Morphologie und Habitatstruktur - hydra-institute.com · Morphologie und Habitatstruktur in der Ausleitungsstrecke einer alpinen Stauhaltung (Spöl, Schweizerischer Nationalpark,

Morphologie und Habitatstruktur

in der

Ausleitungsstrecke einer alpinen Stauhaltung

(Spöl, Schweizerischer Nationalpark, Engadin)

Diplomarbeit im Fach Geoökologie

Institut für Geographie und Geoökologie

Universität Karlsruhe TH

von

Uta Mürle

Öschelbronn April 2000

Berichtigung Kap. 6, Abb. 6.5 (Farbtafel):

Beschriftung der Abszisse l/s statt "m/s" S. 34, Kap. 5, Abb. 5.1: Pdg 3 - Uferbank: kein Kolmationshorizont S. 62, Kap. 6, Abb. 6.9 Sommerabfluss bei 1,5 m³/s Anhang: Abb. A 7.2 Benthos muss heissen A 7.1 Benthos

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung 1

2. Untersuchungsgebiet 2

2.1. Geographische Situation 3

2.2. Der Schweizerische Nationalpark 3

2.3. Die Wasserkraftanlagen der Engadiner Kraftwerke AG 3

2.4. Naturraum 5 Geologie - Klima - Vegetation

2.5. Hydrologische Verhältnisse 6 Natürliches Abflussregime - Energiewirtschaftliche Eingriffe - geplante Änderungen

3. Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit 13

3.1. Übersicht über Ziele, Inhalte und Methoden der Arbeit 13

3.2. Auswahl der Untersuchungsstrecken 13

4. Gewässermorphologie 15

4.1. Aufnahme des Gefälles und Einmessen von Querprofilen 15

4.2. Grobkartierung der Untersuchungsstrecken 15

4.3. Detaillierte Kartierung an Einzelprofilen 21

4.4. Hydromorphologische Kenngrössen bei verschiedenen Abflüssen 27

4.5. Zusammenfassung und Diskussion 28

5. Sedimentstruktur 31

5.1. Surber-Sampling 31 5.1.1. Methodik 31 5.1.2. Ergebnisse 32 5.1.3. Methodenkritik 33

5.2. Core-Freezing 33 5.2.1. Methodik 35 5.2.2. Ergebnisse 36 5.2.3. Methodenkritik 42

5.3. Diskussion 42

5.4. Prognose der Wirkung der geplanten künstlichen Hochwasser 45

6. Sohlnahe Strömungsverhältnisse und Strömungshabitate 51

6.1. Strömungsverhältnisse 51

6.1.1. Methodik (FST - Halbkugelmethode) 52 6.1.2. Ergebnisse 52

Charakterisierung der Strömungsverhältnisse bei heutiger Dotation Prognose der Strömungsverteilung bei geplanter neuer Sommerdotation

6.1.3. Diskussion 56

6.2. Strömungsbedingte Habitatqualität 57

6.2.1. Prognose der Habitatqualität mit dem Modell CASIMIR 57 6.2.2. Prognose der Habitatqualität (vereinfachter Ansatz) 59 6.2.3. Methodenkritik 62 6.2.4. Diskussion 62

7. Gewässerfauna und Habitatstruktur 65

7.1. Makrozoobenthos 65

7.1.1. Methodik 65 7.1.2. Ergebnisse 65 7.1.3. Diskussion und Zusammenfassung 71

7.2. Fischfauna 74

7.2.1. Methodik 74 7.2.2. Ergebnisse 75

Nutzung der Habitatstrukturen durch die Bachforellen Potentielle Laichplätze und ihre Nutzung Ernährungssituation der Bachforellen

7.2.3. Diskussion und Zusammenfassung 83

8. Zusammenfassung 85

9. Literaturverzeichnis 89

Datenanhang

Fototafeln

Verzeichnis der Abbildungen

Abb. 2.1: Spöl zwischen Lago di Livigno und Inn mit Kraftwerksanlagen Abb. 2.2: Pardé-Ganglinie Oberer Spöl Abb. 2.3: Mittlere Jahresabflüsse und Abflussmaxima (1951-97)

Abb. 3.1: Lage der Untersuchungsstrecken

Abb. 4.1: Längs- und Querprofile der Untersuchungsstrecken Abb. 4.2: Strecke Punt dal Gall und „Abfischstrecke“: Strukturen und Substrate Abb. 4.3: Strecke Punt Periv: Strukturen und Substrate Abb. 4.4: Kartierung Profil 10, Punt dal Gall Abb. 4.5: Kartierung Profil 7, Punt dal Gall Abb. 4.6: Kartierung Profil 13, „Abfischstrecke“ Abb. 4.7: Kartierung Profil 8, Punt Periv

Abb. 5.1: Korngrössenzusammensetzung ausgewählter Surber-Sampling-Proben Abb. 5.2: Core-Freeze-Proben, Feinmaterialanteile Abb. 5.3: Core-Freeze-Proben, Ton/Schluffanteile Abb. 5.4: Korngrössenzusammensetzung CF 3 Abb. 5.5: Korngrössenzusammensetzung CF 5 Abb. 5.6: Korngrössenzusammensetzung CF 9 Abb. 5.7: Korngrössenzusammensetzung CF 12

Abb. 6.1: Dichte der FST-Halbkugeln Abb. 6.2: Halbkugelverteilungen bei unterschiedlichen Abflüssen Abb. 6.3: Sohlnahe Strömungsmuster in Abhängigkeit vom Abfluss Abb. 6.4: Änderung der Strömungsbereiche in Abhängigkeit vom Abfluss Abb. 6.5: Hydraulisches Habitatangebot für ausgewählte Benthosorganismen in Abhängig-

keit vom Abfluss Abb. 6.6: Flächen unterschiedlicher Habitatqualität bei heutigem und geplanten Sommer-

abfluss, Punt dal Gall) Abb. 6.7: Prognose der relativen Individuenhäufigkeit von Baetis alpinus, Punt dal Gall Abb. 6.8: Prognose der relativen Individuenhäufigkeiten ausgewählter Benthosorganismen Abb. 6.9: Änderung der relativen Individuenhäufigkeiten gegenüber heutigem Tagabfluss

Abb. 7.1: Verteilung der Ordnungen des Makrozoobenthos in den Untersuchungsstrecken Abb. 7.2: Verteilung der Ernährungstypen in den Untersuchungsstrecken Abb. 7.3: Verteilung der Strömungspräferenztypen in den Untersuchungsstrecken Abb. 7.4: Punktbefischung „Abfischstrecke“ Abb. 7.5: Strecken Punt dal Gall und „Abfischstrecke“, potentielle Laichplätze/ Laichgruben-

kartierung Abb. 7.6: Strecke Punt Periv, potentielle Laichplätze/Laichgrubenkartierung Abb. 7.7: Abschnitt Punt dal Gall bis unterhalb Brücke Punt Periv, Laichgrubenkartierung Abb. 7.8: Länge-Gewicht-Beziehung der Bachforellen (Punktbefischung „Abfischstrecke“)

Verzeichnis der Tabellen

Tab. 2.1: Hochwasserereignisse im Oberen Spöl nach 1970 Tab. 2.2: Wassertemperaturen im Spöl

Tab. 4.1: Substrateinteilung für die Grobkartierung der Untersuchungsstrecken Tab. 4.2: Sohlrauheitsklassen Tab. 4.3: Hydromorphologische Kenngrössen bei unterschiedlichen Abflüssen

Tab. 5.1: Einteilung der Sedimentfraktionen Tab. 5.2: Parameter der Korngrössenverteilungen (Surber-Sampling-Proben) Tab. 5.3: Core-Freeze-Beprobung (CF), Entnahmeorte und Parameter d. Korn-grössen-

verteilungen Tab. 5.4: Kritische Schubspannungen bei Aufreissen der Deckschicht Tab. 5.5: Hydraulischer Radius bei kritischer Schubspannung Tab. 5.6: Rauheitsbeiwerte Tab. 5.7: Mittlere Fliessgeschwindigkeiten bei krit. Schubspannung Tab. 5.8: Kritische Abflusshöhen

Tab. 7.1: Befischte Strukturen (Punktbefischung 6.8.99) Tab. 7.2: Verteilung der Altersklassen der Bachforelle auf die Strukturen

Datenanhang

A 4.1: Kartierung der Querprofile

A 5.1: Kornsummenkurven der Surber-Sampling-Proben A 5.2: Kornsummenkurven der Core-Freeze-Proben A 5.3: Parameter der Korngrössenverteilungen und abgeleitete hydraulische Grössen

(Prognose der Wirkung künstlicher Hochwasser)

A 6.1: Parameter der Weibullkurven A 6.2: Flächen und prozentuale Anteile der Strömungshabitate bei unterschiedlichen

Abflüssen A 6.3: Strömungspräferenzkurven

A 7.1: Makrozoobenthosbestand A 7.2: Befischungsdaten (Punktbefischung „Abfischstrecke“)

Abkürzungen

SNP Schweizerischer Nationalpark WNPK Wissenschaftliche Nationalparkkommission EKW Engadiner Kraftwerke AG

PdG Untersuchungsstrecke Punt dal Gall Abf Untersuchungsstrecke „Abfischstrecke“ PP Untersuchungsstrecke Punt Periv

DS Deckschicht TS Tiefenschicht (Sedimentschichten unter Deckschicht)

T/U Ton/Schluff fS Feinsand mS Mittelsand gS Grobsand fG Feinkies mG Mittelkies gG Grobkies x Steine

d50 Korngrösse, die der Ordinate 50% der Körnungslinie entspricht dm mittlerer Korndurchmesser (nach Gewicht der Einzelfraktionen gewicht) d60 Korngrösse, die der Ordinate 60% der Körnungslinie entspricht d10 Korngrösse, die der Ordinate 10% der Körnungslinie entspricht d60 / d10 Ungleichförmigkeitsgrad

HK Halbkugel Fr Froudezahl

Me Median s Standardabweichung s² Varianz

1. Einleitung

1. Einleitung

Die Lage der Schweiz im alpinen Raum mit entsprechenden Speichermöglichkeiten und Fallhöhen bedingt den hohen Anteil von 57,4% (CIPRA 1998) der Wasserkraft an der Stromproduktion des Landes. Die Energiequelle ”Wasser” ist neben der wirtschaftlichen von grosser ökologischer Bedeutung, da ihre Nutzung eine emissionsarme und das Klima nicht verändernde Stromerzeugung ermöglicht. Andererseits führt die Wasserkraftnutzung zu wesentlichen Beeinträchtigungen der Ökosysteme in Gewässerabschnitten, die von Wasserausleitung betroffen sind. Die Beeinträchtigungen ergeben sich sowohl durch die Verringerung des Gesamtabflusses als auch durch die Unterdrückung der Abflussdynamik.

Die negativen Auswirkungen von Wasserausleitungen sollen durch die Festlegung von Mindestwasserabflüssen begrenzt werden. Für die Festlegung von Mindestwassermen-gen bestehen unterschiedliche gesetzliche Regelungen. Diese beruhen meist aus-schliesslich auf hydrologischen Kenngrössen (Schweiz: Q347), wobei jedoch die Dynamik der natürlichen Abflussverhältnisse meist keine Berücksichtigung findet. Zunehmend werden gewässermorphologische und ökologische Kriterien zur Festlegung der Mindestwasserabgabe vorgeschlagen (DVWK 1996).

Zur Bestimmung ökologisch begründeter Mindestwasserabflüsse existieren bereits zahlreiche Ansätze, die zum Teil auch die natürliche Abflussdynamik mit einbeziehen.

Der Ansatz von BUNDI & EICHENBERGER (1989) sieht die Beibehaltung strukturwirk-samer Abflussspitzen in der Ausleitungsstrecke vor.

Das von SCHÄLCHLI (1991) konzipierte Verfahren verwendet optisch und akustisch erfassbare Bewertungskriterien wie benetzte Breite, Belüftung des Wassers (”Weiss-wasser”), Anspringen von Seitengerinnen, Geräusch usw..

In das von MAILE, HEILMAIR & STROBL (1997) entwickelte MEFI-Modell gehen als Parameter die sohlnahe Fliessgeschwindigkeit, die Sohlrauheit und die Sonneneinstrah-lung ein.

STATZNER & MÜLLER (1989) entwickelten eine Methode zur Erfassung der biologisch relevanten sohlnahen Strömungsverhältnisse. Darauf aufbauend wurden Modelle zur Bestimmung der ökologisch erforderlichen Mindestwassermenge erstellt (JORDE 1996, SCHERER 1999).

Derzeit erarbeitet die EAWAG (CH) in Zusammenarbeit mit verschiedenen Institutio-nen ein Zertifizierungsverfahren für die ökologisch verträgliche Gewinnung von Strom aus Wasserkraft (BRATRICH et al. 1999).

Während die gesetzlich vorgeschriebenen Mindestabflüsse in den meisten Ausleitungs-strecken grosser Speicherkraftwerke realisiert sind, gibt es bisher wenig Beispiele für dynamisch gestaltete Restwasserregimes (COLLIER et al. 1997, ELBER et al. 1996). Bis-lang konnte die Auswirkung hoher Abflüsse auf Morphologie und Ökologie einer Aus-leitungsstrecke meist nur im Rahmen von Stauraumspülungen untersucht werden (GERSTER & REY 1994).

1

1. Einleitung

Ausgehend von den Erfahrungen, die bei einer Grundablassspülung des Livignostausees (CH/I) 1990 und einer Stauraumspülung des dazugehörigen Ausgleichsbeckens 1995 gemacht wurden, erarbeiteten Fachleute der Engadiner Kraftwerke AG und des Schwei-zerischen Nationalparks einen Vorschlag zur Änderung des Restwasserregimes. Als wesentliche Massnahme ist hierbei die regelmässige Durchführung künstlicher Hoch-wasser vorgesehen.

Die vorliegende Arbeit stellt eine Dokumentation des Zustandes der Restwasserstrecke unterhalb des Livignostausees vor Änderung des Restwasserregimes dar. Erfasst wurden morphologische, sedimentologische, hydraulische und biologische Merkmale. Die zu erwartenden Auswirkungen des geänderten Restwasserregime werden abge-schätzt.

Das Untersuchungsgebiet ist durch verschiedene Arbeiten gut dokumentiert. LÜDI (1966) führte lokalklimatische und vegetationskundliche Untersuchungen an Bächen des Nationalparks durch. Die Geologie des weiteren Untersuchungsgebiets wurde in der von Dössegger bearbeiteten Geologischen Spezialkarte (Nr. 122) des Schweizerischen Nationalparks dargestellt und durch Erläuterungen von TRÜMPY et al. (1997) ergänzt. Hydrobiologische Untersuchungen der Quellen des Nationalparks wurden von NADIG (1942) durchgeführt. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden drei Nationalparkgewässer, darunter auch der Obere Spöl, ausführlich hydrobiologisch untersucht (DIMMELER 1996). Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung der Grundablass- bzw. Stauraumspülun-gen (1990 und 1995) wurden die Auswirkungen auf unterschiedliche Bereiche des Öko-systems untersucht: Massenumsatz (SCHLÜCHTER et al. 1991), Morphodynamik (JAEGER 1991), Physikalische und chemische Verhältnisse (ELBER 1991), Makroinver-tebraten und Fische (REY & GERSTER 1991) und Ufervegetation (KUSSTATSCHER 1991).

2

2. Untersuchungsgebiet


2.1. Geographische Situation Die Untersuchungen im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden am Spöl, im Gebiet des Schweizerischen Nationalparks (SNP) im Kanton Graubünden durchgeführt.

Die wichtigsten Quellbäche des Spöls (Alto Spöl und Gallo) aus dem Bernina- bzw. Ofenpassgebiet werden an der italienisch-schweizerischen Grenze auf 1800 m ü. NN durch die 1969 erbaute Staumauer Punt dal Gall zum Livignostausee aufgestaut. Unter-halb der Staumauer durchfliesst der - im folgenden als Oberer Spöl bezeichnete - Bach ein ca. 5,5 km langes Kerbtal mit zum Teil schluchtartigem Charakter und erreicht bei 1640 m ü. NN das 2,5 km lange Ausgleichsbecken Ova Spin. Nach einer weiteren 3 km langen, schluchtartigen Strecke durchquert der Bach die Zernezer Mulde, wo er nach 2,5 km bei 1470 m ü. NN in den Inn mündet. Die Gesamtstrecke des Spöls vom Livignostausee bis zur Mündung beträgt 13,5 km (Abb. 2. 1). Das natürliche Einzugsgebiet des Spöls umfasst eine Fläche von 295 km², wovon ca. 5,6 km² (1,9 %) vergletschert sind. Die mittlere Höhe des Einzugsgebiets beträgt 2390 m ü. NN. Der Spöl kann nach BRAUKMANN (1987) dem Typ des karbonatischen Hochgebirgsbaches zugeordnet werden.

2.2. Der Schweizerische Nationalpark Der Schweizerische Nationalpark, innerhalb dessen Grenzen der Obere Spöl vom Stau-see Livigno bis Ova Spin fliesst, wurde 1914 gegründet und weist heute eine Fläche von 169 km² auf. Der Park erstreckt sich von 1400 bis 3200 m ü. NN und umfasst Bereiche der subalpinen und der alpinen Höhenstufe. Für die nächsten Jahre ist eine Erweiterung des Parks mit Errichtung einer Umgebungszone geplant. Gemäss der International Union for the Conservation of Nature wird der SNP zur Kate-gorie I - strenge Naturreservate - gezählt (Informationsbroschüre SNP, o. J.), d.h. jegli-che Nutzung ist ausgeschlossen. Der Bau der Kraftwerksstufe Livigno - Ova Spin und die Nutzung des Spöls war jedoch bereits im Nationalparkvertrag vorgesehen (SCHWEIZER BUND FÜR NATURSCHUTZ 1947) und 1959 wurde der Bau der Staumauer Punt dal Gall durch Volksabstimmung beschlossen. Als Entgegenkommen der Kraftwerke und der beteiligten Gemeinden wurde auf die Nutzung anderer Nationalparkgewässer (z.B. Ova dal Fuorn) verzichtet und dem Spöl wesentliche Mengen an Restwasser zugesichert (LÜDI 1966).

2.3. Die Wasserkraftanlagen der Engadiner Kraftwerke AG Die 1970 in Betrieb genommene Kraftwerkstufe Stausee Livigno - Ausgleichsbecken Ova Spin der Engadiner Kraftwerke umfasst folgende Anlagen (Abb. 2.1):

3


Abb. 2.1: Der Spöl zwischen Lago di Livigno und Inn mit Kraftwerksanlagen

4


Eine 130 m hohe Bogenmauer bei Punt dal Gall staut die Quellbäche des Spöls im grösstenteils auf italienischem Gebiet liegenden Stausee Livigno (Stauziel: 1804,7 m ü. NN; Fläche: 4,7 km²; Nutzinhalt: 164 Mio. m³) auf. Über den 7,6 km langen Druckstollen wird das Wasser vom Livigno-Stausee zur Kraftwerkszentrale Ova Spin (1600 m ü. NN) geleitet, wo es turbiniert wird und in das Ausgleichsbecken Ova Spin fliesst. Die Pumpenturbinen sind reversibel, d.h. es kann auch Wasser aus dem Ausgleichsbecken zum Livignostausee hochgepumpt werden. In der Kraftwerksstufe Stausee Livigno - Ausgleichsbecken Ova Spin wird das Prinzip der Pumpspeicherung zur Wasserkraftnutzung angewandt. Die Pumpspeicherung ist gekennzeichnet durch das Umwälzen eines bestimmten Wasser-volumens zwischen einem oberen und einem unteren Becken. In Zeiten geringen Stromver-brauchs kann Wasser aus dem unteren Becken mittels überschüssiger oder billiger Energie in das obere Becken gepumpt werden und von dort zu Zeiten hohen Strombedarfs den Turbinen zur Energieumwandlung zugeführt werden. Neben der eigentlichen Stromgewinnung unter Aus-nützung des Gefälles findet hier eine “Stromveredlung” statt.

Neben dem turbinierten Wasser aus dem Livignostausee und dem über den natürlichen Lauf des Spöls zufliessenden Dotierwasser wird dem Ausgleichsbecken unter anderem auch Innwasser über einen Freispiegelstollen von der Fassung S-chanf zugeleitet. Das Ausgleichsbecken Ova Spin stellt die Verbindung zu den weiteren Kraftwerks-stufen der EKW (S-chanf - Pradella - Martina) her. Das hier zwischengespeicherte Wasser kann nach Bedarf der Zentrale Pradella im Inntal zur Stromproduktion zugeführt oder in den Livignostausee gepumpt werden. Für die Kraftwerkstufe Livigno - Ova Spin wird eine jährliche Energieproduktion von netto (d.h. abzüglich Pumpenantriebsenergie) rund 32 Mio. kWh angegeben (Broschüre der EKW AG, o. J.).

2.4. Naturraum

Geologie

Der geologische Untergrund des Schweizerischen Nationalparks wird von Gesteinen der Oberostalpinen Decken gebildet, die neben kristallinen Einheiten auch Sediment-gesteine, vor allem triassische Dolomite und Kalke enthalten. Das Gebiet liegt im west-lichen Teil der Engadiner Dolomiten, die sich vom Dreiländereck im Norden bis zum Ortlergebiet im Süden erstrecken.

An den Talhängen des Oberen Spöls zwischen der Staumauer Punt dal Gall und dem Ausgleichsbecken Ova Spin sind als anstehendes Gestein graue, gebankte Vallatscha-Dolomite (Mitteltrias) vorherrschend. Mit kleineren Anteilen treten Gesteine der Fuorn-Formation (bunte Silt- und Sandsteine, Dolomite der Untertrias) und der zur Haupt-dolomitgruppe gehörenden Pra-Grata-Formation (Dolomite, Kalke der Obertrias) hinzu. Das Bachbett des Spöls wird jedoch vor allem durch Lockermaterial, welches die Tal-hänge in weiten Bereichen überzieht, beeinflusst. Es handelt sich dabei um Hangschutt und Bergsturzmaterial sowie durch würmeiszeitliche Lokalgletscher abgelagertes Moränenmaterial.

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Die Spöl-Schlucht ist vermutlich aus einer subglazialen Abflussrinne unter quartärer Eisbedeckung entstanden (BOESCH 1936 in TRÜMPY et al. 1997).

Klima

Das Untersuchungsgebiet liegt in einem durch hohe Gebirgszüge - Bernina im Süd-westen, Silvretta im Norden und Ortler im Südosten - geschützten Bereich. Dieser Gebirgskranz verwehrt den Zutritt von feuchten Luftmassen und führt zu relativ geringen Niederschlagswerten im weiteren Einzugsbereich: Für die nahe des Oberen Spöls liegende Station Buffalora (1968 m ü. NN) ergibt sich eine mittlere Nieder-schlagshöhe von 937 mm/a (Jahre 1920-92) (nach GENSLER 1993). Die Lufttemperaturen sind sowohl im Tages- als auch im Jahresverlauf starken Schwan-kungen unterworfen. So beträgt bei Buffalora die mittlere Temperatur im wärmsten Monat 9,8 °C, im kältesten Monat -10,5 °C (∆T = 20,3 °C) bei einem Jahresmittelwert von -0,2 °C. Der Temperaturverlauf, die geringe Niederschlagshöhe und die hohe Sonnenscheindauer (Scuol/Inn: 1783 Stunden) weisen auf die Lage des Gebietes im kontinental geprägten Klimabereich der Ostalpen hin (LÜDI 1966).

Vegetation

Die Talflanken des Oberen Spöls sind - mit Ausnahme instabiler Bereiche wie Schutt-halden - von subalpinem Wald (mit Pinus, Picea, Larix) bestanden. In Bachnähe finden sich einzelne Laubgehölze (Alnus, Salix, Betula). Infolge der anthropogen veränderten Abflussdynamik des Spöls konnten Bäume auch in Uferbereichen und auf ehemaligen Kiesinseln Fuss fassen. Die Ufervegetation wird von Straussgrasbeständen (Riesen-Straussgras) und kräuter-reichen Pflanzenbeständen mit Kleinseggenarten bestimmt (KUSSTATSCHER 1991).

2.5. Hydrologische Verhältnisse

Natürliches Abflussregime

Vor dem Bau der Staumauer besass der Spöl ein alpines Abflussregime mit minimalen Abflüssen im Winterhalbjahr (Pardé-Koeffizient < 0,5) und einer Hauptabflussphase in den Monaten Mai bis August/September (PK >>1) (Abb. 2.2).

0,00,51,01,52,02,53,0

Feb.

Mär

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Mai

Juni Juli

Aug

.

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Okt

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Nov

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Dez

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Abb. 2.2: Pardé-Ganglinie Oberer Spöl (aus Abflussdaten der Jahre 1951-68, Hydrologische Station Punt dal Gall, Landeshydrologie)

6


Es handelt sich um ein nivales Regime mit den höchsten Abflüssen im Juni (Schnee-schmelze) und mit PKmax: 2 bis 2,8 bzw. PKmin: 0,15 bis 0,4 (nach FORSTENLECHNER et al. 1997).

Die mittleren Jahresabflüsse der Jahre 1951-63 betrugen 6 bis 12 m³/s (Abb. 2.3). Der mittlere Juni-Abfluss lag bei rund 20 m³/s, Hochwasserereignisse führten im Mittel (MHQJuni der Jahre 1951-63) zu einer Verdopplung dieser Abflusshöhe.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1953

1956

1959

1962

1965

1968

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

Abf

luss

(m³/s

)

Mittlerer Jahresabfluss

Spitzenabfluss

Abb. 2.3: Mittlere Jahresabflüsse und Abflussmaxima (aus Abflussdaten der Jahre 1951-

1997, Hydrologische Station Punt dal Gall, Landeshydrologie)

Im Durchschnitt (Jahre 1951-63) traten jährlich sechs Hochwasser mit Spitzenabflüssen über 10 m³/s und jährlich drei Hochwasser mit Spitzenabflüssen > 30 m³/s auf. Für Spit-zenabflüsse > 100 m³/s ergibt sich aus der kurzen Zeitreihe eine jährliche Häufigkeit von 0,25. Die maximal gemessene Abflusshöhe (HHQ der Jahre 1951-63) betrug 140 m³/s.

Energiewirtschaftliche Eingriffe

Bereits 1963 wurde der Abfluss des Spöls durch einen Staatsvertrag zwischen der Schweiz und Italien reduziert. Als Ausgleich für die bevorstehende Speicherung von Wasser im italienischen Livigno- und Gallotal durch die Schweiz erhielt Italien das Recht, jährlich 90 Mio. m³ Wasser vom Einzugsgebiet des Spöls oberhalb Livigno ins Veltlin zum Stausee San Giacomo abzuleiten. Mit dem Bau der Staumauer bei Punt dal Gall (1962-1969) und der Inbetriebnahme der Kraftwerksanlage im Jahre 1970 wurde der Spöl zu einer sogenannten Ausleitungs-strecke. Ein Grossteil seines natürlichen Abflusses wird über den Druckstollen zum Kraftwerk Ova Spin geleitet. An das natürliche Bachbett wird die in der Konzession von 1962 festgelegte Dotierwassermenge von durchschnittlich 1 m³/s abgegeben, die

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bachabwärts durch seitliche Zuflüsse, Hangwasser und eventuell auch durch Grundwas-serzutritte zum sogenannten Restwasser ergänzt wird. Seit 1970 werden an den Spöl (Abschnitt Punt dal Gall - Ova Spin) folgende Dotations-wassermengen abgegeben:

Sommerdotation (16.5. - 30.9.) 6.00 - 18.00 Uhr 2.47 m³/s

18.00 - 6.00 Uhr 1.00 m³/s

Winterdotation (1.10. - 15.5.) dauernd 0.55 m³/s

Die Dotationswassermenge von durchschnittlich 1 m³/s entspricht ca. 12 % des mittle-ren Jahresabfluss vor Staumauerbau. Durch die konstante Dotation wird die Abfluss-dynamik, die den natürlichen Hochgebirgsbach Spöl prägte, unterdrückt. Während vormals Abflussspitzen von bis zu 140 m³/s erreicht wurden, sind seit 1970 die - in der Regel künstlich generierten - Hochwasserereignisse in Zahl und Ausmass gering (Tab. 2.1). Ein Abfluss von 2,5 m³/s wird in der Regel nicht mehr überschritten.

Jahr max. Abflusshöhe Bemerkungen

1971 125 m³/s Hochwasserversuch (2.4.) Bestimmung der Wassermenge, die gefahrlos im Spöltal zw. Punt dal Gall und Punt Periv abgeleitet werden kann

1979 42 m³/s natürlich (15. 10.)

1984 8,7 m³/s Entleerung Staubecken Ova Spin (28.3.)

1985 10,1 m³/s natürlich (19.6.)

1990 31 m³/s Spülung Grundablass des Livignostausees (7.6.)

1995 9,2 m³/s Stauraumspülung Ova Spin (29.6. - 2.7.) Zuleitung von Spülwasser aus dem Livignostausee

Tab. 2.1: Hochwasserereignisse im Oberen Spöl nach Inbetriebnahme des Kraftwerks (1970)

(Abflussdaten der Hydrologischen Station Punt dal Gall : Landeshydrologie; Bemer-kungen nach mündl. Mitteilungen EKW)

Mögliche Auswirkungen energiewirtschaftlicher Eingriffe

In der Literatur (z.B. MOOG et al. 1993) werden die folgenden wichtigsten Auswirkun-gen einer Wasserausleitung auf Gewässerstruktur und -ökologie, die zum Teil auch im Spöl zu beobachten sind, genannt.

Verringerung des Gesamtabflusses:

• Veränderung der Strömungsverhältnisse (Kap. 6) • Reduktion der benetzten Fläche = Reduktion des aquatischen Lebensraumes

(Kap. 4, 6) • Feinsedimentablagerung während langer Niedrigwasserphasen (Kap. 5)

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• Absenkung des Grundwasserspiegels • Veränderung der Wassertemperatur (Sommer: Aufheizung, Winter: Gefahr der

Grundeisbildung) Spöl: Die Wassertemperaturen im Spöl bleiben auch im Sommer niedrig (Tab. 2.2), da der Bach über den Grundablass Tiefenwasser aus dem Livignostausee erhält (4 - 8°C). Infolge der Beschattung im tiefeingeschnittenen Tal findet im Bachverlauf keine nennenswerte Auf-heizung statt. Im Winter vermindert das ”warme” Tiefenwasser die Gefahr der Eisbildung.

Datum Abschnitt Wassertemperatur °C 16.6.99 1 km uh. Staumauer 5,6 9.8.99 2,5 km uh. Staumauer 8,0

7.10.99 200 m uh. Staumauer 6,8 7.10.99 2,5 km uh. Staumauer 6,4

Tab.2.2: Wassertemperaturen im Spöl (eigene Messungen)

Durch die kontinuierliche Messung der Wassertemperaturen bei der Brücke von Punt Periv durch die Arbeitsgruppe Uehlinger (EAWAG) wurde für den Zeitraum 13.5. - 9.10.99 eine minimales Tagesmittel von 4,1 °C (17.5.) und eine maximales von 7,4 °C (21.9.) festgestellt (Uehlinger, pers. Mitt.).

• Einfluss auf die Wasserqualität (geringe Verdünnung von punktuell oder diffus eingetragenen Nähr- und Schadstoffen) Spöl: Innerhalb des Nationalparks findet keine Nutzung statt, die zu direkten Einträgen in den Spöl führen könnte. Mögliche Quellen einer Verschmutzung stellen die Kläranlage der Gemeinde Livigno (am südwestlichen Ende des Stausees) dar und die Einleitung von Inn-wasser (über das Ausgleichsbecken Ova Spin) in den Stausee. Bei früheren Untersuchungen (ELBER 1991, DIMMELER 1996) waren im Spöl bei Punt dal Gall für die Parameter NO2

-, NO3

-, Ges.P und NH4+ Konzentrationen gemessen worden, die unter den in der EG-Richt-

linie für Fischereigewässer (78/659/EWG) angegebenen Grenzwerten lagen.

• Einfluss auf die Landschaftsästhetik (”Verniedlichung des Gewässers”) Spöl: Während der touristischen Saison erhält der Bach bislang am Tag eine höhere Dota-tionswassermenge. Der Wechsel zur niedrigeren Nachtdotation ist optisch und akustisch deutlich wahrnehmbar.

Verringerung der Abflussdynamik - Fehlen natürlicher Hochwasser:

• Auflandungserscheinungen aufgrund ungenügender Schleppkraft (Kap. 4) • Bildung seitlicher Schuttkegel > Aufstau von Stillwasserbecken (Kap. 4) • Homogenisierung der Bachsohle (Kap. 4) • Verfüllung der Sohle mit Feinmaterial und Verfestigung (Kap. 5) • Veränderung der Benthoszönosen (Kap. 7) • Vermehrung von Wasserpflanzen / Veralgung (Kap. 4)

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• Ausbreitung der Baumvegetation im Bachbett, Verdrängung standorttypischer Ufer-vegetation

Geplante Änderung des Restwasserregimes

Im Rahmen der ökologischen Begleitung von zwei Spöl-Spülungen (Grundablass Livigno, 1990 und Ausgleichsbecken Ova Spin, 1995) wurden einige der oben aufge-führten Folgen auch im Spöl festgestellt und untersucht (WNPK 1991, MOLINARI & HÄLG 1996, ACKERMANN et al. 1996). Aufgrund der dabei gewonnenen Erkenntnisse wurde in Zusammenarbeit der Wissen-schaftlichen Nationalparkkommission (WNPK) und der Engadiner Kraftwerke AG (EKW) die Änderung der Restwasserbewirtschaftung geplant.

