Funktionsdiagramm

Das Funktionsdiagramm ist eine Grafik, die alle natürlichen Funktionen eines Gewässers in Abhängigkeit des Mobilitätsraums (Gewässerbreite zwischen zwei befestigten Ufern bzw. nicht befestigte Gewässerbreite) im zur Verfügung stehenden Gewässerraum darstellt. Einige natürliche Funktionen hängen auch von anderen Faktoren als dem Gewässerraum (Wasserqualität, Geschiebeführung usw.) ab. Für die Interpretation des Funktionsdiagramms bedeutet ein Erfüllungsgrad von 100 % nicht automatisch, dass die natürlichen Funktionen zu 100 % erfüllt sind, sondern dass der zur Verfügung stehende Gewässerraum eine Erfüllung zu 100 % zulässt, falls alle notwendigen Bedingungen für diese Funktion erfüllt sind. Dieses Webtool richtet sich insbesondere an erfahrene Gewässerfachleute, die mit Gewässern und deren vielfältigen Funktionen vertraut sind. Das Diagramm ist vor allem hilfreich für die folgenden zwei Fälle:

Definieren eines ökologischen Ziels anhand der charakteristischen Kennzahlen des Fliessgewässers
Festlegung des notwendigen Gewässerraums für ein bestimmtes ökologisches Ziel

Das Funktionsdiagramm stützt sich auf die charakteristischen Kennzahlen eines natürlichen Gewässers. Für die Erstellung der Grafik sind die Belegung und die Grösse des Gewässerraums nicht massgebend.

Bestimmen des natürlichen Referenzzustands

Das Verfahren wird auf homogene Gewässerabschnitte angewendet. Die Bestimmung des natürlichen Referenzzustands besteht darin, die allgemeinen Aspekte des zu betrachtenden Abschnitts, unter Ausschluss der anthropogenen Einflüsse, festzulegen. Genau genommen will man Folgendes kennen:

Gerinnetyp
Die Vollbordbreite oder die Breite beim bettbildenden Abfluss Lpb
Die natürliche Gerinnesohlenbreite Lfl
Die Mäanderamplitude (nur bei mäandrierenden Gerinnen) Anat
Anzahl der Abflussrinnen beim bettbildenden Abfluss (nur bei verzweigtem Gerinne)

Option Auengebiet

Die Definition der notwendigen Gewässerraumbreite aufgrund der Funktionen kann wahlweise ausserhalb oder innerhalb eines Auengebiets erfolgen. Die Erfüllungskurven der Funktionen «terrestrische Strukturen» und «Entwicklung von typischen Pflanzengemeinschaften» zielen darauf ab, dass sich eine Weichholzaue entwickeln kann. Zusätzlich dazu soll sich in den Auengebieten auch eine Hartholzaue entwickeln können.

Gerinnetyp

Zur Bestimmung der Gerinnetyp eines Gerinneabschnitts bezieht man sich auf seinen ursprünglichen Zustand, d. h. vor allfälligen Gewässerverbauungen. Dazu dienlich sind alte Karten wie die Dufourkarte. Wenn sich die hydrologischen Bedingungen im Einzugsgebiet stark verändert haben oder wenn keine verlässliche historische Quelle mehr vorhanden ist, kann die Gerinnetyp nur noch über mathematische Formeln (Gewässergleichung) ermittelt werden. Es wird zwischen fünf Formen unterschieden. Diese Typologie stützt sich vor allem auf den Raumbedarf für die Erfüllung der natürlichen Funktionen der verschiedenen Formen.

Verzweigte Gerinne
Migrierende Mäander (Mäander, die flussabwärts migrieren)
Ausgebildete Mäander (Mäander, die sich durch Kurvigkeit entwicklen)
Gerade Gerinne
Eingetiefte Gerinne (Schluchten) (4. und 5. können für die Bewertung als gerade Gerinne zusammengefasst werden)

Natürliche Gerinnensohlenbreite und natürliche Wasserspiegelbreite bei bettbildendem Abfluss

Der natürlichen Gerinnesohlenbreite kommt eine grosse Bedeutung zu, da sie in der Gewässerschutzverordnung genannt wird und unter anderem als Abgrenzung zwischen grossen (>15m) und kleinen (≤15m) Fliessgewässern dient. Ebenso wichtig ist die Vollbordbreite, die der Breite des Hauptgerinnes entspricht. Sie entspricht in etwa der Vollbordbreite des Fliessgewässers, die es in seinem natürlichen, unbeeinflussten Zustand hat. Falls der minimale Raumbedarf nicht genau abgegrenzt ist, entspricht die Vollbordbreite der Breite, die vom bettbildenden Abfluss des Fliessgewässers beansprucht wird. In der Regel entspricht die natürliche Vollbordbreite der Breite, die vom Abfluss in einer Wiederkehrperiode von 2 bis 5 Jahren benötigt wird.
Anschliessend lässt sich die natürliche Gerinnesohlenbreite (Lfl, in m), wenn die Wasserspiegelbreite bei bettbildendem Abfluss, das Verhältnis Breite/Abflusstiefe sowie die Böschungsneigung bekannt sind, mit folgender Formel berechnen:

Lfl = Lpb *(1 - 2 /(r *m))

mit:

m Böschungsneigung (m/m) (mittlere natürliche Neigung der Böschung: 1:3)
r Verhältnis Breite/Abflusstiefe (m/m). Bestimmung dieses Parameters nach der Typologie von Rosgen (1994) und Interpolation des Wertes in Abhängigkeit der Gerinnetyp, siehe auch Kapitel 5.1 des Berichts

Übersicht der Kennzahlen des naturnahen Zustands

Bemerkung: Lfl < Lpb (< Anat). Der Wert von Anat ist für die verzweigten und die geraden Gerinne nicht erforderlich.

Anat = für die mäandrierenden Gewässer muss die Mäanderamplitude (in m) definiert werden; diese Grösse kann anhand historischer Karten oder alter, heute noch sichtbarer Laufspuren definiert werden; grundsätzlich kann der Wert 6-10× Lpb verwendet werden.
Bemerkung: Es ist sinnvoll, die Werte für Lfl und Lpb aufgrund verschiedener Ansätze wie von Yalin und da Silva (2001) zu ermitteln, um plausible Werte zu erhalten.