Auf Grund des erheblichen Forschungs- und Entwicklungsbedarfs zum Thema Fischschutz und Fischabstieg entstand seitens des Landes NRW die Idee, ein Feinrechen-Bypass-System speziell für den Lachs und Aal zu testen. Die Unkelmühle wurde in Kooperation mit der innogy SE als geeigneter Standort ausgewählt, weil die Sieg Programmgewässer des Landes Nordrhein-Westfalen für die Wiederansiedlung des Lachses und Zielartengewässer des Aals ist. Der Standort besitzt als vorletztes Querbauwerk vor der Mündung in den Rhein eine große Bedeutung für das gesamte Flussgebiet und eignete sich in besonderem Maße für ein solches Projekt.

Die Broschüre für die fachlich interessierte Öffentlichkeit fasst die Ergebnisse des betrieblichen Monitorings sowie die Ergebnisse des biologischen Monitorings zusammen und gibt Literaturhinweise zu den veröffentlichten englischsprachigen NINA-Fachberichten zur Aal- und Lachsabwanderung (z. B. Økland et al. 2016, 2017a, b). Weiterhin werden Ergebnisse aus den Berichten des biologischen (Fang-) Monitorings zusammengefasst. Im Anschluss an die Vorstellung der Ergebnisse des Monitorings wird ein gemeinsames Fazit des Landes NRW und dem Betreiber der Anlage, innogy SE, zur erfolgreichen Umsetzung des Fischschutzes an der Anlage und zu den Ergebnissen des betrieblichen Monitorings gezogen.

Aufgrund des erheblichen Forschungs- und Entwicklungsbedarfs zum Thema Fischschutz und Fischabstieg entstand seitens des Landes NRW die Idee, ein Rechen-Bypass-System speziell für den Lachs und Aal zu testen. Die Unkelmühle wurde als geeigneter Standort ausgewählt, weil die Sieg Programmgewässer des Landes Nordrhein-Westfalen für die Wiederansiedlung des Lachses und Zielartengewässer des Aals ist und der Standort als vorletztes Querbauwerk vor der Mündung in den Rhein eine große Bedeutung für das gesamte Flussgebiet hat.

Dieser Bericht umfasst

• die Ergebnisse des betrieblichen Monitorings
• die Ergebnisse aus den bisher unveröffentlichten jährlichen Zwischenberichten des biologischen Monitorings (Heermann et al. 2015, 2016)
• die veröffentlichten englischsprachigen NINA-Fachberichte zur Aal und Lachsabwanderung (Økland et al. 2016, 2017a, b)
• die Ergebnisse aus den Berichten des biologischen (Fang-) Monitorings (Staas et al. 2014a, 2014b, 2015a, 2015b, 2016)
• die Ergebnisse verschiedener an der Universität zu Köln durchgeführter Abschlussarbeiten (Dickert 2015, Kreische 2015, Lindner 2016)

Im Anschluss an die Vorstellung der Ergebnisse des Monitorings wird ein gemeinsames Fazit des Landes NRW und des Betreibers der Anlage, innogy SE, gezogen.

Die Herstellung der Durchgängigkeit für Fließgewässerorganismen und Sedimente ist ein wichtiges Teilziel der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) zur Erreichung des guten ökologischen Zustands  Aufgrund des hohen Ausbaugrades der Fließgewässer in NRW gibt es ca. 13.000 Bauwerke, die die Durchgängigkeit beeinträchtigen. Bei der Planung von Rück- oder Umbaumaßnahmen dieser Bauwerke ist daher eine Priorisierung durch die zuständigen Behörden sinnvoll. Bislang existierte in NRW kein einheitliches Verfahren für diese Aufgabe. Ein derartiges Verfahren sollte nicht nur wichtige Grundlagen zur Entscheidungsfindung liefern, sondern auch die ökologische Bedeutung des Rückbaus eines Bauwerks in einem Fließgewässer bemessen.

Als Grundlage für die Priorisierung des Rückbaus von Querbauwerken in NRW wurde daher vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) ein GIS-gestütztes Verfahren entwickelt. Es wurde zunächst in zwei Piloteinzugsgebieten angewendet und anschließend mit einer projektbegleitenden Arbeitsgruppe weiterentwickelt sowie landesweit umgesetzt.

