Entwicklung einer Uferzone:
Das Messprogramm 2014-2016

Forschung des Lehrstuhls für Hydrologie an der Universität Bayreuth

Im unmittelbar an einen Bach oder Fluss angrenzenden Uferbereich vermischen sich Wasser aus dem Fließgewässer und Grundwasser, das aus der umliegenden Landschaft anströmt. Diese hyporheische Zone ist ein sehr aktiver Reaktionsraum, in dem sich die „Selbstreinigungskräfte“ entfalten: die Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Nährstoffangebot begünstigen die Umwandlung und den Abbau von Stoffen. Damit werden auch Schadstoffe zurückgehalten und „unschädlich gemacht“, bevor sie ins Fließgewässer übertreten. Diese Selbstreinigungsvorgänge werden vor allem durch Mikroorganismen durchgeführt.

Die im Zuge der Renaturierung des Roten Mains neu entstandene Insel mit ihrem halbmondförmigen, flachen Uferbereich ist eine solche Zone, in der Selbstreinigungsreaktionen ablaufen können. Hier sahen wir die Möglichkeit zu beobachten, wie sich eine solche Uferzone mit ihren vielfältigen Abbaureaktionen entwickelt. Uns interessierte dabei vor allem die Frage, wie lange sich Wasser, das von der einen Seite in die Uferzone fließt, hier aufhält, bevor es wieder in den Roten Main eintritt. Diese Aufenthaltszeit ist entscheidend für die Wirksamkeit der Selbstreinigung: Je länger sich das Wasser in der aktiven Uferzone aufhält, desto mehr Zeit steht für Um- und Abbaureaktionen der Inhaltsstoffe zur Verfügung, desto gründlicher also kann das Wasser gereinigt werden.

Installation des hydrologischen Messfelds

Um die Aufenthaltszeit und auch die Fließrichtungen des Wassers durch die Uferzone zu beobachten, haben wir während der Anlage der Insel im Herbst 2014 zwanzig Grundwasserbeobachtungsbrunnen installiert. Diese über zwei Meter langen blauen Rohre saßen direkt auf dem darunter liegenden Sandstein auf (siehe Fotogalerie Installation Messfeld). Es wurde Bodenmaterial um die Rohre herum aufgeschüttet und die heutige Form der Insel erstellt. Der Uferrand wurde mit großen Felsen befestigt und abwechslungsreich gestaltet, danach nahm der Rote Main sein neues Flussbett ein.

Die Insel wurde sich selbst überlassen. Es zeigte sich, dass es sich um eine sehr dynamische Insel handelt, die häufig überschwemmt wird, vor allem nach Starkregenereignissen, Schneeschmelze und während lang andauernder Regenphasen. Dabei wird viel Material (Sediment, Äste, auch Müll) auf der Insel abgelagert. Auch die Beobachtungsbrunnen wurden von der Dynamik des Flusses nicht verschont, zeitweise war ein Teil der Rohre nicht mehr auffindbar.

Messtechnik

Die blauen Rohre waren in ihrem Verlauf geschlitzt, und somit konnte Wasser, das durch die Insel strömt, auch durch die Rohre fließen. In diesen Rohren maßen wir monatlich den Wasserstand, die Wassertemperatur und die elektrische Leitfähigkeit. Darüberhinaus entnahmen wir bei unseren monatlichen Besuchen Wasserproben aus den Grundwasserbrunnen und maßen im Labor in diesen Proben die Konzentrationen an Nitrat, Chlorid, Sulfat und gelöster organischer Substanz (DOC). Außerdem ermittelten wir in den Wasserproben auch die Konzentration an Radon (siehe Schautafel, rechte Spalte).

Ergebnisse

Die Auswertung der Ergebnisse mit Modellrechnungen flossen in zwei Bachelorarbeiten im Studiengang Geoökologie ein. Eine wichtige Erkenntnis war methodischer Art: Die Forschung mit statischen Messrohren in dem sich sehr dynamisch entwickelnden Überflutungsraum stellte sich als schwierig heraus, das neue Ufer wuchs rasch zu, Rohre waren schwierig wieder zu finden. Die inhaltlichen Ergebnisse wiederum waren nicht spannend genug, um das Experiement weiterzuführen.