In ländlichen Gebieten können steigende saisonale Niederschläge Überschwemmungen verursachen, die Gemeinden, Tourismus und lokale Unternehmen bedrohen. Harte technische Maßnahmen wie Dämme, Stauseen, Kanäle und Deiche sind kostspielig und schädigen Lebensräume, Artenvielfalt, Wasserqualität und Bodenfruchtbarkeit. Zudem mindern sie den Landschaftswert. Natürliches Hochwassermanagement hingegen bietet eine kostengünstige, naturnahe Alternative, die das Hochwasserrisiko reduziert und gleichzeitig Ökosystemen und lokalen Gemeinden zugutekommt.
Hintergrund:
Die in dieser bewährten Praxis beschriebenen Lösungen für das natürliche Hochwassermanagement eignen sich für Waldlandschaften und (teilweise) geschützte Gebiete in Nationalparks, in denen die Qualität und Widerstandsfähigkeit der Ökosysteme erhalten und verbessert werden muss. Die lokale Bevölkerung ist auf ihr Naturkapital sowohl für Erholungszwecke und spirituelle Zwecke als auch für die wirtschaftlichen Möglichkeiten angewiesen, die die Landschaft bietet (z. B. nachhaltiger Wald- und naturnaher Tourismus). Lösungen für das natürliche Hochwassermanagement sind deutlich kostengünstiger als komplexe technische Ansätze und eignen sich besonders für komplexe Einzugsgebiete, in denen die Umsetzung in mehreren Teilgebieten erforderlich sein kann, um gute Ergebnisse zu erzielen und gleichzeitig die Landschaft und das Naturkapital zum Wohle der lokalen Bevölkerung und der gesamten Region zu erhalten. Ziel des natürlichen Hochwassermanagements ist nicht die langfristige Wasserrückhaltung, sondern die Abschwächung von Hochwasserspitzen. Die Anpflanzung einheimischer Arten in den neu geschaffenen Überschwemmungsgebieten – insbesondere durch den Ersatz bestehender Nadelbäume, die direkt am Flussufer gepflanzt wurden – erfüllt ein vierfaches Ziel: Sie verlangsamt den Wasserfluss weiter, erhöht die Pflanzenvielfalt, unterstützt die Tier- (einschließlich Fisch-)Biodiversität und reduziert die Versauerung von Boden und Wasser.
Problembeschreibung:
Diese Vorgehensweise wurde als Reaktion auf die äußerst verheerenden Auswirkungen von Überschwemmungen in einem Dorf im Queen Elizabeth Forest Park SUPERB Demo Site in Schottland entwickelt. Das Dorf Aberfoyle ist Heimat einer lebendigen Gemeinde und liegt strategisch günstig, um den großen Zustrom von Touristen in QEFP in den Frühlings-, Sommer- und Herbstmonaten willkommen zu heißen. Mehrere lokale Unternehmen sind auf die wirtschaftlichen Vorteile des Tourismus angewiesen und die Fahrt durch das Dorf ist für Pendler aus den umliegenden Gemeinden und von weiter her unerlässlich, da die Verbindungen zwischen QEFP und den geschäftigen Städten Glasgow, Edinburgh und Stirling bevorzugt durch Aberfoyle führen. Der Fluss Forth fließt durch Aberfoyle, nachdem er mehrere Nebenflüsse aus den zahlreichen Teileinzugsgebieten flussaufwärts vom Dorf aufgenommen hat. Die intensiven Winterniederschläge im Einzugsgebiet führen dazu, dass der Forth Aberfoyle jedes Jahr überschwemmt, oft mehrmals im Jahr, mit schwerwiegenden Folgen für den Verkehr und die lokalen Unternehmen, die mehrmals nicht in der Lage waren, die durch die Überschwemmungen entstandenen Reparaturkosten zu tragen.