1. Eine vergleichende Aufstellung und Analyse bestehender Priorisierungsverfahren zum Rückbau/Umbau von Querbauwerken im deutschsprachigen Raum.
2. Optimierung des vom LANUV NRW entwickelten und bisher an zwei Einzugsgebieten erprobten Verfahrens.
3. Anwendung des optimierten Verfahrens auf den landesweiten Datenbestand der Querbauwerke in NRW, bestehend aus

• der Ermittlung der Längen von uneingeschränkt passierbaren Fließgewässerstrecken durch die Beseitigung von Querbauwerken unter Berücksichtigung der Anforderungen des Strahlwirkungs- und Trittsteinkonzeptes
• der Zuordnung von Attributen zu den Querbauwerken, aus denen der potenzielle Lebensraumgewinn/-zugewinn sowie Begünstigungen oder Erschwernisse eines Um- oder Rückbaus ablesbar sind.

Im Rahmen des Projekts wurden ca. 13.000 Durchgängigkeitshindernisse betrachtet. Für alle Hindernisse wurden die Strecken ermittelt, die nach der Beseitigung des Hindernisses theoretisch frei passierbar sind. Anhand der vorliegenden Fachinformationen zu den Hindernissen und ihrer Lage im Gewässersystem wurde ein Priorisierungssystem entwickelt, das Hinweise darauf liefert, welche positiven Effekte die Beseitigung eines Hindernisses ergibt. Dabei ist zu beachten, dass im Rahmen des Projekts nur fachliche Informationen betrachtet wurden, die Berücksichtigung von örtlichen Restriktionen ist nicht in der Priorisierung berücksichtigt.

Alle grundlegenden Informationen können dem abschließenden Projektbericht sowie zwei Präsentationen entnommen werden, die hier zum Download zur Verfügung stehen. Die Projektergebnisse wurden in Steckbriefsammlungen und Karten zusammengefasst, die den Bezirksregierungen vorliegen und dort in die Maßnahmenplanung einfließen. Eine Aufnahme der Informationen in das System ELWAS-WEB ist vorgesehen.

Zum Abschluss des Projektes zur Lachs- und Blankaalabwanderung (Laufzeit 2014 bis 2016) haben die Universität Köln und das norwegische Forschungsinstitut NINA erneut die Abwanderung von Lachsjungfischen (Smolts) im Frühjahr 2016 an der Wasserkraftanlage Unkelmühle - einer Pilotanlage des Landes NRW in Kooperation mit der innogy SE mit innovativen Fischschutz- und Fischabstiegseinrichtungen - untersucht. Für die Untersuchungen, die zeitgleich auch am Sieg-Wehr Buisdorf stattfanden, wurde die Methode der Radiotelemetrie eingesetzt, bei der die Wanderbewegungen von mit Sendern markierten Fischen im Fluss und an den Wasserkraftanlagen, Rückstaustrecken und Wehren individuell analysiert werden können.

Nachdem die Ergebnisse zur Lachsabwanderung 2014/2015 sowie zur Blankaalabwanderung 2014/15/16 veröffentlicht wurden, folgt jetzt der Bericht zur Abwanderung von Lachssmolts in der Wandersaison 2016. Im Gegensatz zu den Jahren 2014 und 2015 kam es in der Wanderperiode 2016 zu höheren Abflüssen in der Sieg, die die Wandergeschwindigkeiten und Abwanderraten positiv beeinflussten. Im Vergleich zur Pilotanlage Unkelmühle wurde zeitgleich der Lachsabstieg am Siegwehr Buisdorf ohne Wasserkraftnutzung untersucht, sodass im Bericht ein Vergleich des Geschehens an den beiden Wehrstandorten gezogen werden kann.

Von 2014 bis 2016 haben die Universität Köln und das norwegische Forschungsinstitut NINA die Abwanderung von Lachssmolts und Blankaalen an Wasserkraftanlagen mit innovativen Fischschutz- und Fischabstiegseinrichtungen untersucht. Für die Untersuchungen, die auch an der Pilotanlage Unkelmühle (Sieg) stattfanden, wurde die Methode der Radiotelemetrie eingesetzt, bei der die Wanderbewegungen von mit Sendern markierten Fischen im Fluss und an den Wasserkraftanlagen individuell analysiert werden können.

Nachdem die Ergebnisse zur Lachsabwanderung 2014 und 2015 veröffentlicht wurden, folgte der Bericht zur Abwanderung von Blankaalen in der Wandersaison 2014/2015 und der Saison 2015/2016. Die Auswertung der Ergebnisse der Smoltabwanderung an der Pilotanlage Unkelmühle/Sieg im Jahr 2016 wurden 2018 veröffentlicht.