Mit dem geplanten, dynamischer gestalteten Restwasserregime wird das Ziel verfolgt, ”den Bergbachcharakter des Spöls jenem eines unberührten Gewässers derselben Höhenstufe anzunähern.” Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass mit der geplan-ten Änderung des Restwasserregimes nicht Nationalparkziele verfolgt werden, da ”diese sich nicht an Zielen, welche mit menschlichen Eingriffen verbunden sind, orientieren” (aus: Antrag zur Änderung der Restwasserbewirtschaftung im Spöl, WNPK, Februar 1999).

Beantragte Massnahmen (Abschnitt Punt dal Gall - Ova Spin)

Durch das geplante Restwasserregime sollten keine wirtschaftlichen Einbussen für die EKW entstehen, d.h. die Jahresabflussmenge im Spöl bleibt unverändert.

1. Massnahme:

”Veranstaltung” von drei Hochwasserereignissen im Sommer

Juni: Hochwasser von 10 m³/s (6-8 Std.)

Juli : Hochwasser von 30 m³/s (7-9 Std.)

Juli/August: Hochwasser von 10 m³/s (6-8 Std.)

Ziel: Mobilisierung von Feinmaterial

Verminderung der Kolmation

Auflockerung der Sohle

2. Massnahme:

1. Schritt: Reduktion des Tagabflusses im Sommer von 2,5 auf 1,9 m³/s

2. Schritt: Angleichung Tag- und Nachtabfluss auf gleichbleibendes Niveau

(1,45 m³/s)

Ziel: Wasserrückhalt zugunsten künstlicher Hochwasser

Verkleinerung der täglich wechselnd benetzten Fläche

10


Das veränderte Regime ist zunächst für eine 3-jährige (1999-2001), wissenschaftlich begleitete Versuchsphase vorgesehen (aus: Gesuch für einen zeitlich befristeten Versuch für eine Änderung des Restwasserregimes im Spöl, EKW, März 1999). Das entsprechende Gesuch wurde im Juni 1999 durch den Kanton Graubünden und im Januar 2000 durch das Bundesamt für Wasser und Geologie genehmigt.

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Abb. 3.1: Lage der Untersuchungsstrecken und Querprofile

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3. Fragestellung und Zielsetzung

3. Fragestellung und Zielsetzung der Arbeit

3.1. Übersicht über Ziele, Inhalte und Methoden der Arbeit Ziel der Arbeit ist die Dokumentation des Zustandes von Morphologie und Habitat-struktur des Spöls im Abschnitt Punt dal Gall - Ova Spin vor der Änderung des Rest-wasserregimes. Daneben wird - ausgehend von den heutigen Verhältnissen - die Wir-kung der neuen Sommerdotation auf Strömungsverhältnisse und Benthoszusammenset-zung abgeschätzt und eine Prognose der Wirkung der künstlichen Hochwasser versucht. Aufgrund des verspäteten Beginns der geänderten Restwasserbewirtschaftung des Spöls konnten die Auswirkungen der neuen Abflussverhältnisse im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit nicht - wie ursprünglich geplant - direkt untersucht werden.

Zur allgemeinen Charakterisierung des Oberen Spöls wurde in ausgewählten Unter-suchungsstrecken (Kap. 3.2.) das Gefälle und hydromorphologische Kenngrössen wie benetzte Breite, aquatisches Volumen bei verschiedenen Abflüssen aufgenommen. Eine Grobkartierung der gewässermorphologischen Strukturen und Substratverhältnisse der Strecken wurde durch detaillierte Kartierungen an eingemessenen Querprofilen ergänzt.

Die sedimentologischen Verhältnisse wurden mit unterschiedlichen Methoden (Kartie-rung, Surber-Sampling, Core-Freezing) erfasst und dienten als Ausgangsdaten für die Prognose der Wirkung geplanter künstlicher Hochwasser.

Das für die Benthosfauna relevante sohlnahe Strömungsfeld wurde mit Hilfe der FST-Halbkugelmethode beschrieben. Um Aussagen über die Qualität der Strömungshabitate bei heutiger und geplanter Dotation machen zu können, wurden die hydraulischen Daten mit Strömungspräferenzdaten von Benthosorganismen verknüpft.

Zur weiteren biologischen Charakterisierung des Oberen Spöls wurden Benthosauf-sammlungen durchgeführt und die Lebens- und Reproduktionssituation der Bachforel-len durch Kartierungen und Befischung untersucht.

Die angewandten Methoden werden unter den einzelnen thematischen Kapiteln genauer dargestellt.

Die Freilandarbeiten wurden im Zeitraum Mai bis November 1999 durchgeführt.

3.2. Auswahl der Untersuchungsstrecken Die Auswahl geeigneter Untersuchungsstrecken orientierte sich an bereits früher, im Rahmen des Gewässermonitorings Nationalpark durchgeführten Untersuchungen (REY & GERSTER 1991, DIMMELER 1996). Aus Rücksicht auf den Schutzstatus des Unter-suchungsgebietes liegen alle Untersuchungsstellen in der leichter zugänglichen oberen Hälfte des Gewässerabschnittes Punt dal Gall - Ova Spin.

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3. Fragestellung und Zielsetzung

Es wurden drei Bachstrecken von jeweils ca. 200 m Länge bearbeitet (Abb. 3.1):

Punt dal Gall (PdG) Foto 1-3 Die Strecke beginnt ca. 150 m unterhalb der Staumauer Punt dal Gall, d.h. sie liegt im direkten Einflussbereich der Kraftwerksbauten. Da keine nennenswerten und perennie-renden seitlichen Zuflüsse erfolgen, wird der Abfluss in dieser Strecke nahezu aus-schliesslich von der Dotationswassermenge bestimmt. In der Strecke Punt dal Gall sind Sedimentations- und Erosionsbereiche gleichermassen zu beobachten.

”Abfischstrecke” (Abf) Foto 4-6 Die ”Abfischstrecke” beginnt ca. 1 km unterhalb der Staumauer. Sie wurde so benannt, da hier bereits 1990, im April 1999 und im Rahmen der vorliegenden Untersuchung Be-fischungen durchgeführt wurden. Im oberen Abschnitt der Strecke wird bei geringem Gefälle die recht homogene Kiessohle flach und gleichmässig überströmt. Der untere Abschnitt hingegen weist eine stark strukturierte, rauhe Sohle auf, was zusammen mit dem höheren Gefälle die starke Turbulenz der Strömung bewirkt.

Punt Periv (PP) Foto 7-8 In dieser ca. 2 km unterhalb der Staumauer beginnenden Strecke ist in weiten Teilen Sedimentation vorherrschend. Infolge des aus dem Zwischeneinzugsgebiet zufliessen-den Hangwassers und einiger, zumindest zeitweise wasserführender seitlicher Zuflüsse, wird das Abflussgeschehen in der Strecke Punt Periv nicht mehr ausschliesslich durch die Dotation bestimmt, d.h. die Abflüsse liegen hier höher und sind weniger konstant.

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4. Gewässermorphologie


Um einen ersten Eindruck der Morphologie und Habitatstruktur der Untersuchungs-strecken zu gewinnen, wurden die Strecken eingemessen, auffällige Strukturen kartiert und ausgewählte Querprofile genauer beschrieben.

4.1. Aufnahme des Gefälles und Einmessen von Querprofilen Die Gefälleverhältnisse in den Untersuchungsstrecken wurden mit Hilfe eines Theodoli-ten ermittelt. Hierbei erfolgten die Messungen jeweils in der Bachmitte.

In jeder Untersuchungsstrecke wurden mittels Theodolit 10 - 12 Querprofile aufgenom-men (Abb. 3.1) und gegen Fixpunkte eingemessen. Die Messung der Tiefen wurde in 1 m-Abständen vorgenommen. An den Querprofilen wurde ein Grossteil der Unter-suchungen zur Sedimentstruktur und Strömungsverteilung durchgeführt. Anhand der Tiefenprofile wird überprüft werden können, inwieweit die geplanten Hochwasser zu Änderungen der Sohle führen.

Für den 5,5 km langen Gewässerabschnitt zwischen Livignostausee (Grundablass: 1685 ü. NN) und Stauwurzel des Ausgleichsbecken Ova Spin (Praspöl: 1630 m ü. NN) ergibt sich ein Gesamtgefälle von 1 % (aus LK 1218 u. 1238 1:25 000). In den drei Untersuchungsstrecken liegt das durchschnittliche Gefälle mit 0,7 bzw. 0,8 % etwas niedriger (Abb. 4.1). Innerhalb der jeweiligen Strecken ergeben sich jedoch starke Gefälleunterschiede mit zum Teil negativen Werten des Gefälles. Diese treten in Bereichen auf, in denen die Sohle ansteigt, oft im Bereich von Bänken oder Schwellen.

In der Strecke Punt dal Gall werden Abschnitte geringen Gefälles, in denen der Spöl ein breites, flaches Bett nutzt, durch steilere Abschnitte verbunden, inner- bzw. unterhalb derer sich der Bach entsprechend tiefer eingeschnitten hat und langgestreckte Becken bildet. In der ”Abfischstrecke” ergeben sich ähnliche Verhältnisse, wobei hier der Bach im oberen Bereich der Strecke entsprechend des geringen Gefälles in einem breiten, flachen Bett fliesst, während der untere Teil ein stärkeres Gefälle mit ausgeprägten Hauptfliessrinnen aufweist. Bei Punt Periv wurde ein mehr oder weniger durchgehendes Gefälle gemessen. Der starke Anstieg der Sohle bei PP 5 ergibt sich durch eine Kiesbank in diesem Bereich.

4.2. Grobkartierung der Untersuchungsstrecken Bei der Grobkartierung der Untersuchungsstrecken wurden folgende Elemente erfasst:

• Bettstrukturen Riffles, Schwellen, Pools, Bänke, Inseln, überströmte und herausragende Einzel-blöcke, Verlauf des Hauptstromes/Nebenströme, Totholz, überhängende Vegetation

15


Abb. 4.1: Längs- und Querprofile der Untersuchungsstrecken

16


Da in der Literatur Begriffe für schnell fliessende Gewässerbereiche nicht einheitlich definiert sind (z. B. SCHERLE 1999, HÜTTE 2000), wurden zur Beschreibung dieser Struk-turen am Spöl folgende Definitionen festgelegt: Als Riffles werden flach und turbulent über-strömte Gefällebereiche mit rauher Sohle bezeichnet. Der Begriff Schwellen wird für Quer-strukturen verwendet, über die das Wasser herabstürzt.

• im jeweiligen Abschnitt vorherrschendes Substrat

Die Fraktionen wurden nach Tab. 4.1 eingeteilt.

Fraktionen Korngrösse Choriotoptyp 1 Blöcke > 200 mm Makrolithal 2 Steine 60 - 200 mm Mesolithal 3 Mittel- u. Grobkies 6 - 60 mm Akal 4 Ton, Schluff, Sand, Feinkies < 6 mm Psammal - Pelal

Tab. 4.1: Substrateinteilung für die Grobkartierung der Untersuchungsstrecken.

Die Fraktionen sind entsprechend der Abb. 4.2 u. 4.3 numeriert. Choriotoptypen in Anleh-nung an BRAUKMANN (1987)

• Bewuchs der Sohle mit Wassermoosen und fädigen Algen

Hierbei wurden nur Bereiche mit starkem Bewuchs aufgenommen. Eine Erfassung der prozentualen Deckungsgrade wurde bei detaillierten Kartierungen an Einzel-profilen vorgenommen.

Die Ergebnisse der Grobkartierung sind in den Abbildungen 4.2 und 4.3 dargestellt. Die Gliederung des Bachlaufes wird zunächst durch die geologischen Verhältnisse, insbe-sondere durch Felsriegel und Engstellen bzw. Aufweitungen vorgegeben. Für die Strukturierung des Spölbettes sind Einzelblöcke (überströmt oder über den Wasserspiegel herausragend) von grosser Bedeutung. Überhängende Vegetation oder Totholz trägt im Hochgebirgsbach Spöl naturgemäss nur wenig zur Strukturierung bei.

Das Bettmaterial setzt sich überwiegend aus groben Fraktionen wie Kies und Steine zusammen. Es handelt sich im wesentlichen um dolomitisches bzw. kalkiges Material, welches gut gerundet oder kantengerundet ist. Im Bereich von Schuttfächern hingegen weist das Material entsprechend geringere Rundungsgrade auf. Alle in Tabelle 4.1 genannten Substrat- bzw. Choriotoptypen konnten im Spöl festge-stellt werden. Eine Sortierung findet entsprechend der Strömungsverhältnisse statt. So sind im Hauptstrom gröbere Fraktionen (Lithal, Makrolithal) vorherrschend. Auch die turbulent überströmten Riffles und Schwellen werden von sehr groben und gegen Umlagerung stabilen Körnern gebildet. In den Bänken im Bereich der Bachmitte herrscht Grob- und Mittelkies vor, wohingegen in den Uferbänken meist Steine domi-nieren. Im Strömungsschatten von Blöcken und in Uferbuchten sind feinere Fraktionen (Akal, Psammal-Pelal) zu finden. Die Uferlinie wird häufig von Blöcken gebildet, zwi-schen und auf denen sich Feinmaterial (Psammal bis Pelal) ansammelt. Auffallend sind die von beiden Seiten weit in das Bachbett hineindrängenden Schuttfächer, die von den

17


zahlreichen Anrissen an den Talhängen oder durch Frostsprengung aufbereiteten anstehenden Fels genährt werden. Diese Schuttfächer, die infolge der Restwas-sersituation und der damit einhergehenden ungenügenden Schleppkraft des Spöls nicht abgetragen werden, beeinflussen massgeblich den Bachverlauf. Besonders eindrücklich konnte dies im unteren Teil der Untersuchungsstrecke Punt Periv (Abb. 4.3) beobachtet werden. Der Abfluss wurde hier vormals über zwei Seitenarme, die durch eine baumbestandene Insel geteilt waren, abgeführt. Im August führte eine durch starke Gewitterniederschläge ausgelöste Rutschung zur Verfüllung des linken Seitenarmes. Der Abfluss konzentriert sich seither auf den rechten Bacharm; die Insel wurde über Nacht zur Halbinsel. Auch an der Entstehung des bachaufwärts liegenden Beckens dürfte die aufstauende Wirkung früherer seitlicher Materialeinträge beteiligt sein. Im gesamten Verlauf des Oberen Spöls können durch seitliche Schuttfächer aufgestaute lenitische Bereiche mit Sedimentation von Feinmaterial beobachtet werden.

Wassermoose (Drepanocladus spec.) und fädige Algen (Hydrurus foetidus) können infolge der fehlenden Umlagerung des Substrates hohe Deckungsgrade erreichen. Vermehrt können Moose und Algen im Bereich von Schwellen und Riffles beobachtet werden. Durch die Strömungsverhältnisse in diesen Strukturen wird der Herantransport von Nährstoffen gewährleistet und eine Überdeckung mit feinerem Material verhindert. Zudem bieten die groben Fraktionen ein genügend grosses, gegen Umlagerung stabiles Aufwuchssubstrat für Moose und fädige Algen. Gröberes Substrat ist zudem in allen Untersuchungsstrecken von epilithischen Algen (Diatomeen) überzogen. Neben der Stabilität der Sohle sind für das Gedeihen der Wasserpflanzen möglicherweise auch die relativ hohen Wassertemperaturen im Winter (Tiefenwasser aus dem Livignostausee) von Bedeutung.

18


Abb. 4.2: Strecke Punt dal Gall und Abfischstrecke: Strukturen und Substrate

19


Abb. 4.3: Strecke Punt Periv: Strukturen und Substrate

20


4.3. Detaillierte Kartierung an Einzelprofilen

Um die Lebensräume des Spöls näher beschreiben zu können, wurden an jeweils drei charakteristischen Einzelprofilen pro Untersuchungsstrecke detaillierte (Bezugsfläche: 1 m²) Kartierungen durchgeführt:

• Abschätzung der Substratzusammensetzung der Deckschicht

Die Substratverhältnisse wurden dokumentiert, um einen späteren Vergleich der Ver-hältnisse vor und nach Änderung des Restwasserregimes zu erlauben. Die Substrateinteilung wurde gegenüber der Grobkartierung etwas verfeinert (An-hang A 4.1). Bei der rein optischen Erfassung konnten die sehr feinen Fraktionen (Feinsand, Schluff, Ton) selbstverständlich nicht gesondert aufgenommen werden.

• Abschätzung der Kolmationsverhältnisse

Die Kolmation bezeichnet den Vorgang der Ablagerung von Feinmaterial auf bzw. in der Gewässersohle. Das Porenvolumen wird reduziert, was die Abnahme der Durch-lässigkeit und die Verfestigung der Sohle zur Folge hat. Zur Erfassung der Kolmationsverhältnisse der Spölsohle wurden - in Anlehnung an Schälchli (mündl. Mitteilung) - folgende Ausprägungen der Kolmation unter-schieden:

1 Bettmaterial locker, wenig bzw. kein Feinmaterial zwischen Grobkörnern 2 Bettmaterial locker, merkliche Anteile von Feinmaterial zw. Grobkörnern 3 Grobkörner sind in eine Feinmatrix eingebettet, beim Entfernen eines Steines zeichnet

sich dieser ab (d.h. die entstandene Lücke wird nicht sofort durch nachrutschendes Material verfüllt).

4 Grobkörner sind in eine kohäsive Feinmatrix eingebettet, Steine sind nur schwer zu entfernen

• Bestimmung der Sohlrauheit Die Sohlrauheit als ein Mass für die besiedelbare Fläche und die Vielfalt der Habitate wurde durch Messungen der Wassertiefen ermittelt.

Für jeweils 12 Messungen auf der Bezugsfläche von 1 m² wurde die Standardabwei-chung berechnet. Die Werte wurden dann gemäss Tab. 4.2 Sohlrauheitsklassen zuge-ordnet.

Sohlrauheits-klasse

Standardabweichung von 12 Messungen der Wassertiefe

1 0 - 1.5 2 1.5 - 3 3 3 - 4.5 4 4.5 - 6 5 6 - 7.5 6 7.5 - 9

Tab. 4.2: Sohlrauheitsklassen

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• Abschätzung des Deckungsgrades von Moosen und fädigen Algen

Die Hochwasser des geplanten neuen Restwasserregimes werden möglicherweise zur Umlagerung des Aufwuchssubstrates oder zur direkten Erosion der Algen und Moose durch Strömungsangriff führen. Um später den Verlust an Substratbewuchs abschätzen zu können, wurde der heutige prozentuale Deckungsgrad der Pflanzen innerhalb der Einzelprofile festgestellt.

• Messung der Fliessgeschwindigkeiten

Die Fliessgeschwindigkeiten wurden mit einem Anemometer der Firma Schiltknecht gemessen. Es handelt sich dabei um einen Messflügel, dessen Umdrehungszahl pro Zeiteinheit von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Mit dem Gerät kann die mittlere, die maximale und die minimale Fliessgeschwindigkeit innerhalb einer bestimmten Messdauer erfasst werden.

Ergebnisse Eine Zusammenfassung der Ergebnisse findet sich im Anhang A 4.1. Die Verhältnisse

sollen im folgenden anhand einiger ausgewählter Profile dargestellt werden:

22


Punt dal Gall 10

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,60 2 4 6 8 10 12 14 16

Abstand vom li. Ufer (m)

rel.

Tief

e (m

)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

vm (m

/s)

Sohle Wasser Fliessgeschwindigkeit

NebenstromBank/Insel

Riffle (Hauptstrom)

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ant

eile

Sub

stra

ttyp

0

1

2

3

4

5

6

Sohlrauheitsklasse

Psammal/Pelal

Akal

Lithal

��

Sohlrauheitsklasse

Makrolithal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Kolmation 1-2 1 1-2 1 2 1-2 1-2 2 1 1-2 1 1 1 1

Deckung Moose/Algen (%) <5 <5 0 <5 <10 <10 25 30 25 15 25 30 30 20

Abb. 4.4: Kartierung Profil 10, Punt dal Gall

PdG 10 befindet sich im Bereich einer auslaufenden Bank / Insel in einem Abschnitt geringen Gefälles (0,3 %). Ein Teil des Hauptstromes fliesst hier von rechts nach links und bewirkt auch im Bereich der auslaufenden Bank eine stärkere Strömung. Die hohe Fliessgeschwindigkeit und starke Turbulenz im riffeligen Hauptstrom findet ihren Ausdruck in einer recht groben Zusammensetzung des Substrates. Im Bereich der auslaufenden Bank und des Nebenstroms treten hingegen höhere Anteile des Substrattyps Mittelsand - Feinkies auf. Über das ganze Profil sind Steine und Blöcke stark vertreten, was die insgesamt hohen Sohlrau-heiten bewirkt. Stark kolmatierte Bereiche konnten nicht festgestellt werden. Die oberste Sedimentschicht erwies sich als locker und nur lokal fanden sich Feinmaterialanteile, die zu einer Einstufung in die Kolmationsklasse 2 führten. Vor allem auf der rechten Bachseite erreichen Wassermoose recht hohe Deckungsgrade. Die geringe Wassertiefe beschert den Wasserpflanzen hier gute Lichtverhältnisse. Auf der linken Bachseite erreichen die Wasserpflanzen infolge der dort längeren Beschattung durch Bäume und Fels geringere Deckungen.

23


Punt dal Gall 7

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,80 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Abstand vom li. Ufer

rel.

Tief

e (m

)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4v

m (m/s)


Pool (Hinterwasser Fels) Bank

Hauptstrom (riffelig)

Aue

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ant

eile

Sub

stra

ttyp

0

1

2

3

4

5

6

Sohlrauheitsklasse

Psammal/Pelal

Akal

Lithal��

Sohlrauheits-klasse

Makrolithal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Kolmation 2 2 2-3 1-2 2 3 2 1 1-2 1-2 2

Deckung Moose/fädige Algen (%) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5

Abb. 4.5: Kartierung Profil 7, Punt dal Gall

Im Bereich des Profils PdG 7 ist das Sohlenmaterial weniger grob zusammengesetzt. Mittel- und Grobkies (Akal) herrschen hier vor. Zwischen den Grobkörnern sind auch grössere Mengen an sandigen bzw. feinkiesigen Fraktionen zu beobachten. Die Bachsohle wird über das gesamte Profil gleichmässig, wenig turbulent überflossen, was offensichtlich nicht ausreicht, um die Lücken zwischen Grobkörnern von Feinmaterial frei zu spülen. Die Kolmation erreicht dem-gemäss fast durchgehend Klasse 2. Die geringere Besiedlung des Abschnittes durch Moose und fädige Algen kann durch das gerin-gere Angebot an sehr groben Körnern als Bewuchssubstrat erklärt werden. Alle Fraktionen weisen hingegen - wie dies in allen Untersuchungsstrecken beobachtet werden konnte - Über-züge epilithischer Algen auf.

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Abfischstrecke 13

-1-0,8-0,6-0,4-0,2

00,20,40,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20


rel.

Tief

e (m

)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2v

m (m/s)


Hauptstrom

Bank

Nebenstrom

Stillwasserbucht

��

��

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Ant

eile

Sub

stra

ttyp

0

1

2

3

4

5

6

Sohlrauheitsklasse

Psammal/Pelal

Akal

Lithal

��

Sohlrauheitsklasse

Makrolithal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Kolmation

2 2 2-3 2 2-3 2 2-3 2 2 4 4 3-4 3 2 Deckung Moose/Algen (%)

- - - - - - - - - - - - - - - -

Abb. 4.6: Kartierung Profil 13, “Abfischstrecke”

Dieses Profil repräsentiert die Verhältnisse im oberen Teil der Abfischstrecke, wo die Sohle kein Gefälle und nur eine geringe Strukturierung aufweist, was auch durch die im Profil auf-genommenen Sohlrauheiten zum Ausdruck kommt. Die Anteile des Psammals/Pelals sind über das gesamte Profil auffallend hoch. Am linken Ufer sammelt sich dieses Material auf bzw. zwischen den Blöcken und Steinen. Am rechten Ufer hat der Bach in der Aue eine kleine Stillwasserbucht geschaffen, in der feines Material sedimentiert. Jedoch auch in den Strömungsrinnen reicht die Schleppkraft nicht zum Freispülen des Lückensystems. Besonders in der rechten Strömungsrinne ist die Sohle stark verfestigt (Kolmation 3-4).

25


Punt Periv 8

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,50 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24


rel.

Tief

e (m

)

Sohle Wasser

Riffle(Konzentrierter Hauptstrom)

Aufstaubereich (seitl. Schuttfächer)

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Ant

eile

Sub

stra

ttyp

0

1

2

3

4

5

6

Sohlrauheitsklasse

Psammal/Pelal

Akal

Lithal

��

Sohlrauheitsklasse

Makrolithal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Kolmation

4 4 3 3 3 3 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 3 3-4 Deckung Moose/Algen (%)

- <5 <5 <5 <5 <5 5 <5 - <5 - <5 <5 <5 30 40 10 - - -

Abb. 4.7: Kartierung Profil 8, Punt Periv

Dieses Profil wurde am unteren Ende eines tiefen, ca. 50 m langen Beckens aufgenommen, wel-ches durch einen von links in das Bachbett hineinragenden Schuttfächer aufgestaut ist. Im strömungsarmen Becken wird die Sohle fast ausschliesslich von schlammigen Feinsedimenten gebildet. Unterhalb des Beckens beginnt eine Gefällestrecke, in der der Bach durch eine bewachsene Insel in zwei Arme geteilt gewesen war. Wie bereits oben erwähnt, führte eine Rutschung im Sommer 1999 zur Verfüllung des linken Bacharmes und zur Konzentrierung des Abflusses im rechten Seitenarm. Der rechte Teil des Profils PP 8 stellt die Verhältnisse am Übergang zur Gefällestrecke mit konzentriertem, turbulent fliessendem Hauptstrom dar. Die linke Profilseite hingegen repräsen-tiert noch die Beckenverhältnisse mit sehr geringer Strömung und Sedimentation von Feinfrak-tionen. Eine starke Kolmatierung der Sohle wurde vor allem im Bereich des Hauptstromes beobachtet, wo die Grobkörner in eine z.T. kohäsive Feinmatrix eingebettet und nur sehr schwer zu ent-fernen sind.

26


4.4. Hydromorphologische Kenngrössen bei verschiedenen Abflüssen Aus Messungen der Gewässerbreiten und -tiefen an den Profilen wurden für die Unter-suchungsstrecken die mittleren Breiten und Tiefen in Abhängigkeit des Abflusses bestimmt. Damit konnten für die jeweilige Strecke und den jeweiligen Abfluss die Kenngrössen (Tab. 4.3) berechnet werden.

Das Spektrum der Messabflüsse orientierte sich an der heutigen Dotation (Winter: 0,5 m³/s, Sommer: 1 m³/s am Tag bzw. 2,5 m³/s in der Nacht). Der jeweilige Abfluss wurde nach Absprache durch die Mitarbeiter der EKW eingestellt.

Die genauen Abflussdaten für die Strecken Punt dal Gall und ”Abfischstrecke” wurden von der Landeshydrologie, die eine zwischen diesen beiden Strecken liegende hydrolo-gische Messstation (Koord.: 811 020/167 920, 1680 m ü. NN; Abb. 3.1) betreibt, zur Verfügung gestellt.

Punt dal Gall Abfluss m³/s 0,5 1,19 2,5

mittlere Breite m 12,4 13,8 14,3 mittlere Tiefe m 0,19 0,18 0,25 benetzte Fläche m² 1236,0 1384,0 1432,0 Volumen m³ 228,7 245,0 363,7 Volumen normiert m³/m 2,3 2,4 3,6 Austauschzeiten t=Vn/Q s/m 4,6 2,1 1,5 Fliessgeschwindigkeit vm=Q/Vn m/s 0,22 0,49 0,69

"Abfischstrecke" Abfluss m³/s 0,5 1,19 2,5


Punt Periv Abfluss m³/s 0,71 1,67 2,95


Tab. 4.3: Hydromorphologische Kenngrössen bei unterschiedlichen Abflüssen

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In der nicht ausschliesslich durch die Dotationswassermenge bestimmten Strecke Punt Periv wurden eigene Abflussmessungen nach dem Salzverdünnungsverfahren durchge-führt. Bei diesem Verfahren wird das Wasser mit einer bestimmten Menge Kochsalzes ”markiert” und an einer bachabwärts liegenden Messstelle nach ausreichender Durch-mischung die elektrische Leitfähigkeit gemessen. Aus der eingegebenen Salzmenge und dem Verlauf der Salzkonzentration ermittelt das Gerät den Abflusswert (Hunter 16, Version AF 94, Schäppi-Elektronik/Pfaffhausen, CH).

Der Spöl reagiert auf Abflusserhöhungen in den Untersuchungsstrecken auf unter-schiedliche Weise. In der Strecke Punt dal Gall führt die Erhöhung des Abflusses zunächst zu einer deutlichen Zunahme der benetzten Fläche, d.h. der Bach wird breiter. Erst bei weiterer Abflusserhöhung nehmen die Tiefen und somit das aquatische Volumen zu.

In der ”Abfischstrecke” wird der Durchfluss einer grösseren Wassermenge zunächst vor allem durch höhere Fliessgeschwindigkeiten ermöglicht. Eine weitere Abflusszu-nahme von 1,19 m³/s auf 2,5 m³/s lässt die benetzte Fläche und das aquatische Volumen gleichermassen zunehmen. Die Niedrigwasserrinnen sind gefüllt und zunehmend werden Bänke und flache Uferbereiche überströmt. In der Strecke Punt Periv findet der Spöl einen breiteren Talboden vor, das Bachbett wird weniger von steilen Seitenhängen begrenzt. Innerhalb der untersuchten Abflüsse lässt sich deshalb eine gleichmässige deutliche Zunahme der benetzten Fläche beobachten.

Die bei allen gemessenen Abflüssen sehr kurzen Austauschzeiten des Wassers verhin-dern eine stärkere Erwärmung des Wassers mit entsprechender Sauerstoffzehrung.

4.5. Zusammenfassung und Diskussion

Im gesamten Verlauf des Oberen Spöls werden Abschnitte geringen Gefälles, in denen der Bach keine ausgeprägte Rinne gebildet hat, in regelmässiger Abfolge von Gefälle-strecken unterbrochen. Die letzteren finden sich meist dort, wo Engstellen passiert werden oder Fels die Gewässersohle bildet. Der Felsuntergrund widerstand hier der Erosionskraft des Spöls, während in unterhalb liegenden, felsfreien Abschnitten eine verstärkte Tiefenerosion stattfand. Diese natürlichen Gefälleverhältnisse werden durch die Restwassersituation des Spöls modifiziert. Seitliche Materialeinträge in das Bachbett können infolge ungenügender Schleppkraft des Gewässers nicht abtransportiert werden und führen in Bereichen geringen Gefälles zu Auflandungen (CASSIDY 1990). Die Tendenz zur Reduktion des Gefälles wird dabei durch die neue lokale Erosionsbasis in Form des Ausgleichsbeckens Ova Spin verstärkt. Oberhalb des Beckens nimmt das Gefälle ab, was zu verminderten Fliessgeschwindigkeiten und zur weiteren Reduktion der Transportkapazität des Baches führt (PRESS & SIEVER 1994).

28


Bei der Grobkartierung des Bachbettes fielen besonders die zahlreichen seitlichen Schuttkegel auf, die den Bachlauf beeinflussen und die obengenannten Auflandungser-scheinungen verstärken. Diese Schuttfächer stellen ein Reservoir von Feinmaterial bereit, das ausgewaschen und vor allem in strömungsärmeren Bereichen wieder abgelagert wird, wo es zur Verfüllung bzw. Kolmation des Lückensystems der Sohle führt.