Implementierungsschritte:
· Schritt 1 (empfohlen): Installieren Sie Wasserdurchflusssensoren in den Zielgewässern, die ein natürliches Hochwassermanagement erfordern. Es wird empfohlen, mindestens ein Jahr vor der Intervention Basisdaten zu sammeln, um die Auswirkungen der Sanierungsmaßnahmen beurteilen zu können. Je nach Häufigkeit von Hochwasserereignissen wird empfohlen, mindestens fünf Jahre Daten zu sammeln, bevor natürliche Hochwassermanagementlösungen umgesetzt werden.
· Schritt 2: Sammeln Sie Daten zum Einzugsgebiet (z. B. Tiefe des Flussbetts an mehreren Standorten, Topographie des Einzugsgebiets), um die Platzierung von Strukturen zum natürlichen Hochwassermanagement zu erleichtern und die Interpretation der Ergebnisse und die Hochskalierung der Erkenntnisse zu ermöglichen.
· Schritt 3 (falls erforderlich): Nach Abschluss von Schritt 1 sind vorhandene Nadelbaumbestände in unmittelbarer Nähe des Wasserlaufs (insbesondere bis zum Ufer) zu entfernen;
· Schritt 4: Beschaffen Sie sich geeignetes Pflanzmaterial für die Überschwemmungsgebiete. Je nach nationalem und lokalem politischen Kontext und den Landschafts-/Umweltbedingungen können einheimische Arten vorzuziehen sein. Wählen Sie Baumarten, die für die physikochemischen Bedingungen in Überschwemmungsgebieten geeignet und gut an das gegenwärtige und zukünftige Klima angepasst sind (zur Auswahl der Arten stehen zur Verfügung: Seed4Forest (https://app.seed4forest.org/) und in Großbritannien die Ecological Site Classification (ESC, https://www.forestresearch.gov.uk/tools-and-resources/fthr/ecological-site-classification/) als Entscheidungshilfen);
· Schritt 5: Identifizieren Sie auf der Grundlage einer Analyse des Wasserlaufs und der umgebenden Landschaft geeignete Standorte für die Installation natürlicher Hochwasserschutzstrukturen wie „undichte“ Dämme und Holzdämme.
· Schritt 6: Beschaffen Sie sich Materialien und qualifizierte Arbeitskräfte für den Bau von undichten Dämmen und Holzknospen. Wenn möglich, sollten Sie lokales Holz und qualifizierte Arbeitskräfte verwenden.
· Schritt 7: Bauen Sie die Strukturen zum natürlichen Hochwassermanagement und installieren Sie sie an ausgewählten Stellen entlang des Wasserlaufs.
· Schritt 8: Überwachen Sie die Wasserdurchflussdaten der Sensoren. Stellen Sie sicher, dass die Sensoren in einwandfreiem Zustand sind und reparieren/ersetzen Sie sie bei Bedarf.
· Schritt 9 (falls möglich): Bei komplexen Einzugsgebieten mit mehreren Untereinzugsgebieten sollten Sie den Einsatz einer Hydrologie-Modellierungssoftware in Betracht ziehen, um (i) die Auswirkungen der Umsetzung der Strukturen zum natürlichen Hochwassermanagement zu modellieren und (ii) die Auswirkungen einer Ausweitung dieser Wiederherstellungsmaßnahmen auf andere Untereinzugsgebiete zu untersuchen, um beispielsweise synchrone, verzögerte Spitzenabflüsse zu vermeiden.
Stakeholder-Engagement:
Die wichtigste Interessengruppe ist in diesem Fall offensichtlich die von den Überschwemmungen betroffene lokale Bevölkerung. Weitere wichtige Interessengruppen sind der Grundbesitzer und der Forstverwalter. Letzterer kann möglicherweise das für den Bau der undichten Dämme und Holzwälle benötigte Holz bereitstellen. Diese wichtigen Interessengruppen müssen frühzeitig in Konsultationen einbezogen werden, um die Bedürfnisse der Betroffenen sowie die Chancen und Herausforderungen der Umsetzung der NFM-Lösungen in den ausgewählten Gebieten zu verstehen. Naturschutz- und Umweltschutzbehörden sollten konsultiert werden und können anschließend zusätzliche Unterstützung leisten. Lokale Baumschulen für Pflanzmaterial und lokale Fachkräfte sollten konsultiert werden, um etwaige Hindernisse zu ermitteln und die Kosten der Wiederherstellungsmaßnahmen zu berücksichtigen.
