Anlage 13a_Machbarkeitsstudie zur verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner See.pdf

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NL Güstrow, Tieplitzer Str. 8, 18276 Groß Upahl Tel.: 038450 20034 e-mail: info@ihu-guestrow.de

• Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH

Kontakt: Internet: Geschäftsführer: Nebelring 15 www.institut-biota.de Dr. Dr. Dietmar Mehl D-18246 Bützow postmaster@institut-biota.de Dr. Volker Thiele Tel.: 038461/9167-0 Handelsregister: Fax: 038461/9167-55 Amtsgericht Rostock | HRB 5562

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Vertragsgrundlagen

AUFTRAGNEHMER & BEARBEITUNG: AUFTRAGGEBER:

Dr. Volkmar Rowinsky, IHU Frau Oleak Geschäftsführerin Dr. rer. nat. Tim G. Hoffmann, biota

M. Sc. Robert Schulz, IHU

M. Sc. Alexander Kost, biota

IHU Geologie und Analytik GmbH Wasser- und Bodenverband „Obere Warnow“

Tieplitzer Straße 8 Wald-Eck 7 18276 Groß Upahl 19417 Warin Tel./Fax: 038450-20034 Tel.: 38482/22241 E-Mail: info@ihu-guestrow.de E-Mail: WBV_Warin@t-online.de Internet: www.ihu-stendal.de

biota – Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH

Nebelring 15 FACHLICHE BERATUNG:

18246 Bützow Telefon: 038461/9167-0 Telefax: 038461/9167-50 Dr. Kemsis, StALU WM E-Mail: postmaster@institut-biota.de Internet: www.institut-biota.de

Vertragliche Grundlage: Vertrag vom 08.04.2019

Groß Upahl, den 31.03.2020

Dr. rer. nat. Dr. agr. Dietmar Mehl

Geschäftsführer

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

INHALT

1 Veranlassung und Zielstellung ............................................................................. 6

2 Planungsgrundlagen ............................................................................................ 7

2.1 Grundlagendaten ....................................................................................................... 7

2.2 Gewässerbegehung (AP2-5) ...................................................................................... 8

2.3 Vermessung (AP2-12) ................................................................................................ 8

2.4 Moorkundliche Untersuchungen (AP2-10 bis AP2-12) ............................................. 10

2.4.1 Methodik ...................................................................................................................... 10

2.4.2 Ergebnisse ................................................................................................................... 11

2.5 Abstimmungstermine (AP2-9) .................................................................................. 16

3 Örtliche Gegebenheiten (AP2-5, AP2-10) .......................................................... 16

3.1 Allgemeine Charakteristik des Plangebietes ............................................................ 16

3.2 Ist-Zustand des Gewässers ...................................................................................... 19

3.3 Historischer Zustand und Gewässerausbau ............................................................. 25

3.4 Bestehende wasserwirtschaftliche Verhältnisse ....................................................... 25

4 Randbedingungen (AP2-11, AP2-13) ................................................................. 27

4.1 Anforderungen entsprechend europäischer Wasserrahmenrichtlinie ........................ 27

4.2 Gewässertypbezogenes Leitbild .............................................................................. 29

4.3 Naturschutzrechtliche Anforderungen ...................................................................... 30

4.3.1 Schutzgebiete .............................................................................................................. 30

4.3.2 Gesetzlich geschützte Biotope .................................................................................... 30

4.4 Hydrologisch/hydraulischen IST-Zustand ................................................................. 31

4.5 Straßen und Wege ................................................................................................... 31

4.6 Träger Öffentlicher Belange ..................................................................................... 32

4.7 Eigentumsverhältnisse ............................................................................................. 32

4.8 Gewässerunterhaltung ............................................................................................. 32

5 Hydraulische Modellierung – IST-Zustand (AP2-14) .......................................... 33

5.1 Hydrologische Eingangsdaten (Mittlere Abflüsse) .................................................... 33

5.2 Ermittlung kritischer Hochwasserabflüsse HQ , HQ und HQ .............................. 36 2 10 100

5.3 Modellansatz und -wahl ........................................................................................... 38

5.4 Modellaufbau ........................................................................................................... 40

5.4.1 Geometrisches Modell ................................................................................................. 40

5.4.2 Parametrisierung (Gewässerrauheiten) ....................................................................... 41

5.4.3 Kalibrierung .................................................................................................................. 43

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Inhalt

5.5 Einfache Wasserspiegellagenberechnung für verschiedene hydrologische Durchflusssituationen bzw. ggf. Stauhöhen (ohne Grundwassermodell) zur Ermittlung der flächenhaften Auswirkungen (Grundwasserflurabstand) .................... 44

5.6 Ausuferungsverhalten und Überschwemmungen ..................................................... 47

6 Maßnahmenkonzeption (AP2-16) ...................................................................... 49

6.1 Maßnahmenvorschläge ............................................................................................ 49

6.2 Vorzugsvariante ....................................................................................................... 54

6.3 Maßnahmenkombination .......................................................................................... 55

6.4 Entwicklungskorridor ................................................................................................ 55

7 Hydraulische Modellierung – Planungsvarianten (AP2-14) ................................ 56

7.1 Modellanpassung für die Planungsvarianten ............................................................ 56

7.2 Parametrisierung (Gewässerrauheiten) .................................................................... 56

7.3 Einfache Wasserspiegellagenberechnung für verschiedene hydrologische Durchflusssituationen bzw. ggf. Stauhöhen (ohne Grundwassermodell) zur Ermittlung der flächenhaften Auswirkungen (Grundwasserflurabstand) .................... 58

7.4 Ausuferungsverhalten und Überschwemmungen ..................................................... 59

8 Kosten- und Flächenermittlung (AP2-19) ........................................................... 60

9 Quellen ............................................................................................................... 62

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

1 Veranlassung und Zielstellung

Laut Bewirtschaftungsplan (BWP) für die Flussgebietseinheit Warnow/Peene verfehlt der Wasserkörper WAOB-0700 den guten ökologischen Zustand. Eine Ursache hierfür sind Defizite in der Strukturgüte. Es sind laut BWP Maßnahmen im Wasserkörper und teilweise auch im Untersuchungsraum vorgesehen. Durch das laufende Bodenordnungsverfahren besteht eine günstige Flächenverfügbarkeit im Bereich des Polders oberhalb des Barniner Sees. Hier sollten Varianten der Verbesserung der Morphologie insbeson- dere die Möglichkeit einer Laufverlegung in den Altlauf geprüft werden. Die weiteren Maßnahmen des BWP werden im Zuge der Planung mitberücksichtigt.

Gegenstand der konzeptionellen Maßnahme ist die Warnow (Wasserkörper WAOB-0700) oberhalb des Barniner Sees (Station 111+985 bis 115+000). Bei dem Wasserkörper handelt es sich nach LAWA Typi- sierung um einen organisch geprägten Bach (Typ 11). Der Wasserkörper WAOB-0700 ist als natürlich eingestuft. Für den Untersuchungsraum der Machbarkeitsstudie wird derzeit ein Bodenordnungsverfahren durchgeführt.

In der Studie sollen insbesondere folgende Aspekte abgeklärt werden:

• Ausloten von Maßnahmen zur Erreichung des guten ökologischen Zustands

• Verbesserung der Morphologie und strukturelle Aufwertung des Gewässerprofils (Variante 1 und 2) oder Entfernen der Verrohrungen und Neutrassierung des Gewässerlaufes (Vari- ante 3)

• Berücksichtigung der hydraulischen Leistungsfähigkeit

Die Bearbeitung erfolgte auf Grundlage der Rahmenvereinbarung zwischen der Arbeitsgemeinschaft aus Institut biota und IHU Geologie und Analytik und dem Landesamt für innere Verwaltung. In Tabelle 1-1 sind die beauftragten Leistungen des Arbeitspaketes (Arbeitspaket 2) aufgelistet.

Tabelle 1-1: Beauftragte Leistungen mit Beschreibung des Arbeitspaketes 2

AP2-6 Fotodokumentation erstellen, einschl. Einbindung in das FIS Wasser n. b.

AP2-8 Kurzcharakteristik der Ergebnisse für das Arbeitspaket (Text max. drei Sei- x ten, Übersichtskarte, Detailkarte, Fotos) zur Veröffentlichung in einer Doku- mentationsplattform nach Vorgabe des LUNG AP2-9 Abstimmungen: Beratungstermin beim Vorhabenträger x AP2-10 Planungsgrundlagen: Datenzusammenstellung und Auswertung, Feststel- x lung des Erfordernisses ergänzender Unterlagen

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

AP2-12 Vermessungsleistungen x

AP2-14 Hydrologische/Hydraulische Vorbemessung der Vorzugsvariante x

AP2-16 Maßnahmenkonzeption: Tabellarische Erarbeitung von Vorschlägen für x Maßnahmen und Kartendarstellung sowie Abstimmung mit dem Vorhabenträ- ger

AP2-18 Weitere Planungsschritte: Erarbeiten von Hinweisen für weitere Untersu- x chungen (Monitoring), Folgeplanungen und Maßnahmen AP2-19 Kostenermittlung x AP2-20 Darstellung des Plans in der mit dem Vorhabenträger abgestimmten Fassung x in Text und Karte zur Vorbereitung und Durchführung der Genehmigungs- phase

2 Planungsgrundlagen

2.1 Grundlagendaten

Für die Maßnahmenplanung lagen die in Tabelle 2-1 angegebenen Grundlagendaten vor. Sie weisen den Stand zum aktuellen Zeitpunkt auf.

Tabelle 2-1: Planungsspezifische Unterlagen

Bereitstellung durch Art der Daten

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Historische Karten z.B. Preußisches Urmesstischblatt (WMS, GDI-MV) Landesamt für innere Digitales Geländemodell, Rasterauflösung 1 m (LAiV M-V) Verwaltung M-V WBV „Obere Warnow“ Vermessung des Gewässernetzes im gesamten Projektgebiet Analoge Kartendarstellungen WBV „Obere Warnow“ Aussagen zur Unterhaltung im Plangebiet Unterlagen zu Gewässerausbau Untere Denkmalschutz- Bodendenkmale, Auszug aus dem Geodatenportal behörde Ludwigslust- Parchim LUNG, Archiv Geologi- Moorstandortkatalog M-V und weitere Archivunterlagen scher Dienst

Sonstige genutzte Fachdaten, Datenbanken FIS Wasser M-V (2019) Wasserkörper-Steckbrief Fließgewässer (http://www.wrrl- mv.de/doku/wksteckbrief/WAOB-0700.pdf)

2.2 Gewässerbegehung (AP2-5)

Gewässerbegehungen fanden sowohl im Beisein des Vorhabenträgers statt als auch eingebunden in Ver- messungsarbeiten. In Tabelle 2-2 sind alle Begehungen gelistet.

Tabelle 2-2: Begehungstermine

21.08.2019 IHU Gesamtes Projekt- Moorbohrungen in zwei Transekten (orientiert an gebiet mit gleichzeiti- den Bohrungen aus den 1960er Jahren) ger Besichtigung

11.10.2019 Institut biota Neue und Alte Vermessung von für die Modellierung benötigter Warnow Punkte, Durchflussmessung, Probebetrieb Schöpfwerk

2.3 Vermessung (AP2-12)

Grundlage für die Planung sind die durch die IHU Geologie und Analytik GmbH durchgeführten Vermes- sungen im Juni 2019 sowie die Vermessung des WBV „Obere Warnow“. Außerdem wurden durch Institut Biota im Oktober 2019 ergänzend Vermessungen durchgeführt. Es wurden der innerhalb der Machbar- keitsstudie betrachtete Gewässerabschnitt der Warnow und das angrenzende Gelände, Durchlassbau- werke und Einleitungen eingemessen. Dabei wurden die planungsrelevanten Vermessungspunkte grund- sätzlich mit Lage- und Höhenkoordinaten aufgenommen.

Die Vermessungen erfolgten mit einem Trimble-Präzisions-GPS-Gerät, unterstützt durch den SAPOS Kor- rekturdatendienst (hochpräziser Echtzeit-Positionierungs-Service HEPS, Lagegenauigkeit bis 1 cm, Hö- hengenauigkeit bis 2 cm). Dabei werden die folgenden Randbedingungen eingehalten:

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

• Anbindung an amtliche Höhen- und Lagebezugssysteme • Einmessen aller Punkte in x, y, z-Koordinaten • Ausgabe als Datentabelle mit Koordinaten und Attributen (shp, dbf, xls) • Attributierung aller Punkte nach Punktart/gemessenem Objekt (Gelände, Oberkante, Unterkante, Standpunkt, WSP (mit Messdatum), Profilnummer, Gewässerseite, Rohrsohle etc.) • Überwachung der Ionosphäreneinflüsse bei der GPS-Vermessung zur Qualitätssicherung

Die Daten wurden für die weitere Bearbeitung aufbereitet und sowohl im GIS abgebildet als auch im Auto- CAD in Form von Längsschnitten dargestellt.

Ergänzend zu den Vermessungen wurden die amtlichen Daten des Landesamtes für innere Verwaltung (LAiV) hinzugezogen. Für den Untersuchungsraum liegt flächendeckend das Digitale Geländemodell in einer Auflösung von 1m x 1m (DGM 1) vor. Dies wird mit einer Höhengenauigkeit von 0,15 – 0,20 m ange- geben.

Ein Vergleich der Vermessungspunkte mit dem DGM liefert für den Planungsraum eine Abweichung von im Mittel 0,12 m (Abbildung 2-1). Hinsichtlich der Abweichungen ist keine räumliche Differenzierung fest- stellbar (Abbildung 2-2). Die Korrektur des DGM erfolgte daher für den gesamten Untersuchungsraum gleichermaßen. Das DGM wurde um die mittlere Abweichung von 12 cm nach unten korrigiert.

60 55

e tk 50 n u p s g 40 n u s s e 30 m r e V 20 r e d lh 10 a 5 z n 2 A 0

0 -0,3 -0,25 -0,2 -0,15 -0,1 0 > 0 Abweichung in m

Abbildung 2-1: Histogramm der Abweichung der Vermessungspunkte vom DGM1

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

Abbildung 2-2: Abweichung des DGM1 von den Vermessungsdaten

2.4 Moorkundliche Untersuchungen (AP2-10 bis AP2-12)

2.4.1 Methodik

Wesentliche Grundlage für die Planung sind die Unterlagen aus dem Moorstandortkatalog M-V, in dem die zum Untersuchungsraum bekannten Unterlagen zu Moorverbreitung und -aufbau verwendet wurden (MOORSTANDORTKATALOG M-V 1996). Diese und weitere Unterlagen wurden im Archiv des LUNG M-V (Ge- ologischer Dienst) recherchiert und für das vorliegende Gutachten verwendet. Die Kenntnis von Moorauf- bau und –zustand (z.B. Verbreitung von wasserstauenden Schichten, Zustand der Moorböden und erreich- ter Stand der Bodenentwicklung) sowie zum Mooruntergrund ist entscheidend für die Planung von Maß- nahmen in den Niederungsbereichen der Warnow.

Im Jahr 1959 wurden eine größere Zahl von Bohrungen (401) und Tiefenpeilungen (200) durchgeführt, die zur Erstellung eines Gutachtens genutzt wurden (ILLNER 1960). Dieses Gutachten und weitere Standort- gutachten wurden dazu verwendet, um im Rahmen des Moorstandortkatalogs M-V eine Moormächtigkeits- karte und eine Substrattypenkarte zu erstellen, die eine wichtige Planungsgrundlage für das vorliegende Gutachten bieten.

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Um den aktuellen Zustand der Moorböden innerhalb des Untersuchungsraumes zu erfassen, wurden am 21.08.2019 insgesamt 12 Bohrungen in verschiedenen Teilen des Polders durchgeführt. Die maximale Bohrtiefe betrug 2 m. Dabei wurden Bereiche ausgewählt, die bereits in den Jahren 1959 (ILLNER 1960) bzw. 1995 (MOORSTANDORTKATALOG M-V 1996) moorkundlich untersucht wurden. Die Bohrungen B1 bis B7 erfolgten südlich der Warnow im Bereich der Altbohrungen 309 bis 314. Die Bohrungen B8 bis B12 liegen nördlich der Warnow östlich einer größeren Mineralbodeninsel („Burgstädt“) und erstrecken sich bis nördlich der Alten Warnow (Altbohrungen 256 bis 258 und 79).

