Prozessorientiertes Planen am Beispiel der Gewässerentwicklung

Gewässerentwicklung ist heute mehr als nur eine Renaturierung im Sinne einer Wiederherstellung eines naturnahen Gewässerbildes, sondern eine ganzheitliche Aufgabe, welche die zahlreichen anthropogenen Einflussfaktoren gemeinsam mit den Wechselbeziehungen eines natürlichen Gewässersystems im Sinne des Fließgewässerkontinuums berücksichtigen muss. Nicht zuletzt ist die Gewässerentwicklung aufgrund gemeinsamer Rechtsnormen wie der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie, der Vogelschutz-Richtlinie, der EU-Wasserrahmenrichtlinie, den Wasser- und Naturschutzgesetzen des Bundes und der Länder sowie von schutzgebietsbezogenen Verordnungen wie die der Natura 2000-Gebiete nicht mehr nur auf naturschutzfachliche Instrumente beschränkt, sondern stellt auch Anforderungen an die Wasserwirtschaft, den Hochwasserschutz sowie die Berufs- und Freizeitschifffahrt auf den Gewässern. Diese Anforderungen sind an die Umweltqualitätsziele des "guten ökologischen Zustandes" sowie an Umsetzungsfristen gebunden. Die bestehenden Methoden sowie die Wissensbasis zur ökologischen Entwicklung der Gewässer werden seit Einführung der EU-Wasserrahmenrichtlinie ständig erweitert, um sowohl die Entwicklungsziele als auch die vielfältigen Einflüsse und die sich überlagernden Nutzungsansprüche an und auf den Gewässern bei der Planung berücksichtigen zu können.

Renaturierungsbedarf und Umsetzung

Derzeit erreichen rund 90 Prozent aller Oberflächenwasserkörper in Deutschland nicht den von der EU-Wasserrahmenrichtlinie geforderten "guten ökologischen Zustand". In diesem zeigen die Gewässer trotz anthropogener Veränderungen nur geringe Abweichungen von ihrem natürlichen, das heißt, dem Referenzzustand. Die aktuellen Veränderungen der Gewässer beeinträchtigen die ökologischen Funktionen der Gewässer, wie etwa die Selbstreinigungskraft, und führen zu einem überproportionalen Biodiversitätsverlust. Die Maßnahmenprogramme sind daher ein wichtiger Bestandteil der Bewirtschaftungspläne, um Veränderungen und Belastungen zu reduzieren und den ökologischen Zustand der Gewässer bis 2021 beziehungsweise bis spätestens bis 2027 zu verbessern. Die wichtigsten Maßnahmen sind solche zur Verbesserung der Hydromorphologie und Wiederherstellung der Durchgängigkeit in Längs- und Querrichtung, das heißt, die Wiederanbindung von Auen und Überflutungsflächen (41 % aller Maßnahmen) sowie die Reduzierung des Eintrages von Nähr- und Schadstoffen aus diffusen und Punktquellen (38 % aller Maßnahmen) (UBA/ BMUB 2016). Die Auswahl und Umsetzung der Maßnahmen berücksichtigt die Wechselwirkungen zwischen den Nutzungen, wie zum Beispiel des Uferverbaus oder der Stauhaltung, und den von Ihnen hervorgerufenen Umweltbelastungen einschließlich des sich daraus einstellenden Gewässerzustandes sowie die notwendigen Maßnahmen zur Verringerung der Belastungen. Die Berücksichtigung dieser Wechselwirkungen gewährleistet eine zielgerichtete Maßnahmenplanung zur Verbesserung des Gewässerzustands, weil bei der Auswahl der Maßnahmen die Ursachen für die Defizite im Gewässer bekannt sind und die Maßnahmen bestmöglich auf Behebung dieser Defizite ausgerichtet werden können.