Wissenstypen:
Diese Verfahren zur Wiederherstellung des natürlichen Hochwassermanagements kombinieren verschiedene Wissensarten, um das gewünschte Ergebnis der Hochwasserrisikominderung zu erzielen. In diesem Zusammenhang besteht das lokale Wissen in erster Linie aus der Quantifizierung der Auswirkungen und Informationen über deren Häufigkeit, Periodizität und Schwere. Wissenschaftliches Wissen wird in Form von Spitzenabflussüberwachung, räumlicher Kartierung der Überschwemmungsgebiete und des umliegenden Einzugsgebiets sowie forsthydrologischer Analysen der Auswirkungen und Risiken der Strukturen des natürlichen Hochwassermanagements benötigt. Praktisches Wissen ist unerlässlich, da der Forstverwalter einerseits Kenntnisse über Landschaft und Forstpolitik und -praxis besitzt. Andererseits dürften die Fähigkeiten für den Bau der Strukturen des natürlichen Hochwassermanagements durch frühere Erfahrungen erworben worden sein.
Reproduzierbarkeit:
NEIN, die Praxis wurde nur im gleichen Kontext und Maßstab getestet, aber ihre Reproduzierbarkeit und Anpassbarkeit an verschiedene Kontexte wird derzeit geprüft.
Schlüsselfaktoren für den Erfolg:
• Politischer Wegbereiter: Angesichts der Auswirkungen von Hochwasserereignissen auf die lokale Bevölkerung und das gesamte geografische Gebiet, das sich bis zu den häufigsten Nutzern des Gebiets (Tourismus, Freizeit, Reisen und Pendler) erstreckt, kann erheblicher Druck auf die gewählten Vertreter ausgeübt werden, den Einsatz von Lösungen des natürlichen Hochwassermanagements zu fördern und die Voraussetzungen für eine Ausweitung auf regionaler und nationaler Ebene zu schaffen. Die Einbindung der lokalen, regionalen und gegebenenfalls nationalen Politik ist hierfür unerlässlich. Der strategische Einsatz leistungsfähiger Kommunikationskanäle kann die Chancen auf politische Unterstützung dieser Sanierungsmaßnahmen weiter erhöhen.
• Technischer Enabler: Der Nachweis der Kosteneffizienz und der Wirkung natürlicher Hochwassermanagementlösungen erfordert solide Überwachungsrahmen und die am besten geeignete Option für natürliches Hochwassermanagement (Holzdämme, undichte Holzdämme, Heideballendämme usw.). Low-Tech-Lösungen aus lokal gewonnenem Holzmaterial, die von qualifizierten Fachkräften vor Ort installiert werden, können für ein breites Spektrum von Interessengruppen sehr attraktiv sein.
• Wirtschaftlicher Wegbereiter: Die Ausweitung von Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement erfordert voraussichtlich private Investitionen. Mit politischer Unterstützung könnten lokale und regionale Behörden Anreize erhalten, die Umsetzung von Maßnahmen zum natürlichen Hochwassermanagement zu fördern. Dies dürfte jedoch erst in großem Maßstab geschehen, wenn die Kosteneffizienz nachgewiesen wurde – nach der erfolgreichen Fertigstellung eines Demonstrationsstandorts. In Großbritannien könnten Programme wie der Woodland Carbon Code (https://www.woodlandcarboncode.org.uk/) – für die Uferwaldkomponente der Renaturierungsmaßnahmen – und der neu entstehende Woodland Water Code (https://www.forestresearch.gov.uk/research/developing-a-woodland-water-code/) – für die Vorteile des hydrologischen Ökosystems – als Katalysatoren für die Freisetzung privater Mittel für Renaturierungsprojekte zum natürlichen Hochwassermanagement wirken.