Für die Untersuchungen ist ein Kammerbohrer der Firma P & M verwendet worden (modifizierter Nachbau der in der Standortkartierung der DDR eingesetzten Klappsonde), der eine Kammerbreite von 5cm auf- weist. Um die Bodenbildung in den oberflächennahen Bereichen genauer erfassen zu können, wurde an jedem Bohrpunkt auch ein Flachschurf bis 50 cm Tiefe angelegt. Die Dokumentation der Bohrungen erfolgt nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005) in Schichtenverzeichnissen (Anlage AP2-11d). Die Lage der aktuell durchgeführten Bohrungen kann der Moormächtigkeitskarte (An- lage AP2-11b) entnommen werden.

Für die Dokumentation wurden außerdem zwei stratigraphische Profilschnitte gezeichnet (Anlage AP2- 11c), die teilweise parallel der aktuell durchgeführten Bohrungen verlaufen. Hier verläuft der Profilschnitt I teilweise im Bereich der Bohrungen 1 bis 7 und der Profilschnitt II im Bereich der Bohrungen 8 bis 12. Für die Darstellung der Höhen wurden die Angaben der aus dem Jahr 1977 vorliegenden Lage- und Höhen- pläne genutzt.

Zu beachten ist, dass in den vergangenen Untersuchungen die Bohrpunkte zwar möglichst lagegenau in eine Karte eingetragen wurden. Die Genauigkeit war dabei allerdings nicht sehr hoch. So können die aktu- ellen Untersuchungspunkte nur mit entsprechender Lage-Genauigkeit (Abweichungen von mehr als 10 m möglich) den Altbohrungen zugeordnet werden. Dies ist bei der Interpretation zu beachten, da aufgrund der standörtlichen Gegebenheiten in der Niederung die Substrate schnell wechseln können.

2.4.2 Ergebnisse

Größe und Verbreitung der Moorflächen

Die mit Karten erschlossene Moor- und Anmoorfläche beträgt 365,75 ha. Im Zentrum des Untersuchungs- gebietes, zwischen Alter Warnow und Warnow, wird das Moorgebiet von einer Mineralbodeninsel unter- brochen. In einem Teil der Niederung überdeckt eine Mineralbodenauflage von 1 bis 3 dm Mächtigkeit aus Sand (nach ILLNER 1960 auf 93 ha) das Moor (siehe Profilschnitt I mit den Altbohrungen 311 bis 315).

Mooraufbau und Moormächtigkeit

Die Moormächtigkeit im Gebiet, Summe aus Torf und Mudde, kann bis zu mehr als 10 m betragen. Nördlich der Warnow sind in größeren Teilen der Moorniederung extrem tiefgründige Moorstandorte (Moormächtig- keit über 50 dm) verbreitet. Diese erstrecken sich vor allem im Verlauf der Alten Warnow.

Der mineralische Untergrund besteht aus Sanden unterschiedlicher Körnung. In den Bereichen mit größe- rer Moormächtigkeit liegen zwischen dem mineralischen Untergrund und den oberflächennah anstehenden Torfen auch Seesedimente (= Mudden). Im Rahmen der Altgutachten wurden als Muddearten Sandmudde, (kalkreiche) Torfmudde und Kalkmudde erfasst, die eine Mächtigkeit von vorwiegend 23 dm aufweisen. Die maximal erfasste Muddemächtigkeit beträgt 90 dm. Vereinzelt wurde auch (kalkreiche) Tonmudde (mit Altbohrung 122, Profilschnitt I) erfasst.

Der Begriff Torfmudde wird in SUCCOW & JOOSTEN (2001: 63) für in Gewässern entstandene Ablagerungen verwendet, die „vorwiegend aus aufgearbeitetem, umgelagerten Torf (Erosion von Torfufern größerer Seen)…“ bestehen. Hierbei wird darauf verwiesen (2001: 62), dass die diagnostischen Möglichkeiten im Gelände für die Abgrenzung von stark muddehaltigen Torfen einerseits und Muddden mit eingewachsenen

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Pflanzenwurzeln andererseits oftmals begrenzt sind. Torfmudde (z. T. kalkreich) wurde z. B. mit den Alt- bohrungen 79 (Profilschnitt II) und 122 (Profilschnitt I) jeweils im Bereich der Alten Warnow erfasst, wo tiefere Seebecken bestanden. Unklar ist, ob zum Zeitpunkt der Bohrungen im Jahr 1959 der Begriff Torf- mudde im Sinne von SUCCOW & JOOSTEN (2001) verwendet wurde, oder ob hier lediglich nicht näher be- stimmbare Mischungen aus Torf und Mudde beschrieben sind.

In den tieferen Becken im Bereich der Alten Warnow wurden überwiegend kalkreiche Seesedimente, v.a. Kalkmudden, abgelagert (siehe v.a. Profilschnitt II).

Die Mächtigkeit der Torfe schwankt von 2 bis 33 dm. Es wurden Schilf-, Seggen-, Laubmoos- und Bruch- wald-Torfe erfasst, wobei Mischtorfe aus Seggen und Schilf sehr häufig waren. Die Torfe zeigen überwie- gend eine mittlere Zersetzung.

In folgender Tabelle werden auf der Grundlage der Moorkartierung von ILLNER (1960) die Moormächtig- keitsstufen aufgeführt. Danach beträgt die Moorfläche (Moormächtigkeit über 4 dm) zum Zeitpunkt der Kartierung im Jahr 1959 insgesamt 342,21 ha. Tief- bis extrem tiefgründige Moorstandorte (Moormächtig- keit > 12 dm) nehmen 79 % der Moorfläche ein. Die von limnischen Sedimenten (= Mudde) eingenommene Fläche beträgt 192,59 ha (56,3 % der Moorfläche).

Tabelle 2-3: Moormächtigkeitstufen im Untersuchungsraum (Bohrungen aus ILLNER 1960)

Moormäch- Bezeichnung (nach Fläche Anteil bezogen auf tigkeit (dm) TGL 24300/05, 1985) (ha) Moorfläche (%) Anmoor bis sehr flach- 0 – 4 23,54 - gründig Flach- bis mitteltief- 4 - 12 71,59 20,9 gründig Tief- bis sehr tiefgrün- 12 - 30 168,18 49,1 dig 30 - 50 Sehr tiefgründig 48,35 14,1

50 Extrem tiefgründig 54,09 56,3

Im Rahmen der aktuellen Kartierung wurden bis in 2 m Tiefe überwiegend Seggen- und Schilf-Torfe erbohrt, die in der Regel als Mischtorfe angetroffen wurden. In den Bohrungen ist stellenweise auch Erlen-Holz erfasst worden, ohne das reine Bruchwald-Torfe erbohrt wurden. Oberflächennah ist der Zersetzungsgrad infolge der Bodenbildung sehr hoch, in den nicht durch Bodenbildung veränderten Torfen herrscht der mitt- lere Zersetzungsgrad vor. Vereinzelt waren den Seggen-Torfen Laubmoose beigemischt.

In den Bohrungen 2, 3 und 9 wurden Kalkmudden angetroffen, als Bildungen in einem kalkreichen Stand- gewässer (Verlandungsmoor-Standorte). Einmal (B3) wurde zwischen Seggen-Torf und Kalkmudde eine schwach kalkreiche Grobdetritus-Mudde erbohrt.

Folgende Fotos dokumentieren einige der im Rahmen der Bohrungen erfassten Torfe und Mudden. In der Regel konnte die Substratabfolge bestätigt werden, wie sie bereits bei ILLNER (1960) in benachbarten Bohr- punkten erfasst wurden. Die Mächtigkeit der Torfe hat sich durch die Entwässerung und damit verbundenen Bodenbildungsprozesse reduziert. Mit Bohrung 6 ist bei 1,98 m Tiefe der Übergang von muddehaltigen Schilf-Torf zum Sanduntergrund dokumentiert (Versumpfungsmoor-Standort). Im Bereich der Alten Warnow wurden kalkreiche Torfe erbohrt, die teilweise auch einen höheren Eisenanteil aufweisen.

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

Zustand der Moorböden

Die Entwässerung der Warnow-Niederung führte zu einer Unterbrechung des Moorwachstums. Die Grün- landbewirtschaftung bei gleichzeitiger Melioration mit Schöpfwerk-Betrieb hat auf den Flächen zu Boden- bildungsprozessen geführt. Es bildeten sich vererdete Oberbodenhorizonte sowie im Unterboden ein Torf- bröckelhorizont, der ein ausgeprägtes Aggregatgefüge aufweist. Der Wechsel von Quellung und Schrump- fung führte zu Spannungen im Torfkörper und zur Zerreißung und Aufgliederung (Aggregierung) des Torf- körpers. Bei niedrigen Wasserständen führt die Sauerstoffzufuhr zu intensiven mikrobiellen Abbau- und Umsetzungsvorgängen, die die organische Substanz der Torfe abbauen. Die Prozesse Humifizierung (Ver- erdung) und Mineralisierung (oxidativer Torfverzehr) dauern bei weiterhin sehr niedrigen Wasserständen an.

Dieser Prozess ist bereits im Jahr 1995 mit Untersuchungen im Rahmen des Moorstandortkataloges do- kumentiert. Die aktuellen Untersuchungen belegen ebenfalls den fortgeschrittenen Bodenbildungsprozess. Die bodenkundlich veränderten Torfe zeigen einen sehr hohen Zersetzungsgrad. An allen Bohrpunkten wurde unter den etwa 2 dm mächtigen Vererdungshorizonten, die teilweise Übergänge zu Vermullungsho- rizonten aufweisen, bis zu 4 dm mächtige Unterbodenhorizonte ermittelt. Entsprechend der Bodenkundli- chen Kartieranleitung (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005) können diese Böden als „Erdniedermoor-Mul- mniedermoor“ bezeichnet werden (nach TGL 24300/04 1985: Erdfen bzw. Fenmulm).

Zwischen Warnow und Alter Warnow (östlich der Mineralbodeninsel), ein Bereich in dem im Zuge des SW- Baues Mitte der 1980er Jahre auch die Entwässerungsgräben ausbaut wurden, ist an der Oberfläche auch ein vermullter Oberboden angetroffen (B9) worden, der auf einen weit fortgeschrittenen Bodenbildungspro- zess hindeutet. Die Bodenkundliche Kartieranleitung (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005) bezeichnet

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

diese Böden als „Mulmniedermoor“ (nach TGL 24300/04 1985: Mulm). Hier stehen im Bereich der Alten Warnow kalkhaltige Torfe an. Der Kalkreichtum beschleunigt den Bodenbildungsprozess.

Abbildung 2-7: B1 (0–30 cm) – Übersandeter Bereich Abbildung 2-8: B2 (0-15 cm) – Vererdeter, stark zer- an der Warnow (Übersandung bis ca. 20 setzter Torf, durchwurzelt, Krümelgefüge cm) weist auf starke Vererdung

Ein Resultat der Bodenentwicklung auf den entwässerten zum Teil tiefgründigen Niedermoorstandorten ist die Moorsackung, die zur Entstehung eines ausgeprägten Mikroreliefs führt. Teilflächen mit größerer Moor- mächtigkeit sacken stärker als Teilflächen mit geringer Mächtigkeit.

Die höheren Anteile von Mineralboden im Oberboden der Niederungsstandorte lassen sich neben der Übersandung großer Teilflächen aus der langen Entwässerungsgeschichte der Niederungsflächen erklä- ren. Zum einen wurden Flächen (93 ha) aktiv übersandet. Zum anderen wird durch die Entwässerung ein Bodenbildungsprozess ausgelöst. Hierdurch wird die Torfbildung unterbrochen und von Abbauprozessen abgelöst. Hierzu gehören (nach LUTHARDT & ZEITZ 2014):

• Moorsetzung: Entleeren der Poren im Torf führt zum „Zusammensacken“ infolge des nun feh- lenden Auftriebs. Diese kann bei mächtigen Torfschichten mehrere dm betragen.

• Schrumpfung: Bildung von Schrumpfungsrissen und –klüften führen zur Bildung eines Segre- gatgefüges mit ungünstigen physikalischen Eigenschaften.

• Humifizierung und Mineralisierung: In der belüfteten Bodenzone beginnen oxidative und mik- robielle Bodenab- und Bodenumbauprozesse. Bei der Humifizierung werden schwer abbau- bare organische Reststoffe in höher molekulare Huminstoffe umgebaut. Die Mineralisierung umfasst den Abbau des organischen Materials zu einfachen anorganischen Substanzen. Ein Teil wird in Form von Gasen (Kohlendioxid und Lachgas) in die Luft abgegeben, ein Teil wird in tiefere Schichten verlagert oder über Vorfluter mit dem Wasser abgeführt. Der Prozess der Mineralisierung führt zur (relativen) Anreichung der mineralischen Bestandteile v.a. im Oberbo- den.

In der Summe führen diese Prozesse zu Höhenverlusten auf den Moorstandorten und damit zu einer Ab- nahme der Moormächtigkeit. In Abhängigkeit von den Standortbedingungen, der Intensität der Entwässe- rung und der Nutzungsform können die Höhenverluste in den gemäßigten Breiten nach verschiedenen Autoren (zit. in LUTHARDT & ZEITZ 2014: 118) 5 bis 25 mm pro Jahr betragen. Nach Untersuchungen von FELL et al. (2015) für das Land Brandenburg beträgt der Höhenverlust bei Moormächtigkeiten über 1 m ohne Berücksichtigung der Landnutzung 1,1 cm/Jahr. Von dieser Größenordnung ist auch annähernd für die untersuchten Niederungsstandorte auszugehen.

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

Im Rahmen des Moorgutachtens von ILLNER (1960) wurde bei einer festgelegten Entwässerungstiefe von 1,1 m die Moorsackung berechnet. Für die Bereiche die zum Zeitpunkt der Gutachtenerstellung noch Was- serstufen von 5+ und 4+ aufwiesen, wurden Moorsackungen von 0,08 m bis 0,68 m. berechnet. Diese Moorsackungen sind in den letzten Jahrzehnten teilweise eingetreten, wobei zu beachten ist, dass die Berechnung der Moorsackung nach den vorhandenen Formeln nur den physikalischen Prozess der Moor- sackung erfasst, nicht jedoch den Betrag, der durch Humifizierung und Mineralisierung verloren geht. Die für die Berechnungen zugrunde gelegte Entwässerungstiefe von 1,1 m wurde nur in Teilen der Niederung erreicht.

Tabelle 2-4: Moorsackungen zwischen 1977 und 2019 mit Angaben zur Moormächtigkeit (Altbohrungen der Profil- schnitte I und II)

Nr. Altbohrung Höhen alt Höhen aktuell (DGM Sackung Moormächtigkeit (Profilschnitt I, II) (1977) korrigiert, 2019) (m) in dm (1959) 79 (II) 37,00 36,46 0,54 >96 84 (II) 36,75 36,54 0,21 >95 99 (II) 37,65 37,32 0,33 30 122 (I) 36,42 36,12 0,30 >90 125 (I) 37,06 36,86 0,20 25 217 (II) 37,25 36,89 0,36 23 218 (II) 37,25 37,08 0,17 35 219 (II) 37,50 37,19 0,31 27 220 (II) 37,75 37,71 0,04 5 255 (II) 37,42 37,42 0,00 8 256 (II) 37,05 36,99 0,06 >90 257 (II) 36,65 36,42 0,23 >90 258 (II) 36,75 36,41 0,34 86 276 (I) 36,84 36,64 0,20 18 277 (I) 36,88 36,68 0,20 16 278 (I) 36,92 36,67 0,25 34 279 (I) 36,62 36,37 0,25 33 283 (I) 37,00 37,02 -0,02 21 309 (I) 36,70 36,52 0,18 46 310 (I) 36,90 36,51 0,39 48 311 (I) 37,55 37,03 0,52 44 312 (I) 37,55 37,13 0,42 25 313 (I) 37,70 37,34 0,36 25 314 (I) 37,95 37,62 0,33 7 315 (I) 38,15 38,02 0,13 10

Ein Vergleich der aktuellen Vermessung (DGM-Daten mit der aktuellen Vermessung korrigiert) mit vorhan- denen, älteren Lage- und Höhenplänen (Anlage AP2-11a) zeigt (Tabelle 2-4), unterschiedlich große Hö- hendifferenzen, v.a. in Abhängigkeit von der Moorsackung. Ein einfacher Zusammenhang zwischen Moor- mächtigkeit und Sackungsbetrag ist jedoch nicht herzustellen, da andere Faktoren wie die Substrattypen- folge und die Wasserstandsverhältnisse ebenfalls eine größere Rolle spielen. Eine genaue Verortung der Altbohrungen in Bezug zum aktuellen Lage- und Höhenplan war ebenfalls nicht genau möglich. Daher ist davon auszugehen, dass die Moorsackung - Moorsetzung einschließlich dem Betrag aufgrund von Humi- fizierung und Mineralisierung - auf den tiefgründigen Moorstandorten im Mittel 2 bis 5 dm beträgt.