Während die Kolmation in natürlichen Fliessgewässern nur örtlich und zeitlich begrenzt auftritt und durch Umlagerungen während Hochwasserereignissen wieder aufgelöst wird, kann der Prozess durch anthropogene Eingriffe mit Reduktion der Hochwasserabflüsse verstärkt und dauerhaft werden (SCHÄLCHLI 1993a, b). Ein einfacher Zusammenhang der Kolmationsverhältnisse bzw. des Feinmaterialanteils im Substrat mit der jeweils gemessenen Fliessgeschwindigkeit konnte nicht festgestellt werden. Wie erwartet sind niedrige Fliessgeschwindigkeiten mit höherem Feinmaterial-anteil verbunden. In Bereichen höherer Fliessgeschwindigkeiten sind die Verhältnisse zusätzlich von der Wassertiefe und der Turbulenz abhängig. So kann in einer aus Grob-substrat zusammengesetzten, tiefen Fliessrinne lokal Feinmaterial im Strömungs-schatten von Grobkörnern abgelagert werden. Durch die Strömung können aber auch Feinkörner in das Lückensystem eingepresst werden und so zur allmählichen Verfüllung und Verfestigung der Sohle führen (Bsp. Abf 13, Haupt- und Nebenstrom). Hochwasserabflüsse, die eine Umlagerung der Sohle und Ausspülen des Feinmaterials bewirken könnten, kommen im Spöl nicht vor. In flachen, turbulent überflossenen Bereichen reichen die heutigen Abflussschwan-kungen möglicherweise aus, um kleinere und mittlere Korngrössen zu bewegen. Feineres Material, welches sich bei niedrigerem Abfluss ablagert, kann bei ansteigen-dem Abfluss dadurch wieder ausgespült werden (z. B. PdG 10 rechts). Bei einem konstanten Abfluss dürfte dieser substratreinigende Effekt ausbleiben. Die Angaben zu den Kolmationsverhältnissen im Spöl stellen eine erste Abschätzung dar, bei der die unterschiedlichen Verhältnisse in Deck- und Unterschicht noch nicht getrennt beurteilt werden (vgl. Kap. 5). Differenziertere Ergebnisse könnten erst durch ausführliche Untersuchung des Porenvolumens und der Durchlässigkeit erzielt werden. Auf die Auswirkungen der Kolmationsverhältnisse auf die Lebensbedingungen für die Gewässerfauna wird im Kap. 7 näher eingegangen.

Im Spöl ist einer starker Bewuchs der Sohle mit Moosen, fädigen und epilithischen Algen festzustellen. Auch in der Literatur wird als Auswirkung von Wasserausleitungen eine starke Zunahme von Wasserpflanzen beschrieben (z.B. WARD 1976, BUNDI et al. 1990, ELBER et al. 1996). So wird in der Sihl zur Restwasserregelung unter ökologi-schen Aspekten ein “Algenmonitoring” eingesetzt. Wenn der Algenbewuchs ein bestimmtes, durch einfache quantitative Abschätzung feststellbares Ausmass erreicht, wird das nächste Hochwasser durch Wasser aus dem Sihlsee ergänzt. Die dadurch bewirkte Sohlumlagerung reduziert die Algendichte massiv (ELBER et al. 1996). Im vor-alpinen Necker fanden UEHLINGER & MEYER (1992) eine Reduktion des epilithischen Aufwuchses um 90 % durch ein geschiebeführendes Hochwasser. Eine Reduktion des

29


Aufwuchses wurde allerdings bereits bei Abflüssen, die nicht zur Umlagerung der Sohle führten, beobachtet (UEHLINGER 1991). WARD (1976) nennt als Gründe für die Zunahme epilithischer Algen unterhalb von Staudämmen die Stabilität der Sohle, höhere Nährstoffgehalte, höhere Wintertempera-turen und die ”klärende Wirkung” des Stausees. Trübstoffe werden zurückgehalten, was dem Bewuchs in der Restwasserstrecke günstige Lichtverhältnisse beschert. Auch der fehlende Abrieb der Algen durch mitgeführtes Feinmaterial (“Sandstrahleffekt”) wird angeführt (HÜTTE 2000). Auch für den Spöl ist von einem Zusammenwirken der genannten Faktoren auszugehen. Der Beitrag eines erhöhten Nährstoffgehaltes zur Vermehrung der Wasserpflanzen ist hier allerdings fraglich. Bereits im Kap. 1 wurden die niedrigen Nährstoffkonzentratio-nen in der fliessenden Welle erwähnt, die bei früheren Untersuchungen (ELBER 1991, DIMMELER 1996) unterhalb Punt dal Gall festgestellt wurden. Für genauere Aussagen wären allerdings Untersuchungen des Jahresverlaufs der Nährstoffkonzentrationen in der fliessenden Welle und in Feinsedimentablagerungen notwendig. Starker Bewuchs der Sohle durch Moose und fädige Algen begünstigt lokal die Ablage-rung von Feinmaterial. Wichtiger scheinen jedoch die Auswirkungen auf die Zusam-mensetzung der Benthosfauna zu sein (Kap. 7.1). Auf der Gewässersohle siedelnde Pflanzen können bestimmten Gruppen von Benthosorganismen als Nahrungsquelle dienen. Weniger strömungstolerante Arten können sich durch Rückzug in Pflanzen-bestände dem Strömungsangriff entziehen. Der Algenbewuchs des Substrates verhindert die Besiedlung der Sohle durch Benthosorganismen, die für ihre Art der Fortbewegung auf glatte, algenfreie Substratoberflächen angewiesen sind.

Auch durch die spezielle Art der Dotation im Spöl mit täglichem Wechsel der Abfluss-höhe sind Auswirkungen auf den Lebensraum zu erwarten. Beim Wechsel von Tag- zu Nachtdotation wird die für die Benthosfauna massgebliche benetzte Fläche deutlich reduziert. Dies kann dazu führen, dass Benthosorganismen beim abendlichen Rückgang des Wassers auf trockenfallenden Flächen zurückbleiben und verenden. Da jedoch der Abfluss am Abend allmählich über eine Dauer von 2 Stunden zurückgefahren wird (EKW, mündl. Mitt.), wird den Organismen das Erreichen ständig benetzter Bereiche ermöglicht und die Ausfälle bleiben begrenzt. Die dotationsbedingten Wasserspiegelschwankungen sind nicht mit einer natürlichen Abflussdynamik zu vergleichen. So ist die natürliche Vegetation der Uferbereiche an temporäre Überstauung mit jahreszeitlichen Schwankungen angepasst. Das regelmässige tägliche Überstauen verhindert das Aufkommen von Vegetation in den Bereichen, die bei niedrigem Abfluss nicht überströmt sind. Durch den Wechsel zur Winterdotation (konstant 0,5 m³/s) Mitte Oktober werden benetzte Fläche und aquatisches Volumen nochmals vermindert. Auch im unbeein-flussten Spöl waren im Winter die Abflüsse deutlich niedriger. Jedoch auch im abfluss-schwächsten Monat Februar lag der Wert mit 2 m³/s (Mittel der Jahre 1951-68) noch um ein Vierfaches höher als bei heutiger Dotation. Besonders in den Herbst- und Frühjahrs-monaten lagen früher die Abflusshöhen um ein Vielfaches über den heute in diesen Monaten realisierten Werten.

30


31

5. Sedimentstruktur

5. Sedimentstruktur

Die Abflussverhältnisse in einem Fliessgewässer beeinflussen massgeblich die Sedi-mentstruktur des Gewässerbettes. Die Reduktion des Gesamtabflusses und der Abfluss-dynamik im Restwasserbach Spöl sollte demnach in den sedimentologischen Verhält-nissen zum Ausdruck kommen. Zur Untersuchung der Sedimentstruktur des Spölbettes wurden unterschiedliche, zum Teil sich ergänzende Methoden angewandt. Zum einen wurde die Substratzusammensetzung der Deckschicht im Rahmen der Grob-kartierung in den Untersuchungsstrecken und der Kartierung an Einzelprofilen (Kap. 4) abgeschätzt. Des weiteren wurden an typischen Bereichen der eingemessenen Profile Sedimententnahmen mittels der Surber-Sampler-Methode und einer Gefriermethode (Core-Freezing) vorgenommen.

5.1. Surber-Sampling

5.1.1. Methodik

Der Surber-Sampler wird normalerweise in der Limnologie zur Benthosprobenahme eingesetzt. Für die am Spöl durchgeführten Untersuchungen wurde das Gerät leicht modifiziert, um eine gleichzeitige Sediment- und Benthosprobenahme zu ermöglichen: Das Netz mit einer für das Auffangen von Benthosorganismen und gröberem Sediment-material ausreichenden Maschenweite von 190 µm wurde durch ein Aussennetz mit kleinerer Maschenweite (63 µm) für die Erfassung feinerer Fraktionen (bis einschliess-lich Feinsand) ergänzt. Das gröbere Innennetz fängt Grobmaterial auf und verhindert somit das Zerreissen des feineren Aussennetzes. Wegen des hohen Strömungsdruckes konnte kein Aussennetz geringerer Maschenweite als 63 µm eingesetzt werden, d.h. sehr feine Fraktionen wie Schluff und Ton konnten bei der Surber-Sampler-Methode nicht erfasst werden.

Insgesamt wurden in jeder Untersuchungsstrecke an 6 bzw. 9 Probestellen Bettsedi-mente entnommen, wobei die Deckschicht und das Unterschichtmaterial jeweils getrennt beprobt wurde. Durch die Abgrabungen unter Wasser war die Erfassung der Sedimentoberfläche bis zu einer Tiefe von 10 - 12 cm möglich. Als Deckschicht wird die Schicht bezeichnet, die die Stärke des grössten Kornes der Mischung aufweist (GESSLER 1965 in DITTRICH 1998).

Nach Entnahme des Sedimentmaterials und Auslesen der Benthosorganismen wurden die groben Kornfraktionen vor Ort ausgesiebt und gewogen. Die feineren Fraktionen wurden nach Trocknung im Labor aufgetrennt. Die Einteilung der Fraktionen erfolgte nach Tabelle 5.1.

31

5. Sedimentstruktur

Durchmesser in mm Fraktion Kurzzeichen < 0,063 Ton / Schluff T/U

0,063 - 0,2 Feinsand fS 0,2 - 0,63 Mittelsand mS 0,63 - 2 Grobsand gS 2 - 6,3 Feinkies fG

6,3 - 20 Mittelkies mG 20 - 63 Grobkies gG

63 - 200 Steine X

Tab. 5.1: Einteilung der Sedimentfraktionen

5.1.2. Ergebnisse

Die Ergebnisse der Korngrössenanalysen wurden in Summenkurven für die einzelnen Sedimentproben dargestellt (Anhang A 5.1). Tabelle 5.2 zeigt eine Zusammenfassung daraus errechneter Parameter zur Beschreibung der Korngrössenverteilungen in den Untersuchungsstrecken.

Untersuchungsstrecke (Anzahl der Proben)

Punt dal Gall (9) Abfischstrecke (9) Punt Periv (6)

Deckschicht Min Mittel Max Min Mittel Max Min Mittel Max

d50 (mm) 13 58 90 19 71 110 0 58 110 Standardabweichung 29 33 45 Anteil < 2 mm (%) < 1 3 11 < 1 2 13 < 1 18 100 Standardabweichung 4 4 40

d60/d10 3,7 7,9 20,6 3,0 7,7 33,3 2,1 4,6 10,0 Standardabweichung 5,3 9,8 3,2 Tiefenschicht Min Mittel Max Min Mittel Max Min Mittel Max

d50 (mm) 12 28 55 9 19 40 < 1 24 42 Standardabweichung 15 10 17 Anteil < 2 mm (%) 5 9 14 4 12 20 1 19 88 Standardabweichung 3 4 34

d60/d10 7,0 15,5 30,0 8,0 16,6 23,3 3,9 7,8 10,0 Standardabweichung 7,7 5,6 2,4 Tab. 5.2: Parameter zur Beschreibung der Korngrössenverteilungen der Surber-Sampling-

Proben (bezogen auf Gesamtfraktionen)

Die Körnungslinien (Anhang A 5.1) und die in Tab. 5.2 aufgeführten Parameter lassen in nahezu allen Proben eine Verschiebung der Korngrössenzusammensetzung der Deck-schicht zu gröberen Fraktionen erkennen.

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5. Sedimentstruktur

Im Bettmaterial des Spöls sind Grobkies und Steine vorherrschend. Die aus den Korn-summenkurven der einzelnen Proben gewonnenen, mittleren d50-Werte der Deckschicht liegen zwischen 58 und 71 mm, die mittleren d50-Werte der Tiefenschicht zwischen 19 und 28 mm. Der Anteil der Fraktionen < 2 mm ist im allgemeinen in der Deckschicht geringer als in der Tiefenschicht. Höhere Feinmaterialanteile in der Deckschicht können aber im Strö-mungsschatten von Blöcken (PdG 7/ Kiesbank uh. Block) oder in durch seitliche Schuttfächer aufgestauten Bereichen (PP 8/ aufgestautes Becken) festgestellt werden. Hinsichtlich des Ungleichförmigkeitsgrades (d60/d10) unterscheiden sich Deckschicht und Tiefenschicht deutlich. Dies wird durch die insgesamt breitere Korngrössenvertei-lung der Tiefenschicht mit höheren Anteilen feinerer Fraktionen hervorgerufen. Ein hoher Ungleichförmigkeitsgrad der Fraktionen hat eine dichtere Packung und somit geringere Porenvolumina zur Folge. Die Korngrössenzusammensetzung einiger typischer Bachbereiche ist aus Abb. 5.1 zu ersehen.

In insgesamt 12 der 24 mittels Surber-Samplings entnommenen Sedimentproben konnte unter der Deckschicht bzw. im oberen Bereich der Tiefenschicht ein 1 - 2 cm mächtiger Kolmationshorizont festgestellt werden, welcher jedoch wegen zu geringer Mächtigkeit nicht gesondert beprobt werden konnte. In dieser Schicht sind die gröberen Fraktionen in eine ausgesprochen dichte und kohäsive Feinmaterialmatrix eingebettet (Kolmations-klasse 3-4).

5.1.3. Methodenkritik

Die mittels Surber-Samplings von überströmtem Substrat gewinnbaren Probemengen sind nicht ausreichend für eine Korngrössenanalyse nach DIN 19683. Eine exakte Tren-nung von Deckschicht- und Unterschichtmaterial ist nicht möglich, da bereits bei Ent-nahme der Deckschicht Material aus tiefer liegenden Bereichen mit aufgewühlt und in die Netze verfrachtet werden kann. Es konnten nur die Kornfraktionen > 63 µm, d.h. vom Feinsand aufwärts erfasst werden. Da der Einsatz eines Netzes mit kleineren Maschenweiten als 63 µm nicht möglich war, wurden die Feinfraktionen Ton und Schluff nicht erfasst. Diese Fraktionen spielen jedoch gewichtsmässig eine sehr untergeordnete Rolle innerhalb der Korn-grössenverteilung des Spölbettes. Trotz der genannten Nachteile erlaubte die Methode eine grobe Abschätzung der sedi-mentologischen Verhältnisse der oberen 10 - 15 cm Bettsediment.

5.2. Core-Freezing

Um den sedimentologischen Zustand der Gewässersohle des Spöls beurteilen zu können, wurden die im Rahmen der Probenahme mittels Surber-Samplers gewonnenen Sedimentproben durch Probenahmen aus tieferen Schichten mittels der Core-Freeze-Methode ergänzt.

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5. Sedimentstruktur

PdG 3 - Uferbank - v m = 0,53 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: 1%

<2mm: 9% Kolmat. 3-4

PdG 7 - Kiesbank, uh. Block - v m = 0,53 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: 9%

<2mm: 14%

Kolmationshorizont (Kolmation 3 - 4)

PdG 10 - Riffle - v m = 0,95 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: <1%

<2mm: 5 %

Kolmationshorizont (Kolmation 3 - 4)

Abf 13 - Strömungsrinne - v m = 0,95 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: <1%

<2mm: 11%

Kolmationshorizont (Kolmation 4)

Abf 13 - gleichmässig überströmt - v m = 0,78 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: 3%

<2mm: 13%

Kolmationshorizont (Kolmation 4)

PP 8 - Stillwasserbecken - v m = < 0,1 m/s

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-5 cm

5-10 cm

<2mm: 100%

<2mm: 100%

T/U fS mS gS fG mG gG X

Abb. 5.1: Korngrössenzusammensetzung ausgewählter Bachbereiche (Surber-Sampling)

34

5. Sedimentstruktur

5.2.1. Methodik

Bei der Core-Freeze-Methode handelt es sich um eine Gefriermethode zur Entnahme von weitgehend ungestörten Sedimentkernen aus dem Gewässerbett. Die Methode kann auch zur tiefenabhängigen Probenahme der im Interstitial lebenden Benthosorganismen eingesetzt werden (PEHOFER 1988, BRETSCHKO 1998).

Das von Dr. Uehlinger (EAWAG) zur Verfügung gestellte Equipment wird folgender-massen eingesetzt: Ein ca. 1,5 m langer, innen hohler Metallstab wird mittels eines Hammers in die zu beprobende Bachsohle eingeschlagen. Dann wird ein innen hohler, mit kleinen Öffnungen versehener Sprühstab in den Metallstab eingeführt. Über ein Druckentlastungsgefäss wird nun flüssiger Stickstoff (-196 °C) in den Sprühstab gepumpt. Dadurch wird ein Gefrieren des Interstitialwassers und somit ein Anfrieren des umliegenden Sedimentmaterials an den Metallstab bewirkt. Nach einer Vereisungs-dauer von ca. 15 min. wird der gefrorene Sedimentkern mittels eines Seilzuges - an Dreibein angebracht - aus der Gewässersohle geborgen.

Im Spöl wurden insgesamt 12 Cores aus dem Bachbett entnommen: 9 Cores in der am stärksten durch die Restwassersituation beeinflussten Untersuchungstrecke Punt dal Gall und 3 Cores in der Untersuchungsstrecke Punt Periv, wo die Abflussverhältnisse nicht ausschliesslich von der Dotierwasssermenge bestimmt werden. Es wurden unter-schiedliche Bachbettstrukturen wie beispielsweise Riffles, Bänke und Bereiche in der Strömungsrinne beprobt. Nach Entnahme wurden die Cores jeweils photographiert, kurz beschrieben und - im gefrorenen Zustand - mit Hammer und Meissel zerteilt. Hierbei erfolgte eine Einteilung in Schichten (2-4) nach äusserlich feststellbaren Merkmalen, vor allem nach offensicht-lichen Unterschieden im Feinmaterialgehalt. Die Sedimentproben der jeweiligen Schichten wurden zur weiteren Analyse getrennt verpackt.

Eine Einteilung in gleich mächtige Schichten erschien nicht sinnvoll, da dadurch offensicht-liche Unterschiede in der Korngrössenzusammensetzung verwischt worden wären. Zudem machten die Partikel der Stein- und Grobkiesfraktion eine Zerteilung an bestimmten diskreten Grenzen unmöglich.

Die Korngrössenzusammensetzung der einzelnen Proben wurde im Labor durch Nass-siebung ermittelt. Hierzu wurden zuerst alle Proben bei 60°C getrocknet und das jeweilige Gesamtgewicht festgestellt. Danach wurden die einzelnen Fraktionen bis > 0,063 mm aufgetrennt und gewogen. Das Gewicht der Fraktionen < 0,063 mm (Schluff, Ton) wurde aus der Differenz des Gesamtgewichts und der Summe der Gewichte der einzelnen Fraktionen bestimmt.

Eine Trockensiebung des Materials erwies sich als problematisch, da Feinmaterial stark an gröberen Körnern haften blieb und dadurch eine nur unvollständige Auftrennung der Fraktionen möglich gewesen wäre. Bei der gewählten Vorgehensweise der Nasssiebung konnte hingegen eine weitgehende "Abspülung" des an Grobkörnern haftenden Feinmaterials erreicht werden.

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5. Sedimentstruktur

5.2.2. Ergebnisse

Betrachtet wurde die Korngrössenzusammensetzung der Fraktionen kleiner 63 mm, d.h. der Fraktionen Kies, Sand, und Schluff/Ton. Eine Betrachtung der gesamten Fraktionen, d.h. einschliesslich Steine und Blöcke, erschien wenig sinnvoll, da diese sehr groben Partikel bei der Gefriermethode nur “zufällig" und nicht gemäss ihres Anteils mit ent-nommen werden konnten. In 7 von insgesamt 12 Cores konnte das Sedimentmaterial der obersten Sohlschicht nicht erfasst werden, da es bei Entnahme des Cores im fliessenden Wasser zum Auftauen und somit Ausspülen dieses Materials kam. Die Erfassung dieser oberflächennahen Sedimentschichten des recht groben Bettmaterials des Spöls würde eine sehr lange Vereisungsdauer mit entsprechend hohem Stick-stoffverbrauch erfordern.

Die Korngrössenzusammensetzung der einzelnen Schichten wurden mittels Summen-kurven (Anhang A 5.2) dargestellt, aus denen die Parameter d50, d60 und d10 entnommen werden können. Tab. 5.3 gibt die jeweiligen Entnahmeorte und Parameter zur Beschrei-bung der Korngrössenverhältnisse wieder.

Core Entnahmeort

Tiefe (cm)

d50 (mm)

d60/d10 <2 mm (%)

Core Entnahmeort

Tiefe (cm)

d50 (mm)

d60/d10 <2 mm (%)

CF 1 5 - 13 8 48 22 CF 7 20 - 55 3 114 47 Uferbank 13 - 23 21 45 14 Uferbank

(Insel) 23 - 35 9 100 22 CF 8 0 - 5 28 4 2 35 - 42 27 17 10 Uferbank 5 - 22 9 28 24

CF 2 12 - 19 4 34 38 22 - 50 17 29 21 Uferbank 19 - 26 11 333 39 CF 9 0 - 4 24 9 5

(Insel) 26 - 33 14 333 25 Strömungs- 4 - 14 9 18 21 CF 3 18 - 31 14 64 20 rinne 14 - 21 12 24 21 Riffle 31 - 46 17 349 19 (Rand) 21 - 44 12 2 17 CF 4 0 - 16 15 22 15 CF 10 10 - 22 8 18 25

Uferbank 16 - 24 8 30 26 Riffle 22 - 42 8 39 28 24 - 31 9 34 26 CF 11 5 - 20 11 11 12 31 - 46 19 33 18 Kiesbank 20 - 30 9 16 22

CF 5 0 - 17 11 5 6 30 - 50 9 21 23 Kiesbank 17 - 32 7 39 24 CF 12 0 - 15 8 4 7

32 - 52 12 23 16 Kiesbank 15 - 35 <0,063 1 78 CF 6 5 - 17 8 48 28 35 - 55 14 26 19

Strömungs- 17 - 29 7 39 25 rinne 29 - 40 7 25 22

Tab. 5.3: Core-Freeze-Beprobung (CF), Entnahmeorte und Korngrössenverhältnisse der Schichten

d50-Werte In den meisten Proben liegen die d50-Werte im Bereich der Fraktion Mittelkies, d.h. 50 % der Körner sind kleiner oder gleich Mittelkies. Eine Tendenz im Sinne einer Zu- oder Abnahme der d50- Werte mit der Tiefe kann nicht festgestellt werden.

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5. Sedimentstruktur

Ungleichförmigkeitsgrad Die Sedimente weisen grösstenteils sehr hohe Ungleichförmigkeitsgrade, d. h. breite Korngrössenverteilungen auf. In den meisten Cores (CF 2, 3 ,4 ,8 ,10 ,11 ,12) kann eine Zunahme der Ungleich-förmigkeit mit der Tiefe beobachtet werden. Daraus folgt eine dichtere Packung des Sedimentmaterials in tieferen Bereichen.

Feinmaterialanteil Insgesamt kann in allen Cores ein hoher Anteil an Feinmaterial (Fraktion < 2 mm) fest-gestellt werden (Tab. 5.3 und Abb. 5.2). In den meisten Cores können bestimmte Schichten ausgemacht werden, die einen vergleichsweise erhöhten Feinmaterialanteil aufweisen (mindestens 20 % der Fraktionen < 63 mm). Weiterhin fällt der hohe Anteil tonig-schluffiger Komponenten in einigen Proben auf (Abb. 5.3).

Abb. 5.2: Core-Freeze-Proben, Feinmaterial < 2 mm (Gew.% an Fraktionen < 63 mm)

Abb. 5.3: Core-Freeze-Proben, Ton/Schluff (Gew.% an Fraktionen < 63 mm)

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5. Sedimentstruktur

Die sedimentologischen Verhältnisse werden im folgenden am Beispiel dreier Cores dargestellt:

Core CF 3

Gewässerstrecke Punt dal Gall, Gefälle < 0,5 % Entnahmeort Riffle (unterhalb Bank/Kiesinsel)

flach überströmt - Wassertiefe 10 cm mittlere Fliessgeschwindigkeit: 0,4 m/s (bei Q= 2,5 m³/s) Substrat (Deckschicht): Mesolithal/Akal, bemoost, veralgt

Beschreibung Einschlagtiefe 40 cm Core ca. 28 cm DS fehlend unterer Teil des Cores mit kohäsiver Feinmatrix

0% 20% 40% 60% 80% 100%

31 - 46 cm

18 - 31 cm

Tiefe

Gewichtsprozent

T/UfSmSgSfGmGgG

Abb. 5.4: Korngrössenzusammensetzung CF 3

Beim Herausziehen des Sedimentkernes CF 3 gingen die oberen 18 cm des Bettmate-rials verloren. Die Korngrössenzusammensetzung der beiden unterschiedenen Schichten (18-31 cm und 31-46 cm) sind sehr ähnlich und weisen gleiche Feinmaterialanteile (20 bzw. 19 %) auf. Der Anteil der Ton/Schluffkomponenten beträgt 8 bzw. 12 %.

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5. Sedimentstruktur

Core CF 5

Gewässerstrecke Punt dal Gall, Gefälle < 0,5 % Entnahmeort Kiesbank

Wassertiefe 15 cm Substrat (DS): Akal, veralgt re.: Hauptstrom, Mitte: überströmte Kiesbank, li.: Nebenstrom

Beschreibung Einschlagtiefe 50 cm Core ca. 52 cm, DS z.T. vorhanden untere Schichten (17 - 52 cm) mit deutlicher Feinmaterialmatrix

0% 20% 40% 60% 80% 100%

32 - 52 cm

17 - 32 cm

0 - 17 cm

Tiefe

Gewichtsprozent

T/UfSmSgSfGmGgG


Bei CF 5 konnte die Deckschicht zum Teil mit erfasst werden. Wegen der geringen Probenmenge kann jedoch nur eine grobe Abschätzung der Korngrössenverteilung dieses oberen Sedimentbereiches gewagt werden. Demnach ist die obere Schicht insgesamt gröber zusammengesetzt als die tiefer liegen-den Sedimentschichten. Unterschiede ergeben sich auch für die Feinmaterialanteile, die mit 24 % bzw. 16 % in den tieferen Schichten recht hoch ausfallen.

39

5. Sedimentstruktur

Core CF 9

Gewässerstrecke Punt dal Gall, Gefälle 0,2 % Entnahmeort Rand der Strömungsrinne

Wassertiefe 32 cm mittlere Fliessgeschwindigkeit: 0,8 m/s (bei Q= 2,5 m³/s) Substrat (DS): Mesolithal/Akal, fest ,veralgt

Beschreibung Einschlagtiefe 40 cm Core ca. 55 cm DS teilweise vorhanden (locker)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

21 - 44 cm

14 - 21cm

4 - 14 cm

0 - 4 cm

Tiefe

Gewichtsprozent

T/UfSmSgSfGmGgG


Auch bei diesem Core zeigt die obere Sedimentschicht mit einem Vorherrschen der Fraktion Grobkies eine gröbere Zusammensetzung als tiefer liegende Schichten, welche wiederum sehr ähnlich zusammengesetzt sind. Der Feinmaterialanteil ist in den mittle-ren Schichten am höchsten und nimmt dann in der unteren Schicht geringfügig ab. Alle mit diesem Core beprobten Sedimentschichten weisen recht geringe Ton/Schluffgehalte auf, was auf den Entnahmeort ”Rand Strömungsrinne” zurückzuführen sein mag. Die sehr feinen Kornfraktionen kommen hier nicht zur Ablagerung bzw. werden rasch wieder abtransportiert.

40

5. Sedimentstruktur

Core CF 12

Gewässerstrecke Punt Periv, Gefälle 0,3 % Entnahmeort Kiesbank am Übergang zu einem Stillwasserbecken (durch

seitlichen Schuttfächer aufgestaut) Wassertiefe 25 cm Substrat (DS): Akal, verfestigt, veralgt

Beschreibung Einschlagtiefe 50 cm Core ca. 55 cm DS teilweise vorhanden

0% 20% 40% 60% 80% 100%

35 - 55 cm

15 - 35 cm

0 - 15 cm

Tiefe

Gewichtsprozent

T/UfSmSgSfGmGgG


In diesem Core fällt die Beschaffenheit der mittleren Schicht aus einer Tiefe von 15-35 cm auf: es handelt sich um sehr feines, stark ton- bzw. schluffhaltiges Material. Die grau-schwarze Färbung und intensiver H2S-Geruch weisen auf reduzierende Bedingun-gen hin. Die untere Schicht hingegen erscheint grösstenteils oxidiert und besteht im wesentlichen aus Grob- und Mittelkies. Die Ausbildung reduzierender Verhältnisse ist hier wahrscheinlich auf die Überdeckung einer von Wasserpflanzen besiedelten älteren Sedimentoberfläche mit Feinmaterial zurückzuführen. CF 12 wurde im Bereich eines durch Schuttfächer aufgestauten, strö-mungsberuhigten Becken entnommen, was die verstärkte Ablagerung von Feinmaterial erklärt.

41

5. Sedimentstruktur


Die Core-Freeze-Methode ermöglichte die tiefenabhängige Entnahme von Sediment-material des Spölbettes und konnte somit die durch Surber-Sampling gewonnenen Ergebnisse ergänzen. Bei den Untersuchungen am Spöl ergaben sich gewisse Einschränkungen für den Einsatz der Methode, die zum Grossteil auf die Beschaffenheit der Gewässersohle zurückzuführen sind:

o Das Einschlagen des Gefrierstabes in das überwiegend grobe Bettmaterial war nicht überall möglich. Die Maximaleinschlagtiefe von 50 cm der von der EAWAG entlie-henen Gerätschaft wurde nur selten erreicht.

o Der Durchmesser der entnommenen Sedimentkerne war wegen des insgesamt recht groben Bettmaterials klein. Sehr grobe Körner wie Blöcke und Steine sind infolge-dessen unterrepräsentiert, d.h. für eine Abschätzung der Korngrössenverteilung konnten nur die Fraktionen kleiner 63 mm herangezogen werden.

o Eine Erfassung der obersten Sedimentschicht war meist nicht möglich bzw. hätte eine unverhältnismässig lange Vereisungsdauer mit hohem Stickstoffverbrauch erfordert.

o Die gewonnenen Sedimentmengen waren für eine Korngrössenanalyse nach DIN nicht ausreichend. Die Ergebnisse der Korngrössenanalyse erlauben demnach nur eine Abschätzung der relativen Anteile der Kornfraktionen, was jedoch als ausrei-chend für die Fragestellung erachtet wird.

o Die Einteilung der Cores in Schichten nach äusserlich feststellbaren Merkmalen und Unterschieden erschwerte den Vergleich der sedimentologischen Verhältnisse in den einzelnen Cores. Trotzdem wurde aus den bereits oben erläuterten Gründen (kein "Verwischen" offensichtlicher Unterschiede in der Korngrössenzusammensetzung bzw. Unmöglichkeit der Zerteilung der Cores an bestimmten, diskreten Grenzen) diese Vorgehensweise gewählt.

o Die ermittelten Korngrössenzusammensetzungen lassen kaum Zusammenhänge mit den beprobten Bettstrukturen erkennen. Um diesbezüglich repräsentative Ergebnisse zu gewinnen, müsste sicherlich eine sehr viel grössere Anzahl an Sedimentkernen entnommen werden.

5.3. Diskussion Da sich die Untersuchungen auf die Beschreibung des Zustandes der Sedimentstruktur des Spölbettes vor den geplanten Hochwassern konzentrierte, wurde keine Beprobung vergleichbarer, unbeeinflusster Gewässer durchgeführt.

Deckschicht In nahezu allen Sedimentproben konnte für die Deckschicht eine gröbere Korngrössenzusammensetzung als für die Tiefenschicht festgestellt werden. Die Aus-

42

5. Sedimentstruktur

bildung einer Deckschicht ist charakteristisch für Gewässersohlen aus ungleichförmi-gem Material (GESSLER 1965 in DITTRICH 1998). Nach GÜNTER (1971) entsteht die Deckschicht durch selektive Erosionsprozesse. Bereits bei kleinen mittleren Sohlschub-spannungen werden vorwiegend Körner der feineren Fraktionen erodiert und abtrans-portiert. Sukzessive kommt es dadurch zu einer Anreicherung von gröberen Körnern an der Sohloberfläche, ein Vorgang der als "natürliche Abpflästerung der Sohle" bezeich-net wird. Die gröbere Deckschicht schützt das darunter befindliche feinere Material vor dem Strömungsangriff (DITTRICH 1998). Für den Spöl ist eine aktuelle Deckschichtbildung anzunehmen: dem Bachbett wird von den Talhängen grobes und feines Material zugeführt, was lokal zur Überdeckung der ur-sprünglichen Deckschicht führt. Wenn nun unter Restwasserbedingungen eine Abtra-gung stattfindet, so sind nur feinere Fraktionen davon betroffen. Letztendlich wird sich dadurch auch hier eine Vergröberung der oberen Sedimentschicht im Sinne einer Deck-schicht ergeben.