Allgemeine Einschränkungen:
Wirtschaftliche Barrieren
1) Es ist nicht möglich, von den Hochwasseropfern eine Kostenübernahme für naturbasierte Lösungen zu verlangen. 2) Die Finanzierung von Hochwasserprogrammen scheint zu schrumpfen oder (in Großbritannien) neu priorisiert zu werden, wodurch kleinere ländliche Gemeinden benachteiligt werden, die möglicherweise nicht über die Mittel verfügen, um Reparatur- und Versicherungskosten zu decken – wie beispielsweise bei einigen Unternehmen im schottischen Aberfoyle zu beobachten ist. Ein kleiner Teil des Hochwasserbudgets der Kommunalverwaltungen könnte für die Umsetzung eines bedeutenden natürlichen Hochwassermanagements verwendet werden. 3) Der Schwerpunkt der verfügbaren Zuschüsse liegt nach wie vor auf der Schaffung von Wäldern. Während die Wiederherstellung von Uferwäldern ein Element naturbasierter Lösungen zur Minderung des Hochwasserrisikos ist, entstehen die größten Kosten durch Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement (undichte Dämme, Holzwälle usw.). Die fehlende Verfügbarkeit spezifischer Zuschüsse zur Deckung dieser Kosten ist ein limitierender Faktor. 4) Es fehlen etablierte Marktinstrumente und Zahlungen für Ökosystemdienstleistungen über Holz und Kohlenstoff hinaus (z. B. Minderung des Hochwasserrisikos, Biodiversität).
Technische Barrieren
Derzeit gibt es nicht genügend Belege, um mit Sicherheit sagen zu können, ob Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement extreme Hochwasserereignisse abmildern können. Dieser Mangel an Daten könnte eine breitere Umsetzung dieser Maßnahmen verhindern und die Bereitstellung von Finanzmitteln verringern. Bei normaler oder langsamer Fließgeschwindigkeit kann Verschlammung (die Ansammlung von Sedimenten) sowohl für Strukturen in Kanälen wie undichten Dämmen als auch für Hochwasserrückhaltebecken ein Problem darstellen. Verschlammung kann die Wirksamkeit und Speicherkapazität von Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement verringern, was regelmäßige Wartung erforderlich machen würde. In Gebieten mit bestehenden Biberpopulationen oder Plänen zur Wiederansiedlung von Bibern sollte der Standort der Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement im Verhältnis zum Lebensraum der Biberpopulation sorgfältig geprüft werden, und eine regelmäßige Überwachung des Wasserlaufs, der Durchflussmessdaten und der Integrität von Gehölzelementen zum natürlichen Hochwassermanagement sollte in die Projektaktivitäten eingeplant werden.
Rechtliche Hürde
Bei mangelhafter Umsetzung bergen Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement in mehreren Teileinzugsgebieten das Risiko, dass es zu synchronen Ereignissen kommt. In diesem Szenario könnten Spitzenabflüsse im Hauptwasserlauf durch Spitzenabflüsse in den mit natürlichem Hochwassermanagement ausgestatteten Nebenflüssen verstärkt werden, falls die durch die Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement verzögerten Abflüsse synchron auftreten. In diesen Fällen könnten Betroffene argumentieren, dass die Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement das Hochwasser verschlimmert haben, was zu Haftungsfragen wegen der Installation der Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement führen würde. Daher ist es bei der Umsetzung von Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement in mehreren Teileinzugsgebieten von größter Bedeutung, eine hydrologische Modellierung durchzuführen, um Standorte und Ausmaß der Installationen zum natürlichen Hochwassermanagement zu ermitteln. Außerdem wird empfohlen, für Pilotprojekte ein kleines Teileinzugsgebiet auszuwählen, um sicherzustellen, dass unbeabsichtigte Folgen den flussabwärts gelegenen Gemeinden keinen zusätzlichen Schaden zufügen.
Stunden gelernt:
· Interessenvertreter aus den örtlichen Gemeinden, die das Waldgebiet aktiv nutzen und/oder einen direkten Nutzen aus den Annehmlichkeiten und Erholungswerten des Waldes ziehen (z. B. weil sie für ihr Einkommen auf den Tourismus angewiesen sind), schätzten insbesondere die geringe Intrusivität der Lösungen zum natürlichen Hochwassermanagement im Vergleich zu harten technischen Ansätzen.