Die Universität Köln und das norwegische Forschungsinstitut NINA untersuchten die Abwanderung von Lachssmolts und Blankaalen an Wasserkraftanlagen mit innovativen Fischschutz- und Fischabstiegseinrichtungen.

Für die Untersuchungen, die auch an der Pilotanlage Unkelmühle (Sieg) stattfanden, wurde die Methode der Radiotelemetrie eingesetzt, mit der die Wanderbewegungen von mit Sendern markierten Fischen im Fluss und an den Wasserkraftanlagen analysiert werden können. Der vorliegende Bericht umfasst die Untersuchungen mit Lachssmolts an drei verschiedenen Wasserkraftanlagen in den Jahren 2014 und 2015.

Als Querbauwerke werden alle künstlich in das Gewässer eingebrachten, quer zum Gewässerbett verlaufenden baulichen Strukturen verstanden.

Querbauwerke haben erhebliche Auswirkungen auf die Gewässerökologie. Sie zerschneiden die Gewässer und beeinflussen die natürlichen Strömungsverhältnisse und damit auch die Sohl- und Uferstruktur des Gewässers. Insbesondere in Stau- und Ausleitungsstrecken wird der Lebensraum für Gewässerorganismen stark verändert. Die flussaufwärts oder flussabwärts gerichtete Durchgängigkeit kann vermindert oder vollständig unterbrochen werden. So erreichen Wanderfische wie der Lachs nicht mehr ihre Laichgründe in den Flussoberläufen. Dadurch gehen die Flussoberläufe als Laich- und Aufwuchshabitate verloren und die Qualität des Fließgewässers als Lebensraum wird deutlich geschädigt. Die Durchgängigkeit der Fließgewässer ist aber nicht nur für Fische, sondern auch für das Makrozoobenthos (wirbellose Wassertiere) wichtig.

Der von der EG-WRRL geforderte „gute ökologische Zustand“ kann ohne die Wiederherstellung der Durchgängigkeit nicht erreicht werden. Allerdings ergeben sich daraus nicht selten Konflikte, wenn Querbauwerke genutzt werden, zum Beispiel zur Energiegewinnung aus Wasserkraft oder zur Trinkwasserversorgung. Viele durch Querbauwerke gestaute Fließgewässer sind außerdem wertvolle Freizeit- und  Erholungsgebiete. In diesen Fällen muss vorab geprüft werden, ob ein Querbauwerk vollständig entfernt oder teilweise rückgebaut werden kann.

Im Rahmen der landesweiten Gewässerstrukturkartierung (2011-2013) wurden an den gemäß EG-WRRL berichtspflichtigen Gewässern alle Querbauwerke erfasst. Diese Daten stehen im Kartendienst des ELWAS-WEB zur Verfügung.

Seit 2018 liegt mit dem LANUV-Arbeitsblatt 38 eine Anleitung zur Erhebung der Gewässer-Bauwerke in Nordrhein-Westfalen vor, die 2023 neu aufgelegt wurde.

Zum Umgang mit Querbauwerken wurde im Auftrag des NRW-Umweltministeriums das "Handbuch Querbauwerke" (Düsseldorf 2005) entwickelt. Es erläutert die Zusammenhänge der aktuellen Defizite eines Fließgewässers mit den gewässerökologischen Auswirkungen künstlich angelegter Querbauwerke und beschreibt Maßnahmen und Methoden zur Sanierung von Querbauwerken und zur Umsetzung der Durchgängigkeit wie

• Rückbau und Wiederherstellung eines natürlichen Gewässerbetts
• Wiederherstellung der flussaufwärts und flussabwärts gerichteten Durchgängigkeit
• Schutzmaßnahmen für abwandernde Fische an Wasserkraftanlagen und Entnahmebauwerken
• Verfahren zur Festlegung des Mindestabflusses in Ausleitungsstrecken von Wasserkraftanlagen

Zur Einstufung des ökologischen Zustands und des ökologischen Potenzials von Oberflächenwasserkörpern sind die hydromorphologischen Qualitätskomponenten Wasserhaushalt, Gewässerstruktur (Morphologie) und Durchgängigkeit sowie die sogenannten "allgemeinen chemisch-physikalischen Parameter" (ACP) unterstützend heranzuziehen. Sie unterstützen die Plausibilisierung der Bewertungen der biologischen Qualitätskomponenten und können Hinweise für die zukünftige Bewirtschaftung und Maßnahmenplanung geben. Sie gehen aber nicht unmittelbar in die Bewertung des ökologischen Zustands ein. Daher werden sie als „unterstützende Qualitätskomponenten“ bezeichnet.

