Projekt "Wasserspeicher Wald: Potentiale für den dezentralen Wasserrückhalt"

Für die Modellregionen sollen mit Hilfe von Analysen der Oberflächentopographie Hotspots der Abflusskonzentration identifiziert und in Karten visualisiert werden. Diese Analysen bilden die Basis für die Lokalisierung von

• kritischen Bereichen für die schadfreie Ableitung von Oberflächenwasser (z.B. Wegedurchlässe und Wegebegleitgräben),
• geeigneten Arealen für den Wasserrückhalt und die Versickerung.

Hierfür werden mittels räumlich hochauflösender Digitaler Geländemodelle für komplette Wassereinzugsgebiete die oberirdischen Fließpfade und die Abflusskonzentration modelliert. Darauf aufbauend werden die Karten der Abflusskonzentration mit potentiell stauenden bzw. wasserableitenden Strukturen (Wege, eingetiefte Rückegassen u.ä.) verschnitten und geeignete Geländesituationen für einen temporären Wassereinstau ermittelt. Die weitgehend automatisierten Routinen sollen auch für große Gebiete die Identifikation von kritischen Bereichen im Hinblick auf die Oberflächenwasserableitung sowie geeigneten Bereichen für den Einstau und die Versickerung ermöglichen.

In jeder Modellregion werden in kleineren Untersuchungsgebieten intensive Modellierungen zur Abflussbildung und Abflusskonzentration durchgeführt. Mit Hilfe von räumlich und zeitlich hochauflösenden Niederschlags-Abfluss-Modellierungen mit dem Modell RoGer (Steinbrich et al. 2016) wird das Potential der in AP 1 identifizierten Areale für die Versickerung und den Wasserrückhalt im Hinblick auf die Reduktion und Verlangsamung von Abflussspitzen sowie die Verbesserung der Bodenfeuchte quantifiziert. Hierfür werden an das jeweilige Untersuchungsgebiet angepasste Varianten dezentraler Rückhaltemaßnahmen modelliert und der Effekt auf die Abflussbildung (Oberflächenabfluss/Hochwasser, Versickerung/Grundwasserneubildung) untersucht. Unter anderem sollen verschiedene bauliche Lösungen zur Wegewasserableitung (inkl. Wegebegrünung und -rückbau) im Hinblick auf deren hydraulische Wirksamkeit (Verringerung von Oberflächenabfluss auf den Wegekörpern, Erhöhung der Infiltration in den Waldbestand) verglichen werden. Die Modellierungen werden dabei für unterschiedlich intensive Niederschläge durchgeführt, um den Effekt der Maßnahmen differenziert für leichte Landregen bis schwere Starkregen bewerten zu können. Hierfür werden neben der kleinsträumigen Topographie auch die lokalen Bodeneigenschaften (Wasserinfiltrations- und -speicherkapazität) sowie die vorhandenen Waldbestände berücksichtigt. Für einige Untersuchungsgebiete sollen mittels Drohnenbefliegung hochauflösende LiDAR-Daten erhoben werden, die es ermöglichen, auch in überschirmten Gebieten den Effekt sehr kleinteiliger Linienstrukturen (Wege, Entwässerungsgräben, Rückegassen) auf den Abfluss zu identifizieren. Die Modellierungen mit RoGer sollen für Testgebiete in verschiedenen räumlichen Auflösungen durchgeführt werden, um Mindestanforderungen für zukünftige Modellierungen im Rahmen landesweiter Maßnahmenplanungen ableiten zu können.

Die Wirkung dezentraler Rückhaltemaßahmen auf den lokalen Bodenwasserhaushalt soll exemplarisch an mehreren Graben- und Muldensystemen zur Versickerung von Wegewasser beobachtet werden. Hierfür sollen zum einen entsprechende Systeme im Rahmen des Projekts angelegt werden. Zum anderen soll auch an bereits bestehenden Systemen der Bodenwasserhaushalt untersucht werden, um die zu erzielende Langezeitwirkung bewerten zu können. An den Rückhaltesystemen soll die Bodenfeuchte kontinuierlich mit Hilfe automatischer Messtechnik im näheren und weiteren Umfeld der Rückhaltesysteme sowie auf benachbarten Kontrollflächen kontinuierlich gemessen werden. Die Daten dienen zum einen zur Beurteilung, bis in welche Entfernung Versickerungssysteme in den angrenzenden Waldbestand hineinwirken können. Zum anderen dienen die erhobenen Daten der Überprüfung der Modellierungen in AP 2.