· Die geringe visuelle Wirkung der natürlichen Hochwasserschutzmaßnahmen und die Tatsache, dass sie sich scheinbar organisch in die Landschaft integrieren, boten die Möglichkeit, ein Wegenetz zu schaffen, das es der Öffentlichkeit ermöglicht, diese Strukturen aus der Nähe zu betrachten und so den Wissensaustausch und die Bildungsmöglichkeiten zu fördern.
· Die niedrigen Implementierungskosten von Strukturen zum natürlichen Hochwassermanagement machen sie für gewählte Vertreter lokaler Räte und der Zentralregierung besonders attraktiv.
Positive Auswirkungen:
- Verbesserte gesellschaftliche Unterstützung
- Verbesserte Süßwasserqualität und -versorgung und/oder stabilisierter Wasserhaushalt
- Erhöhte Landschaftsvielfalt
- Erhöhter Anteil von Wäldern, die von einheimischen Arten dominiert werden
- Reduziertes Hochwasserrisiko
Fünf Jahre lang [DF1] wurden vor der Installation der Strukturen zum natürlichen Hochwassermanagement Durchflusssensoren an deren Standort eingesetzt. Diese lieferten einen hervorragenden Basisdatensatz für den Vergleich der Durchflussdaten nach der Intervention. Vorläufige Ergebnisse der Analyse deuten auf die Wirksamkeit der Intervention im lokalisierten Teileinzugsgebiet hin, es liegen jedoch keine Daten zur Bewertung der Wirksamkeit der Intervention hinsichtlich des Hochwasserrisikos der flussabwärts gelegenen Gemeinden vor. Es ist wahrscheinlich, dass das Projekt auf weitere Teileinzugsgebiete ausgeweitet werden müsste (nach sorgfältiger Prüfung des Risikos synchroner, verzögerter Spitzenabflüsse), bevor eine signifikante Auswirkung auf das Hochwasserrisiko für die lokalen Gemeinden beobachtet werden könnte. Die Akzeptanz der Interessengruppen, einschließlich der lokalen Gemeinden, wurde durch die Analyse der Beiträge der Interessengruppen im Rahmen von drei jährlichen Workshops zur Einbindung der Interessengruppen bewertet. Die Workshop-Teilnehmer besuchten die Baustelle zum natürlichen Hochwassermanagement und diskutierten über die vielfältigen Aspekte der Projektumsetzung zum natürlichen Hochwassermanagement, einschließlich der Erholungswerte und anderer Ökosystemleistungen. Die Entfernung bestehender Nadelbaumplantagen und deren Ersatz durch gemischte Nadel- und Laubbaumarten erhöhte die strukturelle und artenbezogene Komplexität des Auwalds im Teileinzugsgebiet. Die Vorteile für die biologische Vielfalt wurden nicht direkt überwacht und können daher nur aus den erwarteten Auswirkungen einer höheren Artenvielfalt und der Verwendung einheimischer Arten abgeleitet werden. Ebenso können Verbesserungen der Wasserqualität nach der Entfernung der boden- und wasserversauernden Nadelbaumpflanzung derzeit nur geschätzt werden.
Negative Auswirkungen:
- Eingeschränkter Zugang zu Märkten oder Einkommensquellen
- Geringerer Geldwert des Land-/Waldbestands
- Reduzierte Holzqualität oder -quantität
Die Hauptnachteile dieser Vorgehensweise sind der Verlust des Holzproduktionspotenzials der früheren Nadelbaumpflanzung nach der Entfernung und der derzeitige Mangel an alternativen Märkten für die zahlreichen anderen Ökosystemleistungen, die durch natürliches Hochwassermanagement und die Wiederherstellung von Uferwäldern erbracht werden, darunter die Minderung des Hochwasserrisikos, eine erhöhte Artenvielfalt, eine verbesserte Lebensqualität und eine bessere Süßwasserqualität.