Kolmationshorizont Die Bildung des in allen Untersuchungsstrecken beobachteten stark verfestigten Kolmationshorizontes muss auf die Restwassersituation im Spöl zurückgeführt werden. Infolge des geringen Abflusses kann sich Feinmaterial zwischen den gröberen Fraktionen ansammeln. Aus der Sohloberfläche kann dieses Material punktuell wieder abtransportiert bzw. in tiefere Schichten eingespült werden. Aus diesen kann es wegen fehlender Umlagerung der Sohle nicht wieder ausgespült werden kann. Das Vordringen des Kolmationshorizontes wird dadurch begrenzt, dass das einge-spülte Material die Poren allmählich verfüllt und somit den Transport auch sehr feiner Körner in tiefere Bereiche verhindert wird (LISLE 1989). Die Bedeutung der Kolmation für die Benthos- und Fischbiozönose wird im Kap. 7 besprochen.

Core-Freezing Ein Vergleich der Core-Freeze-Ergebnisse des Spöls mit den in der Literatur vorgestellten Core-Freeze-Untersuchungen von Bettsedimenten anderer Fliess-gewässer (BRETSCHKO 1983, PEHOFER 1988) ist nicht ohne weiteres möglich. Die dort untersuchten Bäche unterscheiden sich in Gefälle, Abfluss, Morphologie usw. stark vom Spöl. Auch Unterschiede in der angewandten Methodik (z.B. Spektrum der berücksichtigten Fraktionen) erschweren den Vergleich.

PEHOFER (1988) fand beim Core-Freezing in einem natürlich abfliessenden Abschnitt der Alp-bacher Ache (Tirol) eine Zunahme der Fraktionen < 2 mm mit der Tiefe vor (0-20 cm: ca. 11% an Gesamtfraktionen, 20-40 cm: ca. 16 %, 40-60 cm: ca. 22 %).

Die hohen Anteile der Feinfraktion in der Alpacher Ache werden von den Verhältnissen im Spöl noch übertroffen (bei Betrachtung der Gesamtfraktionen).

Im natürlich abfliessenden Oberen Seebach (Niederösterreich) war der Anteil der Fraktionen < 1 mm bis in 40 cm Sedimenttiefe höchstens 5 %. In tieferen Schichten wurden Anteile von 10 % und mehr festgestellt (BRETSCHKO 1983).

Die geringen Feinmaterialanteile im Oberen Seebach könnten einen Anhaltspunkt geben für die Verhältnisse im Spöl vor Beginn des Restwasserregimes.

43

5. Sedimentstruktur

Bei den Core-Freeze-Untersuchungen im Spöl wurden bereits in geringen Sediment-tiefen hohe Feinmaterialanteile nachgewiesen. Diese waren meist bis in Tiefen von 50 cm festzustellen. Mit grosser Wahrscheinlichkeit sind diese sedimentologischen Ver-hältnisse Ausdruck der Abflusssituation der letzten 30 Jahre im "Restwasserbach" Spöl. Die im natürlich abfliessenden Spöl häufigen Hochwasserereignisse (vgl. Kap. 2) dürf-ten mehrmals im Jahr zu Umlagerungen der Gewässersohle geführt haben. Eine ober-flächennahe Ansammlung von grösseren Mengen Feinmaterials kann deshalb bei natür-lichen Abflussverhältnissen nicht stattgefunden haben.

Die ungestörte Ab- und Einlagerung von Feinmaterial wurde durch das “künstliche Hochwasser” im Rahmen der Grundablassspülung des Livignostausees (1990) unterbro-chen. Hierbei kamen im Spölbett 30 m³/s (Dauer: ca. 3 Stunden) zum Abfluss. Während der Spülung wurde bachabwärts eine Zunahme der maximalen Schwebstoffgehalte beobachtet. Daraus wurde geschlossen, dass ein Grossteil der Schwebstofffracht nicht aus dem gespülten Grundablass des Stausees, sondern aus dem Bachbett selbst stammte (SCHLÜCHTER et al. 1991) und die Spülung somit zu einer “Reinigung” der oberen Sedi-mentschichten führte. Auch der für die Entleerung des Ausgleichsbeckens Ova Spin (1995) auf 10 m³/s erhöhte Abfluss dürfte einen gewissen Austrag von Feinmaterial bewirkt haben.

Die Transportkapazität des Spöls reicht heute nicht aus, um von den Talhängen einge-tragenes Material weiter zu transportieren. Die in das Bachbett ragenden Schuttfächer führen einerseits zur Ausbildung von Rückstaubereichen, die als Sedimentationsfallen wirken. Darüber hinaus wird aus diesen Schuttfächern Feinmaterial ausgewaschen, welches in bachabwärts liegenden Bereichen zur Verfüllung der Sohle führt. Eine zweite Quelle des Feinmaterialeintrags sind zahlreiche, vegetationsfreie Anrisse an den Talhängen, aus denen bei stärkeren Niederschlägen der Oberflächenabfluss vorwiegend feinere Fraktionen erodiert. Möglicherweise trägt auch Feinmaterial, welches aus der Kieswaschung im Livigno-stausee stammt, zur Verfüllung des Porenraumes im Spölbett bei.

Aus einer Grube im Stausee zwischen Livigno und Punt dal Gall wird Kies entnommen. In der Kieswaschanlage bei Livigno werden mit Bachwasser die Feinfraktionen aus dem Kies-material in den Stausee ausgespült. Das zur Waschung verwendete Bachwasser weist meist niedrigere Temperaturen als das Stauseewasser auf, was dazu führt, dass ein dichterer, mit Feinmaterial angereicherter Trübestrom am Grund des Livignostausees im alten Bachbett zur Staumauer fliesst und dort über den Grundablass in das Spölbett gelangt. Mitarbeiter der EKW (Hr. Krüger, mündl. Mitt.) stellen häufig ca. 2,5 Std. nach Arbeitsbeginn des Kieswerks Livigno eine Zunahme der Trübung im Spöl fest, welche bis 2,5 Std. nach Arbeitsende anhält. Auch im Untersuchungszeitraum (Sommer ‘99) konnte an einigen Tagen eine ungewöhnliche, nicht durch vorhergehende Starkniederschläge erklärbare Trübung des Spölwassers beobachtet werden (Foto 16).

Durch die genannten Materialeinträge kommt es bei der geringen Erosions- und Trans-portkraft des abflussreduzierten Spöls zu einer Anreicherung von Feinmaterial in der

44

5. Sedimentstruktur

Gewässersohle. Durch die Spülungsmassnahmen in den Jahren 1990 und 1995 (Tab. 2.1) wurde dieser Prozess unterbrochen, d.h. es kam zu einer “Reinigung” zumindest der oberen Sedimentschichten von Feinmaterial. Möglicherweise führten diese Ereignisse auch zu einem Einspülen von oberflächennah eingelagertem Feinmaterial in tiefere Sedimentschichten. Die Ausbildung der Kolmationshorizonte, die beim Surber-Sampling unter der Deck-schicht (in etwa 5 cm Tiefe) beobachtet wurden, fand demnach in den letzten Jahren mit konstanten Abflussbedingungen statt.

Nicht erklärt werden konnte die Existenz des Kolmationshorizontes bei gleichzeitig sehr hohem Feinsedimentgehalte unterhalb desselben. Eine Erklärungsmöglichkeit wäre, dass bei dem letzten (künstlichen) Hochwasser die Sohle nur bis in geringe Tiefe umgelagert und von Feinsediment freigespült wurde, sich darüber dann erneut Fein-sediment abgelagert hat und der Verdichtungshorizont in dieser neuen Ablagerung entstand. Bei der Annahme einer tiefreichenden Umlagerung und Feinmaterialaus-waschung durch das Hochwasser müsste danach eine allmähliche Auffüllung des Lückensystems stattgefunden haben und die Verdichtung dürfte erst eingetreten sein, nachdem das Lückensystem bis in grosse Tiefe verfüllt war.

5.4. Prognose der Wirkung der geplanten künstlichen Hochwasser Bei der Kartierung und den Sedimentbeprobungen mittels Surber-Samplers wurde in vielen Bereichen des Spölbettes ein verfestigter Kolmationshorizont unter der Deck-schicht beobachtet. Dieser schränkt Lebensraum und Rückzugsmöglichkeiten der sohlenbewohnenden Benthosorganismen ein und verschlechtert die Laichbedingungen für die Bachforelle (Kap. 7). Als Ziele der im Rahmen des neuen Restwasserregimes des Spöls geplanten künstlichen Hochwasser wird ein Auflockern der Sohle, die Mobilisierung von Feinmaterial und eine Verminderung der Kolmation formuliert.

Diese Spül-Hochwasser sollten also in der Lage sein, die Kolmationsmasse zu erodieren und bachabwärts zu transportieren. Die Sohle würde hierdurch aufgelockert und ihre Durchlässigkeit erhöht werden. Nach SCHÄLCHLI (1993) wird in der Literatur zwischen der Dekolmation mit und ohne Geschiebetrieb unterschieden. Bei höheren Abflüssen mit Sohlschubspannungen noch unterhalb des Grenzwertes der Deckschichtstabilität kann eine erste Reinigung der Deckschicht erfolgen (= Dekolmation ohne Geschiebe-trieb). Bei der Dekolmation mit Geschiebetrieb gerät die Deckschicht in Bewegung, was den Austrag von Feinmaterial ermöglicht. Dies setzt eine Abflusshöhe mit Sohl-schubspannungen, die den Grenzwert der Deckschichtstabilität überschreiten, voraus. Eine umfassende Spülung der Kolmationshorizonte wird nur durch Abflüsse erreicht, die zum Aufreissen und Bewegen der Deckschicht führen (BESCHTA & JACKSON 1979, ADAMS 1980 in SCHÄLCHLI 1993, SCHÄLCHLI mündl. Mittl.).

Welche Abflusshöhen im Spöl zum Aufreissen der Deckschicht und zur Spülung der Kolmationsschichten erforderlich sind, wurde mit den folgenden Berechnungen

45

5. Sedimentstruktur

(Formeln aus DITTRICH 1998 und VISCHER & HUBER 1993) abgeschätzt. Hierbei wurde von stark vereinfachten hydraulischen Bedingungen ausgegangen. Den Berechnungen wurden Ergebnisse aus der Sedimentbeprobung mit Surber-Sampler zugrundegelegt. Wie bereits in Kap. 5 dargelegt, sind diese Proben nicht repräsentativ. Die vorliegenden Berechnungen liefern demnach nur erste Anhaltspunkte.

Ergebnisse

• Ermittlung der kritischen Schubspannung τ

Die Deckschicht reisst auf, wenn die Schubspannung die kritische Schubspannung oder Grenzschubspannung überschreitet: τ > τGR τGR wurde mit den Ansätzen nach GÜNTER und nach GESSLER berechnet. Die für die Berechnungen erforderlichen Kennwerte der Korngrössenverteilung wurden aus Analy-sen der Surber-Sampler-Proben (Anhang A 5.1) gewonnen.

Ansatz nach GÜNTER: τGR = λ * 0,047 * (ρS - ρ) * g * dmax

λ = (dmD/dmax)0,64 * (dmA/dmax)0,33

Ansatz nach GESSLER: τGR = 0,047 * (ρS - ρ) * g * dmD

mit τGR = Grenzschubspannung ρS = Dichte des Sohlmaterials (2650 kg/m³) ρ = Dichte Wasser g = Erdbeschleunigung dmax = maximaler Korndurchmesser dmD = mittlerer Korndurchmesser der Deckschicht dmA = mittlerer Korndurchmesser der Unterschicht

Kritische Schubspannungen (N/m²)

Strecke (Anzahl Proben) Punt dal Gall (9) Abfischstrecke (9) Punt Periv (5)

Min Mittel Max Min Mittel Max Min Mittel Max

Ansatz n. GÜNTER 11,94 51,57 69,26 18,12 52,10 73,32 29,52 58,00 80,42

Ansatz n. GESSLER 14,99 56,07 76,29 19,53 61,73 90,19 23,83 63,17 91,15

Tab. 5.4: Kritische Schubspannungen für das Aufreissen der Deckschicht, berechnet aus Para-metern der Korngrössenverteilungen der Surber-Sampling-Proben (aus allen Proben berechnete Mittel, Min., Max.)

Beide Ansätze liefern sehr ähnliche Werte für die jeweiligen kritischen Schubspan-nungen.

46

5. Sedimentstruktur

• Ermittlung des hydraulischen Radius bei τGR

Durch Umformung der folgenden Gleichung und Einsetzen der berechneten τGR wurde der hydraulische Radius R bei kritischem (zum Aufreissen der Deckschicht führenden) Abfluss berechnet. Vereinfachend wurde R der Wassertiefe gleichgesetzt.

τ = ρ * g * R * Iso mit τ = Sohlschubspannung in N/m² R = hydraulischer Radius (m) = A/U A = durchflossene Querschnittsfläche in m², U = benetzter Umfang in m Iso = Sohlgefälle

Hydraulischer Radius (m)



bei τGR nach GÜNTER 0,14 0,60 0,80 0,21 0,62 0,87 0,42 0,83 1,15

bei τGR nach GESSLER 0,17 0,65 0,88 0,23 0,73 1,07 0,34 0,91 1,31

Tab. 5.5: Hydraulischer Radius bei kritischer Schubspannung, berechnet für τGR nach GÜNTER und nach GESSLER (aus allen Proben berechnete Mittel, Min., Max.)

• Ermittlung der mittleren Fliessgeschwindigkeit bei τGR

Mit dem hydraulischen Radius (R) bzw. der Wassertiefe wurde nach der Gauckler-Manning-Strickler-Formel die mittlere Fliessgeschwindigkeit bei τGR abgeschätzt:

vm = kSt * IW 1/2 * R2/3

mit k = Rauheitsbeiwert in m1/3/s R = hydraulischer Radius (m) = A/U IW = Wasserspiegelgefälle

Der Rauheitsbeiwert k wurde zum Vergleich mit drei verschiedenen Ansätzen berech-net:

nach MEYER-PETER & MÜLLER: kSt = 26 / d901/6

nach STRICKLER: kSt = 21 / d501/6

nach MÜLLER: kSt = 26 / dm1/6

Rauheitsbeiwerte (m1/3/s)

nach MÜLLER nach STRICKLER nach MEYER-PETER & MÜLLER Mittelwert

Punt dal Gall 12,95 11,02 11,61 11,86

Abfischstrecke 12,81 10,65 11,66 11,70

Punt Periv 12,70 10,72 11,55 11,65

Tab. 5.6: Rauheitsbeiwerte(aus allen Proben berechnete Mittel) und Mittelwerte der nach verschiedenen Formeln berechneten Rauheitsbeiwerte (letzte Spalte)

47

5. Sedimentstruktur

Da sich mit den Formeln ähnliche Werte für k ergaben, wurden diese jeweils gemittelt und die weiteren Berechnungen mit diesen gemittelten Werten durchgeführt.

Mittlere Fliessgeschwindigkeit (m/s)

Strecke (Anzahl Proben) Punt dal Gall (9) Abfischstrecke (9) Punt Periv (5) Min Mittel Max Min Mittel Max Min Mittel Max

bei τGR nach GÜNTER 0,36 0,74 0,89 0,46 0,74 0,90 0,61 0,80 0,95

bei τGR nach GESSLER 0,41 0,78 0,93 0,48 0,83 1,03 0,53 0,84 1,03

Tab. 5.7: Mittlere Fliessgeschwindigkeiten bei Grenzschubspannung (aus allen Proben berechnete Mittel, Min., Max.)

• Ermittlung des kritischen Abflusses

Durch Umformung von vm = Q / A wurde der kritische Abfluss bestimmt. Abflusshö-hen, die diesen Wert überschreiten, sollten zum Aufreissen der Deckschicht und zur Dekolmation führen. Für die Berechnung von A wurde die oben bestimmte Wassertiefe (R) verwendet. Es wurde dabei von einer über den gesamten Querschnitt gleichen Wassertiefe ausgegan-gen. Zudem wurde angenommen, dass der Spöl beim kritischen Abfluss auf einer Breite fliesst, die zwischen der mittleren Gewässerbreite bei heutigem Tagabfluss (bm) und der mittleren Flussbettbreite (FBB) liegt. Der kritische Abfluss liegt demnach im Bereich zwischen den für diese beiden theoretischen Gewässerbreiten berechneten Werte.

Kritische Abflusshöhen (m³/s) bezogen auf mittlere Breite und mittlere Flussbettbreite



τGR nach GÜNTER; b = bm 0,70 6,77 10,12 1,47 7,41 11,71 4,39 11,73 18,49

τGR nach GÜNTER; b = FBB 0,81 7,82 11,68 2,18 10,94 17,27 5,34 14,24 22,45

τGR nach GESSLER; b = bm 1,03 7,80 11,76 1,67 9,90 16,53 3,08 13,86 22,78

τGR nach GESSLER; b = FBB 1,19 9,00 13,57 2,46 14,61 24,39 3,74 16,84 27,66

Tab. 5.8: Kritische Abflusshöhen bezogen auf mittlere Breite (bm) bei heutigem Tagabfluss Q = 2,5 m³/s und auf mittlere Flussbettbreite (FBB) (aus allen Proben berechnete Mittel, Min., Max.)

Zusammenfassung

Sämtliche zur Prognose der Hochwasserauswirkung benutzten Parameter und der daraus errechneten Werte sind in Anhang A 5.3 zusammengestellt.

Die errechneten kritischen Abflusshöhen lagen für die meisten Proben zwischen 10 und 15 m³/s. Bei diesen oder höheren Abflüssen ist mit dem Aufreissen der Deckschicht zu rechnen.

48

5. Sedimentstruktur

Die errechneten Werte decken sich mit Beobachtungen, die bei der Grundablassspülung im Jahr 1990 gemacht wurden. Dabei waren ab einer Abflusshöhe von ca. 6 m³/s Ge-schiebebewegungen akustisch wahrnehmbar (REY & GERSTER 1991). Bei der Spülung des Ausgleichsbeckens Ova Spin (1995) setzten erste hörbare Sohlbewegungen (Unterer Spöl, Cluozza-Mündung) bei einem Abfluss von ca. 8 m³/s ein (REY & ORTLEPP 1995). Auf diesen Beobachtungen basieren die Abflusshöhen, die im Genehmigungsgesuch für das neue Restwasserregime des Spöls der künstlichen Hochwasser genannt werden (zwei künstliche Hochwasser mit jeweils 10 m³/s und ein Hochwasser mit 30 m³/s).

Es kann davon ausgegangen werden, dass diese Abflusshöhen mit Sohlschubspannun-gen einhergehen, die in weiten Bereichen der Sohle zum Aufreissen der Deckschicht und zur Dekolmation führen.

49

6. Sohlnahe Strömungsverhältnisse und Strömungshabitate


Neben den abiotischen Faktoren Licht, Wasserchemismus, Temperatur und Substrat sind vor allem die sohlnahen Strömungsverhältnisse von wesentlicher Bedeutung für die Verteilung der Arten in einem Fliessgewässer. Auch ist die Strömung der wichtigste Faktor, der den Lebensraum gestaltet (SCHÖNBORN 1992). Die Strömung beeinflusst die Substratverhältnisse und den Transport von Nährstoffen und wirkt somit indirekt auf die im Fliessgewässer lebenden Organismen. Sie wirkt jedoch auch als direkte Kraft auf die Organismen ein und bewirkt eine Selektion unter-schiedlich strömungsangepasster Arten. Ein natürliches Fliessgewässer weist ein Mosaik unterschiedlicher Strömungsverhältnisse und dadurch unterschiedlicher Mikro-habitate auf. Die Strömungsverhältnisse und ihre Verteilung besitzen neben dieser räumlichen auch eine zeitliche Variabilität.

6.1. Strömungsverhältnisse Die sohlnahen Strömungsverhältnisse im Spöl sollten bei heutiger Dotation charakteri-siert werden und davon ausgehend eine Prognose der Strömungsverteilung bei geplanter neuer Sommerdotation erfolgen.

Die Strömungsverhältnisse an der Sohle eines Gewässers sind extrem komplex, was ihre Beschreibung erschwert (STATZNER 1989).

• es liegt eine dreidimensionale Strömungsverteilung (longitudinal, lateral, vertikal) vor

• in Abhängigkeit von der Sohlrauheit ergeben sich kleinräumige Unterschiede • Turbulenzschwankungen bewirken kurzfristige Änderungen der Strömungsverhält-

nisse Durch hydraulische Parameter - wie beispielsweise die an der Gewässersohle wirkende Schub-spannung oder die Froudezahl - können Eigenschaften der Strömung in einem Fliessgewässer beschrieben werden. Diese Parameter werden berechnet aus Schätzungen bzw. Messungen weiterer hydraulischer Variablen wie mittlere Fliessgeschwindigkeit, Wasserspiegelgefälle, Wassertiefe, Sohlrauheit, Viskosität und Dichte des Wassers. Die Erhebung all dieser Daten ist sehr aufwendig und die damit gewonnenen hydraulischen Parameter beschreiben lediglich die Strömungsverhältnisse an einem bestimmten Punkt des Gewässers bzw. der Gewässersohle.

Diese Schwierigkeiten haben zur Entwicklung der FST-Halbkugelmethode durch B. Statzner und Mitarbeiter geführt (angeregt durch Diskussionen am Fliesswasserstamm-tisch der stream teams von Karlsruhe, Konstanz, Lunz und Schlitz) (STATZNER & MÜLLER 1989).

Prinzip der FST-Halbkugelmethode (STATZNER & MÜLLER 1989)

Halbkugeln gleicher Grösse, aber unterschiedlicher Dichte werden der Strömung ausge-setzt. Die schwerste, gerade noch verdriftete Halbkugel ist ein Mass für die an der Sohle wirkenden Strömungskräfte.

51


Die FST-Halbkugelmethode erlaubt die integrative Erfassung der an der Gewässersohle wirkenden Kräfte, insbesondere der Schubkraft und der turbulenzbedingten Liftkraft. Die an einem Messpunkt registrierte Halbkugelnummer bzw. -dichte kann mit bekannten hydraulischen Kenngrössen - wie beispielsweise der Schubspannung, der Reynoldszahl oder der Froudezahl korreliert werden. Kritisch diskutiert wird die FST-Halbkugelmethode in FRUTIGER & SCHIB (1993) und HEILMAIR & STROBL (1994).

6.1.1. Methodik

Das Messinstrumentarium umfasste 22 standardisierte Halbkugeln gleicher Grösse (Radius = 3,9 cm), aber unterschiedlicher Dichte (1,015 bis 7,854 g/cm³) und eine Blei-platte (etwa 180*130*8 mm).

0123456789

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Halbkugelnummer

Dic

hte

(g/c

m³)

Abb. 6.1: Dichte der FST-Halbkugeln (Angaben des Herstellers: KC Denmark Research

Equipment, Silkeborg, Denmark)

An den Messpunkten wurde die Bodenplatte mit Hilfe integrierter Libellen horizontal auf der Gewässersohle exponiert. In einem Trial-and-error-Verfahren wurden nun die Halbkugeln nacheinander auf die Platte gesetzt. Die schwerste, gerade noch verdriftete Halbkugel wurde notiert. Wurde an einem Messpunkt die leichteste Halbkugel (HK-Nr. 1) nicht verdriftet, wurde als Messwert der Wert 0 registriert.

Zur Charakterisierung eines Gewässerabschnittes werden 100 Halbkugelmessungen als ausreichend erachtet (DVWK 1999). Dafür wurden 10 Transsekte mit jeweils 10 Mess-punkten durch den betreffenden Gewässerabschnitt gelegt. Die genauen Messpunkte auf den Transekten wurden mittels Zufallszahlen bestimmt. Die Untersuchungen wurden bei drei (Punt dal Gall) bzw. vier (“Abfischstrecke” und Punt Periv) verschiedenen Abflüssen durchgeführt.

6.1.2. Ergebnisse

Charakterisierung der Strömungsverhältnisse bei heutiger Dotation

Die in den drei Strecken bei unterschiedlichen Abflüssen ermittelten Halbkugelvertei-lungen können der Abb. 6.2 entnommen werden.

52


Punt dal Gall

"Abfischstrecke"

Abb. 6.2: Halbkugelverteilungen bei unterschiedlichen Abflüssen. Me = Median, s2 = Varianz, Fr = Froudezahl(an den Messtagen mit der Dotation von 1 m³/s lag der an der Hydrolog. Station gemessene Abfluss bei 1,19 m³/s)

Punt Periv

Q = 0.5 m³/s

05

1015202530

0 3 6 9 12 15 18Halbkugelnummer

Häu

figke

it (%

)

Froude = 0,16Median = 7

Varianz s² = 9,7

1,19 m³/s

05

1015202530

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Halbkugelnummer

Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,37

Me = 8s² = 7,8

2,5 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,44

Me = 10s² = 11,1

0,5 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,16

Me = 7s² = 7,4

1,19 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)Fr = 0,32

Me = 8s² = 5,5

1,8 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,34

Me = 9s² = 5,7

2,51 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,65

Me =10s² = 8,3

0.71 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,14

Me = 6s² = 9,6

1,67 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,29

Me = 7s² = 12,9

2,26 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,31

Me = 7s² = 13,9

2,95 m³/s

05

1015202530


Häu

figke

it (%

)

Fr = 0,32

Me = 9s² = 14,8

53


Die recht breite Verteilung der Halbkugelwerte in den Strecken Punt dal Gall und “Abfischstrecke” zeigt das Vorhandensein unterschiedlicher Strömungshabitate an, wobei allerdings Bereiche mittlerer Strömung (HK-Nr. 6 bis 10) am häufigsten vertreten sind. Mit zunehmendem Abfluss findet eine Verschiebung zu höheren Halbkugelnummern statt, was auch in den Medianwerten zum Ausdruck kommt. Allerdings kann bei hohen Abflüssen auch die Häufigkeit niedriger Halbkugelnummern zunehmen. Dies ist der Fall, wenn durch die Abflusserhöhung die Gewässerbreite zunimmt und langsamer strömende Uferbereiche hinzukommen. Das Spektrum und die Varianz der Strömungshabitate nimmt in diesem Falle zu.

In der Strecke Punt Periv sind Bereiche mit schwach strömenden Verhältnissen (niedri-ge Halbkugelnummern) vergleichsweise häufig vertreten. Diese Untersuchungsstrecke ist stark durch das bereits beschriebene, durch seitlichen Schutteintrag aufgestaute Becken geprägt. Der Median der Halbkugelverteilung liegt bei allen Abflüssen niedriger als bei den anderen beiden Strecken, wohingegen die Varianz auf eine gleich-mässigere Verteilung der Strömungsverhältnisse hinweist.

Da die Dichtezunahmen zwischen den Halbkugeln nicht konstant sind, kann als statistische Grösse der Halbkugelverteilung nur der Median berechnet werden (JORDE & BRATRICH 1998). Die Varianz der Halbkugelverteilungen wurde dennoch berechnet, da die Wirkung der Strömung auf die Benthosorganismen als der Rangfolge der Halbkugelnummern entspre-chend angenommen werden kann. Dies bedeutet, dass eine Strömungszunahme im Bereich geringer Strömung eine stärkere Wirkung auf die Organismen zeitigt als eine Strömungszu-nahme in bereits stark strömenden Bereichen.

Zur weiteren Charakterisierung der Fliesseigenschaften bei unterschiedlichen Abflüssen wurden die Froudezahlen berechnet.

Fr = Q / ( g * D³ * W²) ½

Fr = Froudezahl, Q = Abfluss (m³/s), g = Erdbeschleunigung (m/s²), D = mittlere Tiefe (m), W = mittlere Breite (m)

Hierbei lassen die Untersuchungsstrecken unterschiedliche “Antworten” auf eine Ab-flusserhöhung erkennen. Während in der “Abfischstrecke” eine Strömungszunahme den Durchfluss der grösseren Wasssermenge ermöglicht (höhere Froudezahl), wird dies in der Strecke Punt Periv durch eine Zunahme der mittleren Tiefe und /oder Breite des Baches ermöglicht (Froudezahl konstant).

Prognose der Strömungsverteilung bei geplanter neuer Sommerdotation

Die gemessenen Halbkugelverteilungen beschreiben die sohlnahen Strömungsverhält-nisse in Abhängigkeit vom Abfluss und erlauben eine Prognose der Verhältnisse bei geplanter neuer Sommerdotation.

Hierzu wurden die FST-Daten in Zusammenarbeit mit Dr. K. Jorde am Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart ausgewertet, dessen Arbeitsgruppe im Zuge der For-schungsarbeiten über habitatbezogene Mindestwasserregelungen das Simulationsmodell

54


CASIMIR (Computer Aided Simulation Model for Instream flow Requirements in diverted streams) entwickelt hat (JORDE 1997). Ein Teil des modular aufgebauten Modells dient der Erfassung und Simulation des hydraulischen Habitatangebotes an der Gewässersohle. Als Eingangsgrösse dienen FST-Messungen bei verschiedenen Abflüs-sen, aus denen mit Hilfe statistischer Verfahren die Verteilung der sohlnahen Strö-mungskräfte als Funktion des Abflusses berechnet werden kann. Für statistische Berechnungen müssen die ordinalskalierten Halbkugelnummern in metrisch skalierte Daten wie beispielsweise die lokale Sohlschubspannung oder die ent-sprechende Halbkugeldichte transformiert werden. Da die Umwandlung der FST-Daten in lokale Schubspannungen einen grossen zusätzlichen Messaufwand (zahlreiche Fliess-geschwindigkeitsprofile) erfordert hätte, wurden die Berechnungen für den Spöl mit Halbkugeldichten bzw. Dichteunterschieden (Dichteunterschied Halbkugel - Wasser) durchgeführt. Für einen bestimmten Abfluss liefert die FST-Untersuchung eine Stichprobe von 100 empirisch ermittelten, zufallsverteilten Werten aus der Grundgesamtheit aller mög-lichen Messpunkte der Gewässerstrecke. Zur Beschreibung der Gesamtheit der Strö-mungskräfte muss eine geeignete Funktion gefunden werden, die die empirisch ermittelte Strömungsverteilung beschreibt. Für die FST-Daten des Spöls wurde mit Hilfe eines Statistikprogramms (SAS) eine Weibullverteilung als geeignete Wahr-scheinlichkeitsfunktion bestimmt. Die Parameter der ermittelten Funktionen können der Tab. A 6.1 (Anhang) entnommen werden.

In der Abb. 6.3 werden die durch Halbkugeldichten repräsentierten Strömungsverhält-nisse in den drei Untersuchungsstrecken als Funktion des Abflusses dargestellt. Linkes und rechtes Ende der X-Achse und durch Vertikalstriche markierte Werte bezeichnen hierbei Abflüsse, bei denen FST-Messungen durchgeführt wurden. Auf der Y-Achse wird die mittlere Gewässerbreite abgetragen. Die Darstellung integriert also den Ein-fluss der Änderung der benetzten Fläche und der Änderung der Anteile einzelner Strö-mungshabitate. Aus der Abb. 6.3 wurden für die relevanten Abflusshöhen die Flächen der verschiedenen Strömungshabitate bestimmt (Anhang A 6.2).

Die prozentualen Anteile der verschiedenen Strömungshabitate in Abhängigkeit vom Abfluss wurden in Abb. 6.4 nochmals vereinfacht dargestellt. Hierzu wurden die Dichteunterschiede in Halbkugelnummern übertragen und diese in 5 verschiedenen Strömungsklassen zusammengefasst.

Die Halbkugelverteilungen bei heutigem Sommer-Tagabfluss (2,5 m³/s) unterscheiden sich merklich von denjenigen bei Abflüssen von 0,5 bis 1,5 m³/s. Im Bereich der niedri-gen Abflüsse (0,5 - 2 m³/s) bleiben sie dann fast konstant. Bei der geplanten Reduktion des Tagesabflusses von 2,5 auf 1,45 m³/s gehen vor allem Flächen (Tab. A 6.2) wie auch prozentuale Anteile sehr stark strömender (HK 12-17) und reissender (HK >17) Habitate um 50-70 % zurück. Die Fläche mit geringerer Strömung (HK < 7) nimmt trotz Abnahme der benetzten Fläche überall zu. Insgesamt werden sich Strömungsverhält-nisse ergeben, die denjenigen beim heutigen Nachtabfluss gleichen.