Aus den beschriebenen bodenkundlichen Prozessen resultieren unterschiedliche Standorte auf der ehe- mals ebenen Mooroberfläche. Neben trockenen höher liegenden Standorten, die ganzjährig Grundwasser- spiegel unter Flur aufweisen, existieren Standorte, die Staunässe aufweisen und z. T. länger anhaltend überflutet sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die stark zersetzten bzw. vermulmten Oberböden ei- nen hohen Benetzungswiderstand aufweisen, so dass Niederschläge nur erschwert eindringen können.

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Auch die Wassernachlieferung aus dem Untergrund wird durch Aggregierungshorizonte stark behindert. Der Oberboden hat sein hohes Porenvolumen verloren. Das speicherbare und pflanzenverfügbare Boden- wasser ist gering. Dies führt zu einer Austrocknung der Standorte im Sommerhalbjahr.

Moortyp bzw. Gewässertyp

Nach den vorhandenen Unterlagen und den eigenen Untersuchungen sind im Untersuchungsraum die hydrologisch-genetischen Moortypen Versumpfungs- und Verlandungsmoor vorhanden. Auf mehr als der Hälfte der Moorfläche ist das Moor aus der Verlandung eines kalkreichen Sees hervorgegangen, der vor der Verlandung von einem Vorläufer der heutigen Warnow durchflossen wurde. Im Überflutungsbereich des Flusses existierte vor der Melioration als schmaler Saum vermutlich auch ein Überflutungsmoor, das aber über Bohrungen nicht dokumentiert werden konnte.

Als Fließgewässertyp hat sich nach den Untersuchungen und Abgleich mit dem Gewässersteckbrief ein „Organisch geprägter Bach“ (LAWA-Typ 11) ausgeprägt. Es wurden ausschließlich organische Bildungen erbohrt. Das Einzugsgebiet beträgt weniger als 100 km². Das Talbodengefälle ist gering.

2.5 Abstimmungstermine (AP2-9)

In Tabelle 2-5 sind die im Laufe des Projekts durchgeführten Abstimmungstermine aufgeführt. Neben ei- nem Auftakttermin zur Diskussion von Ausgangslage, Plan und Zielen fand zum Ende des Projektes ein weiteres Treffen statt, in dessen Rahmen die Projektergebnisse bis dato erläutert wurden und das weitere Vorgehen abgestimmt wurde.

Tabelle 2-5: Wesentliche Abstimmungsprozesse und Festlegungen

3 Örtliche Gegebenheiten (AP2-5, AP2-10)

3.1 Allgemeine Charakteristik des Plangebietes

Der Wasserkörper der Warnow (WAOB-0700) beginnt in der Ortschaft Kladrum ca. 10 km östlich von Cri- vitz. Er verläuft in nordwestlicher Richtung, durchfließt die Ortschaft Bülow und macht süd-westlich der Ortslage Demen einen deutlichen Knick nach Westen in Richtung der Ostsee-Nordsee-Wasserscheide (Abbildung 3-1). Ab diesem fast rechtwinkligen Knick passiert die Warnow eine Niedermoor-Niederung. Administrativ gehören alle durchflossenen Gemeinden zum Landkreis Ludwigslust-Parchim. Für die Studie ist nur der letzte Teil im Mündungsbereich des Barniner Sees (Stat. von 112+000 bis ca. 114+500) relevant. Hier sind die Gemeinden Barnin und Demen betroffen (Abbildung 3-1).

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Abbildung 3-1: Lage der Neuen und Alten Warnow und des Demener Bachs mit Stationierung und Gemeindegrenzen

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Die geologischen Verhältnisse im Plangebiet zeichnen sich in den Niederungsbereichen durch Moorbildun- gen aus (siehe Kap. 2.4). Für den Untersuchungsraum ist in den Randbereichen der Niederung laut den Kartendarstellungen eine Sander-Hochfläche verbreitet (Abbildung 3-2). Die geologischen Verhältnisse sind eine Grundlage für die Überprüfung der Gewässertypeinstufung (vergl. Abschnitt 4.2).

Abbildung 3-2: Geologische Verhältnisse im Plangebiet

Unmittelbar angrenzend an die Neue Warnow (aktueller Verlauf) befindet sich Grünland (feuchtes Grün- land) oder kleinteilig Wald (Laubwald). In einem Korridor von 50 m befindet sich beidseitig angrenzend an die Alte Warnow ausschließlich feuchtes Grünland. Infrastruktur (ausgenommen kreuzende Verkehrsein- richtungen) oder Siedlungsbereiche befinden sich nicht im Einflussbereich beider Gewässerrouten (Abbil- dung 3-3).

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Abbildung 3-3: Landnutzung an der Alten und Neuen Warnow

3.2 Ist-Zustand des Gewässers

Der Maßnahmenabschnitt wurde in den Jahren 1984/85 ausgebaut. Dabei wurden die Abflussverhältnisse des Gewässerlaufs grundlegend verändert (siehe Kapitel 3.3). Die derzeitige Route (Neue Warnow) ist durch einen ausgebauten gradlinigen Verlauf gekennzeichnet. Der morphologische Zustand ist im Pla- nungsgebiet demnach schlecht. Wanderungshindernisse in Form von Abfällen oder ökologisch unpassier- bare Durchlässe sind jedoch nicht vorhanden. Vor der Brücke (K110) kommt es zu übermäßiger Ansamm- lung von Sand und Schlamm auf der Sohle. Der Sand wird aus oberhalb liegenden Gewässerbereichen und aus den umliegenden Grünlandflächen eingetragen und wird aufgrund der hydraulisch ungünstigen Situation in diesem Bereich abgelagert. Die Auflandungen von homogenem sandigem Substrat stellt ein hydraulisches Hindernis dar und ist eine strukturelle Belastung. Die Ausbildung differenzierter Sohlstruktu- ren wird somit verhindert. Kurz vor Einmündung des Demener Bachs sowie am Beginn des Untersuchungs- abschnittes befindet sich je eine Sohlgleite. Die Sohlgleiten wurde vermutlich angelegt, um das Gefälle, das durch die Begradigung entstand, abzubauen. Die derzeit vorhandenen Querbauwerke können der Ta- belle 3-1 sowie der Abbildung 3-1 entnommen werden.

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Tabelle 3-1: Querbauwerke im Untersuchungsgebiet mit derzeitiger Stationierung und Gewässer, Kennwerten und Bestimmung der ökologischen Durchgängigkeit (Quelle: FIS-WRRL M-V (2019))

113+487 Brücke Material: Beton Durchgängigkeit vorhanden (Neue Warnow)

Nach der Fließgewässerstrukturgütekartierung ist die Warnow im Untersuchungsgebiet in 11 Abschnitte eingeteilt. Die Abschnitte sind vergleichsweise strukturarm. Neben der eintönigen Morphologie begründen auch der talraumuntypische Uferbewuchs und die Umlandnutzung den unbefriedigenden Zustand des Ge- wässerabschnittes (Tabelle 3-2).

Tabelle 3-2: Ist-Zustand der Warnow, Einteilung der Abschnitte nach Fließgewässerstrukturgütekartierung (FIS- WRRL)

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3.3 Historischer Zustand und Gewässerausbau

Bereits im 19. Jahrhundert existierte die Route der Neuen Warnow. Die Abflussverhältnisse in dieser Zeit sind nicht bekannt, jedoch ist dem Messtischblatt von 1888 zu entnehmen, dass Alte und Neue Warnow sowie Demener Bach ein verbundenes Gewässernetz bildeten. Die Abflussverhältnisse im Maßnahmen- abschnitt wurde in den Jahren 1984/85 im Zuge einer Komplexmelioration grundlegend verändert. Laut Unterlagen des WBV (RAT DES KREISES SCHWERIN, 1984) war das Ziel eine Wasserstandsabsenkung für eine verbesserte Bewirtschaftbarkeit des Grünlandes. Zu diesem Zweck wurde in die Grünländer südlich der neuen Warnow ein Grabensystem installiert bzw. ausgebaut. Der zugehörige Hauptgraben (Zuleiter 2) dükert kurz vor der Brücke der K110 unter der Neuen in eine Erweiterung der Alten Warnow. Die Alte Warnow wiederum wurde als Zuleiter 1 vom Demener Bach und der Neuen Warnow entkoppelt und funk- tioniert daher zurzeit als durchflussschwacher Entwässerungsgraben für die nördlichen Grünländer. Der Demener Bach entwässert in der TK von 1980 noch in die Alte Warnow und seit Umsetzung der Kom- plexmelioration in die Neue Warnow.

Abbildung 3-4: Preußisches Messtischblatt (1888)

Abbildung 3-5: TK 25 um 1980 (Ausgabe Staat)

3.4 Bestehende wasserwirtschaftliche Verhältnisse

Das wasserwirtschaftliche System im Planungsgebiet entspricht im Grunde dem Stand der Umsetzung der Komplexmelioration. Jedoch befinden sich die wasserwirtschaftlichen Anlagen teils in einem schlechten

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(nicht nutzbaren) Zustand. Eine Bewirtschaftung des Systems im Sinne der Zielstellung des Meliorations- projektes findet derzeit nur sehr eingeschränkt statt. An den vorhandenen Stauen war zur Zeit der Bege- hungen keine Unterhaltung oder Benutzung erkennbar. Dieser Eindruck wurde auch durch den WBV be- stätigt. Das vorhandene Schöpfwerk wird derzeit vom hauptsächlichen Flächenbewirtschafter bedarfsori- entiert betrieben. Ein automatisierter Betrieb, wie in 1985 vorgesehen, findet nicht mehr statt. Die Funkti- onsfähigkeit wird nach einem Probebetrieb durch einen an dieser MBS beteiligten Projektingenieur als sehr eingeschränkt eingeschätzt, da lediglich eine der drei vorgesehenen Pumpen zum jetzigen Zeitpunkt noch betrieben werden kann. Zudem sind die für einen Betrieb mit nur einer Pumpe notwendigen Schieber der zwei übrigen Pumpenablässe nicht mehr funktionsfähig.

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4 Randbedingungen (AP2-11, AP2-13)

4.1 Anforderungen entsprechend europäischer Wasserrahmenrichtlinie

Die Warnow gehört zu den berichtspflichtigen Gewässern nach europäischer Wasserrahmenrichtlinie (EU- WRRL). Das Untersuchungsgebiet umfasst die unteren 2,5 km des Wasserkörpers WAOB-0700. Die aktu- elle Zustandsbewertung sowie geplante Maßnahmen und Bewirtschaftungsziele sind in dem Wasserkör- per-Steckbrief (LUNG M-V: Wasserkörper-Steckbrief Fließgewässer WAOB-0700) aufgeführt. Der Was- serkörper ist als natürlich eingestuft. Belastungen (des gesamten Wasserkörpers) sind Gewässerausbau (p57), Staubauwerke (p72), Landentwässerung (p88) und andere diffuse Quellen (p26), Andere Oberflä- chengewässerbelastungen (p7), Veränderung/Verlust von Ufer- und Aueflächen (p58), aufgrund landwirt- schaftlicher Aktivitäten (p21). Auswirkungen der Belastungen sind Nährstoffanreicherungen (Eutrophie- rungsgefahr), Habitatveränderungen aufgrund hydromorphologischer Beeinträchtigungen und Verunreini- gungen durch prioritäre Stoffe oder andere spezifische Schadstoffe (Quelle: Steckbrief). Als Ziel gilt es, den gute ökologischen und den guten chemischen Zustand zu erreichen. Als WRRL-Maßnahme ist die Erstellung einer Studie zur Ermittlung des guten ökologischen Zustands sowie die morphologische Aufwer- tung vorgesehen (Maßnahme-Typ 501: Konzeptionelle Maßnahme; Erstellung von Konzeptionen/Stu- dien/Gutachten).

In der Tabelle 4-1 sind die WRRL-relevanten Bewertungskriterien des Wasserkörpers zusammengefasst. Der ökologische Zustand ist mäßig. Der chemische Zustand ist, wie in allen Gewässern Deutschlands, mit „nicht gut“ bewertet worden. Die hydromorphologischen Qualitätskomponenten sind mit „nicht gut“ bewer- tet. Zu beachten ist, dass sich die Einstufung auf den gesamten Wasserkörper und nicht nur auf das Plan- gebiet bezieht.

Tabelle 4-1: Bewertung nach WRRL (LUNG M-V: Wasserkörper-Steckbrief Fließgewässer SCHA-2400)

In Bezug auf das Vorhaben ist die Bewertung der hydromorphologischen Qualitätskomponente – und hier besonders die Morphologie – wichtig, da dieser Parameter durch die Ausbaumaßnahmen beeinflusst wurde. Insgesamt sind die hydromorphologischen Qualitätskomponenten mit nicht gut bewertet. Eine dif-

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ferenzierte Betrachtung der einzelnen Abschnitte zeigt eine Einstufung der einzelnen Kompartimente vor- wiegend zwischen 3 und 4 (Tabelle 4-2, Abbildung 4-1). Lediglich der Abschnitt 638 weist aufgrund der Röhrichtflächen in der Umfeldbewertung einen sehr guten Zustand auf. Aufgrund des talraumuntypischen Uferbewuchses (Wiese oder Krautflur) und der die Eigendynamik einschränkenden Landnutzung im Um- feld erhalten die Abschnitte 640 bis 649 auch in der Gesamtbewertung nur ein unbefriedigend. Lediglich die Sohle, die Ufer des Abschnittes 639 sowie jeweils ein Ufer in den Abschnitten 642 und 644 konnten ein mäßig erreichen.

Die im Rahmen des Vorhabens umzusetzenden Maßnahmen sollten zu einer Veränderung bzw. Verbes- serung der Morphologie führen. Sehr wahrscheinlich werden damit auch die anderen WRRL-relevanten Komponenten zum Positiven verändert.

Tabelle 4-2: Ergebnis der Fließgewässerstrukturgütekartierung der Abschnitte 638 bis 649 aus dem FIS-Wasser (Kartierung aus dem Jahr 2014)

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Abbildung 4-1: Ergebnis der Fließgewässerstrukturgütekartierung der Abschnitte 1 bis 4 (Kartierung aus dem Jahr 2014)

4.2 Gewässertypbezogenes Leitbild

Mit der Beschreibung des gewässertypbezogenen Leitbildes können sowohl der ökologische Zustand von Fließgewässern bestimmt, als auch ökologisch begründete Sanierungsziele auf einer regionalen, typge- rechten Ebene beschrieben werden (MEHL & THIELE 1998, LUNG 2005). Abweichungen von diesem Zu- stand sind als Degradationen aufzufassen.

Nach Wasserkörper-Steckbrief handelt es sich bei der Warnow um einen „Organisch geprägten Bach“ (LAWA-Typ 11). Während der FGSK von 2011 wurde der Typ 12 „Organisch geprägter Fluss“ festgelegt (Quelle: FIS-WRRL). Nach den Bodendaten (Abbildung 3-2) kommen nahezu ausschließlich Moorbildun- gen vor, die für ein organisch geprägtes Gewässer sprechen. Auch die Vor-Ort-Begehung spricht für das Vorkommen dieses Typs. Für die weitere Planung wird sich daher am Leitbild des Typ 11 „Organisch ge- prägter Bach“ orientiert.