Nachdem die Renaturierung eines nach diesem Prinzip identifizierten Gewässerabschnittes erfolgt ist, wandern die aquatischen Lebensgemeinschaften aus angrenzenden Gewässerabschnitten, welche bereits einen besseren ökologischen Zustand, das heißt, eine leitbildkonforme Biozönose besitzen (Besiedlungsquellen) ein. Die theoretisch mögliche Wiederbesiedlung wird als "Wiederbesiedlungspotenzial" beschrieben. Neben der Entfernung zwischen der Renaturierungsstrecke und der Besiedlungsquelle können eine intensive Landnutzung oder eine hydromorphologische Degradation sowie Wanderhindernisse die Wiederbesiedlung erschweren oder verhindern. Für die Arten des Makrozoobenthos und der Fische sind Besiedlungsquellen in einer Entfernung bis maximal fünf Kilometer von der Renaturierungsstrecke erforderlich, damit diese erfolgreich in die Abschnitte einwandern können (Stoll et al. 2013). Daher ist für eine erfolgreiche Renaturierung eine Analyse des möglichst gesamten Einzugsgebietes in Bezug auf die vorhandenen Besiedlungsquellen und die Erreichbarkeit des Renaturierungsabschnittes erforderlich. Damit ist eine rasche Wiederbesiedlung von Renaturierungsstrecken grundsätzlich möglich beziehungsweise eine ausbleibende Wiederbesiedlung zu erklären. Dieses Vorgehen findet Berücksichtigung bei der Anwendung des "Strahlwirkungskonzeptes" (LANUV 2011). Durch das Konzept sollen Wasserkörper durch Strahlursprünge, das heißt, Abschnitte mit einem guten ökologischen Zustand sowie Strahlwirkstrecken, also solche zwischen den Strahlursprüngen, durch Trittsteine effektiv vernetzt und durchwanderbar gestaltet werden. Die Abschnittslängen wurden anhand der Dispersionseigenschaften der bewertungsrelevanten Zielarten ermittelt. Dadurch können Abschnitte identifiziert werden, deren prioritäre Entwicklung erfolgversprechend ist, weil sie nach einer Renaturierung aus angrenzenden Abschnitten wiederbesiedelt werden können (Dahm & Hering 2013).

Dieser Ansatz kann auch zur Wiederherstellung der Durchwanderbarkeit urbaner Gewässer eingesetzt werden. Die Urbanisierung wirkt sich insbesondere durch einen technischen Gewässerausbau sowie durch eine veränderte Wasserqualität infolge von Einleitungen und/ oder fehlender Beschattung auf die Biozönosen der Gewässer aus. Hinzu kommen häufig beengte räumliche Verhältnisse sowie sich überlagernde Nutzungsansprüche.

Renaturierungserfolg

Monitoringergebnisse von bisher umgesetzten Renaturierungen zeigen, dass häufig die Maßnahmen nicht, ansatzweise oder nur zeitverzögert zu einer Verbesserung des ökologischen Zustands geführt haben. Als Ursachen wurden der Einfluss des Einzugsgebietes und der Landnutzung besonders im Hinblick auf den Rückhalt von Nähr- und Schadstoffen sowie die natürlichen Abflüsse aufgeführt (Lorenz 2013). Weiterhin konnten die Renaturierungsstrecken aufgrund fehlender Besiedlungsquellen oder aufgrund von unangepassten Habitatstrukturen nicht wiederbesiedelt werden (Friberg et al. 2016).

Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass eine erfolgreiche Renaturierung aufgrund fehlender alternativer Bewertungsparameter nicht erkannt werden kann. Die strukturbasierten Ansätze der WRRL geben bisher ein statisches Ziel vor, welches für die Identifizierung und Bewertung erster Erfolge nach Abschluss einer Renaturierung ungeeignet sind. Untersuchungen haben gezeigt, dass Wiederbesiedlungen oft länger als zehn Jahre dauern. Dieses Zeitfenster überschreitet die Dauer der Bewirtschaftungszyklen von sechs Jahren.