Alle relevanten Informationen bezüglich des Oberflächengewässermonitorings sind im Monitoring-Leitfaden zusammengestellt.

Durch die Kartierung der Gewässerstruktur werden die sichtbaren Faktoren, die die Gestalt eines Gewässers ausmachen und seine Qualität als Lebensraum für Tiere und Pflanzen bestimmen, systematisch erfasst und bewertet. Dazu werden die Gewässer von Fachpersonal vollständig – von der Mündung bis zur Quelle (bzw. zur Landesgrenze) – abgegangen. Nach einem standardisierten Verfahren werden rund 40 Kenngrößen abschnittsweise erfasst und bewertet. In NRW bildet das 2018 aktualisierte LANUV-Arbeitsblatt Nr. 18 die Grundlage des Verfahrens. Es ist einheitlich für alle Gewässer – vom kleinen Bach bis zum Strom – anwendbar.

Die Ergebnisse der Gewässerstukturkartierung sind zum einen Karten, die die hydromorphologische Bewertung der Gewässerabschnitte und damit ihre Lebensraumqualität erkennen lassen. Diese Informationen können daher zur Plausibilisierung der ökologischen Bewertungen herangezogen werden. Die als Bewertungsgrundlage erfassten Fachdaten können darüber hinaus in vielfältigen Auswertungen – z. B. bei der Ausweisung erheblich veränderter Wasserkörper oder bei der Planung von Renaturierungsmaßnahmen – genutzt werden.

Im Zeitraum von 2011 bis 2013 wurde landesweit die Gewässerstruktur der berichtspflichtigen Fließgewässer erfasst. Die Ergebnisse sind in einer Datenbank des LANUV abgelegt. Sie können im Kartendienst des ELWAS-WEB (www.elwasweb.nrw.de) abgerufen werden.

Zusammen mit der Kartierung der Gewässerstruktur wurden auch die aus ökologischer Sicht wichtigsten Bauwerke an den Fließgewässern kartiert. Dies sind insbesondere Wehre, Sohlabstürze, Wasserkraftanlagen, Verrohrungen und andere, die Durchgängigkeit der Gewässer beeinträchtigende Bauwerke.

Natürliche Fließgewässer können auf ihrer vollen Länge – von der Quelle bis zur Mündung – von Fischen und Kleinlebewesen durchwandert werden. Mit der abwärtsfließenden Strömung werden außerdem  Schwebstoffe, Sediment und Geschiebe transportiert und in Abhängigkeit von den Fließverhältnissen in langsamer strömenden Bereichen abgelagert.

Ist diese Durchgängigkeit durch Bauwerke unterbrochen, werden Lebensräume zerschnitten und die natürlichen Strukturbildungsprozesse werden gestört. Besonders gravierend ist der Einfluss auf Wanderfische wie den Lachs, da diese ihre Laichgebiete in den Oberläufen unserer Bäche und Flüsse nicht mehr erreichen können.

Das bereits vorliegende und durch die Kartierung 2011-2013 aktualisierte Querbauwerke-Informationssystem wurde in die Oberflächengewässer-Datenbank (OWDB) des LANUV NRW integriert. Diese Daten können auch im Kartendienst des ELWAS-WEB (www.elwasweb.nrw.de) abgerufen werden.

Seit 2018 liegt mit dem LANUV-Arbeitsblatt 38 eine Anleitung zur Erhebung der Gewässer-Bauwerke in Nordrhein-Westfalen vor.

Als allgemeine chemisch-physikalische Parameter (ACP) sind für Fließgewässer in der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) die folgenden Kenngrößen festgelegt:

• Temperatur, Temperaturdifferenzen
• Sauerstoffgehalt, gesamter organischer Kohlenstoff TOC, biochemischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen BSB₅, Eisen
• Chlorid, Sulfat
• pH-Wert
• Gesamtphosphor, ortho-Phosphat-Phosphor, Gesamtstickstoff, Nitrat-Stickstoff, Ammonium-Stickstoff, Ammoniak-Stickstoff, Nitrit-Stickstoff

In Anlage 7 der OGewV sind für die aufgeführten Parameter sogenannte „Hintergrundwerte“ (zur Quantifizierung der vom Menschen weitgehend unbeeinflussten Parameterausprägungen)  sowie "Orientierungswerte" festgelegt, die den jeweiligen Schwellenwert zwischen den ökologischen Zustandsklassen „gut“ und „mäßig“ für jeden einzelnen ACP definieren.