Um eine eigendynamische Entwicklung des Fließgewässers zu ermöglichen, besteht typspezifisch Raum- bedarf, der in Form eines Entwicklungskorridors zur Verfügung stehen sollte. MUNLV NRW (2010) be- schreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Breite dieses Entwicklungskorridors auf Grundlage der potentiell natürlichen Gerinnebreite sowie des Windungsgrades (Tabelle 4-3).

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Tabelle 4-3: Verhältnis Gerinnebreite zu Entwicklungskorridorbreite in Abhängigkeit von Windungsgrad und Lauf- krümmung

1,06 – 1,25 schwach gewunden 1:2 bis 1:3 1,25 – 1,5 gewunden 1:3 bis 1:5 1,5 – 2 mäandrierend 1:5 bis 1:10

2 stark mäandrierend > 1:10

Für die Neue Warnow als auch die Alte Warnow, in diesem Abschnitt als organisch geprägter Fluss, ist ein potentiell natürlicher Windungsgrad von 1,25 bis 2 anzunehmen, d.h. eine gewundene bis mäandrierende Laufkrümmung. Aus der Ausbausohlbreite in der Neuen Warnow von 4 m (Aufnahme während Begehung) folgt nach MUNLV NRW (2010) eine potentielle natürliche Sohlbreite von 12 m für die Neuen Warnow. Damit ergibt sich eine Entwicklungskorridorbreite von 36 m bis 120 m für die Neue Warnow. Bei Umverle- gung der Gewässerroute in die Alte Warnow wäre diese Entwicklungskorridorbreite ebenfalls anzustreben.

4.3 Naturschutzrechtliche Anforderungen

4.3.1 Schutzgebiete

Im Plangebiet befindet sich lediglich ein Schutzgebiet. Tabelle 4-4 gibt einen Überblick zur Schutzge- bietskategorie.

Tabelle 4-4: Schutzgebiete im Untersuchungsgebiet

Grundsätzlich ergeben sich aus Maßnahmen der Strukturverbesserung am Gewässer keine Beeinträchti- gung für die natürlichen Schutzgüter.

4.3.2 Gesetzlich geschützte Biotope

Im Plangebiet befinden sich ebenfalls gesetzlich geschützte Biotope (nach §20 NatSchAG MV). Die Aus- dehnung der Biotope ist in Abbildung 4-2 dargestellt. Für die Planung relevant sind besonders die Feucht- biotope entlang der Alten Warnow von Station 0+000 bis 0+200, 0+500 bis 0+700 und 0+900 bis 1+400. Dabei handelt es sich um Naturnahe Bruch-, Sumpf- und Auwälder sowie um Röhrichtbestände und Riede. Entlang der neuen Warnow befinden sich zudem vereinzelt Gehölzbiotope (Naturnahe Feldhecken/ -ge- hölze) sowie Seggen- und binsenreiche Nasswiesen (bei 112+500). Nicht unmittelbar am Gewässer, aber innerhalb des hydraulischen Wirkungsbereiches des Gewässersystems befindet sich im Nordosten ein Bi- otopkomplex aus Röhrichtbeständen und Rieden; Naturnahe Sümpfe; Naturnahe Bruch-, Sumpf- und Au- wälder.

Eine Beeinträchtigung der unmittelbar am Gewässer befindlichen Biotope ist nach Umsetzung keiner der drei geprüften Maßnahmenvariante zu befürchten. Zum Schutz des Biotopkomplexes im Nordosten musste

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in den Varianten 2 und 3 eine Möglichkeit zum Rückstau aus dem Demener Bach in das Biotop vorgesehen werden.

Abbildung 4-2: gesetzlich geschützte Biotope

4.4 Hydrologisch/hydraulischen IST-Zustand

Aufgrund der besonderen Bedeutung dieses Punktes wird das Thema in Kapitel 5 ausführlich behandelt.

4.5 Straßen und Wege

Durch das Planungsgebiet verläuft die Kreisstraße 110 (K110). Bei der Planung sind zwei Brücken sowie sechs Durchlässe zu berücksichtigen. Zum einen wird durch die Brücke an der K110 (Stat. 112+438) und die Brücke zwischen Poggenhof und Demen (Stat. 113+486) die Überfahrt über die „Neue Warnow“ er- möglicht. Diese Überfahrten müssen aufgrund der Nutzung durch die Landwirtschaft und die Anwohner unbedingt erhalten bleiben. Zum anderen befinden sich vier Durchlässe im Lauf der „Alten Warnow“ (Stat.

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0+0231, 0+405, 1+469, 1+877). Diese Überfahrten werden aktuell für die Gewässerunterhaltung genutzt und dienen als landwirtschaftliche Zuwegung. Des Weiteren befinden sich zwei Durchlässe im Lauf des „Demener Baches“ (Stat. 0+010, 0+420). Diese ermöglichen die Überfahrt auf dem Verbindungsweg zwi- schen Poggenhof und Demen. In der nächsten Planungsphase sollte der zukünftige Bedarf geklärt werden. Gegebenenfalls können die Durchlässe auch durch Furten ersetzt werden.

4.6 Träger Öffentlicher Belange

Zeitnah zur Umsetzung des Vorhabens sollte geklärt werden, ob im Gebiet öffentliche Belange bestehen. In Bezug auf die Bodendenkmale kann ein derartiger Belang bereits ausgeschlossen werden. Im Gebiet befinden sich keine relevanten Funde (Recherche im GeoPortal M-V vom 08.08.2019).

4.7 Eigentumsverhältnisse

Eine Aufschlüsselung der Eigentumsverhältnisse konnte von der zuständigen Stelle aktuell nicht überge- ben werden. Nach mündlicher Auskunft des StALU WM ist das Gebiet derzeit jedoch durch z. T. sehr kleingliedriges Flächeneigentum geprägt. Dieser Zustand soll durch das laufende BOV verbessert werden. In Absprache mit der zuständigen Stellen im StALU WM soll das BOV im Beachtung dieser Studie fortge- führt werden.

4.8 Gewässerunterhaltung

Die Unterhaltung der Warnow obliegt in diesem Bereich dem Wasser- und Bodenverband „Obere Warnow“. Aktuell findet in der Niederung eine einseitige Böschungsmahd statt, wobei die Seite der Böschungsmahd jährlich wechseln soll. Die Sohle wird durchgängig einmal pro Jahr gekrautet.

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5 Hydraulische Modellierung – IST-Zustand (AP2-14)

Die Kenntnis der hydraulischen Leistungsfähigkeit eines Gewässerabschnittes ist eine notwendige Grund- lage für die Ermittlung des ordnungsgemäßen Wasserabflusses und die Begründung eines Unterhaltungs- erfordernisses. Neben Rauheitskennwerten sind vor allem die Gerinnelängs- und -querprofile sowie Quer- bauwerksparameter (vgl. Tabelle 3-1) wichtige Eingangsgrößen.

Die Vorfluterwasserstände bei gewöhnlichen Abflussverhältnissen (z. B. MQ) sowie das Überflutungsver- halten bei Hochwasserereignissen (HQ bis HQ ) beeinflussen die Nutzbarkeit des Umlandes der Ge- 2 100 wässer. Die Gewässerunterhaltung muss im Sinne der Erhaltung des „ordnungsgemäßen Abflusses“ (§ 39 WHG) darauf abzielen, ein für die Landnutzung angemessenes Vorflutniveau sicherzustellen und damit einen Gewässerzustand mit adäquater hydraulischer Leistungsfähigkeit zu erhalten bzw. diesen bei der Gewässerentwicklung zu berücksichtigen. Ebenso muss die Sicherstellung dieses angemessenen Vorflut- niveaus nach Umsetzung der in Betracht kommenden Ausbaumaßnahmen an der Warnow gewährleistet sein. Dies gilt es zu prüfen.

Im Zuge der hydraulischen Modellierung werden für verschiedene Durchflussszenarien und Gewässerzu- stände Wasserstände berechnet, für die anschließend die Auswirkungen auf das Umland untersucht wer- den. Insgesamt erfolgt für den IST-Zustand und die drei Planungsvarianten jeweils die Modellierung von bis zu fünf relevanten Abflussereignissen.

Folgende Durchflüsse werden im Weiteren näher untersucht:

• MQ – mittlerer Abfluss: repräsentiert mittlere Jahresabflüsse; die zeitlich überwiegenden Abflüsse sind i.d.R. kleiner (liegen zwischen MNQ und MQ); im Sommer (Juni bis Oktober) wird MQ in der Regel deutlich unterschritten und im Frühjahr (Februar bis April) häufig überschritten

• MQ – mittlerer Abfluss im Sommerhalbjahr (Mai bis Oktober); bezogen auf das hydrologi- Sommer sche Jahr

• HQ – entspricht nahezu dem mittleren Hochwasserabfluss (MHQ); oftmals Schutzniveau für 2 Grünland

• HQ – häufiges Schutzniveau für Ackerflächen 10

• HQ – häufiges Schutzniveau für Bebauungen 100

5.1 Hydrologische Eingangsdaten (Mittlere Abflüsse)

Im direkten Untersuchungsgebiet befinden sich keine gewässerkundlichen Pegel. Die mittleren Modellab- flüsse für die Teileinzugsgebiete (TEZG) der Warnow, der Alten Warnow und des Demener Bachs (vgl.

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Tabelle 5-1 und Abbildung 5-1) werden daher aus dem amtlichen Regionalisierungsverfahren für Mittel- wasserabflüsse (BIOTA 2012) abgeleitet. Die Festlegung des mittleren Abflusses im Sommerhalbjahr er- folgt über das Verhältnis von MQ zu MQ am Pegel Rönkenhof/Warnow (MQ : 0,89 m³·s-1; Sommer Jahr Sommer MQ : 1,25 m³·s-1; Verhältnis: 0,71; Zeitraum: 1981 bis 2010; Quelle: StALU West-Mecklenburg, Aug. Jahr 2019).

Die Durchflüsse nehmen entsprechend der steigenden Einzugsgebietsgröße zu, so dass auch eine Stei- gerung der Durchflüsse im Modell notwendig ist. Die Durchflussszenarien werden über die stationierten Querprofile in das Modell eingesteuert (Knotenpunkte; vgl. Abbildung 5-1). In den Szenarien „MQ“ und „MQ “ findet eine im Zeitverlauf konstante Durchflusszugabe statt, bis sich im Modell stabile Wasser- Sommer stände einstellen. Die Modellierung erfolgt somit für alle Abflussereignisse instationär.

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Tabelle 5-1: Verwendete Modellabflüsse aus Abflussregionalisierung (BIOTA 2012)

Stationierung/Beschreibung Größe TEZG MQ, nicht MQSommer, nicht [km²] kumuliert [l·s-1] kumuliert [l·s-1]

EZG der Warnow am oberen Modellrand 176,99 778 560

EZG des Demener Bachs 13,44 88 63

EZG des Zuleiters 2 südlich bzw. westlich der 2,8 17 12 Warnow

TEZG der Alten Warnow zwischen Station 1+344 und 1,49 9 6 0+234 km

• nicht relevant bei der Modellierung der Szenarien „MQ“ und „MQ “; Verwendung des mittleren Seewasserstandes als untere Sommer Randbedingung

Abbildung 5-1: Abgegrenzte Teileinzugsgebiete (TEZG; verändert nach BIOTA 2012) sowie Knotenpunkte für Zu- flüsse und den Abfluss im hydraulischen Modell

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5.2 Ermittlung kritischer Hochwasserabflüsse HQ , HQ und HQ

2 10 100

In Tabelle 5-2 sind die Scheiteldurchflüsse der modellierten Hochwasser der Jährlichkeiten 2 a, 10 a und 100 a für die oben abgebildeten TEZG festgehalten. Die Auswirkungen dieser Ereignisse werden an spä- terer Stelle in den Ausuferungskarten dargestellt.

Tabelle 5-2: Hochwasserwahrscheinlichkeiten für den Durchfluss; ermittelt nach dem amtlichen Regionalisierungs- verfahren für Hochwasserabflussscheitel (BIOTA 2016)

Scheiteldurchfluss [m³·s-1]

Stationierung/Beschreibung HQ2 HQ10 HQ100

EZG der Warnow am oberen Modellrand 3,72 5,03 6,63 EZG des Demener Bachs 0,34 0,57 0,96 EZG des Zuleiters 2 südlich bzw. westlich der 0,06 0,08 0,10 Warnow

TEZG der Alten Warnow zwischen Station 1+344 und 0,03 0,04 0,06 0+234 km

Für die instationäre Berechnung werden Ganglinien des Durchflusses benötigt. Liegen für das Untersu- chungsgebiet keine Pegeldaten bezüglich beobachteter Abflüsse vor, so kann beispielsweise ein Nieder- schlag-Abfluss-Modell (N-A-Modell) Anwendung finden, bei dem aus einem Niederschlagseingangsimpuls gebietsspezifische Hochwasserabflussganglinien berechnet werden. Für den untersuchten Gewässerab- schnitt der Warnow am Barniner See liegen jedoch die Durchflussmessungen an den Pegeln Rönken- hof/Warnow und Zölkow/Warnow (Zeitraum: 1981 bis 2014, gemittelte Tageswerte) vor.

Der Pegel Rönkenhof ist unterhalb des Barniner Sees verortet. Es ist zu erwarten, dass der See zur Wel- lenverformung und -abflachung einer ablaufenden Hochwasserwelle beiträgt. Aus diesem Grund wird auf den registrierten Durchfluss am Pegel Zölkow zurückgegriffen. Die Abbildung 5-2 zeigt einen Ausschnitt der Pegelreihe.

Durchfluss [m³·s-1] MQ

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0 Oktober 2001 Januar 2002 April 2002 Juli 2002 Oktober 2002 Januar 2003 April 2003

Abbildung 5-2: Registrierter Durchfluss am Pegel Zölkow/Warnow (Ausschnitt; Quelle: StALU West-Mecklenburg, Sept. 2019)

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Aus den vorliegenden Daten konnten reale, bzgl. Dauer und Ganglinienform „typische“ Hochwasserereig- nisse selektiert werden. Diese im Jan./Feb./März 2002 mit einer Gesamtdauer von 66 Tagen aufgetretenen Ereignisse wurden für die nachfolgenden Betrachtungen als Datenbasis verwendet (max. Scheiteldurch- fluss von 2,98 m³·s-1 am 28.02.2002). Durch den Gebrauch einer Ganglinie mit mehreren Hochwasserspit- zen wird eine gewisse Vorfüllung des Retentionsraumes zum Zeitpunkt des max. Scheiteldurchflusses ga- rantiert. Die Abbildung 5-3 und die Abbildung 5-4 zeigen den Verlauf.

Durchfluss [m³·s-1] MQ

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0 Dezember 2001 Januar 2002 Februar 2002 März 2002 April 2002 Mai 2002

Abbildung 5-3: Registrierte Hochwasserereignisse am Pegel Zölkow/Warnow im Winter/Frühjahr 2002 (Quelle: StALU West-Mecklenburg, Sept. 2019)

Durchfluss [m³·s-1]

3

2,5

2

1,5

1

0,5

Tag 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66

Abbildung 5-4: Für die hydraulische Modellierung herangezogene, reale Hochwasser-Durchflussganglinie aus dem Jan./Feb./März 2002 (Quelle: StALU West-Mecklenburg, Sept. 2019)

Aus dem beobachteten Hochwasserverlauf wurden Bemessungsganglinien für alle Wiederkehrintervalle generiert. Hierbei erfolgte eine Übertragung des Ganglinienverlaufs um den Quotienten der jeweiligen Scheitelwerte (vgl. beispielhaft Abbildung 5-5 für das EZG der Warnow am oberen Modellrand). Dadurch wird nicht nur der Scheitel an sich erhöht, sondern auch das gesamte Volumen des Hochwasserereignis- ses. Da das Volumen entscheidend für die Bewertung der Retentionsleistung ist, ist dieses Vorgehen si- cherheitsorientiert. Auch die Übertragung des Ganglinienverlaufs auf die anderen TEZG aus Tabelle 5-2 ist durch das daraus resultierende gleichzeitige Aufeinandertreffen der Hochwasserscheitel wieder sicher- heitsorientiert.