Prozessorientiertes Planen

Der bisher ausbleibende oder sich langsam einstellende Erfolg der Maßnahmen führt zu einem holistischen Planungsansatz, bei dem das gesamte Gewässersystem im Sinne des Fließgewässerkontinuums auf verschiedenen Maßstabsebenen wie zum Beispiel auf der Einzugsgebietsebene oder auf lokaler Ebene unter Berücksichtigung der zeitlichen Komponente betrachtet wird. Erste Ansätze finden sich bei den prozessorientierten Planungs- und Entwurfsstrategien, die sich auf die Morphologie und die Beeinflussung dieser durch natürliche, dynamische hydromorphologische Prozesse beziehen (Zeller et al. 2012). Diese Art der Betrachtung ermöglicht sowohl die Berücksichtigung übergeordneter, ökologischer Entwicklungsprozesse mit ihren vielfältigen Auswirkungen auf die Gewässer und ihre Lebensgemeinschaften sowie auf lokale Restriktionen und Degradationen (Friberg et al. 2016). Zudem kann die morphologische Entwicklung als erlebbarer Bestandteil des Gewässers in die Planung einbezogen werden. Weiterhin sind Wechselwirkungen zwischen den hydromorphologischen Prozessen und der Gewässerflora bekannt, die einen weitaus größeren Einfluss auf die Gewässer und ihre Entwicklung besitzen als bisher angenommen. Die Einflüsse reichen vom Vegetationsanteil in den Einzugsgebieten bis hin zu einzelnen Pflanzen im und am Gewässer selbst. Bewachsene Einzugsgebiete wirken sich positiv auf den Rückhalt von Wasser und Schwebstoffen im Einzugsgebiet aus. Im und am Gewässer werden Pflanzen durch den Abfluss und die Strömung beeinflusst und haben Anpassungen entwickelt, um an diesen Standorten zu wachsen. Dabei beeinflussen sie auch die Entwicklung des Gewässers, etwa das Abflussverhalten oder den Sedimenttransport sowohl im Jahresverlauf als auch über viele Jahre während ihres Wachstums und ihrer Entwicklung. Nicht zuletzt wegen dieser Wechselwirkungen kommen Kail et al. (2007) zu dem Ergebnis, dass die bisherige Praxis, Totholz als Maßnahme zur Strukturierung in die Gewässer fest einzubauen (hard engineering), ungünstig ist. Dieser sind passive Maßnahmen zur Entwicklung von Vegetation und dem sich daraus einstellenden Totholz vorzuziehen (soft engineering). Durch dieses prozessorientierte Vorgehen ließen sich unnatürliche Totholzstrukturen und -dichten vermeiden und eine effektivere und leitbildgerechte Entwicklung realisieren.

Ganzheitliche ökologische Entwicklungsansätze

Insbesondere für urbane Gewässer kann dieser Ansatz zur Methode des prozessorientierten Planen und Entwerfens weitergedacht werden, um sowohl Nutzungsansprüche als auch Einflussfaktoren des städtischen Raumes gemeinsam mit den ökologischen Entwicklungszielen zu berücksichtigen. Der Einflussfaktor Mensch und die dadurch entstehenden Wechselwirkungen und Prozesse werden jedoch bislang oftmals wenig in Planungsansätzen als auch in ökologischen Betrachtungen berücksichtigt. Die Schnittstelle zwischen ökologischen, sozialen und kulturellen Systemen findet sich dementsprechend in den Ansätzen zur Entwicklung urbaner Gewässer bislang nur bedingt repräsentiert. Dabei weisen sowohl Dreiseitl (2012) als auch SCAPE Team (2014) auf die Bedeutung dieser Wechselbeziehungen hin. Im Kontext der stetig zunehmenden Dynamik von Urbanisierungs- und Transformationsprozessen und dem damit verstärkten Druck auf urbane Öko- und Freiraumsysteme erscheinen neue Ansätze und Leitbilder jedoch dringend notwendig und spiegeln sich im Diskurs der Grünen Infrastruktur wider. Die diesbezüglich formulierte Prämisse "... to explicitly define and combine different ecological, social, and economic functions when possible"…, (Pauleit et al. 2011) gilt es zu erweitern, indem unterschiedliche Arten von Prozessen als Ausgangspunkt der Planungs- und Entwurfsansätze für eine resiliente und lebenswerte Stadtentwicklung betrachtet werden sollten.

Dies bedingt ein deutliches Umdenken sowohl in freiraumplanerischer als auch ökologischer Hinsicht und erfordert ein inter- und transdisziplinäres Verständnis, welches die wechselseitigen Beziehungen natürlicher, sozialer und kultureller Systeme berücksichtigt und die stetige Transformation von (Frei)Raum durch unterschiedlichste Prozesse als Potenzial (an)erkennt. Dementsprechend spielen neben den natürlichen und ökologischen ebenso soziale und kulturelle Prozesse und Raumpraktiken eine wichtige Rolle bei der Entwicklung urbaner Gewässer, so dass diese einen vielschichtigen Interaktionsraum darstellen.

Die Entwicklung urbaner Gewässer als Aufgabenfeld könnte hierfür exemplarisch stehen und neue Wege diesbezüglich aufzeigen.