55


Punt dal Gall

0

10

20

30

40

50

60

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Abfluss (m³/s)

Fläc

hena

ntei

l (%

)V

neuer Sommerabfluss

Abfischstrecke

0

10

20

30

40

50

60

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Abfluss (m³/s)

Fläc

hena

ntei

l (%

)

Vneuer Sommerabfluss

Punt Periv

0

10

20

30

40

50

60

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Abfluss (m³/s)

Fläc

hena

ntei

l (%

)

Vneuer Sommerabfluss

schwach strömend (HK 0 - 2)

mässig strömend (HK 2 - 7)

stark strömend (HK 7 - 12)

sehr stark strömend (HK 12 - 17)

reissend (HK > 17)

6.4: Änderung der Strömungsverhältnisse in Abhängigkeit vom Abfluss

Bei Punt Periv kann die genaue Wassermenge, die bei neuer Sommerdotation im Bach-bett fliessen wird, nicht angegeben werden, da der Abfluss in dieser Strecke nicht allein dotationsbestimmt ist. Aufgrund der im Sommer ´99 festgestellten Unterschiede zwi-schen Dotierwasser und gemessenem Abfluss bei Punt Periv wurde angenommen, dass bei neuer Sommerdotation der Abfluss in dieser Strecke 2 m³/s beträgt.

6.1.3. Diskussion

Wie zu erwarten, werden durch die neue Sommerdotation Strömungsverhältnisse ver-wirklicht, die zwischen denjenigen bei heutiger Tag- und Nachtdotation liegen. Aller-dings führt die zum Teil starke Reduktion der Flächenanteile von Sohlbereichen, die heute tagsüber sehr stark oder reissend überströmt werden, zu einem Strömungsmuster, welches eher dem heutigen Nachtabfluss entspricht.

Es darf jedoch nicht vergessen werden, dass die im Rahmen der neuen Restwasserbe-wirtschaftung des Spöls geplanten Hochwasserereignisse zur Änderung der Sohlrauheit führen werden. Da die Liftkraft, die neben der Schubkraft für die Bewegung der Halb-kugeln verantwortlich ist, mit der Sohlrauheit zunimmt, würden bereits durch eine Änderung derselben die Strömungsverteilungen modifiziert. In der vorliegenden Ab-schätzung wurde jedoch nur die abflussbedingte Änderung der Strömungsverhältnisse berücksichtigt.

56


6.2. Strömungsbedingte Habitatqualität In zahlreichen Untersuchungen (FUCHS 1994, SCHMEDTJE 1995, DVWK 1999) ergab sich eine Beziehung der Halbkugelverteilung zur Benthoszusammensetzung, was zur Erstellung sogenannter Strömungspräferenzkurven einzelner Benthosarten führte. Aus der ermittelten Halbkugelverteilung kann demnach die potentielle Zusammen-setzung bzw. abflussabhängige Veränderungen der Benthosbesiedlung prognostiziert werden. Die Methode kann in Verfahren zur Mindestwasserregelung in Ausleitungs-strecken eingesetzt werden (JORDE 1997, DVWK 1999). Bei Verknüpfung der hydraulischen Daten mit Strömungspräferenzdaten von Benthos-organismen, können Aussagen über die strömungsbedingte Habitatqualität beim jeweili-gen Abfluss gewonnen werden.

Die Frage, inwieweit die neue Sommerdotation zu Veränderungen im Habitatangebot für die Benthosorganismen des Spöls führt, wurde mittels der Ergebnisse aus den FST-Messungen mit zwei Ansätzen untersucht.

6.2.1. Prognose der Habitatqualität mit dem Modell CASIMIR

Methodik

Die mit CASIMIR berechnete Verteilung des hydraulischen Habitatangebots als Funk-tion des Abflusses wurde mit Strömungspräferenzdaten von Benthosorganismen ver-knüpft. Es wurden Präferenzdaten genutzt, die im Rahmen einer Doktorarbeit am Brenno (Tessin/CH) von B.Fassnacht (EAWAG) erarbeitet und freundlicherweise zur Verfügung gestellt wurden. Als Präferenzkurve wurde eine Umhüllende an diese Daten (Halbkugelnummer; Individuenzahl) angepasst, wobei offensichtliche Ausreisser igno-riert wurden. Insgesamt wurden für die Berechnungen Präferenzkurven von sieben auch im Spöl vor-kommenden Gattungen genutzt (Anhang A 6.3).

Ergebnisse

Die Verknüpfung der Strömungsdaten mit den Präferenzkurven führt zu einer Darstel-lung, aus der für verschiedene Abflüsse die jeweiligen Flächenanteile verschiedener Habitatqualitäten entnommen werden kann (Abb. 6.5). Da in allen Untersuchungs-strecken ähnliche Verhältnisse vorgefunden wurden, werden diese am Beispiel der Strecke Punt dal Gall besprochen.

Die Flächen der einzelnen Habitatqualitäten, die sich bei heutigem und bei geplantem Sommerabfluss ergeben, wurden in der Abb. 6.6 dargestellt. Hierbei wurden die 10 Qualitätsklassen zu 5 Klassen zusammengefasst.

57


Rhithrogena spp.

0

200

400

600

800

1000

1200

1,19 1,50 2,50

Abfluss (m³/s)

Fläc

he (m

²)Isoperla spp.

0100200300400500600700

1,19 1,50 2,50

Abfluss (m³/s)

Fläc

he (m

²)

Simulium spp.

0200400600800

100012001400

1,19 1,50 2,50Abfluss (m³/s)

Fläc

he (m

²)

Protonemura spp.

0

100

200

300

400

500

600

1,19 1,50 2,50Abfluss (m³/s)

Fläc

he (m

²)

0-20% 20-40% 40-60% 60-80% 80-100%Habitatqualität

Abb. 6.6: Flächen unterschiedlicher Habitatqualität bei heutigem und geplanten Sommer-abfluss (Punt dal Gall)

Über den gesamten Messbereich hinweg sind hohe Anteile (um 70 %) des Bachbettes mit einer für Rhithrogena guten Habitatqualität ausgestattet. Bezogen auf 100 m Bach-länge besitzen bei allen Abflüssen knapp 1000 m² der Sohle diese Qualität. Die Einfüh-rung der neuen Sommerdotation wird zu geringfügigen Änderungen des Habitatange-bots für Rhithrogena führen. Die für die Larven von Baetis spp., Ecdyonurus spp. und Leuctra spp. durchgeführten Berechnungen führten zu sehr ähnlichen Ergebnissen. Für die Gattung Isoperla, deren Strömungsoptimum bei hohen Halbkugelnummern liegt, ist der Anteil von Flächen guter Habitatqualität (80 - 100 %) bereits bei heutigem Tagabfluss gering (80 m²/100m bzw. 5 %). Bei allen Abflüssen sind Bereiche mit Habi-tatqualitäten von 0 - 40 % vorherrschend. Mit dem neuen Sommerabfluss würde die Fläche guter Habitatqualität um 75 % reduziert werden. Die Larven der Gattung Simulium sind als extrem rheobiont (an schnell fliessende bis reissende Gewässer gebunden) bekannt (AMBÜHL 1959). Die scheinbar sehr schlechte Habitatqualität in den Untersuchungsstrecken am Spöl kann jedoch nicht allein auf zu geringe Strömung zurückgeführt werden.

58


Simulium kann sich mit Hilfe eines Haftorgans am Abdomen im Bereich der Kanten exponierter Steine festsetzten, um Nahrung aus der Strömung zu filtrieren. Diese stark angeströmten Aufenthaltsorte werden jedoch mit der Halbkugelmethode nicht erfasst, da Messungen allenfalls auf horizontal liegenden Steinen und Blöcken möglich sind. Für die Gattung Protonemura sind an der Gewässersohle des Spöls Strömungshabitate der einzelnen Qualitäten mit ähnlichen Flächenanteilen verwirklicht, wobei innerhalb des untersuchten Abflussspektrums Habitate mittlerer Qualität (40 - 80 % Habitatquali-tät) vorherrschen. Der neue Sommerabfluss wird gegenüber der heute tagsüber realisier-ten Situation zu einer Reduktion der Flächen guter Habitatqualität (Punt dal Gall: von ca. 450 m² auf ca. 350 m²/100 m, “Abfischstrecke”: von ca. 420 m² auf ca. 200 m²/ 100 m) zugunsten derjeniger mit mittleren Qualitäten führen. Insgesamt ergäben sich für Protonemura Verhältnisse, die dem heutigen Nachtabfluss entsprechen.

6.2.2. Prognose der Habitatqualität (vereinfachter Ansatz)

Methodik

Die Verknüpfung der hydraulischen mit biologischen Daten kann - neben der Auswer-tung mit CASIMIR - auch mit einem vereinfachten Verfahren erfolgen, was im folgen-den für die Untersuchungsstrecken am Spöl dargestellt wird. Die Vorgehensweise (nach DVWK 1999) soll für die Strecke Punt dal Gall am Beispiel von Baetis alpinus (bei CASIMIR-Auswertung nicht berücksichtigt) erläutert werden.

Die Larve von Baetis alpinus, einer typischen Gebirgsbachart der Eintagsfliegen (Ord-nung Ephemeroptera) ist hinsichtlich ihrer Strömungspräferenz als rheobiont einzustu-fen, d.h. ihr Strömungsoptimum liegt im Bereich hoher Halbkugelnummern. Aus der Präferenzkurve (in A 6.3) können nun die prozentualen Individuenhäufigkeiten der Art bei unterschiedlichen Strömungen entnommen werden. Die HK-Nr. 17 bei-spielsweise repräsentiert für die Art optimale Strömungsverhältnisse, d.h. die Indivi-duenhäufigkeit wird hier mit 100 % angegeben, wohingegen die HK-Nr. 9 Strömungen anzeigt, bei der Baetis alpinus nur 24 % der möglichen Individuenhäufigkeit erreicht. Die Präferenzdaten werden nun mit den Messungen der Halbkugelverteilungen bei ver-schiedenen Abflüssen verknüpft (Abb. 6.7).

Die gemessene Häufigkeit einer bestimmten Halbkugelnummer wird nun mit der dieser entsprechenden relativen Individuenhäufigkeit (%) von Baetis alpinus multipliziert. Dies wird für alle Halbkugelnummern durchgeführt, die Produkte werden spaltenweise aufsummiert und durch die Anzahl der Messungen (100) dividiert. Hieraus ergibt sich für jeden Messabfluss die prozentuale Individuenhäufigkeit von Baetis alpinus, welche sich auf eine Individuenhäufigkeit von 100 % bei Strömungsoptimum bezieht.

59


Strömungspräferenzkurve Baetis alpinus

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Halbkugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

Abfluss m³/s 0.5 1.19 2.51 0.5 1.19 2.51

HK-Nr. HK-Nr (Häufigkeit) Individuen-häufigkeit (%) Anzahl Individuen/HK

0 3 2 4 X 0 = 0 0 0 1 4 0 0 X 0 = 0 0 0 2 3 1 1 X 0 = 0 0 0 3 4 1 1 X 0 = 0 0 0 4 3 7 0 X 1 = 3 7 0 5 10 3 1 X 3 = 30 9 3 6 10 10 5 X 6 = 60 60 30 7 19 23 12 X 11 = 209 253 132 8 8 18 5 X 17 = 136 306 85 9 14 9 9 X 24 = 336 216 216 10 12 11 16 X 33 = 396 363 528 11 2 3 17 X 42 = 84 126 714 12 5 6 9 X 52 = 260 312 468 13 2 3 12 X 63 = 126 189 756 14 1 1 5 X 73 = 73 73 365 15 0 2 2 X 83 = 0 166 166 16 0 0 0 X 92 = 0 0 0 17 0 0 0 X 100 = 0 0 0 18 0 0 1 X 100 = 0 0 100 19 0 0 0 X 100 = 0 0 0

Summe 100 100 100 1713 2080 3563 % 17 21 36

0

10

20

30

40

0.5 m³/s 1.19 m³/s 2.51 m³/s

prog

nost

izie

rte

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

6.7: Prognose der Individuenhäufigkeit von Baetis alpinus (nach DVWK 1999)

am Beispiel von Punt dal Gall

Dieses Verfahren wurde für insgesamt 8 im Spöl vorkommenden Arten bzw. Gattungen von Benthosorganismen durchgeführt, wobei die bereits für die CASIMIR-Auswertung genutzten Präferenzdaten vom Brenno verwendet wurden. Die Gattung Simulium wurde aus oben genannten Gründen nicht weiter berücksichtigt. Zusätzlich wurden Präferenz-kurven von Baetis alpinus (DVWK 1999) und Gammarus fossarum (SCHMEDTJE 1995)

60


aus der Literatur mit den FST-Daten vom Spöl verknüpft. Abbildung 6.8 zeigt die prognostizierten Individuenhäufigkeiten in Abhängigkeit vom Abfluss.

Punt dal Gall

0

20

40

60

80

100

0.5 1.19 2.5

Abfluss (m³/s)

rela

tive

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

Abfischstrecke

0

20

40

60

80

100

0.5 1.19 1.8 2.51

Abfluss (m³/s)

rela

tive

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

Punt Periv

0

20

40

60

80

100

0,71 1.67 2.26 2.95

Abfluss (m³/s)

rela

tive

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

Baetis spp.

Baetis alpinus

Ecdyonurus spp.

Rhithrogena spp.

Isoperla spp.

Protonemura spp.

Leuctra spp.

Gammarus fossarum

Abb. 6.8: Prognose der relativen Individuenhäufigkeiten einiger im Spöl vorkommender Benthosorganismen

Wie bereits bei der Auswertung mit CASIMIR ergeben sich auch hier kaum Änderungen der strömungsbedingten Individuenhäufigkeit von Baetis spp., Rhithrogena spp., Ecdyonurus spp. und Leuctra spp. innerhalb des untersuchten Abflussbereiches. In der Strecke Punt Periv werden die für diese Gattungen günstigen mittleren Strömungs-bedingungen erst bei deutlich höheren Abflüssen als in den beiden anderen Strecken verwirklicht. Für Protonemura spp., Isoperla spp. und Baetis alpinus können in beiden Strecken leichte Zunahmen der Individuenhäufigkeiten mit dem Abfluss festgestellt werden, wohingegen der strömungsempfindlichere Bachflohkrebs (Gammarus fossarum) bei niedrigen Abflüssen günstigere Bedingungen vorfindet.

Beim geplanten neuen Sommerabfluss werden für Baetis alpinus Strömungsverhältnisse verwirklicht, die - bezogen auf den heutigen Tagabfluss - eine Reduktion der Indivi-duenhäufigkeit um ca. 30 % (Strecke Punt dal Gall) zur Folge hätte (Abb. 6.9). Die Individuenhäufigkeiten von Isoperla spp. und Protonemura spp. würden um 20 % bzw.

61


15 % reduziert werden. Für Gammarus fossarum ergäbe sich eine entsprechende Zunahme.

Punt dal Gall

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0.5 1.19 2.5Abfluss (m³/s)

Indi

vidu

enhä

ufig

keit

(%)

Baetis alpinus

Isoperla spp.

Protonemura spp.

Gammarusfossarum

Abb. 6.9: Änderung der relativen Individuenhäufigkeiten gegenüber heutigem Tagabfluss

am Beispiel von Punt dal Gall


Eine Prognose der abflussbedingten Individuenhäufigkeiten hängt stark von den Präferenzdaten ab, die in die Berechnungen eingehen. Bezüglich der für den Spöl genutzten Daten bzw. Präferenzkurven ist folgendes zu bemerken:

• Es wurden vorrangig Präferenzdaten vom Brenno genutzt, da es sich bei diesem um ein dem Spöl vergleichbares Gewässer mit ähnlichem Artenspektrum handelt.

• Es lagen keine Präferenzdaten auf Artniveau vor, welche möglicherweise ein diffe-renzierteres Bild geben könnten.

• Für die Erstellung der Präferenzkurven wurden die zur Verfügung gestellten Daten nicht nach Probenahmezeitpunkt oder Entwicklungsstadium der jeweiligen Larve differenziert. So ergibt sich beispielsweise für Baetis spp. eine Präferenzkurve, die derjenigen gleicht, die in der Literatur (DVWK 1999) für juvenile Stadien dieser Gattung gefunden wird. Für ausgewachsene Larven der Gattung, die im Brenno und auch im Spöl vor allem mit der Art Baetis alpinus vertreten ist, würde die Präferenz-kurve ein Optimum bei sehr hohen Halbkugelnummern aufweisen.

6.2.4. Diskussion

Die Beurteilung der Auswirkungen der geplanten Abflussänderung auf das Benthos wird durch den bislang gegebenen Wechsel von Tag- und Nachtabfluss erschwert. Es stellt sich die Frage, welcher dieser beiden Abflüsse massgeblich ist für die heutige Benthoszusammensetzung. Es kann davon ausgegangen werden, dass strömungs-liebende Arten wie Baetis alpinus auch mit dem niedrigeren Nachtabfluss gut zurecht kommen, da durch die rauheitsbedingte Turbulenz und niedrige Temperaturen weiterhin

62


eine gute Sauerstoffversorgung gewährleistet ist. Das Vorkommen von weniger strömungstoleranten Konkurrenten - wie z.B. Gammarus fossarum - wird vom höherem Tagabfluss limitiert. Demnach würde die neue Sommerdotation tatsächlich zu einer Ab-nahme der Häufigkeit strömungsliebender Organismen führen. Die Richtigkeit dieser Annahmen kann letztendlich nur durch den direkten Vergleich der Benthoszusam-mensetzung vor und nach Änderung des Restwasserregimes beurteilt werden.

Trotz des für die geplante Sommerdotation prognostizierten Rückgangs von Sohlberei-chen, in denen - zumindest bei heutigem Tagabfluss - sehr starke bis reissende Strömun-gen herrschen, ergeben sich bei Verknüpfung der hydraulischen mit den biologischen Daten meist nur geringfügige Änderungen im Habitatangebot für die untersuchten Benthosorganismen. Baetis spp., Rhithrogena spp., Ecdyonurus spp. und Leuctra spp. bevorzugen nach den Präferenzkurven Habitate, die durch mittlere Halbkugelnummern repräsentiert werden. Die Reduktion von Habitaten mit sehr starker Strömung würde demnach nicht zu einer Änderung des Habitatangebots für diese Tiere führen. Stark rheophile Organismen wie Protonemura spp. und Isoperla spp. finden bereits heute nur mässige Habitatqualitäten vor. Durch die geplante Abflussänderung geht für diese Organismen der Anteil der wenigen sehr guten Habitate noch weiter zurück. Insgesamt dürfte der Bestand dieser Arten unter dem neuen Abflussregime Einbussen erleiden. Strömungsempfindlichere Arten, die sich in Moospolstern oder im Interstitial der Sohle aufhalten und sich so dem hydraulischen Stress der Strömung entziehen, wie der im Spöl in sehr grosser Zahl vorkommende Bachflohkrebs werden bei reduziertem Abfluss zunehmen können.

Die Untersuchungen der sohlnahen Strömungsverhältnisse und des dadurch bedingten Habitatangebots für Benthosorganismen lassen keine dramatischen Änderungen im Spöl durch den geplanten neuen Sommerabfluss erwarten. Dies deckt sich nach Jorde

(mündl. Mitt.) mit Beobachtungen in anderen von Ausleitung betroffenen Gebirgs-bächen. Für das hydraulische Habitatangebot ist hier der Einfluss der Sohlrauheit von sehr viel grösserer Bedeutung als die Abflussverhältnisse. Die im Rahmen der Rest-wasserbewirtschaftung diskutierten geringfügigen Abflussänderungen vermögen die Verteilung der Strömungshabitate und die Zusammensetzung des Makrozoobenthos in einem Gebirgsbach nur geringfügig zu modifizieren. Für den Spöl bedeutet dies, dass die geplanten künstlichen Hochwasser - über eine Änderung der Sohlrauheit - das sohlnahe Strömungsfeld massgeblicher beeinflussen werden als die vorgesehene Änderung der Sommerdotation. Hierzu wären verglei-chende FST-Messungen nach Ablauf der Hochwasser interessant.

63

7. Gewässerfauna und Habitatstruktur

65


7.1. Makrozoobenthos Das Makrozoobenthos ist die Lebensgemeinschaft wirbelloser Kleinlebewesen, die die Sohle eines Gewässers bewohnen. Im Spöl besteht diese vor allem aus den Larven-stadien von Insekten (Eintagsfliegen, Steinfliegen, Zweiflügler und Köcherfliegen), aus Bachflohkrebsen und Strudelwürmern. Die Zusammensetzung des Makrozoobenthos des Spöls wird seit 1990 im Rahmen des Langzeitmonitorings der Nationalparkgewässer verfolgt (HYDRA Konstanz, mündl. Mitt.). Ausführliche Untersuchungen des Benthos am Spöl und ein Vergleich mit zwei natürlich abfliessenden Gewässern des Nationalparks wurden in einer Diplomarbeit (DIMMELER 1996) durchgeführt.

7.1.1. Methodik

Für die vorliegende Arbeit wurden nur Benthossommerproben des Spöls bearbeitet. Die Beprobungen fanden für Punt dal Gall und “Abfischstrecke” im Juni statt. Wegen der späteren Hinzunahme der Strecke Punt Periv in das Untersuchungsprogramm wurde dort die Benthosbeprobung erst im August vorgenommen. Die Beprobungen des Makrozoobenthos wurden orts- und zeitgleich mit der Sediment-entnahme mittels Surber-Sampler (Bezugsfläche 0,1 m²) durchgeführt. Die Probenahme-punkte lagen jeweils auf den eingemessenen und kartierten Profilen und umfassten unterschiedliche, charakteristische Bachbettstrukturen. In den Strecken Punt dal Gall und “Abfischstrecke” wurden jeweils 9 und in der Strecke Punt Periv 6 Benthosproben entnommen.

7.1.2. Ergebnisse

Im Spöl konnten Vertreter von insgesamt 10 Ordnungen benthischer Organismen festge-stellt werden, wobei in allen Untersuchungsstrecken die Ordnungen Amphipoda (Krebs-tiere), Turbellaria (Strudelwürmer) und Diptera (Zweiflügler) eindeutig vorherrschten. Die Ergebnisse der Einzelproben sind im Anhang A 7.1 zusammengestellt.

Im folgenden werden die im Spöl am häufigsten angetroffenen Gruppen von Benthosor-ganismen kurz vorgestellt. Die Angaben zu den ökologischen Ansprüchen wurden im wesentlichen dem Informationsbericht “Ökologische Typisierung der aquatischen Makrofauna” des Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft (1996) entnommen und durch Beobachtungen am Spöl ergänzt.

Ordnung Turbellaria (Strudelwürmer) Diese Ordnung ist im Spöl einzig durch den Alpenstrudelwurm (Crenobia alpina) ver-treten, der in nahezu allen Proben hohe Individuendichten erreicht. Die Art besiedelt sauerstoffreiche Gebirgsbäche mit sommerlichen Wassertemperaturen


66

< 15 °C. Sie lebt räuberisch, wobei sie ihre Beute (v.a. Bachflohkrebse) mit Schleim fesselt, um sie zu verschlingen oder auszusaugen.

Ordnung Oligochaeta (Wenigborster, “Würmer”) Die am häufigsten auftretende Art Stylodrilus heringianus (Fam. Lumbriculidae) ist ein typischer Bewohner des Kieslückensystems der Fliessgewässer. Er bevorzugt als Sedi-mentfresser feinkörniges Substrat. Im Spöl war Stylodrilus an Probestellen mit mittleren Fliessgeschwindigkeiten um 1 m/s am häufigsten. Vermutlich ist in solchen Bereichen die nötige Durchströmung und Sauerstoffversorgung des Interstitials gewährleistet.

Ordnung Amphipoda (Krebstiere) Mit sehr hohen Individuendichten kommt - als einziger Vertreter dieser Ordnung im Spöl - der Bachflohkrebs (Gammarus fossarum) vor. Die Art ernährt sich vor allem als Zerkleinerer von Pflanzenresten bzw. weidet Aufwuchs ab und besiedelt daher pflanzen-reiche Gewässer. Der Bachflohkrebs wird meist als strömungstolerant oder strömungs-liebend eingestuft, wobei er sich jedoch vorwiegend in strömungsgeschützten Bereichen zwischen Steinen und Moosen aufhält.

Ordnung Ephemeroptera (Eintagsfliegen) Diese Ordnung ist im Spöl vor allem durch die typische Gebirgsbachart Baetis alpinus (Familie Baetidae) vertreten, die als sauerstoffliebende Art auf kaltes, schnell strömendes Wasser angewiesen ist. Im Spöl konnten die höchsten Individuendichten bei 0,8 - 1 m/s gezählt werden. Baetis alpinus hält sich auf und zwischen Steinen und Moosen auf und ernährt sich vorwiegend als Weidegänger von epilithischen Algen. Als Verbreitungsschwerpunkt werden Gewässer mit hohem Anteil kiesig-steiniger Substrate (> 25 % Lithal im lotischen Bereich) genannt. In geringer Zahl wurde im Spöl Baetis rhodani angetroffen. Diese Art hält sich vor-nehmlich in strömungsärmeren, pflanzen- bzw. moosreichen Bereichen auf. Als Vertreter der Familie der Heptageniidae kommt in den Spölproben Ecdyonurus venosus vor. Die Larve ist meist unter Steinen zu finden, wo sie Algenrasen abweidet. Dank der stark abgeflachten Körperform kann sich Ecdyonurus jedoch auch auf der strömungsexponierten Steinoberseite aufhalten, die er besonders nachts abweidet.

Ordnung Plecoptera (Steinfliegen) Steinfliegenlarven halten sich meist an der Unterseite von Steinen oder im Strömungs-schatten auf. Aufgrund ihres hohen Sauerstoffbedarfes kommen die meisten Arten aus-schliesslich in kalten, schnellfliessenden Gebirgsbächen vor.

Im Spöl konnten die Gattungen Leuctra (Leuctridae), Protonemura (Nemouridae) und Isoperla (Perlodidae) gefunden werden. Die kleinen, schlanken Individuen der Gattungen Leuctra und Isoperla halten sich in Moospolstern und im Lückensystem der Bachsohle auf, wo sie Schutz vor Fischen und zu starker Strömung finden. In der Literatur wird Leuctra aufgrund ihres Aufenthalts-ortes als indifferent gegenüber der sohlnahen Strömung eingestuft (AMBÜHL 1959). An


67

anderer Stelle wird sie als rheophil bezeichnet, was wohl bedeutet, dass sie unabhängig von ihrem geschützten Aufenthaltsort auf starke Überströmung, sei es zur Sauerstoffver-sorgung oder zum Herantransport von Detritus, angewiesen ist. Aus den Präferenzdaten vom Brenno (TI/CH) wurde für die Gattung Leuctra ein Strö-mungsoptimum bei der HK-Nr. 8 abgeleitet.

Die als rheophil bis rheobiont eingestuften Vertreter der Gattung Protonemura (Protonemura nitida-Gruppe, Fam. Nemouridae) wurden am Spöl in grösserer Anzahl nur in 2 Proben von stärker überströmten Abschnitten (Punt Periv) gefunden. An densel-ben Stellen konnten auch wenige Vertreter der Gattung Isoperla (Fam. Perlodidae) beobachtet werden. Während sich Leuctra und Protonemura als Zerkleinerer und Weidegänger ernähren, leben die Larven von Isoperla räuberisch.

Ordnung Trichoptera (Köcherfliegen) Diese Ordnung war in den Proben durch Arten der Gattung Rhyacophila (Rhyacophili-dae) und die Arten Drusus biguttatus und Allogamus auricollis (Limnephilidae) vertre-ten. Die köcherlosen, räuberisch lebenden Larven der Rhyacophilidae schützen sich mit einem Sicherungsfaden aus Sekret gegen Abdrift und sind so gut an starke Strömungen angepasst.

Die köchertragenden Larven der Limnephilidae leben an der Strömungskante von Steinen und Ästen. Sie heften sich in der strömungsberuhigten Zone des Substrates fest und greifen mit ausgestreckten, beborsteten Beinen vorbeidriftende organische Partikel aus dem Wasser. Die im Spöl vorgefundenen Arten ernähren sich auf diese Weise als Filtrierer. In Stillwasserbereichen können diese Arten auch als Weidegänger auftreten. Die Larven von Allogamus auricollis werden als limno- bis rheophil eingestuft. Im Spöl wurden sie in grösserer Anzahl in einem langsamer durchströmten Seitengerinne in der “Abfischstrecke” vorgefunden.

Ordnung Diptera (Zweiflügler) Die grösste und auch im Spöl am häufigsten vorkommende Familie der Diptera sind die Chironomiden, welche im wesentlichen durch die rheophilen bzw. rheobionten Unter-familien Orthocladiinae und Diamesinae vertreten waren. In grosser Anzahl fanden sich diese Organismen in allen Strecken in stark überströmten Bereichen (Strömungsrinne, Riffles; bei Fliessgeschwindigkeiten um 1m/s). Aus der Unterfamilie der Chironominae wurden vor allem Vertreter der rheophilen, auf hohe Sauerstoffgehalte angewiesenen Tanytarsini vorgefunden.

In der Abb. 7.1 sind die prozentualen Anteile der wichtigsten im Spöl vorgefundenen Ordnungen für die drei Untersuchungsstrecken dargestellt. Die Ordnungen Acari, Collembola und Nematoda, die mit einzelnen Exemplaren in den Proben vertreten waren, wurden nicht dargestellt.


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Punt dal Gall

11 534 Ind./m²

Turbellaria 21%

Oligochaeta 1%

Crustacea 69%

Ephemeroptera 1% Plecoptera 0,1%

Trichoptera 1% Diptera

7%

"Abfischstrecke"

6 428 Ind./m²

Turbellaria 20%

Oligochaeta 2%

Crustacea 54%

Ephemeroptera 5% Plecoptera 1% Trichoptera 3%

Diptera 15%

Punt Periv

4 565 Ind./m²

Turbellaria 10%

Oligochaeta 3% Crustacea

33%

Ephemeroptera 2%

Plecoptera 2,5% Trichoptera 1%

Diptera 49%

Abb. 7.1: Prozentuale Verteilung der Ordnungen in den Untersuchungsstrecken

Auffällig sind in allen Strecken die hohen Anteile der Amphipoda, die hier allein durch den Bachflohkrebs (Gammarus fossarum) vertreten waren. Die grössten Individuen-dichten erreichte das Tier in Proben der Strecke Punt dal Gall von Bereichen, die starkes Moos- und Algenwachstum aufwiesen (z.B. Profil 10). Der Bachflohkrebs, der sich von Pflanzenteilen und Aufwuchsalgen ernährt, findet hier ein gutes Nahrungsangebot und Schutz vor dem Strömungsangriff. Infolge des Fehlens von substratumlagernden Hoch-wassern bleiben sowohl Moose und Algen als auch der Bachflohkrebs ungestört.

Auch die Ordnung der Turbellaria zeigte mit dem Alpenstrudelwurm (Crenobia alpina) als einzigem Vertreter ein zum Teil massenhaftes, mit zunehmender Entfernung von der Staumauer abnehmendes Vorkommen. Der Räuber Crenobia alpina kann sich von Organismen ernähren, die beim Wechsel von Tag- zu Nachtdotation in trockenfallenden Bereichen verenden (REY & GERSTER 1991). Im Spöl scheint besonders der Bachfloh-krebs als Beutetier zu dienen. Darauf weist die hohe Abundanz von Crenobia alpina in gammaridenreichen Proben hin. Möglicherweise wird das gute Nahrungsangebot durch den Eintrag von Zooplankton aus dem Livignostausee ergänzt. Entgegen der Aussage von SCHÖNBORN (1992), dass bei Tiefenablässen nur geringe Mengen an Plankton in den Bach gelangen, fanden REY & GERSTER (1991) bei Driftmessungen unterhalb der Staumauer im Sommer 450.000 Zooplanktonorganismen/Stunde.


69

Larven der Ordnungen Plecoptera und Ephemeroptera, welche als dominierende Gruppen von Rhitralgewässern gelten (SCHÖNBORN 1992), wurden in allen Untersu-chungsstrecken in geringen Anteilen vorgefunden. Auch die Ordnung der Trichoptera stellt nur 1-3 % des Gesamtbestandes, soll zu anderen Jahreszeiten aber sehr hohe Indi-viduendichten erreichen (DIMMELER 1996).

Die Anteile der Ordnung Diptera an den Gesamtproben nimmt von Punt dal Gall nach Punt Periv auffällig zu. Auch die absoluten, auf eine Fläche von 1 m² bezogenen Indivi-duendichten sind in Punt Periv am höchsten. Es ist nicht auszuschliessen, dass dies auf den späteren Zeitpunkt der Probenahme in der Strecke Punt Periv (August) zurückzu-führen ist. Während bei den Ordnungen Turbellaria und Amphipoda, die ihren gesamten Lebenszyklus im Wasser verbringen, die Abundanzen in den Sommermonaten geringe, vor allem von der Temperatur abhängige Schwankungen aufweisen, sind bei Diptera emergenzbedingte Schwankungen der Individuendichten zu erwarten.

Zur weiteren Charakterisierung des Lebensraums Spöl wurden die Benthosorganismen entsprechend ihrer Ernährungsweise und Strömungspräferenz in funktionelle Gruppen eingeteilt. Die prozentuale Verteilung der Ernährungstypen sind in der Abb. 7.2 darge-stellt. Da die meisten Arten verschiedene Nahrungsquellen nutzen, erfolgte die Zuord-nung zu einem bestimmten Ernährungstyp nach der in der Literatur genannten Haupt-nahrungsquelle. In einigen Fällen wurden die Tiere anteilsmässig verschiedenen Ernäh-rungstypen zugeordnet.