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Durchfluss [m³·s-1] HQ2 HQ10 HQ100

7

7

6

5

4

3

2

1

g 0

0 Tag 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66

Abbildung 5-5: Durch Übertragung generierte Hochwasser-Durchflussganglinien für das EZG der Warnow am obe- ren Modellrand und für verschiedene Wiederkehrintervalle

5.3 Modellansatz und -wahl

Bezüglich der Modellwahl für Tieflandgewässer ist zu beachten, dass normalerweise insbesondere die Wirkungen von naturnahen Gewässerstrukturen im gegliederten Gerinne sowie von Verkrautung und Un- terhaltungsmaßnahmen erfasst werden müssen. Generell müssen Gewässerverzweigungen und -vereini- gungen hydraulisch sachgerecht abgebildet werden können. Grundsätzlich ist hierfür zunächst ein eindi- mensionaler Ansatz in Form eines 1D-Wasserspiegellagenmodells geeignet.

Die eindimensionale Betrachtungsweise ermöglicht auch bei der Untersuchung großer Flussabschnitte eine hohe Effektivität bezüglich Datenhandhabung, Modellerstellung, Modellkalibrierung sowie Sensitivi- tätsanalysen bzw. Variantenstudien (LFU 2003). Für den bei Hochwasser überfluteten Raum der Niede- rung/Aue bietet es sich an, einen zweidimensionalen Ansatz (2D-Ansatz) zu verwenden, der u. a. auch eine räumliche Berechnung der Fließrichtungen (Vektoren) erlaubt.

Zur Beschreibung des Widerstandverhaltens im Gewässer haben sich in der Hydromechanik zwei Ansätze etabliert (vgl. z. B. PREIßLER & BOLLRICH 1985):

1. das physikalisch begründete Fließgesetz nach DARCY-WEISBACH und

2. das empirische Fließgesetz nach MANNING-STRICKLER.

Hier wird der praktisch sehr bewährte und in den meisten hydraulischen Computermodellen integrierte MANNING-STRICKLER-Ansatz genutzt:

Q=k  I R2/3 A St e

mit k = STRICKLER-Beiwert (Geschwindigkeitsbeiwert) [m1/3·s-1] St bzw. n = 1/k = MANNING-Beiwert [s·m-1/3] St

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Der physikalische Ansatz nach DARCY-WEISBACH besitzt in großen Strömen weitgehend Gültigkeit, kann aber in kleineren unregelmäßigen Gerinnen und bei durchströmtem Bewuchs (Verkrautung) oder starken Turbulenzen die Strömungsverhältnisse nach derzeitigem Stand der Technik nicht hinreichend abbilden. Zur Bestimmung des Geschwindigkeitsbeiwerts aus der MANNING-STRICKLER-Formel stehen hingegen um- fangreiche Literatur- und Messwerte für naturnahe und verkrautete Tieflandgewässer zur Verfügung. Auch aufgrund der guten Kalibrierbarkeit und der übersichtlichen Zuordnung zu den Rauheitsverhältnissen im Gewässer wird dieser Ansatz für das Untersuchungsgebiet verwendet.

Die Wahl eines geeigneten Rechenprogramms fiel auf das Modell HEC-RAS in den Versionen 5.0.3, 5.0.5 und 5.0.6 (Abbildung 5-6). Das Programm HEC-RAS wird vom Institut of Hydrologic Engineering Center des US Army Corps fortlaufend entwickelt und über das In- ternet weltweit angeboten (http://www.hec.usace. army.mil). Es ermöglicht die 1D-Wasserspiegellagen- berechnung naturnaher Gerinne auf Grundlage der Fließformel nach MANNING-STRICKLER, wobei statio- näre sowie instationäre Abfluss- und damit Strö- mungsvorgänge modelliert werden können. Ferner ist das Modell ab der Version 5 in der Lage, zweidimensi- onale Strömungsprozesse abzubilden und diese sogar mit eindimensionalen Berechnungen direkt zu kop- Abbildung 5-6: Ansicht der Software HEC-RAS (Eröffnungsbildschirm) peln.

Die wesentlichen hydraulischen Methoden und Eingangsgrößen werden in Tabelle 5-3 wiedergegeben.

Tabelle 5-3: Modellansätze und Software

Modellansätze und Software

Programm: HEC-RAS in den Versionen 5.0.3, 5.0.5 und 5.0.6

Modellansatz: Manning-Strickler, 1D/2D, instationär

Modellabschnitte

Warnow: Station 111+975 bis 115+005 km

Alte Warnow: Station 0+000 bis 2+453 km

Abflussereignis „MQSommer“: mittlerer Sommerwasserstand des Barniner Sees von 36,09 m NHN im DHHN2016 (Zeitraum: 1981 bis 2014; Quelle: StALU West-Mecklenburg, Sept. 2019)

Abflussereignis „MQ“: mittlerer Wasserstand des Barniner Sees von 36,11 m NHN im DHHN2016 (Zeit- raum: 1981 bis 2014; Quelle: StALU West-Mecklenburg, Sept. 2019)

Hochwasserabflussereignisse: Abbildung des Barniner Sees über eine Wasserstands-Volumen-Bezie- hung; Kalibrierung anhand realer Abflussganglinien an den Pegeln Rönkenhof/Warnow und Zölkow/Warnow und des vermessenen Wehrs Kobande am Auslauf des Barniner Sees

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5.4 Modellaufbau

5.4.1 Geometrisches Modell

HEC-RAS kann seit der Version 5.0.0 durch einen gekoppelten 1D-/2D-Modellansatz wie beschrieben die Abflüsse im Gerinne eindimensional berechnen, während der Abflussanteil auf den Vorländern zweidimen- sional auf Basis von Rasterzellen berechnet wird. Diese Methodik ermöglicht wesentlich kürzere Rechen- zeiten, da insbesondere der „Gerinneschlauch“ nicht durch Rasterzellen in entsprechend hoher Auflösung repräsentiert werden muss. Somit kann auch die Gitterweite im Vorland vergrößert werden, wodurch wie- derum Zellenzahl und Rechenzeit reduziert werden.

Der Gerinneschlauch (Warnow und Alte Warnow) wird vorrangig durch die Querprofile aus der Vermessung repräsentiert. Links- und rechtsseitig an die Böschungs- bzw. Verwallungsoberkanten landseitig angren- zend finden ggf. Höheninformationen aus dem korrigierten DGM1 Berücksichtigung. Der Übergang vom 1D-Gerinneschlauch zum 2D-Berechnungsnetz erfolgt wie in der Natur bei Wasserständen oberhalb der Böschungsoberkanten und wird modelltechnisch über sogenannte „Laterale Strukturen“ realisiert (vgl. Ab- bildung 5-7). Das 2D-Berechnungsnetz besteht aus Zellen der Gitterweiten 20 m x 20 m und 10 m x 10 m (vgl. Abbildung 5-8), wobei jede Berechnungszelle durch ihre Wasserstands-Volumen-Beziehung nach kor- rigiertem DGM1 charakterisiert wird. An hydraulisch relevanten Stellen (Nebengräben, Dämme, Wege, Straßen etc.) wurde eine Verfeinerung des Berechnungsnetzes vorgenommen.

Die Zuflüsse aus dem Demener Bach und im EZG des Zuleiters 2 südlich bzw. westlich der Warnow ver- laufen hydraulisch vereinfacht über das 2D-Berechnungsnetz. Das digitale Geländemodell wurde entlang der Nebengräben auf Grundlage der zur Verfügung gestellten, vermessenen Sohlhöhen eingetieft, um auch hier Aussagen zu realistischen Wasserständen treffen zu können (Rückstau aus den Hauptgewässern).

Abbildung 5-7: Linksseitige laterale Struktur (Ausschnitt) an der Warnow auf Basis der Geländehöhen nach korri- giertem DGM1, Übergang vom 1D-Gerinneschlauch zum 2D-Berechnungsnetz

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Abbildung 5-8: Hydraulisches Modell an der Warnow (Ausschnitt) mit wesentlichen Geometrien, eindimensionale Betrachtung der Untersuchungsgewässer und zweidimensionale Betrachtung der Vorlandflächen und der seitlichen Zuflüsse mit farblicher Abstufung der Geländehöhen (korrigiertes DGM1)

5.4.2 Parametrisierung (Gewässerrauheiten)

Die Parametrisierung hydraulischer Modelle besteht im Allgemeinen aus der Wahl sachgerechter Rauig- keiten für die Gerinne und für das Vorland, je nach Fragestellung ggf. weiter räumlich untergliedert, sowie den adäquaten Ansatz von Verlustbeiwerten für gewässerintegrierte Bauwerke.

Für die Bestimmung der Rauigkeitsbeiwerte ist vor allem im Tiefland die Ausprägung der Vegetation im Abflussprofil besonders wichtig. In Abhängigkeit der Steifigkeit der Pflanzen, der Bewuchsdichte und der abflussabhängigen Strömung legen sich die Pflanzen im Wasser mehr oder weniger stark. Damit verändern sich die Rauigkeiten im Gerinne im Laufe der Vegetationszeit und mit zu- oder abnehmenden Durchflüssen. Eine exakte Erfassung der Rauigkeit ist nur situationsabhängig möglich; für Berechnungen muss auf die Ergebnisse von Kalibrierungen für repräsentative Zeiträume und Abflüsse, ggf. auch auf Literaturwerte für vergleichbare Fließgewässer (z. B. SCHNEIDER 2007, SCHNEIDER & MEHL 2010), zurückgegriffen werden.

Die hier angesetzten Rauigkeiten für den Flussschlauch (1D-Berechnung) werden in Tabelle 5-4 und Ta- belle 5-5 dargestellt. Dabei wurden für die Warnow im Zuge der Modellkalibrierung (vgl. Kapitel 5.4.3) sechs Rauigkeitsabschnitte gebildet. Für den Hochwasserzustand wird auf Erfahrungswerte zurückgegriffen, da der Einfluss der Rauigkeit abhängig von Wasserspiegel resp. Durchfluss ist und die ermittelte Rauheit somit nur für den jeweiligen Durchfluss gilt, der zum Zeitpunkt der Vermessung deutlich unter Hochwasserver- hältnissen lag.

Alle späteren Berechnungen basieren auf einem verkrauteten Gewässerzustand im Sommer. Dieser ist gegenüber Winterverhältnissen hinsichtlich der resultierenden Wasserstände als kritischer einzustufen, er- laubt somit eine sicherheitsorientierte Modellierung.

Für das Gewässervorland (2D-Berechnung) wurde eine Differenzierung der Rauheiten in Abhängigkeit der Landnutzung vorgenommen (siehe Tabelle 5-6).

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

Tabelle 5-4: Angesetzte Gerinnerauheiten für den Sommerzustand (verkrautet) bei MQ und MQSommer und für den Hochwasserzustand – Hydraulische Abschnitte der Warnow

oberhalb der • mittleres Gefälle 2 112+437 113+387 Brücke • im Einflussbereich der Brücke 13 25 (K 110) (rückstaubeeinflusst)

oberhalb der • im Einflussbereich der Brücke 4 113+497 113+793 Brücke bei (rückstaubeeinflusst) 15 25 Poggenhof

oberer Modell- • vergleichsweise hohes Gefälle 6 114+345 115+005 13 25 abschnitt • Sohlschwelle im Abschnitt

Tabelle 5-5: Angesetzte Gerinnerauheiten für den Sommerzustand (verkrautet) bei MQ und MQSommer und für den Hochwasserzustand – Hydraulische Abschnitte der Alten Warnow (Erfahrungs-/Literaturwerte)

oberer Ge- • geringere Durchflüsse im Ober- 2 1+565 2+453 wässerab- lauf ziehen in der Regel rauere 8 20 schnitt Verhältnisse nach sich

Tabelle 5-6: Angesetzte Rauheiten im Gewässervorland in Abhängigkeit der Landnutzung

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von Erfahrungs- und Literaturwerten (Quelle: u. a. LFU 2003). Wiesen und Weiden 2, 10 und 100 5 Landnutzung verändert nach CLC (2018)

5.4.3 Kalibrierung

Das allgemeine Ziel jeder geowissenschaftlichen Modellierung bildet eine möglichst gute Annäherung des Modells und seiner Ergebnisse an die Realität bzw. an die realen Prozesse. Für gewöhnlich werden die einzelnen Modellparameter entsprechend ihrer Funktion und Sensitivität deshalb kalibriert. Bei einer Kalib- rierung werden diese so lange variiert, dass unter Wahrung physikalischer Grundsätze die Modellergeb- nisse bestmöglich mit realen Beobachtungsdaten bzw. anderweitig relativ sicher bestimmten Größen über- einstimmen.

Zur Kalibrierung des hier beauftragten Modells wurde der Vermessungstermin am 11. Oktober 2019 ge- wählt. Wichtig in diesem Fall waren möglichst konstante Rahmenbedingungen, d. h. ein konstanter Zufluss in das System, also möglichst kein markanter Niederschlag. Die Bestimmung des Durchflusses wurde durch das Institut biota mit dem magnetisch-induktiven Strömungsmesser OTT MF pro durchgeführt. In einem Team aus zwei Personen erfolgte eine Aufnahme des Geschwindigkeitsprofils im Messquerschnitt. Die Tabelle 5-7 listet die Ergebnisse der Durchflussmessungen auf.

Tabelle 5-7: Durchgeführte Durchflussmessungen zur Kalibrierung der Rauheiten

Gewässer, Station und Lage Durchfluss [l·s-1]

Alte Warnow an Station 0+057 km, kurz vor der Einmündung in die 75 Warnow

Bemerkungen:

Alle Messungen erfolgten am 11.10.2019.

• die erfassten Messwerte sind mit kleiner als 2 l·s-1 so gering, dass die relativen Messfehler zu groß sind, um belastbare Werte ausweisen zu können. Der so erfasste Durchfluss der Warnow liegt mit einem Wert von 405 l·s-1 deutlich unter mittleren Abfluss- verhältnissen (vgl. Kapitel 5.1,

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Tabelle 5-1). Darüber hinaus wurde zum Zeitpunkt der Vermessung ein verkrauteter Gewässerzustand vorgefunden (vgl. Abbildung 5-9), so dass die aus dem gemessenen Durchfluss abgeleiteten Gewässer- rauheiten sehr gut für das zu untersuchende Abflussereignis „MQ mit sommerlicher Verkrautung“ Sommer herangezogen werden konnten. Die Verwendung der gleichen Rauheitswerte für das Abflussereignis „MQ mit sommerlicher Verkrautung“ erlaubt durch eine tendenziell leichte Überschätzung der Wasserstände auch an dieser Stelle eine sicherheitsorientierte Modellierung.

Abbildung 5-9: Verkrautetes Gewässerprofil der Warnow bei Station 113+800 km am 11. Oktober 2019 (zum Ende des hydrologischen Sommers)

Vor Ort wurden an 27 Stellen entlang des untersuchten Gewässerabschnittes der Warnow die Wasser- stände eingemessen. Als Ergebnis der Kalibrierung konnte eine mittlere Wasserstandsabweichung zwi- schen Modell und Realität von ± 2 cm erzielt werden. Schlussfolgernd ist hier von einer sehr guten Model- lanpassung auszugehen.

5.5 Einfache Wasserspiegellagenberechnung für verschiedene hydrologische

Durchflusssituationen bzw. ggf. Stauhöhen (ohne Grundwassermodell) zur Er-

mittlung der flächenhaften Auswirkungen (Grundwasserflurabstand)

Der Wasserhaushalt des Untersuchungsgebietes bestimmt maßgeblich die Eignung zur landwirtschaftli- chen Nutzung und hat Einfluss auf die Ökosysteme, die sich etablieren können.

Bei der Ermittlung der Wasserspiegellagen wird von räumlich durchgängiger und zeitlich konstanter hyd- raulischer Kommunikation zwischen Grundwasser und den oberirdischen Gewässern ausgegangen. Dies trifft in der Realität nur bei gut durchlässigem Untergrund zu. Bei bindigen Schichten muss dies in der Natur nicht der Fall sein. Auch die Reichweite der so abgeschätzten Grundwasserstände muss in einem weiteren Schritt und hiervon abhängig festgelegt werden. Für eine erste, einfache Betrachtung bzw. bei einfachen Randbedingungen bildet dieses Modell aber eine gute Grundlage. Insofern rechtfertigt dies nach räumli- chem Verschnitt mit Geländehöhendaten (DGM) eine näherungsweise Verwendung als Grundwasserflur- abstand (GWFA). Die Auswirkungen unterschiedlicher Wasserspiegellagen bzw. Stauhöhen werden folg- lich berücksichtigt und der Einfluss der Hauptvorfluter auf die vorherrschenden Wasserstufen kann abge- schätzt werden.