In die Projektarbeiten sollen die UFBn sowie ForstBW-Betriebsteile in den Modellregionen als Praxispartner eng eingebunden werden. In einem ersten Schritt sollen mithilfe einer schriftlichen Umfrage unter den Praxispartnern deren praktische Erfahrungen bei der Schaffung bzw. Optimierung von Retentionsräumen und anderen Möglichkeiten zur Reduktion von Hochwasserabflüssen und zur Erhöhung der Bodenwasserspeicherung erfasst werden. In Ergänzung sollen in ausgewählten Gebieten Revierleitende zu bereits durchgeführten Maßnahmen interviewt werden, um auch Aspekte der Umsetzbarkeit (z.B. Bauaufwand, Wartungsaufwand) in die Maßnahmenempfehlungen aufnehmen zu können. Umfragen und Interviews werden ergänzt durch eine systematische Literaturrecherche zu Möglichkeiten der Wasserretention im Wald. Im Ergebnis wird ein Handlungsleitfaden zum Wasserrückhalt im Wald entstehen, der als zentrale Orientierungshilfe für Waldbewirtschaftende dienen soll, um Maßnahmen zum Wasserrückhalt in ihren Waldgebieten planen und umsetzen zu können. Der Handlungsleitfaden soll geeignete Maßnahmen katalogisieren und beispielhafte Umsetzungen vorstellen. Dabei sollen neben der gewünschten Wirkung (Hochwasser-, Erosionsschutz, Bodenfeuchteerhöhung) auch positive sekundäre Wirkungen (z.B. auf Feuchthabitate), negative Wirkungen, praktische Aspekte für Bau und Wartung sowie die Kosten beleuchtet werden.

Während der gesamten Projektlaufzeit sind regionale Runde Tische geplant, an denen die Projektarbeiten den Waldbesitzenden und -bewirtschaftenden sowie weiteren Interessensgruppen (insbesondere Wasserwirtschaft, Naturparke) vorgestellt werden. Damit soll sichergestellt werden, dass die erarbeiteten Möglichkeiten zum dezentralen Wasserrückhalt im Hinblick auf ihre praktische Umsetzung eng mit den lokal zuständigen Waldbewirtschaftenden abgestimmt werden und Argumente für und wider die vorgeschlagenen Maßnahmen auch anderer Interessensgruppen bei der Erstellung des Handlungsleitfadens berücksichtigt werden. Bei Vor-Ort-Terminen sollen ausgewählte Maßnahmen im Hinblick auf Vor- und Nachteile mit allen Projektbeteiligten diskutiert werden.

• FVA, Abt. Boden und Umwelt, Arbeitsbereich „Wald und Wasser“ (Leitung Dr. Heike Puhlmann): Gesamtkoordination und wissenschaftliche Begleitung aller APs
• Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Professur für Hydrologie (Prof. Markus Weiler): Niederschlags-Abfluss-Modellierung (AP 2)
• UFBn und ForstBW-Forstbezirke in den Untersuchungsgebieten (u.a. UFB Emmendingen, UFB Breisgau-Hochschwarzwald, FBEZ Hardtwald): Diskussion der Abflusskarten und vorgeschlagenen Maßnahmen (AP 4)
• Weitere UFBn und ForstBW-Forstbezirke (für den Wissenstransfer)
• Naturparke Schwäbisch-Fränkischer Wald, Schwarzwald Mitte/Nord, Südschwarzwald
• Unternehmen als Auftragnehmende für Teilgewerke in AP 1, 3 und 4

Literatur

• Steinbrich, A., Leistert, H., Weiler, M. (2016). Model-based quantification of runoff generation processes at high spatial and temporal resolution. Environmental Earth Sciences 75(21).