Punt dal Gall

Zerkleinerer 70%

Räuber 21%

Sediment-fresser 1%

Weidegänger 8%

Abfischstrecke

c

Filtrierer 1%

Räuber 21%

Zerkleinerer 55%

Sediment-fresser 2%

Weidegänger 20%

Abb. 7.2: Prozentuale Verteilung der Ernährungstypen in den Untersuchungsstrecken

Punt PerivRäuber 12%

Sediment-fresser 5%

Zerkleinerer 37%

Weidegänger 46%


70

Der Ernährungstyp der Zerkleinerer, welche sich von grobem organischem Material ernähren, wird grösstenteils von Gammarus fossarum repräsentiert. Die Anteile dieses Ernährungstyps entsprechen daher weitgehend den Anteilen der Ordnung Amphipoda in den Untersuchungsstrecken.

Neben den räuberisch lebenden Rhyacophilidae (Ordnung Trichoptera) ist vor allem Crenobia alpina (Ordnung Turbellaria) dem Ernährungstyp des Räubers zuzuordnen. Entsprechend des geringeren Anteils der Turbellaria in der Strecke Punt Periv sind hier die räuberisch lebenden Organismen weniger vertreten.

Die Sedimentfresser halten sich vor allem in feineren Substraten auf und ernähren sich von deren feinpartikulären, organischen Bestandteilen. In der durch ein aufgestautes Becken mit Sedimentation von Feinmaterial geprägten Strecke Punt Periv erreicht dieser Ernährungstyp eine vergleichsweise höhere Präsenz.

Der Anteil der Weidegänger, die den Aufwuchs - Algen, Bakterien und Pilze - vom Substrat abweiden, nimmt von Punt dal Gall nach Punt Periv deutlich zu. Dies geht einher mit der Zunahme der Orthocladiinae (Ordnung Diptera). Da es sich im Spöl bei den Vertretern dieser Unterfamilie zu einem grossen Teil um die Gattung Eukiefferiella handelt, wurde diese Gruppe dem Ernährungstyp Weidegänger zugeordnet. Die Zunah-me der Weidegänger in Punt Periv ist wohl jahreszeitlich bedingt (spätere Probenahme in der Strecke). Eine starke Besiedlung der Sohle durch Wassermoose benachteiligt Organismen, die den Algenbelag auf Steinen abweiden. Auch dies könnte den geringen Anteil der Weidegänger in der Strecke Punt dal Gall erklären.

Die Filtrierer ernähren sich von Phyto- und Zooplankton, Drift und feinpartikulärem organischem Material, welches sie durch aktives Strudeln oder passiv, meist mit Hilfe von Netzen, aus der Strömung filtrieren. Nach SCHÖNBORN (1992) dominieren die Filtrierer unterhalb von Stauseen und auch natürlichen Seeabflüssen, da sie aus dem See ausgeschwemmtes Plankton als Nahrungsquelle nutzen können. Im Spöl wurden jedoch nur wenig filtrierende Organismen gefunden. Die wechselnde Dotation erfordert eine grosse Beweglichkeit der Organismen, weshalb die meist sessilen oder halbsessilen Filtrierer hier weniger konkurrenzfähig sind. Der tägliche Wechsel in den Strömungsbe-dingungen ist ungünstig für den Nahrungserwerb mit Hilfe von Netzen, deren Funktion an bestimmte Strömungsgeschwindigkeiten gebunden ist.

Bei der Einteilung der Benthosorganismen des Spöls entsprechend ihrer Strömungs-präferenz (Abb. 7.3) können in allen Strecken 70-80 % der vorgefundenen Organismen dem Präferenztyp “rheophil” zugeordnet werden. Während die an sehr starke bis reissende Strömung angepassten rheobionten Tiere in den oberen beiden Strecken Anteile von 25-30 % erreichen, tritt dieser Präferenztyp in der Strecke Punt Periv zu-gunsten rheophiler und rheo- bis limnophiler Tiere deutlich zurück. In den Proben fanden sich keine ausgesprochen limnophilen Arten. Der Anteil der bezüglich der Strömung indifferenten Arten lag in allen Strecken unter 1 %.


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Punt dal Gall

rheophil 75%

rheobiont 25%

übrige <1%

rheo-limnophil

"Abfischstrecke"

rheophil 69%

rheobiont 29%

rheo-limnophil 2%

übrige <1%

Punt Periv

rheophil 82%

rheo-limnophil 3% rheobiont 15%

übrige <1%

Abb. 7.3: Prozentuale Verteilung der Strömungspräferenztypen in den Untersuchungs-

strecken (übrige: limno-rheophil, limnophil, indifferent)

Bei den Beprobungen wurden sehr wenig bzw. keine Benthosorganismen in Sediment-schichten unterhalb des beobachteten Kolmationshorizontes (Kap. 5) gefunden. Offen-sichtlich wirkt diese Schicht als Barriere, die zu einer Reduktion des Lebens- und Rück-zugsraumes des Makrozoobenthos führt.

7.1.3. Diskussion und Zusammenfassung

Die dotationsbestimmten Abflussverhältnisse im Spöl haben zu einer gebirgsbachunty-pischen Zusammensetzung des Makrozoobenthos geführt. Veränderte Nahrungsbedin-gungen (starkes Wachstum von Wasserpflanzen - Hydrurus foetidus und Drepano-cladus sp., grosse Mengen von Zooplankton aus dem Stausee) fördern die Massenent-wicklung der Arten Gammarus fossarum und Crenobia alpina. Diese Arten treten in anderen, natürlich abfliessenden Bächen des Nationalparks (Fuorn und Cluozza) nicht bzw. in sehr geringer Zahl auf (DIMMELER 1996). Nach JÄGER et al. (1985) bilden Massenentwicklungen der Alge Hydrurus eine reiche Nahrungsquelle für Zuckmückenlarven. Dabei werden Ephemeropteren und Pleco-pteren, die bei mässigem Algenbewuchs auf Stein-Kiessohlen dominieren, verdrängt (HÜTTE 2000). Der starke Bewuchs der Sohle durch Wasserpflanzen ermöglicht daneben auch das Vor-kommen weniger strömungstoleranter Organismen. Diese können sich durch Rückzug


72

in die ruhigeren Zonen zwischen den Pflanzenteilen dem Strömungsangriff entziehen. Als Beispiel sei hier der Bachflohkrebs (Gammarus fossarum) genannt, der im Spöl besonders in Bereichen hoher Moosdichten massenhaft vorkommt (Kap. 4).

Die Larven der Ephemeroptera können im Rhitral natürlicher Gewässer mit bis zu 40 % an der Abundanz des Zoobenthos beteiligt sein (BRAUKMANN 1987). In den natürlichen Nationalparkbächen Fuorn und Cluozza trat die Ordnung mit Anteilen bis zu 60 % am Gesamtbestand auf (DIMMELER 1996). In den hier bearbeiteten Sommerproben des Spöls hingegen tritt der Anteil der Ephemeroptera weit zurück. Auch die gebirgsbach-typischen Arten der Plecoptera erreichen im Spöl nur sehr geringe Anteile.

Durch das massenhafte Vorkommen des Bachflohkrebses ergibt sich ein hoher Anteil des Ernährungstyps Zerkleinerer an der Benthosbesiedlung. Unter natürlichen Bedin-gungen erreichen die Zerkleinerer hohe Anteile in Oberläufen von Gewässern, wo Ufer-wald für Beschattung und Eintrag von organischem Material sorgt (VANNOTE et al. 1980). Im Gebirgsbach Spöl hingegen muss die hohe Abundanz von Zerkleinerern auf das dotationsbedingte starke Pflanzenwachstum im Bachbett zurückgeführt werden. In natürlichen Gewässern nimmt der Anteil der Weidegänger erst im weiteren Gewäs-serverlauf mit Zunahme des Algenaufwuchses zu. Im Spöl ist das Substrat infolge der fehlenden Umlagerung über die gesamte Sohle mit Aufwuchsalgen überzogen und bietet deshalb bereits als Rhitralgewässer gute Ernährungsbedingungen für Weidegänger.

Die Benthosbiozönose des Spöls setzt sich vor allem aus rheophilen Organismen zusam-men. Ausgesprochen limnophile Arten konnten in den Proben nicht festgestellt werden. Die Zuordnung einzelner Taxa zu Strömungspräferenztypen wurde dadurch erschwert, dass einzelne umfangreiche Gattungen (z.B. Gattung Baetis, Leuctra) Arten mit unter-schiedlichen Präferenzen enthalten. Zudem sind die Präferenzen abhängig vom jeweili-gen Entwicklungsstadium. In der Literatur führen z.T. zwei unterschiedliche Verhaltensweisen in Bezug auf die Strömung zur Einordnung in den Strömungspräferenztyp “rheophil”. Zu diesem Typ zählen zunächst Tiere, die sich zwar vor der Strömung geschützt in Moosen oder unter Steinen (z.B. Ecdyonurus venosus) aufhalten, jedoch zur Versorgung mit Sauerstoff und Nahrung auf starke Strömung angewiesen sind und deshalb als rheophil eingestuft werden. Daneben werden aber auch Organismen als rheophil (bzw. rheobiont) bezeich-net, die durch besondere Anpassungen zum Aufenthalt in stark strömenden Bereichen befähigt sind.

Im Spöl konnten im Rahmen der Sommerbeprobung keine Blephariceridae und Simulii-dae gefunden werden, während diese in den natürlich abfliessenden Nationalparkgewäs-sern Fuorn und Cluozza nachgewiesen wurden (DIMMELER 1996). Hydraulischer Stress, der den extrem an die Strömung angepassten Organismen Wettbewerbsvorteile gegen-über weniger strömungstoleranten Arten verschafft, ist im Spöl vergleichsweise gering. Infolgedessen kommt es konkurrenzbedingt zur Verdrängung der “Strömungsspezia-listen”. Das Fehlen der Blephariceridae und Simuliidae kann jedoch nicht allein auf die Strömungsverhältnisse zurückgeführt werden, da ja im Spöl die ebenfalls rheobionten


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Diamesinae durchaus vorkommen. Während diese sich allerdings mit ihren Krallen auch in bewachsenen Substraten verankern können, sind Simuliidae und insbesondere Blephariceridae auf algenfreie, glatte Substratoberflächen angewiesen, auf denen sie sich mittels mittels ihrer Saugnäpfe bzw. Haftscheibe festsetzen können (WARD 1976).

Die Kolmation der Sohle führt zu einer Einschränkung des Lebensraumes und der Rück-zugsmöglichkeiten der Benthosorganismen. Selbst wo das hyporheische Interstitial (Zwischenräume des Bachgrundes) noch in Verbindung mit der Gewässersohle steht, wird doch neben einer Reduktion des Porenvolumens auch die Durchströmung und Sauerstoffversorgung des Lückensystems beeinträchtigt. Das hyporheische Interstitial ist funktionell ein Lebensraum des Fliessgewässers (SCHWOERBEL 1993). BRETSCHKO (1991) fand im alpinen Lunzer Seebach (Niederöster-reich) eine benthische Besiedlung des kiesigen Substrates bis in über 60 cm Tiefe. Vor allem die ersten Larvenstadien vieler Insekten und die Eier kieslaichender Fische ent-wickeln sich im Lückensystem des Bachgrundes. Das Hyporheal dient auch als Flucht- und Überlebensraum bei Hochwasser oder ungünstigen Temperaturbedingungen und bietet Schutz vor Räubern (HÜTTE, 2000). Nach Störungsereignissen kann die Strom-sohle aus diesem hyporheischen Reservoir wiederbesiedelt werden (SCHWOERBEL 1962 in HÜTTE, 2000). Die Verfüllung des Lückensystems geht oftmals mit einer deutlichen Verringerung der benthischen Besiedlungsdichte einher (BRETSCHKO 1994). Im Spöl reduziert die Kolmatierung der Sohle deutlich das Angebot an interstitiellen Lebensräumen. So konnten bei der Substratprobenahme mit dem Surber Sampler nur ganz vereinzelt Benthosorganismen unterhalb des überall festgestellten dichten Kolma-tionshorizontes gefunden werden. Schwierig abzuschätzen sind die durch die geplanten Hochwasser zu erwartenden Verluste der Benthosbesiedlung, da diese nicht mehr auf solche Störungen eingestellt ist und entsprechende Rückzugsräume fehlen. REY & GERSTER (1991) stellten im Oberen Spöl eine Ausdünnung der Benthosbesiedlung um 70 bis 95% als Folge der Grund-ablassspülung des Livignostausees fest. Ähnliche Verluste traten nach Hochwassern im Necker auf (MATTHAEI et al. 1997). Während im Necker mit seinen an Hochwasserab-flüsse adaptierten Biozönosen eine schnelle Wiederbesiedlung (ca. 19 Tage) beobachtet wurde, ist bei Gewässern mit seltenen Hochwasserereignissen mit wesentlich längeren Wiederbesiedlungsphasen zu rechnen.

Jahreszeitlich bedingte Schwankungen der Benthoszusammensetzung konnten mit der vorliegenden Arbeit nicht erfasst werden, da nur eine Sommerbeprobung erfolgte. Für das Vorkommen von Amphipoda und Turbellaria dürfte der Zeitpunkt der sommer-lichen Probenahme von geringer Bedeutung sein. Für die anderen Ordnungen sind jedoch emergenzbedingte Schwankungen ihrer Abundanz zu erwarten (vgl. DIMMELER 1996), weshalb die Proben von Punt dal Gall bzw. “Abfischstrecke” (Juni) nicht uneingeschränkt mit den Punt Periv - Proben (August) verglichen werden können.


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7.2. Fischfauna Der Obere Spöl als Rhitralgewässer zählt entsprechend der Längszonierung nach ILLIES (1961) zur Forellenregion. Die Maxima der Wassertemperatur bleiben hier im allgemei-nen deutlich unter 20 °C, das Gewässer wird von kälte- und strömungsliebenden Orga-nismen besiedelt.

Im Oberen Spöl kommt natürlicherweise die Bachforelle (Salmo trutta fario) als einzige Fischart, die hier ständig lebt und sich fortpflanzt, vor.

Infolge der Wasserkraftnutzung können einzelne Fische standortfremder Arten wie bei-spielsweise die Regenbogenforelle aus dem Livignostausee über den Grundablass bzw. aus dem Ausgleichsbecken Ova Spin in den Oberen Spöl gelangen.

Der Aufbau und Erhalt einer Fischpopulation ist in hohem Masse von der Struktur-vielfalt des Gewässers, den Reproduktionsbedingungen und der Ernährungssituation abhängig.

Die Strukturen bestimmen - neben Abfluss und Querschnitt des Bachbettes - massgeblich die Strömungsverhältnisse in einem Gewässer.

Die Bachforelle ist auf starke Strömungen angewiesen, da hierdurch der Herantransport von Sauerstoff und Nahrung gewährleistet ist und Konkurrenten limitiert bzw. ausgeschaltet werden. Daneben benötigt die Art jedoch auch strömungsberuhigte Unterstände, in denen sie Ruhe und Sichtschutz gegenüber Artgenossen oder Prädatoren findet. Als Unterstände werden eingetauchte Strukturen wie Blöcke, Pflanzen- und Holzreste und überhängende Elemente (Äste, Sträucher) genutzt.

Die Reproduktionsbedingungen der Bachforelle in einem Gewässer werden von der Beschaffenheit des Sohlsubstrates bestimmt. Die Anlage der Laichgruben und die Entwick-lung der im Interstitial deponierten Eier erfordert ein lockeres, ausreichend durchströmtes Kiessubstrat. Nach BUNDI et al. (1990) liegt die bevorzugte Korngrösse zwischen 6 und 76 mm. Der Anteil der Fraktionen < 2 mm sollte maximal 15 % am Gesamtsubstrat betragen (REY et al. 1996).

Die Ernährungssituation bestimmt neben der Temperatur das Wachstum und die Kondition der Fische.

Um die Lebensbedingungen der Fischfauna des Spöls beurteilen zu können, wurden Untersuchungen bezüglich der genannten Faktoren durchgeführt.

7.2.1. Methodik

Bereits bei der Grobkartierung der Untersuchungsstrecken (Kap. 4) waren die Bachbett-strukturen aufgenommen worden, unter anderem auch Strukturen, die von Fischen als Aufenthaltsorte / Unterstände genutzt werden können. Um die Nutzung der kartierten Strukturen durch die Spölforellen beurteilen zu können, wurde im Bereich der “Abfischstrecke” in Zusammenarbeit mit dem Fischereiaufseher des Unterengadins und Parkwächtern des SNP eine Punktbefischung der Strukturen durchgeführt. Hierzu wurde ein tragbares Elektrofischgerät genutzt. Die kurzzeitig betäubten Fische wurden vermessen und gewogen und nach kurzer Erholungszeit in den Spöl zurückgesetzt.


75

Zur Kontrolle wurden Befischungsversuche an zufälligen Punkten des Bachbettes unter-nommen.

Im Sommer wurden in den Untersuchungsstrecken Sohlbereiche mit kiesigem Substrat als potentielle Laichplätze kartiert und beurteilt. Hierzu wurde geprüft, ob das Substrat kolmatiert ist oder eine lockere, für Laichgrabung und Entwicklung der Eier geeignete Lagerung aufweist. Im Spätherbst wurde untersucht, inwieweit die Spölforellen potentielle Laichplätze nutzen (können). Hierzu wurden in Zusammenarbeit mit dem Fischereiaufseher und Parkwächtern des SNP zur Hauptlaichzeit im November Laichgruben und Laichver-suche auf der Strecke von Punt dal Gall bis ca. 200 m unterhalb der Brücke bei Punt Periv kartiert.

Bereiche, in denen Laichgrabungen stattfanden, können an ihrer helleren Farbe erkannt werden, da die Forelle hier das durch Algenüberzug dunklere Substrat an der Sohloberfläche weggefegt hat. Zur Eiabgabe schlägt das Forellenweibchen mit der Schwanzflosse ausgeprägte Laichgruben in die Kiessohle, wo die Eier sofort durch das Männchen besamt werden. Die Eiablage erfolgt in mehreren Paketen, wobei sich die Fische bachaufwärts bewegen. Jedes Laichpaket wird dadurch wieder mit Kies bedeckt. Die Laichgrube endet bachaufwärts mit einer Mulde (CRISP & CARLING 1989 in FRIEDL 1996). Laichgruben unterscheiden sich durch diese Mulde und durch ihre grössere Ausdehnung von Testgrabungen, mit denen das Weibchen ein geeignetes Laichsubstrat sucht. Eine grosse Zahl von Testgrabungen weist auf einen Mangel an geeigne-tem Laichsubstrat hin (Ortlepp, mündl. Mitt.).

Das Auffinden von Laichgrabungen im Spöl wurde durch die geringe Wasserführung bei Winterdotation (0,5 m³/s) erleichtert.

Die Ernährungssituation der Spölforelle wurde anhand der Daten (Länge und Gewicht) aus der Punktbefischung beurteilt.

7.2.2. Ergebnisse

Nutzung der Habitatstrukturen durch die Bachforelle

Die fischrelevanten Strukturen im Bereich der “Abfischstrecke” sind in Abb. 7.4 darge-stellt. Die Nummern bezeichnen Punkte, an denen eine Befischung erfolgte (Tab. 7.1). Die mit Kreisen versehenen Zahlen bezeichnen die Anzahl der an der jeweiligen Struktur erfassten Fische. Wegen der Fernwirkung des Stroms, welche zur Flucht der Fische führt, konnten nicht sämtliche kartierten Strukturen befischt werden. Eine Zusammenstellung der Punktbefischungsdaten findet sich im Anhang A 7.2.

Insgesamt konnten 98 Fische - 97 Bachforellen, 1 Regenbogenforelle - durch die Punkt-befischung erfasst werden. Im April 1999 waren bei einer intensiven Befischung (2 Durchgänge) des Gesamtabschnittes 175 Fische gefangen worden (HYDRA Konstanz, mündl. Mitt). Durch die in nur einem Durchgang erfolgte und auf spezielle Strukturen beschränkte Punktbefischung konnte also bereits über die Hälfte der Forellen erfasst werden, die diesen Bachabschnitt besiedeln. Die kartierten Strukturen werden demnach


76

Abb. 7.4: Punktbefischung ("Abfischstrecke")


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intensiv von den Spölforellen genutzt. An den befischten zufälligen Punkten konnten hingegen nur zwei Fische gefangen werden.

Nr. Struktur

- Beschreibung - befischte Fläche

(m²)

Anzahl Fische

Nr. Struktur - Beschreibung -

befischte Fläche

(m²)

Anzahl Fische

1 Hinterwasser (Blöcke) 5 x 3 1 18 Pool 2 x 3 6 2 Hinterwasser (Block) 2 x 2 2 19 Strömung 1 3 Hinterwasser (gr. Block) 2 x 4 8 20 Hinterwasser (Blöcke) u.

Schwelle 0

4 Riffle 4 x 2,5 1 21 Hinterwasser (Totholz, Block) 1 5 Strömung ( 2 Würfe) 0 22 Riffle 2 6 Riffle 3 x 2 1 23 Strömung 0 7 Rinne (überhängender Fels) 12 x 3 8 24 Strömung 0 8 Hinterwasser (Blöcke) 5 x 2 1 25 Hinterwasser (Blöcke) 0 9 Riffle 4 x 2 4 26 Schwellen 0

10 Strömung 5 x 2 1 27 Strömung 0 11 Hinterwasser (Totholz/Block) 2 x 3 3 28 Strömung 0 12 Hinterwasser (Blöcke) 3 x 3 4 29 Hinterwasser (Blöcke);

Schwelle 5 x 2 7

13 Riffle 5 x 3 6 30 Hinterwasser (Blöcke) 6 x 3 6 14 Pool 5 x 3 6 31 überhängender Ast 2 x 2 4 15 Hinterwasser (Blöcke) 5 x 2 2 32 Rinne (Blöcke) 5 x 3 2 16 Hinterwasser (Fels) 5 x 2 9 33 überhängender Stamm 5 x 2 9 17 Riffle 1 34 zw. überhängenden Stämmen 2

Tab. 7.1: Befischte Strukturen (Punktbefischung 6.8.99), Nummerierung der Strukturen ent-spricht Abb. 7.4

Die Verteilung der Fische auf die Strukturen wies eine gewisse Grössen- bzw. Altersab-hängigkeit auf (Tab. 7.2). Fische der Grössenklasse 0 - 10 cm hielten sich vorwiegend in Rifflebereichen auf, da hier wohl die Konkurrenz durch ältere Artgenossen geringer ist. Grössere, d. h. ältere Fische bevorzugten Pools und Unterstände als Aufenthaltsort.

Grössenklasse (cm)

Struktur Gesamt 0-10 10-20 20-30 30-40 Hinterwasser Blöcke 14 28 15 18 7 Pools 24 0 0 26 31 Riffle 9 72 20 7 2 Hauptstrom 1 0 0 0 2 überhängende Vegetation 21 0 65 23 7 überhängender Fels (Ufer) 32 0 0 26 52

Tab. 7.2: Verteilung der Altersklassen der Bachforelle auf die Strukturen (%)

Die Punktbefischung wurde nur im unteren, strukturreicheren Abschnitt der “Abfisch-strecke” durchgeführt. Der obere Abschnitt der Strecke ist wesentlich ärmer an Struktu-ren, die den Fischen als Unterstand dienen könnten. In den beiden anderen Untersu-chungsstrecken wurden nur Kartierungen (Kap. 4), jedoch keine Befischungen durch-geführt. Die Strecke Punt dal Gall weist - besonders im oberen Abschnitt - zahlreiche Blöcke, Riffles usw. auf und kann als gut strukturiert bezeichnet werden. Eine Besiedlung der Strecke durch bachaufwärts wandernde Fische wird jedoch durch den Messüberfall der


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Hydrologischen Station verhindert. Allenfalls gelangen Fische aus dem Livignostausee über den Grundablass in diesen Abschnitt. Die Bachsohle der Strecke Punt Periv ist ebenfalls mit vielfältigen Strukturen ausge-stattet. Eine grosse Anzahl von Fischen hält sich jedoch offensichtlich in dem ca. 50 m langen, wenig strukturierten Becken im unteren Abschnitt der Untersuchungsstrecke auf, wobei auch hier vorwiegend Aufenthaltsorte im Bereich der wenigen Blöcke oder bei Moospolstern aufgesucht werden. Das sehr strömungsarme Becken scheint den Fischen als “Ruheraum” zu dienen. Dieser muss wegen des hier geringen Angebots an Beutetieren (Kap. 7.1) zur Nahrungssuche verlassen werden.

Potentielle Laichplätze und ihre Nutzung

Bei den kartierten potentiellen Laichplätzen (Abb. 7.5 u.7.6) handelt es sich im wesent-lichen um Kiesbänke. In vielen Fällen wurde jedoch eine Kolmation des Kiessubstrates beobachtet, was die Eignung als Laichsubstrat fraglich erscheinen liess. In anderen Bereichen musste eine bei Winterdotation (0,5 m³/s) mangelnde Überströmung ange-nommen werden. In den Abb. 7.5 u.7.6 sind für die einzelnen Untersuchungsstrecken die im November aufgenommenen Laichgruben bzw. Testgrabungen dargestellt. Abb. 7.7 zeigt die Ergeb-nisse der Laichplatzkartierung für den gesamten Abschnittes Punt dal Gall bis unterhalb Punt Periv. Insgesamt wurden in dem ca. 2,5 km langen Flussabschnitt zwischen der Staumauer und Punt Periv nur 22 Laichgruben und 15 Testgrabungen gezählt.

Vom Grundablass des Livignostausees bis zur Hydrologischen Station konnten nur zwei Testgrabungen festgestellt werden. Dieser Abschnitt ist durch Staumauer und Überfall der Hydrologischen Station isoliert und kann von aufsteigenden Laichfischen nicht erreicht werden. Es ist fraglich, ob die über den Grundablass des Livignostausees in den Abschnitt gelangten Fische eine stabile Population aufbauen können. Nach Information von Parkwächtern des SNP (G. Clavuot) wurden in den vorangegangenen Jahren im betreffenden Abschnitt wenige fertige Laichgruben festgestellt.

Eine grössere Anzahl von Laichgruben konnte in der “Abfischstrecke” festgestellt werden. Es wurde vor allem der obere, wenig turbulente Abschnitt der Strecke mit aus-geglichener Kiessohle genutzt. Hier wurden auch Laichgruben in Bereichen angelegt, die wegen der Kolmation als wenig geeignet beurteilt worden waren.

In der Strecke Punt Periv wurden neben einer einzigen Laichgrube drei Laichversuche kartiert. Die Grabungen wurden hier offensichtlich beim Erreichen eines stark verfestig-ten Kolmationshorizontes beendet.

In einem etwa 200 m langen Abschnitt unterhalb der eigentlichen Untersuchungsstrecke Punt Periv (unterhalb der Brücke) wurden 36 Gruben und nur 2 Testgrabungen festge-stellt. Diese zumeist kleinen, eng beisammen liegenden Gruben waren in mittel- bis grobkiesigem, oft mit Feinmaterial bedecktem Substrat angelegt.


79

Abb. 7.5: Potentielle Laichplätze / Laichgrubenkartierung (Strecken Punt dal Gall und "Abfischstrecke")


80

Abb. 7.6: Potentielle Laichplätze / Laichgrubenkartierung (Strecke Punt Periv)


81

Abb. 7.7: Laichgrubenkartierung Punt dal Gall bis unterhalb Brücke Punt Periv


82

Ernährungssituation

Das Verhältnis zwischen Länge und Gewicht der durch die Punktbefischung erfassten Spölforellen ist in Abbildung 7.8 dargestellt. Die Längen-Gewichts-Beziehung kann durch eine Gleichung der Form

w = a * TLb

mit: w = Gewicht in g und TL = Totallänge in cm

beschrieben werden. Der Exponent b ist ein Mass für den Konditionszustand der Fische. Dieser hängt vom Nahrungsangebot und der Temperatur ab und unterliegt somit jahres-zeitlichen Schwankungen. Für die am Spöl gefangenen Fische ergab sich für b der Wert 3,07. Nach Friedl (1996) liegt der Wert für Bachforellen i. d. R. um 3.

y = 0,009x3,0745

R2 = 0,981

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40Länge (cm)

Gew

icht

(g)

Abb. 7.8: Länge-Gewicht-Beziehung der Bachforellen (Punktbefischung “Abfischstrecke”)

Der Ernährungszustand bzw. die Kondition der Fische kann auch mit der Formel nach Fulton beschrieben werden:

K = 100 * w/ TL³ mit: K = Konditionsfaktor, w = Gewicht in g, TL = Totallänge in cm

Werte um 1 und höher kennzeichnen eine gute Kondition der Bachforellen. Wie aus Anhang A 7.2 zu ersehen ist, weisen die Spölforellen einen sehr guten Ernährungs-zustand auf. Für die Gesamtheit der erfassten Fische wurde für die Konditionsfaktoren als

Median = 1,164

Minimum = 0,863

Maximum = 1,541 berechnet.


83

Da sich Forellen vor allem von Wasserinsekten und Kleinkrebsen ernähren, sorgt sicher-lich das bereits beschriebene Massenvorkommen benthischer Arten, vor allem von Gammarus fossarum, für ein entsprechend gutes Nahrungsangebot. Die Kondition der Fische ist nicht nur von der Nahrung, sondern auch vom Entwick-lungszustand, der Jahreszeit und der Temperatur abhängig. Da die Befischung im Sommer stattfand, ist davon auszugehen, dass die Fische diesbezüglich bei optimaler Kondition waren.

7.2.3. Diskussion und Zusammenfassung

Der Spöl weist als Gebirgsbach naturgemäss eine gut strukturierte Sohle auf. Die Bach-forelle findet unterschiedliche strukturelle Habitate, die ihren funktionell bedingten (Ruhe, Nahrungssuche) und lebensphasenabhängigen Ansprüchen entsprechen. Dabei sind im Spöl infolge der Restwassersituation Ruheeinstände, die in natürlichen Gebirgs-bächen eher rar sind, ausreichend vorhanden. Die Ergebnisse der Punktbefischung unter-streichen die grosse Bedeutung der Gewässerstrukturen für die Fischfauna.

Die Laichkartierung lässt vermuten, dass die Bachforelle im Oberen Spöl durch die häufig zu beobachtende Kolmatierung der Sohle in ihrer Möglichkeit zur Reproduktion eingeschränkt ist. Die Feinmaterialanteile, die bei der Surber-Sampler-Beprobung des Sediments festgestellt wurden (Kap. 5), liegen noch unter dem für Laichhabitate als maximal tolerierbar genannten Wert von 15 %. Jedoch führt der in vielen Proben und an potentiellen Laichplätzen beobachtete Kolmationshorizont zu ungünstigen Laich-bedingungen. In kolmatierten, verfestigten Sohlbereichen ist bereits die Anlage einer Laichgrube er-schwert. Gelingt der Forelle das Aufgraben des Kolmationshorizontes, erfolgt die Eiab-lage im lockeren, von Feinmaterial gesäuberten Unterschichtmaterial, wo zunächst ein für die Entwicklung des Laichs ausreichender Wasseraustausch (Sauerstoffversorgung und Entsorgung von Stoffen aus metabolen Prozessen) stattfinden dürfte. Da die befruchteten Eier den Winter über im Substrat verbleiben, kann eine erneute Kolmatie-rung der Sohle während dieser Zeit zur Vernichtung des Laichs durch Sauerstoffmangel führen. Untersuchungen zur Durchströmung und Sauerstoffversorgung der Sohle wären hier interessant. Dass die geringe Zahl der gefundenen Laichplätze in den Untersu-chungsstrecken nicht am Fehlen laichreifer Fische liegt, zeigt die hohe Laichgruben-dichte im offensichtlich günstigeren Bereich unterhalb Punt Periv.

Das Fehlen von Hochwasserabflüssen führt zwar durch die Kolmation der Gewässer-sohle zu einer Verschlechterung der Laich- und Entwicklungsbedingungen für Forellen. Andererseits dürfte das Fehlen von sohlumlagernden Abflüssen die eher schlechten Laichbedingungen teilweise kompensieren. In natürlich abfliessenden Bächen führen die durch hohe Abflüsse im Frühjahr hervorgerufenen Geschiebebewegungen häufig zur Vernichtung des Laichs bzw. der noch im Interstitial lebenden Brütlinge (Peter 1992). Im Spöl hingegen sind Laich und Brütlinge zu keiner Zeit durch hohe Abflüsse und Geschiebetrieb bedroht.


84

Die Spölforellen zeigen aufgrund des reichen Angebots an Nahrungstieren eine sehr gute Kondition. In seinem “Bericht über eine Untersuchung am Spöl” vom Jahre 1966 - zu Zeiten des Kraftwerkbaus - schreibt Ambühl, dass die Forellen aus dem Spöl für ihre Magerkeit bekannt seien und sich dadurch gut von den Inn-Forellen unterscheiden liessen. Hier lässt sich also eine durch den Kraftwerksbetrieb hervorgerufene Änderung der Ernährungssituation vermuten, die sich zugunsten der Spölforelle auswirkt.