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Die Berechnung der GWFA erfolgt auf Grundlage der Wasserstände bei mittleren Durchflüssen (MQ bzw. MQ ), die ausschlaggebend für die Bewirtschaftung sind. Szenarien mit höheren Winterdurchflüssen Sommer werden nicht näher untersucht. Die GWFA werden dabei klassifiziert und den Klassen vereinfachend Feuchtegrade zugeordnet, die nach ELLENBERG et al. (2001) maßgeblich für eine charakteristische Vege- tationszusammensetzung sind und des Weiteren Aufschluss über die Flächennutzbarkeit geben (siehe Ta- belle 5-8).

Hinweis: Lokale Vernässungserscheinungen – bedingt durch geringe Entwässerungsleistungen der Flä- chen (abhängig von Bodenart, Zustand, Drän-Abständen und -Systemen, lokalen Stauen oder Gräben, Grundwasserzustrom) – werden hierbei nicht berücksichtigt, sondern nur der Einfluss der Hauptvorfluter.

Tabelle 5-8: Zuordnung von Feuchtegraden zu Grundwasserflurabständen in Anlehnung an LUNG M-V (2010), AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN (2005) (KA5) und SUCCOW & JOOSTEN (2001)

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Der hydraulische Längsschnitt (siehe digitale Anlage AP2-14l für den IST-Zustand) stellt das zentrale Er- gebnis der Modellierung dar. Aus ihm gehen u. a. hervor:

̶ die modellierten Wasserstände mit profilgenauer Angabe der Berechnungshöhen und

̶ die Aufstauwirkung von Querbauwerken (Brücken, Durchlässe und Wehre).

Alle modellierten Wasserstände in den Vorflutern sind für sämtliche Modellvarianten darüber hinaus in der digitalen Anlage AP2-14m tabellarisch zusammengefasst. Die Ergebniskarten (digitale Anlagen AP2-14a und AP2-14b) enthalten die berechneten Grundwasserflurabstände für mittlere Abflüsse (MQ) und mittlere Abflüsse im Sommerhalbjahr (MQ ) im IST-Zustand. Die Ermittlung der Wasserstände zur Verschnei- Sommer dung basiert auf einer intensiven Ausprägung der Gewässervegetation (Sommerzustand) bei regelmäßiger Gewässerunterhaltung. Dies ist als ein kritischerer Zustand anzusehen als z. B. die geringere Vegetations- ausprägung im Winter. Nachfolgend soll nur auf das für die weiteren Auswertungen relevante Abflusser- eignis „MQ “ eingegangen werden. Resultierend lässt sich festhalten: Sommer

• Station von 113+400 bis 115+000 km (Warnow): Im Einflussbereich der Warnow beidseitig über- wiegend mäßig trockene bis frische Verhältnisse, bei Station 114+500 km zwischen Warnow und Demener Bach und an den Stationen 113+550 km (kleinflächig) und 114+050 km (kleinflächig) auch feuchte Verhältnisse anzutreffen.

• Station von 112+000 bis 113+400 km (Warnow): Das Umland im unteren Teil des untersuchten Gewässerabschnitts zunehmend feuchter, kleinere Flächenanteile bewegen sich im sehr feuchten Wasserstufenbereich mit einem Flurabstand von kleiner als 3 dm. Die hydrologischen Verhältnisse im linken Vorland werden maßgeblich auch vom hier weiter anzutreffenden Grabensystem be- stimmt. Das Gelände steigt Richtung Süden stetig an, so dass auch der Einfluss der Hauptvorfluter geringer wird.

• Station 2+300 km (Alte Warnow): Für das nördlich der Alten Warnow verortete, gesetzlich ge- schützte Feuchtbiotop überwiegend feuchte bis nasse Verhältnisse vorliegend. Über den Straßen- durchlass findet in das Biotop eine Ausspiegelung des Wasserstandes aus dem Demener Bach statt.

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

• Station von 2+100 km bis 2+450 km (Alte Warnow): Mäßig trockene bis frische Verhältnisse, auch im Bereich der hier aufgeforsteten Flächen.

• Station von 1+400 bis 2+100 km (Alte Warnow): Im direkten Gewässerumfeld (Alte Warnow und anschließendes Grabensystem) z. T. mäßig trockene und frische, überwiegend aber feuchte und auch sehr feuchte Verhältnisse. Größtenteils extensiv nutzbar, stellenweise erschwerte Bedingun- gen.

• Station von 0+500 bis 1+300 km (Alte Warnow): Gewässerabschnitt mit mehreren gesetzlich geschützten Feuchtbiotopflächen, die insbesondere die Altarme miteinschließen. Selbst in den Sommermonaten sehr feuchte bis nasse Verhältnisse, die eine Bewirtschaftung in unmittelbarer Gewässernähe nicht bzw. nur erschwert zulassen würden. Mit zunehmendem seitlichen Abstand feuchte und frische bis trockene Verhältnisse. Am nördlichen Rand des Untersuchungsgebietes hängen die Flurabstände auch maßgeblich von der Entwässerungsleistung der weiteren Gräben ab.

• Station von 0+000 bis 0+500 km (Alte Warnow): Rechtsseitig bei Station 0+400 km ansteigendes Gelände im trockenen, teils sehr trockenen Wasserstufenbereich. Dahinter Richtung Barniner See und Warnow zunehmend tieferliegende, feuchte bis sehr feuchte, teils gar nasse Flächen. Links- seitig überwiegend feuchte, aber auch sehr feuchte Verhältnisse.

• Ein Geländeplateau mittig des Untersuchungsgebietes entzieht sich weitestgehend dem Ein- fluss der Hauptvorfluter.

5.6 Ausuferungsverhalten und Überschwemmungen

Als Ergebnis der hydraulischen Modellierung können Karten mit Ausuferungsbereichen für verschiedene Hochwasser-Wiederkehrintervalle erstellt werden. In der Karte in der digitalen Anlage AP2-14i werden die Hochwasserszenarien HQ , HQ und HQ für den IST-Zustand betrachtet. 2 10 100

• Für Grünlandflächen der Niederung gilt in der Regel ein Überflutungsschutz von 2 Jahren als an- gemessen. Grünlandflächen in der Niederung mit einem topografisch bedingten geringen Vorflut- niveau (z. B. Senken, Bachauen, ehemalige Auwaldbereiche) stellen natürlicherweise Überflu- tungsräume mit einem bedeutenden Beitrag zum Wasserrückhalt dar. Bei Kenntnis regelmäßiger Überflutung solcher Flächen ist von einer angepassten Nutzung auszugehen und das Schutzni- veau kann ggf. auch geringer sein als zwei Jahre (DIN 1184 Teil 1, bzw. DIN 19661-1).

• Für Ackerflächen gilt in der Regel ein Überflutungsschutz von 10 Jahren als angemessen.

• Für Bebauungsflächen ist ein Überflutungsschutz von bis zu 100 Jahren anzusetzen.

Die 2D-Modellierung bietet die Möglichkeit, die Ausbreitung (Fließrichtung, Fließgeschwindigkeit) des in die Niederung strömenden Wassers im Zeitverlauf nachzuvollziehen. Aus der hydraulischen Modellierung lassen sich die folgenden Erkenntnisse ableiten:

• Es wird deutlich, dass der Niederungsbereich bereits bei einem zweijährigen Hochwasserereignis großflächig unter Wasser steht. Er stellt somit ein großes Retentionsvolumen zum Wasserrück- halt oberhalb des Barniner Sees zur Verfügung. Diese Ergebnisse decken sich mit den Aussagen des ortsansässigen Landwirts. Demnach seien in den Wintermonaten regelmäßig und großräumig Flächenbetroffenheiten zu verzeichnen. Die Grünlandbewirtschaftung findet daher vordergründig in den Sommermonaten statt. Folglich ist eine angepasste Nutzung gegenwärtig gegeben.

• An der Warnow kommt es an den Stationen 114+370 km, 113+460 km, 113+340 km, 113+250 km, 113+040 km und 112+680 km bereits beim HQ -Ereignis zu Wasserübertritten in das linke 2 Gewässervorland (Vollbord-Abfluss überschritten). Über das dortige Grabensystem kommt es zur Ausbreitung des Wassers; zum Teil findet ein Zustrom zum Zuleiter 2 in Richtung Schöpfwerk und

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Konzeptionelle Maßnahme: Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Morphologie der Warnow oberhalb des Barniner Sees

Alte Warnow statt. Rechtsseitig konnte ein Wasserübertritt an Station 112+770 km nachgewiesen werden.

• Zwischen Station 112+500 und 113+500 km sowie zwischen Station 113+900 und 114+900 km an der Warnow lässt das Gelände rechts-, vor allem aber linksseitig bei HQ und HQ verstärkt den 10 100 Abfluss über das Vorland zu. Im Mündungsbereich des Demener Bachs kann es zu Übertritten in das Vorland und zum Abstrom Richtung Alte Warnow kommen.

• Zwischen Demener Bach und Warnow sind tieferliegende Flächen bei ≥ HQ betroffen. Vom 2 Demener Bach aus strömt zudem Wasser über den Straßendurchlass Richtung Feuchtbiotop und Alte Warnow.

• Entlang der Alten Warnow sind flächendeckend bereits beim HQ -Ereignis – insbesondere zwi- 2 schen Station 1+400 und 2+000 sowie zwischen Station 0+000 und 1+200 km – Ausuferungen auszumachen. Deutlich zu erkennen sind die tieferliegenden Altarmstrukturen. Beim modellierten HQ - und HQ -Ereignis weiten sich die Betroffenheiten hier z. T. noch deutlich aus. Bei extre- 10 100 meren Ereignissen kann ein Überströmen der K 110 am Schöpfwerk nicht ausgeschlossen wer- den.

• Unterhalb des Schöpfwerks kann es über die Alte Warnow, die angrenzenden Gräben und das Vorland zum Wasserfluss Richtung Barniner See kommen.

• Betroffenheiten von Siedlungsbereichen konnten an keiner Stelle im Untersuchungsgebiet festgestellt werden.

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6 Maßnahmenkonzeption (AP2-16)

Aufbauend auf der Bewertung des Ist-Zustandes, der Rahmenbedingungen und Ziele wurden drei Varian- ten erarbeitet.

Das grundsätzliche Ziel eines Eingriffs ist die Verbesserung des Ist-Zustandes. Im Einzelnen betrifft das:

• Erhöhung der Laufkrümmung
• Herstellung einer Böschungsbeschattung
• Erhöhung der Strömungsvarianz
• Schaffung von Ufer- und Sohlstrukturen

Variante 1 beinhaltet Maßnahmen, die notwendig sind, um die Durchgängigkeit und naturnähere Verhält- nisse der Neuen Warnow zu gewährleisten (Minimal-Variante). Während Variante 2 zur Sicherung der Bewirtschaftbarkeit der Grünlandflächen südlich der Neuen Warnow, zusätzlich zur Umverlegung des Ge- wässerverlaufes (wie auch bei Variante 3 geplant), die Installation eines Schöpfwerkes vorsieht, stellt Va- riante 3 die Maximaloption dar. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Umverlegung in das Bett der Alten Warnow. Variante 2 und 3 beinhalten dabei Maßnahmen zur Erhöhung der Strömungsvarianz sowie zur Aufwertung der Sohlstrukturen. Alle Varianten beinhalten Pflanzungen bzw. die Ausprägung von teilweise breiteren Gehölzbereichen zur Förderung der Uferbeschattung.

6.1 Maßnahmenvorschläge

Variante 1 (Minimal-Variante)

In der Minimal-Variante bleibt das Gewässer im Lauf der Neuen Warnow. Auch der Demener Bach bleibt unverändert über das bestehende Gewässernetz angeschlossen. Das existierende Schöpfwerk bleibt im derzeitigen Zustand bestehen und wird weiter wie bisher betrieben. Es soll eine schmale Sekundäraue wechselseitig ausgebildet werden, um so im betroffenen Bereich das Ufer und die Sohle neu auszubilden. Neben diesen Maßnahmen beinhaltet Variante 1 außerdem eine wechselseitige Gehölzpflanzung bzw. - entwicklung zwischen Stat. 112+000 und Stat. 115+000 (Abbildung 6-1). Für die Unterhaltung ist ebenfalls wechselseitig ein Unterhaltungsweg vorzusehen. Bei dieser Variante ist der Unterhaltungsbedarf zunächst unverändert, mittelfristig sollte er sich durch die Beschattung etwas verringern. Zur Verbesserung der line- aren Durchgängigkeit sollen außerdem zwei Sohlschwellen zu durchwanderbaren Sohlbauwerken umge- baut werden.

Variante 2 (Kompromiss-Variante)

In der Kompromiss-Variante (Abbildung 6-2) wird das Gewässer in den Lauf der Alten Warnow zurückver- legt und oberhalb der Brücke K110 wieder an die Neue Warnow angeschlossen. Der Demener Bach wird an die Alte Warnow angeschlossen und das Grabenstück zur Neuen Warnow (ca. 0+300 bis 0+400) ver- schlossen. Die Neue Warnow erhält zum Erhalt des Biotopraumes einen ökologischen Mindestwasserab- schlag und könnte optional als HW-Entlastungsgerinne für Hochwässer größer HQ dienen. Eine Über- 100 laufschwelle mit integrierter Rohrleitung soll bei km 2+450 bis 2+470 die Wasserabgabe gewährleisten. Im Oberlauf des neuen Gewässerabschnittes sind Laufschlingen möglichst in der Form des historischen Ge- wässerverlaufes neu anzulegen. Um die Bewirtschaftbarkeit der Grünlandflächen südlich der Neuen Warnow zu sichern ist ein neues Schöpfwerk für den Zuleiter 2 an Stelle des vorhandenen Dükers zu errichten. Der Schöpfwerksbetrieb würde im Bedarfsfall erfolgen. Der Bedarfsfall ist bei geringen Flurab- ständen und insbesondere in Hochwassersituationen gegeben. Entlang der neuen Route sowie des alten Teilstücks (Stat. 112+000 und Stat. 115+000) sind Initialpflanzungen zur Förderung eines Aufwachsens von Gehölzen vorzusehen. Weitere Möglichkeiten zur eigendynamischen Entwicklung sollen dem Gewäs- ser durch den im Kapitel 6.4 beschriebenen Entwicklungskorridor eingeräumt werden. Neben der zusätzli- chen Uferbeschattung sind aufgrund der flachen Geländeverhältnisse keine Böschungsabflachungen not- wendig. Der Unterhaltungsbedarf sollte sich nach Etablieren der Gehölze deutlich verringern. Im Zuge der

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Gewässerumgestaltung werden die vorhandenen Durchlässe zurückgebaut. Ein Brückenersatzneubau ist hierbei optional. Zur Verbesserung der linearen Durchgängigkeit sollen außerdem zwei Sohlschwellen zu durchwanderbaren Sohlbauwerken umgebaut werden.

Variante 3 (Maximal-Variante)

Wie in Abbildung 6-3 zu erkennen sind die Umstrukturierung und -gestaltung des Gewässersystems sowie die zusätzlichen Maßnahmen identisch zu den Änderungen aus der Variante 2. Um den Eingriff in den bestehenden Moorkörper südlich der Neuen Warnow möglichst gering zu halten wird in dieser Maximal- Variante auf den Neubau des Schöpfwerkes für den Zuleiter 2 verzichtet.

In Tabelle 6-1 sind die drei erläuterten Varianten in ihren Kerneigenschaften gegenübergestellt.