Umsetzung

Bei der Umsetzung spielt eine holistische und prozessorientierte Ausrichtung bisher eine untergeordnete Rolle, weil die Projekte oft eine "naturnahe Umgestaltung" als ökologische Zielstellung verfolgen und sich damit in erster Linie an dem statischen Ziel der veränderten Gewässergestalt orientieren. Ansätze für eine prozessorientierte Umsetzung finden sich dagegen bei ingenieurbiologischen Bauweisen, die zur Gewässerentwicklung eingesetzt werden. Die Techniken dienen auf der einen Seite der ingenieurmäßigen Ufersicherung und dabei gleichzeitig der Initiierung einer eigendynamischen, morphologischen Gewässerentwicklung. Auf der anderen Seite entwickelt sich mittel- und langfristig ein naturnaher Vegetationsbestand aus den mit den Bauweisen eingesetzten und sich etablierenden Pflanzen. Beide Aspekte werden bei der Planung und Umsetzung standortangepasst und gleichberechtigt berücksichtigt. Die langfristige Vegetationsentwicklung ist durch die natürliche Konkurrenz zwischen den eingesetzten Pionier- und Schlusswaldarten Bestandteil der Planung und kann bei Bedarf durch einzelne Pflegeeingriffe gesteuert werden (Hacker & Johannsen 2012).

Nach diesen ingenieurbiologischen Prinzipien wurde für urbane Gewässer eine Technik nach dem Vorbild natürlicher selbstschwimmender Ufergesellschaften wie Schwingrasen und Schwingröhrichte entwickelt und erprobt. Die natürlichen Verlandungsgesellschaften stellen ökologisch stabile Sukzessionsstadien dar, die sich für die gesamte Zeit des Verlandungsprozesses des Gewässers selbstschwimmend auf dem Wasser ausbreiten. Eine künstliche Initiierung dieser Entwicklungsprozesse zur Etablierung selbstschwimmender Vegetationsstrukturen auf urbanen Gewässern bietet daher ein großes Entwicklungspotenzial in Gewässerabschnitten, die aufgrund der Uferverbauung oder anderer Nutzungen nicht von Vegetation besiedelt werden können. Diese schwimmenden Strukturen könnten die Funktion von Trittsteinen oder Strahlursprungsflächen nach dem Strahlwirkungskonzept im Rahmen des Bundesprogrammes "Blaues Band Deutschland" übernehmen, um sowohl die Durchwanderbarkeit aber auch die örtliche Gestaltung der Gewässer bei gleichzeitigem Erhalt der Nutzung, d. h. der Stauhaltung für die Schifffahrt zu gewährleisten. Darüber hinaus eignen sie sich aufgrund ihrer Variabilität, in freiraumplanerischen Entwurfsstrategien auf unterschiedlichen Maßstabsebenen räumlich-strukturell wie gestalterisch einbezogen zu werden. Die Berücksichtigung dieser Dynamik in prozessorientierten, freiraumplanerischen Konzepten zur Entwicklung und Gestaltung urbaner Gewässer trägt zudem zur Erlebbarkeit der Gewässer und deren Entwicklung bei und sollte entwurfsspezifisch eingesetzt werden, wobei auch Akteur-Raum-Beziehungen adressiert werden sollten. Hierfür ist jedoch ein dynamisches Raumverständnis notwendig, welches sich nicht mehr auf finale Entwicklungsstadien fokussiert, sondern mit Zwischenzielen und transitorischen Stadien operiert und natürliche, soziale und kulturelle Prozesse und deren Wechselwirkungen berücksichtigt.

Ausblick

Die Gewässerstruktur ist das Ergebnis physikalischer Prozesse (wie etwa Wasser- und Sedimenttransport) sowie der Vegetationsentwicklung und führt zu einem sich fortlaufend ändernden Gewässerbild. Die auftretenden Artengemeinschaften sind einerseits abhängig von der Gewässerstruktur und -güte und andererseits von funktionierenden ökosystemaren Prozessen und Wechselwirkungen (Nahrungsketten, Reproduktion). Diese dynamischen Prozesse und Funktionen innerhalb des Ökosystems sowie ihre Beziehungen untereinander sind ein geeignetes Werkzeug zur Diagnose und Entwicklung von multipel gestressten Gewässerökosystemen. Darauf aufbauend könnten alternative Umweltziele, also "Zwischenziele" auf dem Weg zum "guten ökologischen Zustand" formuliert werden. Die Auswirkung dieses Ansatzes auf die Zielerreichung der statischen Umweltqualitätsziele der WRRL mit ihren messbaren Zielgrößen ist dabei auch wegen der engen Zeitfenster der Bewirtschaftungszyklen noch nicht gelöst.