8. Zusammenfassung

85

8. Zusammenfassung

Der Spöl ist seit dem Bau der Staumauer Punt dal Gall und der Inbetriebnahme der Kraftwerksstufe Livigno - Ova Spin (1970) ein Restwasserbach. Die Abflussverhält-nisse werden durch die konstante Dotation bestimmt, welche im Sommer tagsüber 2,5 m³/s, nachts 1 m³/s und im Winter 0,5 m³/s beträgt. Die Jahresabflussmenge beträgt nur noch ca. 12 % des durchschnittlichen Jahresabflusses im natürlichen Spöl. Hoch-wasserabflüsse, welche vor Staumauerbau häufig auftraten, kommen im staugeregelten Spöl nicht mehr vor. Die Restwassersituation und besonders das Fehlen von sohlum-lagernden Hochwasserabflüssen führte in den letzten 30 Jahren zu Veränderungen der Gewässermorphologie, Sedimentstruktur und der Strömungsverhältnisse. Diese Verän-derungen wiederum wirken sich auf die Lebensbedingungen der Gewässerfauna aus. In Zusammenarbeit der Engadiner Kraftwerke und der Wissenschaftlichen National-parkkommission wurde eine Änderung des Restwasserregimes geplant. Mit der Durch-führung von drei künstlichen Hochwassern im Sommer soll das Abflussregime dynami-scher gestaltet werden. Gleichzeitig ist eine Reduktion der Sommerdotation auf konstant 1,45 m³/s geplant. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der heutige Zustand des Bachbettes im Hin-blick auf die anstehende Änderung des Restwasserregimes untersucht.

Gewässermorphologie

Die durch die geologischen Verhältnisse (Felsriegel) gegebene natürliche Gliederung des Bachbettes wird durch die Restwassersituation modifiziert. Wegen der reduzierten Erosions- und Transportkraft des Baches kann das in grosser Menge von den Talhängen eingetragene Material nicht bachabwärts transportiert werden. Die weit in das Bachbett ragenden Schuttfächer beeinflussen den Bachverlauf und führen zum Aufstau von leniti-schen, durch Sedimentation von Feinmaterial geprägten Bereichen.

Sedimentstruktur

Die Sedimentoberfläche wurde kartiert und mit dem Surber-Sampler und der Core-Freeze-Methode wurden tiefere Sedimentbereiche untersucht. Die Gewässersohle erwies sich als weitgehend kolmatiert und oft war ein geringmächtiger, stark verfestigter Kolmationshorizont unter der Deckschicht ausgebildet.

Strömungsverhältnisse

Die sohlnahen Strömungsverhältnisse wurden bei verschiedenen Abflüssen mittels FST-Halbkugelmethode nach Statzner beschrieben. Davon ausgehend konnten die Strömungsverhältnisse bei dem geplanten neuen Abfluss abgeschätzt werden. Die hydraulischen Daten wurden mit dem durch Dr. Jorde (Institut für Wasserbau, Universi-tät Stuttgart) konzipierten Modell CASIMIR mit Präferenzdaten von Benthosorganis-men verknüpft. Mit diesem Modell konnte die Habitatqualität an der Gewässersohle in Abhängigkeit des Abflusses prognostiziert werden. Durch die geplante neue Sommer-

8. Zusammenfassung

86

dotation werden demnach vor allem die heute bereits seltenen stark strömenden Habitate reduziert. Insgesamt wird die neue Sommerdotation jedoch kaum zu drastischen Ände-rungen der Benthoszusammensetzung führen.

Gewässerfauna

Makrozoobenthos: Die Auswirkungen der Wasserausleitung auf die Gewässerbiozöno-sen wurde anhand des Makrozoobenthos und der Fischfauna des Spöls untersucht. Der Grossteil der im Spöl gefundenen Benthosorganismen kann als rheophil eingestuft werden. Streng rheobionte Arten, die für vergleichbare, natürliche Gebirgsbäche typisch sind, fehlen im Spöl weitgehend. Dies ist zumindest teilweise auf die Reduktion stark strömender Bereiche infolge der Restwassersituation zurückzuführen. Zusätzlich sind die für extrem rheobionte Organismen wie Blephariceriden und auch Simuliiden poten-tiell geeigneten Habitate, wie stark überströmte Steine und Felsen, infolge fehlender Hochwasser von Algen und Moosen überwachsen. Der starke Bewuchs der Gewässersohle mit Wassermoosen und fädigen Algen begün-stigt das massenhaftes Vorkommen des Bachflohkrebses (Gammarus fossarum) im Spöl. Dieses weniger strömungstolerante Tier findet in den Moospolstern Schutz vor dem Strömungsangriff und kann darüberhinaus als Zerkleinerer die Wasserpflanzen als Nahrung nutzen. Das auffällig starke Vorkommen des räuberischen Alpenstrudelwurms (Crenobia alpina) kann vor allem auf ein reiches Nahrungsangebot an Organismen, die beim täglichen Wasserrückgang in Ufernähe verenden, zurückgeführt werden. Eine weitere Reduktion potentieller Lebensräume erleidet die Benthosfauna des Spöls durch die Kolmation der Interstitialbereiche. So konnten unterhalb des beobachteten Kolmationshorizontes nur vereinzelte Benthosorganismen gefunden werden.

Fische: Für die Forellen des Spöls ergibt sich durch das Massenvorkommen an Beute-tieren eine ausgezeichnete Ernährungssituation. Auch die strukturelle Vielfalt der Gewässersohle mit zahlreichen Unterständen begünstigt die Fischpopulation. Die Fort-pflanzungsmöglichkeiten der Spölforelle hingegen sind wegen der Kolmation des Laich-substrates als schlecht zu beurteilen. Bereits das Anlegen von Laichgruben in der verdichteten Gewässersohle ist erschwert. Die Kolmation führt darüberhinaus zu einer Reduktion des Porenvolumens und verhindert die für eine ausreichende Sauerstoffver-sorgung nötige Durchströmung des Substrates. Inwieweit der Laich im Spöl durch Sauerstoffmangel bedroht ist, könnte durch Exponieren von Laich in Vibertboxen unter-sucht werden.

Die infolge der Kolmation potentieller Laichsubstrate eher schlechten Reproduktions-bedingungen für Bachforellen werden anscheinend durch das Ausbleiben von hochwas-serbedingtem Geschiebetrieb, der im Interstitial deponierte Gelege vernichten könnte, zum Teil kompensiert.

Beurteilung der geplanten Änderung der Restwasserbewirtschaftung

Die Abflussverhältnisse des seit 1970 im Spöl bestehenden Restwasserregimes sind gekennzeichnet durch das Fehlen von Hochwassern und einen stark reduzierten,

8. Zusammenfassung

87

konstanten Abfluss. Infolge dieser Verhältnisse unterbleibt ein Abtransport der seitli-chen Materialeinträge, eine deutliche Kolmatierung der Sohle findet statt und es ent-wickelt sich ein starker Bewuchs von Moosen und epilithischen Algen. Hierdurch sind die Voraussetzungen für eine Massenentwicklungen von benthischen Zerkleinerern (Gammarus fossarum) geschaffen, die wiederum eine hervorragende Nahrungsbasis der Spölforelle darstellen. Mit der geplanten, neuen Restwasserbewirtschaftung soll nun eine gewisse Abfluss-dynamik erreicht werden. Nach den in der vorliegenden Arbeit anhand der Ergebnisse der Sedimentbeprobung durchgeführten Berechnungen, dürften die geplanten Hoch-wasserabflüsse zu einem Aufreissen der Deckschicht und zu einer Dekolmation ausreichen.

Die geplante Reduktion der Sommerdotation auf konstant 1,45 m³/s mit der Absicht, Wasser für die geplanten Hochwasser zurückzuhalten, scheint von geringerer Bedeutung für die Gewässerbiozönose zu sein. Durch die geringfügige Änderung des Abflusses werden die Strömungsverhältnisse nur wenig modifiziert.

Infolge des verspäteten Beginns der dreijährige Versuchsphase zur Änderung des Rest-wasserregimes konnten mit der vorliegenden Arbeit die Auswirkungen der Hochwasser nicht - wie geplant - direkt untersucht werden. Die Ergebnisse dienen jedoch als Aus-gangsbasis für den Vergleich der Verhältnisse vor und nach Änderung der Abflussver-hältnisse.

88

9. Literaturverzeichnis

89

9. Literaturverzeichnis ACKERMANN, G., ORTLEPP, J., PITSCH, P., REY, P. & ROBIN, K. (1996): Entleerung des Ausgleichsbecken

Ova Spin 1995: Wie geht es der Pflanzen- und Tierwelt nach der Spülung. - Cratschla, 4 (2): 37-45

AMBÜHL, H. (1959): Die Bedeutung der Strömung als ökologischer Faktor. - Schweiz. Z. Hydrol., 21: 133-195

AMBÜHL, H. (1966): Bericht über eine Untersuchung des Spöls (Nationalpark) am 5. 11. 1966. - Eidg. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz an der ETH Zürich: 1-4

BAYERISCHES LANDESAMT FÜR WASSERWIRTSCHAFT (1996): Ökologische Typisierung der aquatischen Makrofauna. - Informationsberichte des Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft, 4: 543 S., München

BRATRICH, C., TRUFFER, B. & JORDE, K. (1999): Ökostrom - Neue Perspektiven der Wasserkraftnutzung. - Wasserwirtschaft, 89 (10): 488-495

BRAUKMANN, U. (1987): Zoozönologische und saprobiologische Beiträge zu einer allgemeinen regionalen Bachtypologie. - Ergebnisse der Limnologie, 26: 355 S., Stuttgart

BRETSCHKO, G. (1983): Die Biozönosen der Bettsedimente von Fliessgewässern. - Wasserwirtschaft Wasservorsorge, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Wien: 161 S., Wien

BRETSCHKO, G. (1991): Bed sediments, groundwater and stream limnology. - Verh. Internat. Verein. Limnol., 24: 1957-1960

BRETSCHKO, G. (1994): Bedsediment extension, grain shape and size distribution. - Verh. Internat. Verein. Limnol., 25: 1631-1635

BRETSCHKO, G. (1998): The river bottom in gravel streams. - in Bretschko, G. & Helesic, J. (eds.): Advances in River Bottom Ecology: 1-11

BUNDI, U. & EICHENBERGER, E. (1989): Wasserentnahme aus Fliessgewässern: Gewässerökologische Anforderungen an die Restwasserführung. - Schriftenreihe Umweltschutz, 110: 50 S., BUWAL, Bern

BUNDI, U., EICHENBERGER, E. & PETER, A. (1990): Water flow regime as driving force for the formation of habitats and biological communities in alpine rivers. - Hydrology in Mountainous Regions. II - Artificial Reservoirs; Water Slopes: 197-204

CASSIDY, J. J. (1990): Impact of artificial reservoirs on hydrological equilibrium. - Hydrology in Mountainous Regions. II - Artificial Reservoirs; Water Slopes: 223-233

CIPRA, INTERNATIONALE ALPENSCHUTZKOMMISSION (HRSG.) (1998): Energiezukunft Alpen. - Tagungsband zur Jahreskonferenz der CIPRA, 22. -24. Oktober 1998, Locarno, 16: 139 S.

COLLIER, M. P., WEBB, R. H. & ANDREWS, E. D. (1997): Die experimentelle Überflutung des Grand Canyon. - Spektrum der Wissenschaft, 1997 (3): 76-83

DEUTSCHER VERBAND FÜR WASSERWIRTSCHAFT UND KULTURBAU E. V. (DVWK) (HRSG.) (1996): Gesichtspunkte zum Abfluss in Ausleitungsstrecken kleiner Wasserkraftanlagen. - Schriftenreihe des DVWK, 114: 148 S.

DEUTSCHER VERBAND FÜR WASSERWIRTSCHAFT UND KULTURBAU E. V. (DVWK) (HRSG.) (1999): Ermittlung einer ökologisch begründeten Mindestwasserführung mittels Halbkugelmethode und Habitat-Prognose-Modell. - Schriftenreihe des DVWK, 123: 94 S.

DIMMELER, B. (1996): Vergleich zweier natürlich abfließender mit einem restwasserbeeinflußten alpinen Fließgewässer im Schweizer Nationalpark. - Diplomarbeit, Univ. Saarbrücken: 124 S.

DITTRICH, A. (1998): Wechselwirkung Morphologie / Strömung naturnaher Fliessgewässer. - Mitteilungen des Instituts für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik der Univ. Karlsruhe, 198: 208 S., Karlsruhe

ELBER, F. (1991): Physikalische und chemische Verhältnisse während der Spülung und Aufwuchs-untersuchungen im Spöl und im Ova dal Fuorn - Wissenschaftliche Begleitung Spülung Grundablass

90

Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990 (2). - Wissenschaftliche Nationalparkkommission (WNPK): Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung

ELBER, F., HÜRLIMANN, J. & NIEDERBERGER, K. (1996): Algenmonitoring als Grundlage für das Abfluss-management in der Sihl. - Wasser, Energie, Luft, 88 (3/4): 55-58

ELBER, F., ROTH, M., HÜRLIMANN, J., NIEDERBERGER, K. & BEZZOLA, G. R. (1996): Reduktion des Algenbewuchses. - Wasser, Energie, Luft, 88 (3/4): 59-61

ENGADINER KRAFTWERKE AG (o. J.): Informationsbroschüre.

FORSTENLECHNER, E., HÜTTE,M., BUNDI, U., EICHENBERGER, E., PETER, A. & ZOBRIST, J. (1997): Ökologische Aspekte der Wasserkraftnutzung im alpinen Raum. - 100 S., vdf, Zürich

FRIEDL, C. (1996): Populationsdynamik und Reproduktionsbiologie der Bachforelle (Salmo trutta fario L.) in einem hochalpinen Fliessgewässer. - Diss. 11624, ETH Zürich: 175 S.

FRUTIGER, A. & SCHIB, J. -L. (1993): Limitations of FST hemispheres in lotic benthos research. - Freshwater Biology, 30: 463-474

FUCHS, U. (1994): Ökologische Grundlagen zur wasserwirtschaftlichen Planung von Abfluß und Morphologie kleiner Fließgewässer. - Dissertation Universität Karlsruhe: 131 S., Karlsruhe

GENSLER, G. A. (1993): Klimatendenzen im inneralpinen Raum. - Cratschla, 1 (2): 53-55

GERSTER, S. & REY, P. (1994): Ökologische Folgen von Stauraumspülungen. - Schriftenreihe Umwelt, 219: 47 S., BUWAL, Bern

GÜNTER, A. (1971): Die kritische mittlere Sohlenschubspannung bei Geschiebemischungen unter Berücksichtigung der Deckschichtbildung und der turbulenzbedingten Sohlenschubspannungs-schwankungen. - Dissertation 4649, ETH Zürich: 70 S.

HAUENSTEIN, W. (1997): Die Restwassersanierung nach dem revidierten Gewässerschutzgesetz. - Wasser, Energie, Luft, 89 (3/4): 77-78

HEILMAIR, T. & STROBL, T. (1994): Erfassung der sohlnahen Strömungen in Ausleitungsstrecken mit FST-Halbkugeln und Mikro-Flowmeter - ein Vergleich der Methoden. - Wasserbau und Wasserwirtschaft: 65 S., München

HÜTTE, M. (2000): Ökologie und Wasserbau. - 280 S., Parey, Berlin & Wien

ILLIES, J. (1961): Versuch einer allgemeinen biozönotischen Gliederung der Fließgewässer. - Int. Rev. ges. Hydrobiol., 46: 205-213

JÄGER, P. (1991): Morphodynamik und Uferstabilität - Wissenschaftliche Begleitung Spülung Grund-ablass Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990 (3). - Wissenschaftliche Nationalparkkommission (WNPK): Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung

JÄGER, P., KAWECKA, B. & MARGREITER-KOWNACKA, M. (1985): Zur Methodik der Untersuchungen der Auswirkungen des Wasserentzuges in Restwasserstrecken auf die Benthosbiozönosen (Fallbeispiel: Radurschlbach). - Österreichische Wasserwirtschaft, 37 (7/8): 190-202

JORDE, K. (1996): Mindestwasserregelungen in Ausleitungsstrecken: Ein Simulationsmodell zur Beurteilung ökologischer und ökonomischer Auswirkungen. - Wasserwirtschaft, 86 (6): 302-308

JORDE, K. (1997): Ökologisch begründete, dynamische Mindestwasserregelungen bei Ausleitungs-kraftwerken. - Mitteilungen des Institutes für Wasserbau , Universität Stuttgart, 90: 158 S., Stuttgart

JORDE, K. & BRATRICH, C. (1998): River bed morphology and flow regulations in diverted streams: effects on bottom shear stress patterns and hydraulic habitat. - in Bretschko, G. & Helesic, J. (eds.): Advances in River Bottom Ecology: 47-63

KUSSTATSCHER, K. (1991): Ufervegetation - Wissenschaftliche Begleitung Spülung Grundablass Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990 (5). - Wissenschaftliche Nationalparkkommission (WNPK): Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung: 1-28

LISLE, T. E. (1989): Sediment transport and resulting deposition in spawning gravels, North Coastal California. - Water Resources Research, 25 (6): 1303-1319

9. Literaturverzeichnis

91

LÜDI, W. (1966): Lokalklimatische Untersuchungen am Fuornbach (Ova dal Fuorn) und am Spöl im schweizerischen Nationalpark. - Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen im schweizerischen Nationalpark, 10 (56): 276-337

MAILE, W., HEILMAIR, T. & STROBL, T. (1997): Das MEFI-Modell - Ein Verfahren zur Ermittlung ökologisch begründeter Mindestabflüsse in Ausleitungsstrecken von Wasserkraftwerken. - Berichte der Versuchsanstalt Obernach und des Lehrstuhls für Wasserbau und Wassermengenwirtschaft der Technischen Universität München, 80: 247-267

MATTHAEI, C. D., UEHLINGER, U. & FRUTIGER, A. (1997): Response of benthic invertebrates to natural versus experimental disturbance in a Swiss prealpine river. - Freshwater Biology, 37: 61-77

MOLINARI, P. & HÄLG, R. (1996): Entleerung des Ausgleichsbecken Ova Spin 1995: Die technischen Hintergründe der Spülung. - Cratschla, 4 (2): 24-30

MOOG, O., JUNGWIRTH, M., MUHAR, S. & SCHÖNBAUER, B. (1993): Berücksichtigung ökologischer Gesichtspunkte bei der Wasserkraftnutzung durch Ausleitungskraftwerke. - Österreichische Wasserwirtschaft, 45 (7/8): 197-210

NADIG, A. (1942): Hydrobiologische Untersuchungen in Quellen des Schweizerischen Nationalparkes im Engadin. - Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen im schweizerischen Nationalpark, 1: 268-432

PEHOFER, H. E. (1988): Restwassererfordernisse aus limnologischer Sicht - Fallstudie Gebirgsbach (Alpacher Ache, Tirol). - Wasserwirtschaft Wasservorsorge, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Wien: 200 S., Wien

PETER, A. (1994): Fischökologische Aspekte bezüglich der Eigenschaften alpiner Fliessgewässer. - in: Alpine Fliessgewässer, Berichte vom Eidg. Fortbildungskurs für Fischereiaufseher vom 26. - 28. August 1992 in Saas Grund (VS). Mitteilungen zur Fischerei, 52: 3-13, BUWAL, Bern

PRESS, F. & SIEVER, R. (1994): Allgemeine Geologie. 602 S.

REISER, D. W. & RAMEY, M. P. & LAMBERT, T. R. (1987): Considerations in assessing flushing flow needs in regulated stream systems. - in Craig, J. F. & Kemper, J. B. (eds.): Regulated streams: advances in ecology: 45-57

REY, P. & GERSTER, S. (1991): Makroinvertebraten und Fische - Wissenschaftliche Begleitung Spülung Grundablass Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990 (4). - Wissenschaftliche Nationalparkkommission (WNPK): Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung: 1-30

REY, P. & ORTLEPP, J. (1995): Spülung des Staubeckens Ova Spin (Unterengadin, CH) Begleitende Untersuchungen und Abschätzung ökologischer Folgen. - HYDRA Konstanz und Bern: 1-27

REY, P., ORTLEPP, J., MAURER, V. & GERSTER, S. (1996): Rückkehr der Lachse in Wiese, Birs und Ergolz. - Schriftenreihe Umwelt, 258: 118 S., BUWAL, Bern

SCHÄLCHLI, U. (1991): Morphologie und Strömungsverhältnisse in Gebirgsbächen: ein Verfahren zur Festlegung von Restwasserabflüssen. - VAW-Mitteilungen, 113: 112 S., VAW Zürich

SCHÄLCHLI, U. (1993a): Die Kolmation von Fliessgewässersohlen: Prozesse und Berechnungsgrundlagen. - VAW-Mitteilungen, 124: 271 S., VAW Zürich

SCHÄLCHLI, U. (1993b): Berechnungsgrundlagen der inneren Kolmation von Fliessgewässersohlen. - Wasser, Energie, Luft, 85 (10): 321-331

SCHERER, M. (1999): Typisierungskonzept zur Festlegung einer ökologisch begründeten Mindest-wassermenge. - Mitteilungen des Instituts für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik der Universität Karlsruhe, 203: 139 S., Karlsruhe

SCHERLE, J. (1999): Entwicklung naturnaher Gewässerstrukturen - Grundlagen, Leitbilder, Planung. - Mit-teilungen des Instituts für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik der Universität Karlsruhe, 199

SCHLÜCHTER, C., LANG, R. & MÜLLER, B. (1991): Massenumsatz - Wissenschaftliche Begleitung Spülung Grundablass Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990 (1). - Wissenschaftliche Nationalparkkom-mission (WNPK): Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung

92

SCHMEDTJE, U. (1995): Ökologische Grundlagen für die Beurteilung von Ausleitungsstrecken. - Schriftenreihe des Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft, 25: 156 S., München

SCHÖNBORN, WILFRIED (1992): Fließgewässerbiologie. - 504 S., G. Fischer, Jena

SCHWEIZERISCHER BUND FÜR NATURSCHUTZ (HRSG.) (1947): Nationalpark oder internationales Spöl-kraftwerk - Stimmen zur Erhaltung des Schweizerischen Nationalparks im Unterengadin. - Schweizerische Naturschutzbücherei: 198 S.

SCHWEIZERISCHER NATIONALPARK (o. J.): Informationsbroschüre.

SCHWOERBEL, J. (1993): Einführung in die Limnologie. - 387 S., G. Fischer, Stuttgart, 7. Aufl.

STATZNER, B. & MÜLLER, R. (1989): Standard hemispheres as indicators of flow characteristics in lotic benthos research. - Freshwater Biology, 21: 445-459

STATZNER, B., KOHMANN, F. & SCHMEDTJE, U. (1990): Eine Methode zur ökologischen Bewertung von Restabflüssen in Ausleitungsstrecken. - Wasserwirtschaft, 80 (5): 248-254

SCHWEIZERISCHER WASSERWIRTSCHAFTSVERBAND SWW (Hrsg.) (1999): Geschiebetransport und Hoch-wasser. - Verbandschrift des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes, 59: 106 S.

TRÜMPY, R., SCHMID, S. M., CONTI, P. & FROITZHEIM, N. (1997): Erläuterungen zur Geologischen Karte 1:50000 des Schweizerischen Nationalparks (Geologische Spezialkarte Nr. 122). - Nationalpark-Forschung in der Schweiz: 1-40

UEHLINGER, U. (1991): Spatial and temporal variability of the periphyton biomass in a prealpine River (Necker, Switzerland). - Arch. Hydrobiol., 123: 219-237

UEHLINGER, U. & MEYER, E. (1992): Die Wirkung eines geschiebeführenden Hochwassers auf die benthische Biozönose in einem voralpinen Fluss. - Deutsche Gesellschaft für Limnologie e. V. (DGL), Erweitere Zusammenfassungen der Jahrestagung 1992, Konstanz: 407-411

VANNOTE, R. L., MINSHALL, G. W., CUMMINS, K. W., SEDELL, J. R. & CUSHING, C. E. (1980): The River Continuum concept. - Can. J. Fish. Aquat. Sci., 37: 130-137

VISCHER, D. & HUBER, A. (1993): Wasserbau. - 360 S.

WARD, J. V. (1976): Comparative limnology of differentially regulated sections of a Colorado mountain river. - Arch. Hydrobiol., 78: 319-342

WISSENSCHAFTLICHE NATIONALPARKKOMMISSION (WNPK) (HRSG.) (1991): Wissenschaftliche Beglei-tung Spülung Grundablass Livigno-Stausee vom 7. Juni 1990. - Arbeitsberichte zur Nationalparkforschung, 1-5: 319-342

Untersuchungsstrecke: Abf , Profil-Nr.: 13bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 17 m

Meter von links 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17Kornfraktionen (%)< 2mm 50 50 50 5 5 0 5 10 10 0 0 0 0 15 40 75Feinkies 10 10 50 15 10 10 10 10 10 15 15 25 30 30 25 5Mittelkies 0 0 0 15 10 30 15 20 20 50 30 30 35 40 25 15Grobkies 0 0 0 30 40 40 50 60 60 35 45 40 25 10 5 5Steine 20 20 0 35 30 15 20 0 0 0 10 5 5 5 5 0Blöcke 20 20 0 0 5 5 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0Sohlrauheitsklasse 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 3 1 1Algen/Moos (Deck.%) - - - - - - - - - - - - - - - -Algenbelag (Deck. %) 0 0 0 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 0 0Kolmation 2 2 2-3 2 2-3 2 2-3 2 2 4 4 3-4 3 2v (m/s) Mittel 0,17 0,33 0,84 0,81 1,04 1,02 0,95 0,71 0,62 0,82 0,78 0,83 0,71 0,51 0,26 0,04v (m/s) max 0,19 0,37 0,67 1,00 1,15 1,09 1,00 0,85 0,75 0,87 0,90 0,92 0,83 0,58 0,30 0,08v (m/s) min 0,15 0,32 0,34 0,54 0,92 0,98 0,92 0,54 0,51 0,79 0,64 0,75 0,62 0,43 0,21 0,00Sedimentproben x x x

Untersuchungsstrecke: Abf , Profil-Nr.: 8 bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 17,8 m

Meter von links 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17Kornfraktionen (%)< 2mm 5 5 15 5 5 10 5 5 5 5 5 5 0 5 5 5 10Feinkies 5 15 5 5 5 10 10 10 10 10 15 10 15 10 15 5 0Mittelkies 15 20 15 15 10 10 20 10 20 20 35 20 20 15 20 35 0Grobkies 30 20 30 25 20 35 40 45 30 40 40 40 30 45 45 45 0Steine 40 35 20 20 30 25 15 30 35 25 5 15 30 15 10 5 60Blöcke 5 5 15 30 30 10 10 0 0 0 0 10 5 10 5 5 30Sohlrauheitsklasse 2 5 4 4 3 4 3 2 3 4 3 4 2 3 1 2 3Algen/Moos (Deck.%) 10 20 30 40 40 40 40 40 30 20 20 25 40 30 30 30 20Kolmation 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2 2-3 2-3 2 3 3-4 3-4 1v (m/s) Mittel 0,32 0,79 1,11 0,17 0,10 0,21 0,03 0,93 0,62 0,37 0,55 0,85 1,19 1,36 1,26 0,77 0,05v (m/s) max 0,39 0,87 1,24 0,30 0,17 0,28 0,06 1,00 0,75 0,43 0,70 0,98 1,43 1,41 1,38 0,83 0,08v (m/s) min 0,21 0,68 0,98 0,10 0,06 0,17 0,00 0,87 0,43 0,32 0,45 0,73 1,04 1,30 1,07 0,73 0,00Sedimentproben x x x

Untersuchungsstrecke: Abf , Profil-Nr.: S bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 14,3 m

Meter von rechts 0-1 1-2 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14Kornfraktionen (%)< 2mm 0 0 0 0 0 5 0 0 0 5 0 10Feinkies 10 0 0 10 5 5 10 10 5 15 5 0Mittelkies 10 10 15 15 20 15 15 20 10 10 10 10Grobkies 25 50 35 25 35 30 35 35 40 25 20 10Steine 45 40 40 50 35 45 40 35 45 10 10 20Blöcke 10 0 10 0 5 0 0 0 0 35 55 50Sohlrauheitsklasse 3 2 2 3 1 2 3 5 4 4 6 5Algen/Moos (Deck.%) <5 <5 <10 40 50 20 10 10 20 60 50 15Algenbelag (Deck. %) 50 40 50 50 40 45 40 40 45 45 70 70Kolmation 1 1 1 1 1 1 3 1 1 2 1 1v (m/s) Mittel 0,51 0,27 0,13 1,49 1,12 1,04 1,03 0,89 1,04 1,08 1,13 0,10v (m/s) max 0,56 0,34 0,15 1,53 1,32 1,17 1,04 1,04 1,17 1,15 1,19 0,15v (m/s) min 0,45 0,06 0,10 1,45 1,02 0,87 1,02 0,75 0,96 1,04 1,02 0,06Sedimentproben x x x

Kolmationsgrad 1 32 4

Sohlrauheitsklasse 1 2 3 4 5 6Standardabweichung von 12 Wassertiefen

0 - 1.5 1.5 - 3 3 - 4.5 4.5 - 6 6 - 7.5 7.5 - 9

Stein zeichnet sich ab beim EntfernenFeinsediment eingelagert kohäsiv (Stein schwer zu entfernen)

A 4.1: Kartierung der Querprofile , Abfischstrecke

kl.