Tabelle 6-1: Gegenüberstellung der Maßnahmenkonzepte

Zugänglichkeit uneingeschränkt uneingeschränkt uneingeschränkt (Unterhaltung) zugänglich zugänglich zugänglich

geringer Flächenbedarf Ausweisung eines mode- Ausweisung eines mode- Flächenbedarf im Randstreifen raten Entwicklungskorri- raten Entwicklungskorri- (Gehölzpflanzung) dors (50 m) dors (50 m)

Bei der Umsetzung der Maßnahmenvariante 1 sollte ebenfalls die Problematik der Sedimentablagerungen vor der Brücke bei km 112+438 angegangen werden. Da die Quelle der Sedimente – hauptsächlich Sand – oberhalb des Planungsabschnittes liegt, sollte eine Maßnahme auch dort ansetzen. Zur Verminderung des Sedimenttriebes wären vorzugsweise Maßnahmen zum Stoffrückhalt im Gewässerrandstreifen zu pla- nen. Dadurch würde neben der Sedimentproblematik auch eine Reduktion der Nährstoffbelastung erfolgen. Die Aufklärung der Sedimentbelastung und Maßnahmenentwicklung dazu bedarf weiterer Untersuchun- gen.

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Abbildung 6-1: Übersicht über die Maßnahmen in Konzeptionsvariante 1

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Abbildung 6-2: Übersicht über die Maßnahmen in Konzeptionsvariante 2

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Abbildung 6-3: Übersicht über die Maßnahmen in Konzeptionsvariante 3

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6.2 Vorzugsvariante

Da durch die Variante 3 vornehmlich Flächen betroffen sind, die sich bereits in einem schwer zu bewirt- schaftenden Zustand befinden sowie im Zuge des BOV eine Neustrukturierung der Flur ansteht und damit ein Flächentausch als aussichtsreich bezeichnet werden kann, stellt diese Option die Vorzugsvariante dar. Das Gewässer wird durch die vorgeschlagenen Maßnahmen optimal aufgewertet; darüber hinaus entste- hen im neuen Gewässerverlauf zusätzliche Biotope. Gegenüber Variante 1 besteht der Vorteil, dass nicht in fließender Welle gebaut werden muss bzw. dass keine Wasserhaltung vorzusehen ist. Die Förderfähig- keit der Variante 2 wurde in der Abstimmung mit dem StALU-WM aufgrund des vorgesehenen Schöpf- werksneubau als problematisch angesehen.

Maßnahmenbeschreibung

Umstrukturierung und -gestaltung des Gewässersystems

Für die Umverlegung der Gewässerroute ist die Schaffung eines neuen Gewässerabschnittes zwischen der Neuen und Alten Warnow notwendig. Dieser wird als Bogen westlich um ein ehemaliges Pumpwerk mit Mündung in den Demener Bach ca. bei Station 0+430 (bisherige Stationierung Demener Bach) ange- legt. Der höhere investive Aufwand für die Schaffung von Laufschlingen in der Form des historischen Ge- wässerverlaufes ist dadurch vertretbar, dass die Umverlegung in die Alte Warnow ohnehin eine Profilver- größerung derselben nötig macht, um MQ- und MHQ-Abflüsse schadlos ableiten zu können und so häufige Ausuferungen zu verhindern. Der geplante Gewässerverlauf umfasst eine Laufverlängerung um insgesamt ca. 280 m infolge von Laufverschwenkungen. Der betrachtete Gewässerabschnitt teilt sich in zwei Berei- che, für die jeweils unterschiedliche Sohlgefälle und Querprofile geplant sind. Der erste Abschnitt besteht aus der Strecke zwischen Station 0+000 und 2+545. Der zweite Abschnitt besteht aus der Strecke zwi- schen Station 2+545 und 2+800. Das Querprofil im ersten Abschnitt besteht aus lediglich einer Abfluss- rinne. Die Sohlbreite beträgt hier 11 m und die Mittelwassertiefe ca. 1,08 m. Die Uferböschungen werden mit einer Neigung von 1:1 ausgebildet. Das Querprofil im zweiten Abschnitt besteht aus einer Mittelwas- serrinne, die der Durchgängigkeit des Gewässers dient, sowie einem rechts- bzw. linksseitig angeordnetem Vorländer, der temporär trockenfällt. Die Sohlbreite der Mittelwasserrinne beträgt hier 1,8 m und die Sohl- breite der Vorländer 1 m. Die Mittelwassertiefe der Mittelwasserrinne ist mit ca. 0,7 m angesetzt. Die Ufer- böschungen werden mit einer Neigung von 1:3 ausgebildet. Außerdem wird ein Entwicklungskorridor von etwa 50 m Breite vorgesehen. Durch das Einbringen von Ufer- und Sohlstrukturen (z. B. Totholz) kön- nen die Strömungsvariabilität zusätzlich erhöht und Biotope geschaffen werden. Der Aushub, der im Rah- men der Neugestaltung des Gewässerlaufs anfällt, kann zum Teil in das alte Bett verbracht werden, sodass Aufwand und Kosten für Abtransport und Entsorgung verringert werden können. Auf einem etwa 1,4 km langen Teilstück im unteren Bereich (Abbildung 6-3) bleibt das ursprüngliche Gewässerbett bestehen. Der Demener Bach wird ca. bei Station 0+430 (bisherige Stationierung Demener Bach) an die Warnow ange- bunden. Das bisherige Teilstück, welches parallel zur Ortsverbindung zwischen Poggenhof und Demen verläuft soll auf einem 100 m langen Stück (ca. Station 0+300 bis 0+400) verfüllt werden. Der Rohrdurch- lass in die Warnow bei Station 114+065 der Neuen Warnow kann dabei unverändert bleiben. Die Statio- nierung des Demener Baches ändert sich damit ebenso wie die der Warnow.

Ersatzneubau Brücke Demener Bach, Rückbau der Durchlässe und Umbau Sohlschwellen

Ein Ersatzneubau der Durchlässe in der Alten Warnow sollte vermieden werden, da zu erwarten ist, dass die Ersatzbauwerke aufgrund der nötigen Dimensionierung in ihrer Größe einen Brückenstatus erhalten würden und dies auch langfristig mit erhöhten finanziellen Belastungen (Brückenbuch) verbunden wäre. Sollte es sich als nötig erweisen, dass eine Zuwegung von Süden her geschaffen werden muss ist optional ein Brückenersatzneubau bei Station 1+495 (bisherige Stationierung Alte Warnow) vorzusehen. Entspre- chend dem Prioritätenkonzept M-V sollen zwei Sohlschwellen im Betrachtungsgebiet zu durchgängigen Sohlbauwerken umgebaut werden. Die Notwendigkeit eines Umbaus, ob die vorhandenen Bauwerke also

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ein Wanderhindernis darstellen, muss in einer separaten Beauftragung durch einen geeigneten Gutachter festgestellt werden.

Stützschwelle im Demener Bach

Um eine aus der hydraulischen Modellierung hervorgehende drohende Entwässerung des Biotopkomple- xes nordöstlich des Betrachtungsgebietes zu verhindern soll bei ca. 0+500 (alte Stationierung Demener Bach) eine Stützschwelle oder eine Sohlrampe zur Wasserstandsstabilisierung errichtet werden. Um den Rückstau zum Biotopkomplex zu erreichen ist es zudem notwendig, oberhalb der Stauschwelle eine Rohr- leitung bis zum Anschluss an das Grabensystem einige Meter nordöstlich des Brückenneubaus zu führen.

Initialpflanzungen

Für die (in FR) linksseitig angeordneten Gehölzpflanzungen bzw. -entwicklungen kommen standorttypische Arten (z.B. Erlen oder Weiden) zum Einsatz. Zur Förderung der eigendynamischen Ansiedlung von Vege- tation werden zudem Offenbodenbereiche geschaffen.

Zur Umsetzung der Maßnahme ist das Sichern von bislang nicht in Besitz der StUN M-V bzw. des Landes befindlichen Flächen notwendig. Abbildung 8-1 und Tabelle 8-2 zeigen, welche Flächen bzw. welche Flä- chengröße betroffen sind.

Betroffenheiten

Da zu dem Betrachtungsgebiet derzeit ein Bodenordnungsverfahren durchgeführt wird, wodurch eine Än- derung der Einteilung der Flur zu erwarten ist, wurde hier nicht die Betroffenheit von Flurstücken ausge- wiesen. Eine Betroffenheit liegt vor, wenn die sich einstellenden Flurabstände weniger als 0,3 m betragen. Eine konventionelle Bewirtschaftung solcher Flächen ist nicht mehr oder nur sehr eingeschränkt möglich. Wie in Tabelle 5-8 aufgelistet, ist im Bereich von 0,3 bis 0,5 m nur eine extensive Grünlandbewirtschaftung möglich. Zusätzliche Betroffenheiten ergeben sich auch aus dem in der Variantenentwicklung festgelegten Entwicklungskorridor sowie die neuzuschaffende Laufkrümmung. Im Sinne dieser Festlegungen wird in der Vorzugsvariante eine Fläche von 42,6 ha benötigt. Da bereits im IST-Zustand nicht unwesentliche Flächen- teile nicht bewirtschaftet sind (Röhricht-Flächen) müssen diese von den durch die Maßnahmenumsetzung betroffenen Flächen abgezogen werden. Die direkt durch die Maßnahmenumsetzung resultierende Flä- chenbetroffenheit beträgt damit 15,8 ha. Die hauptsächliche Betroffenheit ergibt sich aus dem vorgesehe- nen Entwicklungskorridor. Die Flächenbetroffenheit wird aus der Abbildung 8-1 ersichtlich. Eine konkrete Betroffenheit von Flurstücken konnte aufgrund des laufenden BOV (siehe auch Kap. 4.7) nicht ermittelt werden.

6.3 Maßnahmenkombination

Eine Kombination der aufgeführten Varianten ist nicht möglich. Zur Akzeptanzsteigerung bei den Flächen- nutzern wurde die Variante 2 bereits als Kompromisslösung herausgearbeitet.

6.4 Entwicklungskorridor

Entsprechend der Ermittlung des typgerechten Entwicklungskorridors (Abschnitt 4.2) werden für die Vari- anten 2 und 3 ein kompromitiver Entwicklungskorridor von 50 m Breite ausgewiesen. Der Entwicklungskor- ridor ist grundsätzlich von Nutzungen freizuhalten, um eine Gehölzentwicklung zu ermöglichen. Als sicht- bare Abgrenzung zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und dem Korridor können Eichenspaltpfähle oder Bepflanzungen dienen. Bei entsprechenden naturschutzfachlichen Zielen der Entwicklung von Feuchtwie- sen wäre eine extensive Pflege im Entwicklungskorridor gegebenenfalls vereinbar.

In Variante 1 ist nur die Ausweisung eines Gewässerrandstreifens vorgesehen. In diesem sollte generell keine Düngung und kein Einsatz von Pflanzenschutzmitteln erfolgen.

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7 Hydraulische Modellierung – Planungsvarianten (AP2-14)

Im Zuge der hydraulischen Modellierung wurden die Auswirkungen von Neutrassierungen, Neuprofilierun- gen, initiierten Gehölzentwicklungen sowie einer angepassten Gewässerunterhaltung geprüft.

7.1 Modellanpassung für die Planungsvarianten

Die Beurteilung von Planvorhaben bzw. die Beurteilung deren Auswirkungen (z. B. zusätzliche Flächenbe- troffenheiten) zieht bei einer hydraulischen Modellierung in der Regel eine Anpassung der Gerinne- und/ oder Vorlandgeometrien nach sich. Darüber hinaus kann – je nach Fragestellung – eine Änderung der Rauigkeiten für den 1D-Gerinneschlauch und das 2D-Berechnungsnetz sinnvoll sein. Für die drei zu unter- suchenden Planungsvarianten an der Warnow wurden die Anpassungen der Modellgeometrien entspre- chend Kapitel Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. vorgenommen.

7.2 Parametrisierung (Gewässerrauheiten)

Die in den Planungsvarianten angesetzten Rauigkeiten für den Flussschlauch werden in Tabelle 7-1 und Tabelle 7-2 dargestellt. Angaben zur Stationierung beziehen sich ausnahmslos auf den IST-Zustand (der- zeitiger Gewässerlauf).

Die Maßnahmenbereiche in der Minimalvariante weisen im IST-Zustand z. T. bereits vergleichsweise hohe Gerinnerauheiten (aus der Kalibrierung) auf, so dass hier für die mittleren Abflussverhältnisse nur vereinzelt Änderungen vorgenommen worden sind. Im Maßnahmenbereich der Neuprofilierung (ca. 1,6 km Länge) wurde für den Hochwasserzustand sicherheitsorientiert eine höhere Rauheit angesetzt. Veränderte Werte sind in roter Schrift gehalten.

Durch die Initiierung einer Gehölzentwicklung sind zunächst höhere Rauheiten zu erwarten (verkrauteter Zwischenzustand). Langfristig (infolge zunehmender Beschattung) kann aber einem starken Krautauf- wuchs im Gewässerbett entgegengewirkt werden, wodurch die Rauheit im Gerinne wiederum geringer wird. In Bereichen mit angestrebter Gehölzentwicklung wird hier (wie auch in der Maximal- und Kompromiss- Variante) der beschattete Endzustand betrachtet. Für die Rauheiten der Alten Warnow ergeben sich in der Minimalvariante keine Änderungen gegenüber dem IST-Zustand (vgl. Tabelle 5-5).

Ein Schöpfwerksbetrieb (nach Bedarf) in der Kompromiss-Variante hat keinen Einfluss auf die Gerin- nerauheiten. Es gilt die Parametrisierung in der Maximalvariante.

Alle Berechnungen basieren auf einem verkrauteten Gewässerzustand im Sommer. Dieser ist gegenüber Winterverhältnissen hinsichtlich der resultierenden Wasserstände als kritischer einzustufen, erlaubt somit ebenfalls eine sicherheitsorientierte Modellierung. Die angesetzten Rauheiten für die Vorländer bleiben gegenüber dem IST-Zustand unverändert (vgl. Tabelle 5-6).

Tabelle 7-1: Angesetzte Gerinnerauheiten für den Sommerzustand (verkrautet) bei MQ und MQSommer und für den Hochwasserzustand – Hydraulische Abschnitte der Warnow in der Minimalvariante

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• Neuprofilierung oberhalb der • Initialpflanzung 2 112+437 113+387 Brücke 10 20 (K 110) • im Einflussbereich der Brücke (rückstaubeeinflusst)

• Neuprofilierung oberhalb der • Initialpflanzung 4 113+497 114+055 Brücke bei 10 20 Poggenhof • im Einflussbereich der Brücke (rückstaubeeinflusst)

oberer Modell- • Initialpflanzung 6 114+345 115+005 13 25 abschnitt • vergleichsweise hohes Gefälle

Tabelle 7-2: Angesetzte Gerinnerauheiten für den Sommerzustand (verkrautet) bei MQ und MQSommer und für den Hochwasserzustand – Hydraulische Abschnitte der Warnow in der Maximal- und Kompromiss-Variante

oberer Modell- • Initialpflanzung 2 114+400 115+005 13 25 abschnitt • vergleichsweise hohes Gefälle

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7.3 Einfache Wasserspiegellagenberechnung für verschiedene hydrologische

Durchflusssituationen bzw. ggf. Stauhöhen (ohne Grundwassermodell) zur Er-

mittlung der flächenhaften Auswirkungen (Grundwasserflurabstand)

Alle modellierten Wasserstände in den Vorflutern sind für die Planungsvarianten in der digitalen Anlage AP2-14m tabellarisch zusammengefasst. Die Ergebniskarten (digitale Anlagen AP2-14c bis AP2-14h) ent- halten die berechneten Grundwasserflurabstände für mittlere Abflüsse (MQ) und mittlere Abflüsse im Som- merhalbjahr (MQ ) in der Minimal-, Maximal- und Kompromiss-Variante. Sommer

Die Ermittlung der Wasserstände zur Verschneidung basiert auf einer intensiven Ausprägung der Gewäs- servegetation (Sommerzustand) bei regelmäßiger Gewässerunterhaltung. Dies ist als ein kritischerer Zu- stand anzusehen als z. B. die geringere Vegetationsausprägung im Winter.

