellen – dies war jedoch nicht Gegenstand des Projektauftrages.
Büttner, O., Halle, M., Müller, A., Schmidt, C., Merz, R., Bärlund, I., Borchardt, D. (2025):
LAWA (Dezember 2025): Entwicklung von Schwellenwerten und Methoden zur Niedrigwasserbewertung
in Fließgewässern und zur Identifizierung von vulnerablen Fließgewässerabschnitten
LAWA LFP O2.24
Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Berlin, XII, 84 S.