Inse

l mit

Gra

sbew

uchs

locker

Untersuchungsstrecke: PdG, Profil-Nr.: 10 bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0,5 m; rechts: 15,3 m

Meter von links 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15Kornfraktionen (%)<2mm 5 0 5 0 10 0 0 10 2,5 5 0 0 0 0Feinkies 10 5 5 5 20 10 10 20 2,5 5 0 0 0 0Mittelkies 20 15 10 15 30 20 20 25 20 10 10 10 10 10Grobkies 25 40 30 30 30 30 35 20 30 40 50 50 40 45Steine 30 40 45 40 10 30 25 25 35 25 35 30 30 30Blöcke 10 0 5 10 0 10 10 0 10 15 5 10 20 15Sohlrauheitsklasse 3 3 3 5 3 2 3 4 3 2 4 6 6 4Algen/Moos (Deck. %) <5 <5 0 <5 <10 <10 25 30 25 15 25 30 30 20Algenbelag (Deck. %) 40 40 50 50 10 40 40 25 40 40 40 40 50 15Kolmation 1-2 1 1-2 1 2 1-2 1-2 2 1 1-2 1 1 1 1v (m/s) Mittel 0,53 0,67 0,79 0,56 0,31 0,85 0,42 1,00 1,30 1,08 0,94 0,95 1,38 0,84v (m/s) max 0,62 0,81 1,00 0,58 0,34 0,98 0,49 1,07 1,49 1,24 1,04 1,17 1,51 1,02v (m/s) min 0,45 0,51 0,58 0,49 0,28 0,68 0,34 0,92 1,21 0,92 0,81 0,81 1,19 0,56Sedimentproben x x x

Untersuchungsstrecke: PdG, Profil-Nr.: 7bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0,9 m; rechts: 12,8 m

Meter von links 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-12,8Kornfraktionen (%)<2mm 10 10 5 5 5 5 5 0 0 5 5Feinkies 25 20 20 10 20 20 15 5 10 10 15Mittelkies 30 30 25 40 45 45 30 30 25 30 30Grobkies 25 20 20 20 15 25 40 60 50 35 40Steine 10 20 30 25 15 5 10 5 15 20 10Blöcke 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Sohlrauheitsklasse 3 2 3 2 2 2 3 3 4Algen/Moos (Deck. %) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5Algenbelag (Deck. %) 30 40 50 50 30 30 50 60 60 50 50Kolmation 2 2 2-3 1-2 2 3 2 1 1-2 1-2 2v (m/s) Mittel 0,68 0,83 0,82 0,69 0,49 0,55 0,83 1,12 1,23 1,11 0,81v (m/s) max 0,77 0,94 0,92 0,77 0,54 0,75 1,09 1,28 1,36 1,45 0,90v (m/s) min 0,54 0,64 0,70 0,64 0,43 0,45 0,54 0,94 1,04 0,85 0,64Sedimentproben x x x

Untersuchungsstrecke: PdG, Profil-Nr.: 3bei Q = 2,5 m³/s, Wasserrand links: 0,6 m; rechts: 11,9 m

Meter von links 0.6-0.8 0.8-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-11,9Kornfraktionen (%)<2mm 20 0 0 10 10 10 20 5 10 15 5 5 15Feinkies 10 0 0 20 20 20 5 20 10 25 25 20 5Mittelkies 60 30 10 35 10 10 10 5 15 30 35 35 15Grobkies 10 70 50 30 30 30 30 30 35 10 10 5 5Steine 0 0 40 5 30 30 35 40 30 15 25 10 40Blöcke 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 25 20Sohlrauheitsklasse 1 1 2 1 2 2 2 6 3 4Algen/Moos (Deck. %) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Algenbelag (Deck. %) 10 70 90 40 60 60 60 70 60 30 40 40 60Kolmation 2 1 1 2-3 3 3 2-3 2-3 2-3 3 2-3 2 2v (m/s) Mittel 0,21 0,53 0,68 0,67 0,66 0,80 0,94 1,14 0,49 0,53v (m/s) max 0,23 0,60 0,73 0,73 0,79 0,92 1,00 1,19 0,79 0,62v (m/s) min 0,19 0,41 0,64 0,60 0,49 0,70 0,81 1,09 0,30 0,45Sedimentproben x x x



0 - 1.5 1.5 - 3 3 - 4.5 4.5 - 6 6 - 7.5 7.5 - 9

A 4.1: Kartierung der Querprofile , Punt dal Gall

locker Stein zeichnet sich ab beim EntfernenFeinsediment eingelagert kohäsiv (Stein schwer zu entfernen)

Untersuchungsstrecke: PP , Profil-Nr.: Abei Q = 2,9 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 18,5 m

Meter von links 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-18.5Kornfraktionen (%)< 2mm 10 5 5 5 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 5 0Feinkies 0 5 25 10 10 5 5 5 5 20 15 20 15 20 10 0Mittelkies 5 5 10 25 35 10 10 40 35 30 35 35 35 35 25 0Grobkies 10 25 20 25 40 65 55 40 35 35 35 40 40 40 25 0Steine 5 20 15 25 15 20 10 5 0 15 5 5 10 5 35 50Blöcke 70 40 25 10 0 0 20 5 25 0 10 0 0 0 0 50Sohlrauheitsklasse 5 3 2 2 2 2 2 2 4 2 3 1 2 2 2 1Algen/Moos (Deck.%) 30 40 40 30 20 <10 <10 <5 <10 10 10 <10 5 <5 <5 50Algenbelag (Deck. %) 90 90 40 40 60 80 90 50 60 50 50 50 50 45 60Kolmation 1 1 2-3 2-3 1 3 3 1 1 2-3 1-2 2-3 1-2 1-2 1-2Strömung III III III III III IV IV III III III IV III III III IISedimentproben x

Untersuchungsstrecke: PP , Profil-Nr.: 5bei Q = 2,9 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 17,4 m

Meter von links 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17Kornfraktionen (%)< 2mm 10 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 5 40Feinkies 5 0 5 40 25 25 10 0 0 10 20 20 20 35 10 5 0Mittelkies 0 5 5 15 20 40 40 45 45 50 50 50 60 50 15 10 0Grobkies 15 20 15 15 35 35 50 55 55 40 30 30 20 10 15 10 15Steine 50 30 30 20 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 60 45Blöcke 20 40 40 5 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 10 0Sohlrauheitsklasse 2 4 5 3 4 2 2 3 2 2 1 1 1 1 4 2 2Algen/Moos (Deck.%) 0 <5 0 30 <10 <5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Algenbelag (Deck. %) 80 90 80 40 50 70 90 100 90 90 90 90 90 90 70 80 50Kolmation 1-2 1 1 2-3 2-3 2 1-2 1 1 1-2 2 2 2 2 2 1 2Strömung III III IV IV III II-III II-III II-III II-III II-III II-III II II IISedimentproben x x

Untersuchungsstrecke: PP , Profil-Nr.: 8bei Q = 2,9 m³/s, Wasserrand links: 0 m; rechts: 19,6 m

Meter von links 0-1 1-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-19.6Kornfraktionen (%)< 2mm 60 55 30 35 10 15 5 5 5 5 5 5 5 5 10 10Feinkies 0 40 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0 5 5Mittelkies 0 0 5 5 10 5 20 10 5 20 15 10 20 10 20 20Grobkies 0 0 20 15 20 30 35 25 30 25 20 25 20 20 25 30Steine 30 5 40 40 35 40 35 35 35 25 25 20 20 50 30 35Blöcke 10 0 0 0 20 5 0 20 20 20 30 35 30 15 10 0Sohlrauheitsklasse 1 2 2 4 4 2 4 4 3 3 5 5 4 5 3Algen/Moos (Deck.%) <5 5 <5 <5 <5 <5 <5 30 40 10Algenbelag (Deck. %) 0 0 70 80 80 90 80 80 80 90 90 80 70 90 70 50Kolmation 4 4 3 3 3 3 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 3 3-4Strömung I I I-II I-II I-II I-II II II II IV III II III III IIISedimentproben x x x



0 - 1.5 1.5 - 3 3 - 4.5 4.5 - 6 6 - 7.5 7.5 - 9

Strömungsklasse* I III VII IV

A 4.1: Kartierung der Querprofile , Punt Periv

sehr stark

* wegen eines Defektes d. Fliessgeschwindigkeitsmessers konnte in der Strecke Punt Periv die Strömung nur geschätzt werden

sehr geringgering

mittelstark

lockerFeinsediment eingelagert

Stein zeichnet sich ab beim Entfernenkohäsiv (Stein schwer zu entfernen)

A 5.1: K

ornsumm

enkurven der Surber-Sampling-Proben (Fraktionen 0,063 - 200m

m)

Abfischstrecke

Abf 13 (flach u. gleichmässig überströmt)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

DeckschichtTiefenschicht

Abf 13 (Rand Strömungsrinne)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf 13 (Strömungsrinne)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf 8 (Strömungsrinne, uh. Block)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf 8 (Kiesbank)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf 8 (Riffle)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf S (Hauptstrom)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000Maschenweite Sieb (mm)

Abf S (Wasserrand Insel)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Abf S (Seitengerinne)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

A 5.1: K

ornsumm

enkurven der Surber-Sampling-Proben (Fraktionen 0,063 - 200 m

m)

Punt dal Gall

PdG 10 (Kiesbank)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 10 (Riffle)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 10 (Strömungsrinne)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

) DeckschichtTiefenschicht

PdG 7 (Kiesbank)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 7 (Kiesbank, uh. Block)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 7 (Hauptstrom)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 3 (Uferbank)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Maschenweite Sieb (mm)

PdG 3 (Uferbank II)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PdG 3 (Strömungsrinne)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

A 5.1: K

ornsumm

enkurven der Surber-Sampling-Proben (Fraktionen 0,063 - 200 m

m)

Punt Periv

PP A (Hauptstrom)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Maschenweite Sieb (mm)

Sieb

durc

hgan

g (G

ew %

)

Deckschicht

Tiefenschicht

PP 5 (Kiesbank)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PP 5 (Hauptstrom)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PP 8 (aufgestautes Becken)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PP 8 (Übergang Becken -Gefällestrecke)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

PP 8 (Riffle)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

A 5.2: Kornsummenkurven Core-Freeze-Proben (Fraktionen < 63 mm)

CF 1 (überströmter Inselrand)

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100 1000Siebmaschenweite (mm)

Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

5 - 13 cm

13 - 23 cm

23 - 35 cm

35 - 42 cm

CF 2 (Uferbank Insel)

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

Siebmaschenweite (mm)

Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

12 - 19 cm

19 - 26 cm

26 - 33 cm

CF 3 (Riffle)

0

20

40

60

80

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

18 - 31 cm

31 - 46 cm

CF 4 (Uferbank)

0102030405060708090

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)0 - 16 cm

16 - 24 cm

24 - 31 cm

31 - 46 cm

CF 5 (Kiesbank)

0

20

40

60

80

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

0 - 17 cm

17 - 32 cm

32 - 52 cm

CF 6 (Strömungsrinne)

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100 1000


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

5 - 17 cm

17 - 29 cm

29 - 40 cm

CF 7 (Uferbank)

0102030405060708090

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

20 - 55 cm

CF 8 (Uferbank)

0

20

40

60

80

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

0 - 5 cm

5 - 22 cm

22 - 50 cm

A 5.2: Kornsummenkurven Core-Freeze-Proben (Fraktionen < 63 mm)

CF 9 (Rand Strömungsrinne)

0

20

40

60

80

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

0 - 4 cm

4 - 14 cm

14 - 21 cm

21 - 44 cm

CF 10 (Riffle)

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100 1000


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

10 - 22 cm

22 - 42 cm

CF 11 (Kiesbank)

0102030405060708090

100


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

5 - 20 cm

20 - 30 cm

30 - 50 cm

CF 12 (Übergang zu Stillwasserbecken)

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100 1000


Sieb

durc

hgan

g (G

ew.%

)

0 - 15 cm15 - 35 cm35 - 55 cm

Probe Parameter derKorngrössenverteilungen (mm)

krit. Schubspannung (N/m²)

Hydraul. Radius (m)

Rauheitsbeiwerte (m1/3/s)

vm (m/s) Kritische Abflusshöhen (m³/s) A

5.3 dmD d50 d90 dmax dmA Ansatz nach

Günter Ansatz nach

Gessler nach

Günter nach

Gessler nach

Müller nach

Strickler nach

Meyer-Peter & Müller

nach Günter

nach Gessler

nach Günter mit bm

nach Günter

mit FBB

nach Gessler mit bm

nach Gessler mit FBB

PdG 10 / links 90,4 75,0 150,0 200,0 73,4 65,7 68,8 0,76 0,80 12,3 10,2 11,3 0,86 0,89 9,4 10,8 10,1 11,7PdG 10 / Mitte 52,6 28,0 120,0 200,0 48,6 40,6 40,1 0,47 0,46 13,4 12,1 11,7 0,69 0,68 4,6 5,3 4,5 5,2PdG 10 / rechts 83,9 65,0 150,0 200,0 29,5 68,0 63,8 0,79 0,74 12,4 10,5 11,3 0,89 0,85 10,0 11,6 9,0 10,4PdG 7 / li 96,7 85,0 170,0 200,0 47,8 59,6 73,6 0,69 0,85 12,1 10,0 11,0 0,79 0,91 7,8 9,0 11,1 12,8

PdG 7 / mi 19,7 13,0 40,0 63,0 28,2 11,9 15,0 0,14 0,17 15,8 13,7 14,1 0,36 0,41 0,7 0,8 1,0 1,2

PdG 7 / re 46,4 27,0 110,0 200,0 70,1 42,3 35,3 0,49 0,41 13,7 12,1 11,9 0,72 0,63 5,0 5,8 3,7 4,3

PdG 3 / li 82,3 60,0 160,0 200,0 33,7 47,9 62,6 0,56 0,73 12,5 10,6 11,2 0,71 0,84 5,6 6,5 8,8 10,1

PdG 3 / mi 100,3 90,0 170,0 200,0 42,8 58,8 76,3 0,68 0,88 12,1 9,9 11,0 0,78 0,93 7,6 8,8 11,8 13,6

PdG 3 / re 91,0 82,0 170,0 200,0 26,7 69,3 69,2 0,80 0,80 12,3 10,1 11,0 0,88 0,88 10,1 11,7 10,1 11,7

Abf 13 / li 94,6 80,0 175,0 200,0 44,1 57,2 72,0 0,68 0,85 12,2 10,1 11,0 0,78 0,91 8,0 11,8 11,7 17,3

Abf 13 / mi 62,4 40,0 130,0 200,0 50,6 45,9 47,5 0,54 0,56 13,1 11,4 11,6 0,73 0,75 6,0 8,8 6,3 9,3

Abf 13 / re 25,7 18,5 45,0 63,0 18,9 18,1 19,5 0,21 0,23 15,1 12,9 13,8 0,46 0,48 1,5 2,2 1,7 2,5

Abf 8 / li 118,5 110,0 175,0 200,0 19,0 73,3 90,2 0,87 1,07 11,7 9,6 11,0 0,90 1,03 11,7 17,3 16,5 24,4

Abf 8 / mi 28,4 26,0 50,0 63,0 20,9 20,0 21,6 0,24 0,26 14,9 12,2 13,5 0,48 0,50 1,7 2,5 1,9 2,8

Abf 8 / re 94,7 85,0 170,0 200,0 24,6 69,1 72,0 0,82 0,85 12,2 10,0 11,0 0,89 0,91 10,9 16,1 11,7 17,3

Abf S / li 98,3 88,0 175,0 200,0 51,2 61,6 74,8 0,73 0,89 12,1 10,0 11,0 0,82 0,93 9,0 13,2 12,4 18,3

Abf S / mi 100,5 90,0 175,0 200,0 32,7 53,9 76,5 0,64 0,91 12,1 9,9 11,0 0,75 0,94 7,2 10,6 12,8 18,9

Abf S / re 107,0 98,0 175,0 200,0 63,2 69,7 81,4 0,83 0,96 11,9 9,8 11,0 0,88 0,98 10,9 16,1 14,1 20,8

PP A/ mi 69,1 45,0 150,0 200,0 65,7 53,4 52,5 0,77 0,75 12,8 11,1 11,3 0,79 0,78 10,2 12,4 9,9 12,1

PP 5 / li 81,0 66,0 170,0 200,0 60,6 57,6 61,7 0,83 0,89 12,5 10,4 11,0 0,80 0,84 11,1 13,5 12,5 15,2

PP 5 / mi 31,3 20,0 53,0 200,0 15,9 29,5 23,8 0,42 0,34 14,6 12,7 13,4 0,61 0,53 4,4 5,3 3,1 3,7

PP 8 / li 0,1 0,1 0,2 0,6 0,3 0,1 0,1 0,00 0,00 37,4 32,7 34,6 0,03 0,03 0,0 0,0 0,0 0,0

PP 8 / mi 113,9 105,0 175,0 200,0 54,6 69,1 86,7 0,99 1,24 11,8 9,7 11,0 0,86 1,00 14,4 17,5 21,0 25,6

PP 8 / re 119,8 110,0 175,0 200,0 24,6 80,4 91,1 1,15 1,31 11,7 9,6 11,0 0,95 1,03 18,5 22,4 22,8 27,7

Parameter der K

orngrössenverteilungen (Surber-Sampling, E

inzelproben) und abgeleitete hydraulische G

rössen (Prognose der Wirkung künstl. H

ochwasser)

A 6.1: Parameter der Weibullkurven

Abfluss (l/s) threshold Shape Scale PdG 500 0,02 0,9593 0,4354

1 190 0,02 1,1235 0,5702 2 500 0,02 1,2571 0,9986

Abf 500 0,02 1,0352 0,3591 1 190 0,02 1,3401 0,4951 1 800 0,02 1,5849 0,7072 2 510 0,02 1,4313 0,9246

PP 710 0,02 0,8161 0,273 1 670 0,02 0,735 0,3363 2 260 0,02 0,7577 0,4124 2 950 0,02 0,8667 0,6483

A 6.2: Flächen (bezogen auf 100m Bachlänge) und Anteile der Strömungshabitate bei unterschiedl. Abflüssen

Punt dal Gall Abfluss (m³/s)

0,5 Winterdotation

1,19 heutige

Sommerdotation Nacht

1,45 geplante

Sommerdotation Tag + Nacht

2,5 heutige

Sommerdotation Tag

HK Fläche (m²) % Fläche (m²) % Fläche (m²) % Fläche (m²) % 0 - 2 53 4 53 4 47 3 33 2 2 - 7 500 41 507 37 473 35 373 27

7 - 12 633 51 720 53 733 54 773 56 12 - 17 47 4 67 5 93 7 180 13

> 17 0 0 7 1 13 1 33 2

Abfischstrecke Abfluss (m³/s)

0,5 Winterdotation

1,19 heutige

Sommerdotation Nacht

1,45 geplante

Sommerdotation Tag + Nacht

2,5 heutige

Sommerdotation Tag


7 - 12 613 44 653 46 693 49 827 56 12 - 17 20 1 27 2 40 3 133 9

> 17 0 0 0 0 0 0 20 1

Punt Periv Abfluss (m³/s)

0,71 "Winterdotation"

1,67 "heutige

Sommerdotation Nacht"

2,0 "geplante

Sommerdotation Tag + Nacht"

2,95 "heutige

Sommerdotation Tag"


7 - 12 627 44 800 52 833 53 920 56 12 - 17 13 1 60 4 80 5 193 12

> 17 0 0 0 0 7 0 33 2

A 6.3: Strömungspräferenzkurven

Baetis spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)Baetis alpinus**

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Ecdyonurus spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Rhithrogena spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Isoperla spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Simulium spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Protonemura spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Leuctra spp.*

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

Gammarus fossarum***

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Halbk ugelnummer

Indi

vidu

enhä

ufig

kei

t (%

)

* aus Präferenzdaten vom Brenno (Fassnacht, 1999), ** Präferenzkurve aus DVWK 1999,*** Präferenzkurve aus Schmedtje (1995)

A 7.1: Makrozoobenthos-Bestand

Strecke PP Abf PdGFST-Profil A 8 8 8 5 5 5 5 Σ S S S 8 8 8 13 13 13 Σ 3 3 3 7 7 7 10 10 10 Σ

Stelle 12,8

li, 5

,1

mi 1

4,4

re 2

0,2

7,2

12,2

a

12,2

b

12,2

(g

esam

t)

5 Pr

oben

re 8

,0

mi 1

1,5

li 15

,5

re 6

,5

mi 1

2,0

li 17

,0

re 7

,0

mi 1

0,5

li 13

,5

9 Pr

oben

re 1

4

mi 1

2

li 9

re 1

2

mi 7

li 4,

5

re 4

mi 9

li 13

9 Pr

oben

Datum

Bemerkungen

z. T

. Moo

se

Schl

amm

Strö

mun

g

0-5

cm T

iefe

5-10

cm

Tie

fe

Inse

lrand

Strö

mun

gs-

rinne

zeitw

eilig

üb

erst

röm

t

Strö

mun

gs-

rinne

(Ran

d)

flach

e U

ferb

ank

flach

e U

ferb

ank

Hau

ptrin

ne

Kie

sban

k, u

h.

Blo

ck

Kie

sban

k

Hau

ptst

rom

, R

iffle

Kie

s-/

Stei

nban

k

Neb

enst

rom

Methode

TURBELLARIA 155 0 27 23 22 38 14 52 279 375 148 53 25 115 73 205 50 98 1142 37 9 33 7 25 48 1438 350 222 2169Crenobia alpina 155 27 23 22 38 14 52 279 375 148 53 25 115 73 205 50 98 1142 37 9 33 7 25 48 1438 350 222 2169NEMATODA 0 0 0 0 8 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

Nematoda indet. 8 8 0 1 1OLIGOCHAETA 25 2 9 7 7 2 21 23 73 16 8 8 18 18 1 8 5 5 87 11 3 4 11 16 5 2 15 8 75

Lumbriculidae 15 2 9 7 7 2 20 22 62 16 8 8 18 9 0 4 2 3 68 6 0 4 0 16 5 2 15 8 56Stylodrilus sp. 0 16 18 9 4 2 3 52 6 4 15 5 30Stylodrilus heringianus 15 3 1 3 22 8 8 16 8 1 3 12Enchytraeidae 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 2Enchytraeidae indet. 0 0 2 2ACARI 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Acari indet. 0 3 3 0CRUSTACEA: Amphipoda 215 0 350 200 16 30 96 126 907 1263 384 293 110 280 98 522 150 80 3180 87 46 602 31 110 131 3800 1250 1118 7175

Gammarus fossarum 215 0 350 200 16 30 96 126 907 1263 384 293 110 280 98 522 150 80 3180 87 46 602 31 110 131 3800 1250 1118 7175EPHEMEROPTERA 10 0 5 39 0 3 0 3 57 123 0 16 51 5 45 9 15 12 276 16 0 2 1 1 2 61 41 8 132Baetis alpinus 10 1 38 3 3 52 120 13 45 3 38 9 12 10 250 16 1 1 1 2 56 41 4 122Baetis rhodani 1 1 2 3 3 6 2 7 3 2 26 1 4 4 9Ecdyonurus venosus 3 3 0 0PLECOPTERA 30 0 2 32 0 1 0 1 65 17 3 2 4 2 4 2 1 1 36 0 0 0 2 0 0 5 2 0 9Protonemura sp. 24 28 52 4 1 3 8 3 2 5Nemoura mortoni 1 1 1 3 0 1 1Capniidae 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 2

Capnia nigra Im ♀ 0 0 2 2

Leuctridae 1 0 1 2 0 0 0 0 4 11 3 2 3 2 1 1 1 1 25 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1Leuctra sp 1 1 2 4 11 3 2 3 2 1 1 1 1 25 1 1Perlodidae 4 0 0 1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Isoperla sp. 4 1 5 0 0

jeweils 0,1 m² (Surber-Sampler) jeweils 0,1 m² (Surber-Sampler) jeweils 0,1 m² (Surber-Sampler)

Punt Periv Abfischstrecke Punt dal Gall

24.-26.06.199925./26.06.199912./15.08.1999

A 7.1: Makrozoobenthos-Bestand

Strecke PP Abf PdGFST-Profil A 8 8 8 5 5 5 5 Σ S S S 8 8 8 13 13 13 Σ 3 3 3 7 7 7 10 10 10 Σ

Stelle 12,8

li, 5

,1

mi 1

4,4

re 2

0,2

7,2

12,2

a

12,2

b

12,2

(g

esam

t)

5 Pr

oben

re 8

,0

mi 1

1,5

li 15

,5

re 6

,5

mi 1

2,0

li 17

,0

re 7

,0

mi 1

0,5

li 13

,5

9 Pr

oben

re 1

4

mi 1

2

li 9

re 1

2

mi 7

li 4,

5

re 4

mi 9

li 13

9 Pr

oben

Datum

Punt Periv Abfischstrecke Punt dal Gall

24.-26.06.199925./26.06.199912./15.08.1999

TRICHOPTERA 5 0 11 9 1 0 0 0 26 31 70 24 10 12 8 2 2 10 169 3 3 4 0 7 5 26 4 13 65

Rhyacophilidae 4 0 9 9 1 0 0 0 23 31 1 4 7 0 2 0 0 2 47 0 0 1 0 0 1 12 3 7 24Rhyacophila sp. 4 9 9 1 23 31 1 4 7 2 2 47 1 1 12 3 7 24Limnephilidae 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 69 20 3 12 6 2 2 8 122 3 3 3 0 7 4 14 1 6 41Allogamus auricollis 0 17 1 1 1 20 1 4 3 1 2 11Drusus biguttatus 0 69 3 3 10 6 1 1 7 100 2 3 3 3 1 13 4 29DIPTERA 639 9 133 188 269 42 44 86 1324 486 4 5 255 51 39 11 10 28 889 17 7 5 41 12 9 319 323 17 750Limoniidae 0 1 0 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 9 1 1 0 1 13 0 1 1 0 2 0 0 0 0 4Dicranota sp. La 1 1 2 1 9 1 1 1 13 1 1 2 4Psychodidae 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Psychodidae indet. 0 1 1 0Chironomidae 637 8 132 173 259 36 33 69 1278 485 4 4 255 42 37 10 10 27 874 17 6 3 40 10 8 312 323 15 734Chironominae 39 1 5 1 6 3 1 4 56 10 1 1 2 14 0 4 2 0 34 2 1 1 0 0 1 4 2 1 12Chironominae: Chironomini 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 0 3 0 0 6Chironominae: Tanytarsini 39 0 5 1 6 3 0 3 54 10 1 1 2 14 0 4 2 0 34 0 1 0 0 0 1 1 2 1 6Orthocladiinae 584 4 123 152 247 32 29 61 1171 361 3 3 144 21 36 4 7 7 586 8 3 0 8 2 2 278 140 13 454Eukiefferiella sp. xxx xx xx xx x x x 0 xxx xx x x 0 xxx xx x 0Diamesinae 14 3 4 20 6 1 3 4 51 114 0 0 109 7 1 2 1 20 254 7 2 2 32 12 5 29 180 1 270Prodiamesinae 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1Simuliidae 0 0 0 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Simuliidae indet. 2 2 0 0Empididae 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Wiedemannia/Clinocera 0 1 1 0Athericidae 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Atherix ibis 1 1 0 0

Gesamtsumme 1079 11 537 498 323 116 175 291 2739 2314 617 401 474 483 269 759 233 235 5785 171 68 650 93 171 201 5652 1985 1387 10378

PFLANZENAlgen: Hydrurus foetidus x x x x x x x x x x x x x xMoose: Drepanocladus sp. x x x x x x x x x x x x x x x x

x = Vorkommen nicht quantifiziert

Im = Imago, Pu = Puppe, La = Larve

det. U. Mürle & J. Ortlepp (HYDRA)

Struktur (Abb. 7.4)

FischNr. Länge (cm)

Gewicht (g) Kondition ( ) Struktur (Abb. 7.4)

FischNr. Länge (cm) Gewicht (g) Kondition ( ) Struktur (Abb. 7.4)

FischNr. Länge (cm) Gewicht (g) Kondition ( )

1 1 30,0 287 1,063 13 35 23,5 154 1,187 23 -2 2 27,5 227 1,092 36 7,8 n.f. n.f. 24 -

3 28,5 275 1,188 37 15,8 44 1,116 25 -3 4 32,0 353 1,077 38 13,8 27 1,027 26 -

5 31,5 339 1,085 39 9,1 8 1,062 27 -6 27,5 253 1,217 40 6,1 n.f. n.f. 28 -7 29,5 313 1,219 14 41 22,5 137 1,203 29 69 29,5 292 1,1378 26,5 189 1,016 42 33,0 450 1,252 70 23,0 131 1,0779 24,2 141 0,995 43 28,4 275 1,201 71 27,5 249 1,19710 22,9 118 0,983 44 21,8 123 1,187 72 23,7 162 1,21711 17,8 59 1,046 45 23,2 132 1,057 73 19,8 96 1,237

4 12 22,8 131 1,105 46 33,3 399 1,081 74 27,5 261 1,2555 - 15 47 27,0 280 1,423 75 19,8 83 1,0696 13 21,8 121 1,168 48 6,6 n.f. n.f. 30 76 x x x7 14 33,5 422 1,122 16 49 19,0 89 1,298 77* 38,0 620 1,13

15 34,2 436 1,09 50 28,8 302 1,264 78 33,5 405 1,07716 32,0 458 1,398 51 34,0 480 1,221 79 30,0 310 1,14817 30,9 387 1,312 52 21,8 113 1,091 80 27,5 269 1,29318 30,4 327 1,164 53 30,2 336 1,22 81 25,7 200 1,17819 25,5 200 1,206 54 27,5 264 1,269 31 82 23,5 n.f. n.f.20 27,4 253 1,23 55 29,5 272 1,06 83 18,0 56 0,9621 27,4 263 1,279 56 26,0 208 1,183 84 19,5 70 0,944

8 22 28,0 245 1,116 57 19,5 86 1,16 85 17,0 46 0,9369 23 x x x 17 58 30,5 337 1,188 32 86 27,5 242 1,164

24 28,0 243 1,107 18 59 31,3 347 1,132 87 8,0 n.f. n.f.25 26,4 236 1,283 60 36,4 458 0,95 33 88 20,4 95 1,11926 19,0 66 0,962 61 24,8 150 0,983 89 29,5 263 1,024

10 27 31,3 331 1,079 62 31,8 378 1,175 90 31,0 393 1,31911 28 32,8 439 1,244 63 30,3 278 0,999 91 18,0 76 1,303

29 32,2 288 0,863 64 28,9 284 1,177 92 33,0 443 1,23330 25,5 219 1,321 19 65 x x x 93 26,0 234 1,331

12 31 27,6 250 1,189 20 - 94 26,0 234 1,33132 23,0 147 1,208 21 66 28,0 209 0,952 95 24,0 213 1,54133 17,0 65 1,323 22 67 11,7 n.f. n.f. 96 20,0 83 1,03834 6,2 n.f. n.f. 68 6,5 n.f. n.f. 34 97 25,8 187 1,089

98 13,1 23 1,023x = Fisch entkommen, * = Regenbogenforelle, n.f. = nicht feststellbar

Befischungsdaten (Punktbefischung "A

bfischstrecke")Datum: 6.8.99, Uhrzeit (Beginn): 1130 UhrWetterlage: bedeckt - heiterAbfluss: 2,5 m³/s

A 7.2:

Fototafeln 1 Blick von der Staumauer auf die Untersuchungsstrecke Punt dal Gall 2 Untersuchungsstrecke Punt dal Gall - mittlerer Abschnitt 3 Untersuchungsstrecke Punt dal Gall - unterer Abschnitt

4 "Abfischstrecke" - oberer Abschnitt 5 "Abfischstrecke" - mittlerer Abschnitt (bei Winterdotation: 0,5 m³/s) 6 "Abfischstrecke" - unterer Abschnitt

7 Untersuchungsstrecke Punt Periv - oberer Abschnitt (bei Winterdotation, mit trockengefallenem Uferstreifen)

8 Untersuchungsstrecke Punt Periv - mittlerer Abschnitt (Übergang zu aufgestautem Becken)

9 Punt Periv: Übergang aufgestautes Becken - Gefällestrecke 10 Punt Periv: wie Bild 9, linker Bacharm durch Rutschung (5.8.99) verschüttet

11 Stein aus der Deckschicht mit Kolmationsmatrix 12 Kolmatierter Sohlbereich nach Entfernung des Deckschichtmaterials 13 Vermooste und veralgte Sohle bei Punt dal Gall 14 Uferbereich bei Punt dal Gall mit Feinsedimentablagerung (mit Crenobia alpina)

15 Becken - durch seitlichen Schuttfächer aufgestaut - mit Feinsedimentablagerung 16 Kurzfristig aufgetretene, starke Trübung unterhalb Punt dal Gall (6.8.99, vermutlich als

Folge von Kieswaschung) 17 Laichgrube bei Punt Periv 18 FST-Messung 19 Core-Freezing

Verdankung

Hiermit danke ich allen, die zur Entstehung dieser Arbeit beigetragen haben.

Mein besonderer Dank gilt

Prof. M. Meurer (Institut für Geographie und Geoökologie IfGG I, Universität Karlsruhe) für die Annahme des Themas, Betreuung und Begutachtung der Arbeit,

Prof. J. Giesecke (Institut für Wasserbau IWS, Universität Stuttgart) für die Begutachtung der Arbeit,

Dr. K. Jorde (IWS) für die grossartige Unterstützung bei Planung und Auswertung der FST-Messungen und für die kritische Durchsicht der Arbeit,

Andreas Eisner und Momtshil Jakimov (IWS) für den FST-Anfängerkurs am Brenno,

Dr. U. Uehlinger (EAWAG Dübendorf) für die Einführung in die Core-Freeze-Methode und die zur Verfügung gestellten Temperaturdaten,

Barbara Fassnacht (EAWAG) für die Benthosdaten vom Brenno,

Karin Jehn, Tillmann Buttschardt und Martin Kull (IfGG) für Anleitungen und Anregungen

Johannes Ortlepp (Büro HYDRA, Konstanz) für die Hilfe bei der Feldarbeit, der Benthos-bestimmung und für intensive fachliche Diskussionen,

Peter Rey und Johannes Ortlepp (Büro HYDRA, Konstanz und Öschelbronn) dafür, dass ich Computer und Programme des Büros nutzen konnte und für die Hilfe in allen EDV-Fragen,

der Landeshydrologie (Bern) für die Abflussdaten des Spöls,

den Mitarbeitern der Engadiner Kraftwerke AG, insbesondere den Herren Kirchen, Krüger und Moritz für die Einstellung der Wunschabflüsse, logistische Unterstützung und wertvolle Infor-mationen zum Kraftwerksbetrieb,

Pio Pitsch (Hauptfischereiaufseher des Unterengadins) für viele fachliche Anregungen, Unter-stützung der Feldarbeit (Elektrobefischung und Laichplatzkartierung), ihm und seiner Frau Hanne für schöne und kulinarisch hochwertige Stunden,

den Parkwächtern des SNP für die Zusammenarbeit bei Befischung und Laichplatzkartierung,

Göri Clavuot (Parkwächter) und seiner Familie für die freundliche Aufnahme im Spätherbst,

den MitbewohnerInnen des Laborhäuschens für viele genüssliche Abendstunden.

Der Nationalparkdirektion und der Wissenschaftlichen Nationalparkkommission (WNPK) danke ich für die Genehmigung der Feldarbeiten im Nationalpark, die Bereitstellung von Unterkunft und zahlreichen Informationen.

Die Arbeit wurde von der WNPK finanziell unterstützt. Die Kosten für den flüssigen Stickstoff übernahmen das IfGG (Karlsruhe) und die WNPK. Beiden Institutionen danke ich dafür herzlich.

Die Untersuchungsgeräte wurden dankenswerterweise zur Verfügung gestellt von der EAWAG (Dübendorf und Kastanienbaum), dem IfGG (Karlsruhe), dem Büro HYDRA (Konstanz) und der kantonalen Fischereiaufsicht Graubünden.

Meiner Mutter Lydia Mürle danke ich für ihr Verständnis und Unterstützung eines späten Stu-diums.

Documents

Morphologie und Habitatstruktur - hydra-institute.com · Morphologie und Habitatstruktur in der Ausleitungsstrecke einer alpinen Stauhaltung (Spöl, Schweizerischer Nationalpark,