Darüber hinaus nehmen wassersensible Planungen im urbanen Kontext eine außerordentliche Stellung hinsichtlich der gesamtstädtischen (Freiraum)Struktur ein. Ihre explizite Einbindung in urbane Strukturen und Freiraumsysteme wird aufgrund ihrer unterschiedlichsten Funktionen sowie den damit verbundenen Ansprüchen, welche vielfältige Freizeitnutzungen, Wassermanagement, stadtklimatische und stadtökologische Funktionen umfassen, im Kontext stetig zunehmender Urbanisierungs- und Transformationsprozesse immer wichtiger.

Dies zeigt sich nicht zuletzt daran, dass wassersensible Planungen im Planungsprozess frühzeitig und fachübergreifend ansetzen und noch vor den übrigen Infrastrukturen und der Bebauung umgesetzt werden. Dafür bedarf es allerdings eines differenzierten, holistisch prozessorientierten Ansatzes sowie einer neuen Planungskultur und eines integrierten Entwurfsverständnis, welches durch eine inter- und transdisziplinäre Ausrichtung das Verhältnis zwischen Ingenieurwesen, Stadt-/Freiraum- und Umweltplanung neu formuliert und somit nicht nur zu neuen Konstellationen führt, sondern auch das Potenzial neuer Raumqualitäten und (Frei)Raumtypen umfasst. Am Beispiel der Entwicklung urbaner Gewässer zeigt sich dabei die Notwendigkeit der ausdrücklichen Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen ökologisch orientierter Planung und landschaftsarchitektonisch-freiraumplanerischem Entwurf zur prozessorientierten Entwicklung resilienter Städte.

Literatur

Dahm, V. & Hering, D. (2013): Damit sich Renaturierung lohnt - Konzept zur Ermittlung von Wiederbesiedlungsquellen im Einzugsgebiet. In: Natur- und Umweltschutzakademie des Landes Nordrhein-Westfalen (NUA) (Hrsg.): Erfolgskontrollen von Renaturierungsmaßnahmen an Fließgewässern. Seminarbericht Band 11: 43-48.

Dreiseitl, H. (2012): Blue-Green Infrastructures. Topos. The International Review of Landscape Architecture and Urban Design 81: 16-23.

Friberg, N.; Angelopoulos, N. V.; Buijse, A. D.; Cowx, I. G.; Kail, J.; Moe, T. F.; H. Moir; O'Hare, M. T.; Verdonschot, P. & Wolter, C. (2016): Effective River Restoration in the 21st Century: From Trial and Error to Novel Evidence-Based Approaches. In: Dumbrell, A. J. u. Kordas, R. L. (Hrsg.): Large-scale ecology. Model systems to global perspectives: 535-611.

Hacker, E. & Johannsen, R. (2012): Ingenieurbiologie. 383 S.

Kail, J.; Hering, D.; Muhar, S.; GERHARD, M. & PREIS, S. (2007): The use of large wood in stream restoration. Experiences from 50 projects in Germany and Austria. Journal of Applied Ecology 44 (6): 1145-1155.

Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfahlen (LANUV) (2011): Strahlwirkungs- und Trittsteinkonzept in der Planungspraxis. LANUV-Arbeitsblatt 16.

Lorenz, A. (2013): Welchen Einfluss hat das Einzugsgebiet auf den Erfolg von Renaturierungsmaßnahmen? In: Natur- und Umweltschutzakademie des Landes Nordrhein-Westfalen (NUA) (Hrsg.): Erfolgskontrollen von Renaturierungsmaßnahmen an Fließgewässern. Seminarbericht Band 11: 23-25.

Pauleit, S.; Liu, L.; Ahern, J. & Kazmierczak, A. (2011): Multifunctional Green Infrastructure Planning to Promote Ecological Services in the City. In: Niemelä, J. (Hrsg.): Urban ecology. Patterns, processes, and applications: 272-285.

Prominski, M.; Stokman, A.; Zeller, S.; Stirnberg, D. & Voermanek, H.; (2012): Fluss. Raum. Entwerfen. Planungsstrategien für urbane Fließgewässer. 296 S.

SCAPE Team (2014): Living Breakwater. Topos. The International Review of Landscape Architecture and Urban Design 87: 44-51.

Stoll, S.; Sundermann, A.; Lorenz, A. W.; Kail, J. & Haase, P. (2013): Small and impoverished regional species pools constrain colonisation of restored river reaches by fishes. Freshwater Biology 58 (4): 664-674.

Umweltbundesamt (UBA) & Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (2016): Die Wasserrahmenrichtlinie. Deutschlands Gewässer 2015. 148 S.