Nachfolgend soll nur auf das für die weiteren Auswertungen relevante Abflussereignis „MQ “ einge- Sommer gangen werden. Resultierend lässt sich festhalten:

• Station von 113+400 bis 115+000 km (Warnow): Im Einflussbereich der Warnow beidseitig – durch das insgesamt bezogen auf die Querschnittsfläche großzügiger geplante Gewässerprofil in der Minimalvariante – leichtes Absinken der Wasserstände (zwischen 1 und 3 cm). Weiterhin überwiegend mäßig trockene bis frische Verhältnisse. An den Stationen 113+550 km (kleinflächig) und 114+050 km (kleinflächig) fallen im IST-Zustand feuchte Flächen nun in den frischen Wasser- stufenbereich. Bei Station 114+500 km zwischen Warnow und Demener Bach kommt es darüber hinaus zur leichten Verschiebung der Wasserstufenbereiche.

• Gesamtes Untersuchungsgebiet: In der Minimalvariante an anderen Stellen minimal erhöhte Wasserstände möglich, so dass gegenüber dem IST-Zustand etwa 2 ha Fläche mehr sehr feuchte Verhältnisse aufweisen können. Dies betrifft aber z. T. schon jetzt geschützte Feuchtbiotope, so dass hinsichtlich der Landnutzung bei mittleren Abflussverhältnissen (MQ ) in dieser Variante Sommer keine signifikante Beeinträchtigung festgestellt werden konnte.

• Station von 113+400 bis 115+000 km (Warnow): Im Einflussbereich der Warnow kommt es in der Maximalvariante beidseitig – infolge des neuen Routenverlaufs und der damit fehlenden Was- serführung des Gerinnes – zu einer deutlichen Verschiebung der Wasserstufenbereiche hin zu überwiegend trockenen Verhältnissen. Durch die Möglichkeit der Bewässerung der Flächen über den Stau am oberen Modellrand sollte die Bewirtschaftbarkeit weiter gegeben sein. Die Flächen entlang des Demener Bachs sind davon nicht betroffen. Hier sollen die Wasserstände durch die vorgeschlagenen Maßnahmen möglichst unverändert bleiben.

• Station 2+300 km (Alte Warnow): Für das nördlich der Alten Warnow verortete, gesetzlich ge- schützte Feuchtbiotop können durch diese vorgeschlagenen Maßnahmen in der Maximalvariante die derzeit überwiegend sehr feuchten Verhältnisse auch weiterhin sichergestellt werden; Errich- tung Stauhaltung/Sohlrampe und Rohrleitung am Demener Bach würden für einen Rückstau ins Biotop sorgen.

• Station von 112+000 bis 113+400 km (Warnow): Das Umland im unteren Teil des untersuchten Gewässerabschnitts weist in der Maximalvariante hingegen – verglichen mit dem IST-Zustand – leicht feuchtere Verhältnisse auf. Dies hängt in erster Linie damit zusammen, dass sich der Was- serstand im Unterlauf des dann neuen Gewässerlaufs in das Altgerinne der Warnow (soll zur Hoch- wasserentlastung weiter bestehen bleiben) ausspiegelt.

• Station von 2+100 km bis 2+450 km (Alte Warnow): In der Maximalvariante weiterhin mäßig trockene bis frische Verhältnisse, auch im Bereich der hier aufgeforsteten Flächen.

• Station von 0+000 bis 2+100 km (Alte Warnow): Im direkten Gewässerumfeld (Neuer Gewäs- serlauf und anschließendes Grabensystem) fallen in der Maximalvariante große Flächenanteile

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nun in den sehr feuchten Wasserstufenbereich. Die extensive Grünlandnutzung wird hier erschwert bzw. nicht mehr möglich sein.

• Station von 112+000 bis 113+400 km (Warnow, linksseitig): In der Kompromiss-Variante ist ein Schöpfwerksneubau am Zuleiter 2 zur besseren Nutzbarkeit der südlich gelegenen Grünland- flächen mit einem Zielwasserstand von 35,92 m NHN im angrenzenden Grabensystem angedacht. Im Vergleich zur Maximalvariante fällt damit der Großteil der Flächen hier in den mäßig trockenen bis frischen Wasserstufenbereich. Eine weitere Sackung der Flächen infolge der Entwässerung ist jedoch nicht auszuschließen.

7.4 Ausuferungsverhalten und Überschwemmungen

In den Ausuferungskarten (digitale Anlagen AP2-14j und AP2-14k) werden die Hochwasserszenarien HQ , 2 HQ und HQ in der Minimal- und Maximalvariante betrachtet. Da ein Schöpfwerksbetrieb in der Kom- 10 100 promiss-Variante beim Durchlaufen der Hochwasserscheitel als unwahrscheinlich gilt (das Wasser würde permanent nachströmen), fand dahingehend keine weitere Untersuchung statt. Es gelten die Ausuferungs- flächen der Maximalvariante. Die Grabenverfüllung des Altlaufes fand bei der Ermittlung der Betroffenhei- ten an den entsprechenden Stellen Berücksichtigung.

Aus der hydraulischen Modellierung lassen sich die folgenden Erkenntnisse ableiten:

• Entlang des gesamten Untersuchungsabschnitts der Warnow kommt es in der Minimalvariante gegenüber dem IST-Zustand zu einer leichten Verringerung der Flächenbetroffenheiten. Insbeson- dere bei dem modellierten HQ - und HQ -Ereignis finden weniger Wasserübertritte (links- wie 2 10 rechtsseitig) in das Gewässervorland statt. Die Neuprofilierung zeichnet sich somit abschnittsweise durch eine höhere hydraulische Leistungsfähigkeit aus.

• An der Alten Warnow sind in der Minimalvariante keine signifikanten Veränderungen gegenüber dem IST-Zustand auszumachen, welche die derzeitige Nutzung beeinträchtigen würden.

• In der Maximalvariante kommt es an der Warnow oberhalb von Station 113+000 km gegenüber dem IST-Zustand zu einer deutlichen Verringerung der Flächenbetroffenheiten aufgrund des neuen Gewässerverlaufs und des geplanten Verschlusses des derzeitigen Gerinnes. Bei extremeren Er- eignissen (hier HQ ) ist anzunehmen, dass unterhalb von Station 115+000 km weiterhin ein Ab- 100 fluss über das Vorland stattfindet, das Altgerinne somit zur Hochwasserentlastung beiträgt.

• In der Maximalvariante verlagern sich die Flächenbetroffenheiten erkennbar in den nördlichen Teil des Niederungsbereiches (neuer Gewässerverlauf, derzeitig Alte Warnow). Bei einem HQ -Ereig- 2 nis sind bereits großflächig Ausuferungen zu verzeichnen. Die Flächennutzung müsste dahinge- hend angepasst werden. Bei Ereignissen > HQ kann ein leichtes Überströmen der K 110 am 10 derzeitigen Schöpfwerk nicht ausgeschlossen werden.

• Zwischen Demener Bach und Warnow verringern sich die Flächenbetroffenheiten (vor allem beim HQ -Ereignis) in der Maximalvariante. 10

• Betroffenheiten von Siedlungsbereichen konnten auch in der Maximalvariante an keiner Stelle im Untersuchungsgebiet festgestellt werden.

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8 Kosten- und Flächenermittlung (AP2-19)

Die Tabelle 8-1 gibt eine Übersicht über die voraussichtlich anfallenden Kosten unter Berücksichtigung aller in der vorliegenden Machbarkeitsstudie vorgeschlagenen, wasserbaulichen Maßnahmen in den verschie- denen Planungsvarianten. Des Weiteren sind auch die voraussichtlich sonstigen, anfallenden Kosten ge- schätzt worden. In den Anlagen AP2-19a bis AP2-19c sind die nach Einzelmaßnahmen aufgeteilten, voll- ständigen Kostenprognosen für die drei Planungsvarianten einzusehen. Alle in der folgenden Tabelle dar- gestellten Kosten sind gerundet und in Netto angegeben.

Tabelle 8-1: Ergebnis der Kostenprognose für alle vorgesehenen wasserbaulichen Maßnahmen in den verschiede- nen Planungsvarianten; Angaben in Netto

Eine Aufsummierung aller aufgelisteten Kosten ergibt für die Maximal-/Vorzugsvariante einen Betrag von rund 1.462.000 € (netto) bzw. rund 1.740.000 € (brutto).

Für die Minimalvariante ergibt sich eine Summe von rund 453.000 € (netto) bzw. rund 539.000 € (brutto).

Aussagen zu Kosten des Grunderwerbs können aktuell nicht gemacht werden. Für das Gebiet ist ein Flur- neuordnungsverfahren angelaufen; entsprechende Flächenbereitstellung und damit im Zusammenhang stehende Regelungen werden über das Verfahren angestrebt.

Des Weiteren wurde der Flächenbedarf zur Umsetzung der Maßnahmen abgeschätzt. Dazu wurden in einem ersten Schritt zunächst die ermittelten Grundwasserflurabstände im IST-Zustand und in den Pla- nungsvarianten herangezogen. Die Auswertung basiert dabei auf den mittleren Abflüssen im Sommerhalb- jahr, da die Grünlandflächen gegenwärtig vorrangig in dieser Zeit bewirtschaftet werden. Dabei wurde ein Flurabstand von 3 dm (Differenz aus Geländehöhe und Vorflutniveau) als Grenzwert der Bewirtschaft- barkeit für extensiv nutzbares Grünland angesetzt (vgl. Kapitel 5.5). In der Maximal- und in der Kom- promiss-Variante wurde zudem ein mittlerer Entwicklungskorridor von 50 m Breite berücksichtigt. Ähnlich wie es sich auch mit dem vorläufigen Routenverlauf verhält, kann es notwendig werden, den Entwicklungs- korridor in der konkreten Maßnahmenplanung entsprechend der Flächenverfügbarkeit anzupassen.

Als Ergebnis ist in Tabelle 8-2 für jede Variante ein Gesamtflächenbedarf als die Summe aller im Sommer- halbjahr nicht bewirtschaftbarer Flächen im Gesamt-Untersuchungsgebiet angegeben. Die Werte enthalten neben dem Entwicklungskorridor auch Wasserflächen und andere, derzeit nicht bewirtschaftete Flächen.

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Tabelle 8-2: Ergebnisse des abgeschätzten Flächenbedarfs

Die Abbildung 8-1 gibt darüber hinaus einen Überblick über die Lage dieser Flächen und vergleicht den IST-Zustand mit der Maximal-/Vorzugsvariante. Westlich der Alten Warnow, in unmittelbarer Nähe des Barniner Sees, sind etwa 6 ha der Landnutzungsklasse Feuchtgrünland (z. T. gesetzlich geschützte Bio- tope) zuzuordnen, so dass eine Bewirtschaftung bereits im IST-Zustand eingeschränkt ist.

Abbildung 8-1: Im Sommerhalbjahr nicht bewirtschaftbare Flächen – Vergleich zwischen IST-Zustand und der Maxi- mal-/Vorzugsvariante

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9 Quellen

AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung, 5. verbesserte und erweiterte Auflage, 438 S., Stuttgart.

BIOTA (2012): Überarbeitung und Aktualisierung der Karte der mittleren Abflüsse und mittleren Niedrig- wasserabflüsse für Mecklenburg-Vorpommern. – biota - Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH im Auftrag des Landesamtes für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg- Vorpommern, 97 S.

BIOTA (2016): HQ(T) M-V - Überarbeitung und Aktualisierung der Regionalisierung der Hochwasserkenn- werte für Mecklenburg-Vorpommern. – biota - Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH im Auftrag des Landesamtes für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpom- mern.

CLC (2018): Corine Landcover (CLC) 2018, Version 20, European Environment Agency (EEA), Abruf über: https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover/clc2018?tab=download, 05.05.2019.

DIN 1184-1:1992-03: Schöpfwerke/Pumpwerke; Planung, Bau und Betrieb. – DIN Deutsches Institut für Normung e.V.

DIN 19661-1:1998-07: Wasserbauwerke - Teil 1: Kreuzungsbauwerke; Durchleitungs- und Mündungsbau- werke. – DIN Deutsches Institut für Normung e.V.

ELLENBERG, H., WEBER, H., DÜLL, R., WIRTH, V., WERNER, W. & PAULIßEN, D. (2001): Zeigerwerte von Pflan- zen in Mitteleuropa. – 3. Aufl. – Scripta Geobotanica 18, Göttingen.

FELL, H., ROSSKOPF, N., BAURIEGEL, A., HASCH, B., SCHIMMELMANN, M. & ZEITZ, J. (2015): Erstellung einer aktualisierten Moorkarte für das Land Brandenburg. – Telma 45: 75 – 140; Hannover.

FIS-WRRL M-V (2018): Datenabfrage über das Fachinformationssystem Wasserrahmenrichtlinie. Abfrage Januar 2018.

HAMCO GmbH (2018): MultiPlate (online). Abgerufen am 18.10.2018 unter https://www.hamco- gmbh.de/uploads/downloads/MultiPlate.pdf.

ILLNER, K. (1960): Gutachten über die Moorbodenaufnahme für das Gebiet Demen; Berlin.

LAWA (2013): Bewertung von HMWB/AWB-Fließgewässern und Ableitung des HÖP/GÖP. – Bund/Län- derarbeitsgemeinschaft Waser (LAWA), 129 S.

LAWA (2015): Handbuch zur Bewertung und planerischen Bearbeitung von erheblich veränderten (HMWB) und künstlichen Wasserkörpern (AWB). – Bund/Länderarbeitsgemeinschaft Waser (LAWA), 290 S.

LFU (2003): Numerische Modelle zur Strömungssimulation. In: Hydraulik naturnaher Fließgewässer, Teil 4. Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg, Karlsruhe, 55 S.

LfU (2016): Schutzwürdige Moorböden in Brandenburg. Fachbeiträge des LfU, Heft Nr. 149. Landesamt für Umwelt (LfU).

LUNG-MV: Wasserkörpersteckbrief Fließgewässer SCHA-2400. Abgerufen am 13.07.2018 unter https:// http://www.wrrl-mv.de/doku/wksteckbrief/SCHA-2400.pdf

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Quellen

LUNG M-V (2005): Fließgewässertypisierung in Mecklenburg-Vorpommern. Arbeiten und Ergebnisse im Zusammenhang mit der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. – Landesamt für Umwelt, Natur- schutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern [Hrsg.], 80 S.

LUNG M-V (2010): Anleitung für die Kartierung von Biotoptypen und FFH-Lebensraumtypen in Mecklen- burg-Vorpommern. Materialien zur Umwelt 2010, Heft 2. Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern (LUNG M-V), Güstrow.

LUTHARDT, V. & ZEITZ, J. (2014) (Hrsg.): Moore in Berlin und Brandenburg. – 384 S.; Rangsdorf (Na- tur+Text).

MEHL, D. & THIELE, V. (1998): Fließgewässer- und Talraumtypen des Norddeutschen Tieflandes am Beispiel der Naturräume Mecklenburg-Vorpommerns. – Berlin (Parey Buchverlag im Blackwell Wissenschafts- verlag), 261 S.

MOORSTANDORTKATALOG M-V (1996): Moor-Nr. 2336/3/2. Moor zwischen Demen und Barniner See - Ar- beitsblatt, Moormächtigkeitskarte, Substrattypenkarte.

MUNLV NRW (2010): Richtlinie für die Entwicklung naturnaher Fließgewässer in Nordrhein-Westfalen - Ausbau und Unterhaltung (Blaue Richtlinie). – Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirt- schaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf 2012.

NATSCHAG M-V (2010): Gesetz des Landes Mecklenburg-Vorpommern zur Ausführung des Bundesnatur- schutzgesetzes (Naturschutzausführungsgesetz – NatSchAG M-V) vom 23. Februar 2010. Fund- stelle GVOBl. 2010, S. 66.

PREIßLER, G. & BOLLRICH, G. (1985): Technische Hydromechanik, Verlag für Bauwesen, Berlin, 549 S.

SCHNEIDER, M. (2007): Einfluss von Parameter-Unsicherheiten auf die Genauigkeit berechneter Wasser- spiegellagen. – Diplomarbeit, Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, 89 S.

SCHNEIDER, M. & MEHL, D. (2010): Grundlagen, Methodik und Ergebnisse des Hochwasseraktionsplans für den mecklenburgischen Wallbach. – Wasser und Abfall 4: 39-45.

SUCCOW, M. & JOOSTEN, H. (2001) (Hrsg.): Landschaftsökologische Moorkunde, 2. Aufl.; Stuttgart.

TGL 24300/04 (1985): Aufnahme landwirtschaftlich genutzter Standorte – Moorstandorte; Berlin.

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