Auswirkungen von Schwall und Sunk auf die Verdriftung von aquatischen Makroinvertebraten
Creators: name: Keller, Pascal
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2019
Subjects: Schwall-Sunk
Makroinvertebraten
Verdriftung
Pegelanstiegsrate
333: Bodenwirtschaft und Ressourcen

description: Die Wasserkraft ist ein fundamentaler Bestandteil der Schweizer Elektrizitätswirtschaft und leistet als erneuerbare Energiequelle einen entscheidenden Beitrag zur Deckung des Schweizer Strombedarfs. Im Hinblick auf die Umsetzung der Energiestrategie 2050 wird diese Form der Stromgewinnung in Zukunft noch weiter ausgebaut werden. Neben zahlreichen Vorteilen bringt die Wasserkraftnutzung jedoch auch nachteilige Aspekte mit sich. Insbesondere die durch den Kraftwerksbetrieb regelmässig hervorgerufenen, starken Abfluss- und Pegelschwankungen (Schwall-Sunk) können zu wesentlichen Beeinträchtigungen der aquatischen Lebensgemeinschaften und ihren Habitaten führen. Eine negative Begleiterscheinung von Schwall-Sunk stellt die Verdriftung (flussabwärt gerichteter Transport) von aquatischen Makroinvertebraten dar. Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurden die Auswirkungen von Schwall-Sunk auf die Verdriftung aquatischer Makroinvertebraten untersucht. An drei von Schwall-Sunk geprägten Fliessgewässern (Sitter, Hasliaare und Linth) wurden verschiedene Schwallszenarien mit unterschiedlichen Pegelanstiegsraten und Fliessgeschwindigkeiten beprobt. Über alle Untersuchungsabschnitte hinweg wurden 10544 Individuen verdriftet. Die Ordnung der Diptera (hauptsächlich Chironomidae) wurde am häufigsten nachgewiesen und machte mit relativen Anteilen von über 50% den Grossteil der verdrifteten Makroinvertebraten an sämtlichen Untersuchungsabschnitten aus. Im Weiteren wurde auch die Familie der Baetidae (Ordnung Ephemeroptera) in grosser Anzahl verdriftet. Bezüglich der Driftdichten (Individuen/m3) zeigten sich traitspezifische Muster, wobei Oberflächen-Taxa deutlich häufiger verdriftet wurden als jene, welche dem Interstitial zuzuordnen sind. Wie in anderen Studien bereits gezeigt wurde, ist für die Verdriftung des Makrozoobenthos insbesondere die Anstiegsphase eines Schwallereignisses von entscheidender Bedeutung. Gesamthaft betrachtet wurden in der Anstiegsphase (mit Ausnahme der Sunkphase) signifikant höhere Driftdichten festgestellt als in den übrigen hydrologischen Phasen. Von den vier erstellten linearen Regressionsmodellen zeigte das reduzierte «theoretische» Modell die beste Performance. Es zeigte sich, dass die beiden Prädiktoren Fliessgeschwindigkeit (gemessen vor dem Driftnetz, in der Mitte) und das Schwall-Sunk-Verhältnis als einzige einen signifikanten (negativen) Einfluss auf die Driftdichte der aquatischen Makroinvertebraten hatten.

Abstract:
Hydropower is a fundamental component of the Swiss electricity industry. As a renewable energy source, it makes a decisive contribution to meeting Switzerland's electricity needs. In view of the implementation of the Energy Strategy 2050, this form of electricity generation will be further ex-panded in the future. Despite its numerous advantages, the use of hydropower also entails negative aspects. In particular, the strong fluctuations in discharge and water level regularly caused by power plant operation (also called hydropeaking) can lead to significant impairments of aquatic communities and their habitats. A negative side effect of hydropeaking is the drift (downstream transport) of aquatic macroinvertebrates. Within the scope of this master thesis, macroinvertebrate drift responses following hydropeaking events were investigated. Three rivers (Sitter, Hasliaare and Linth) affected by hydropeaking were used to sample different hydropeaking scenarios with different ramping rates and flow velocities. In total 10544 individuals were drifted. The order Diptera (mainly Chironomidae) was most frequently detected and with relative proportions of more than 50% it accounted for the majority of the drifted macroinvertebrates in all hydropeaking reach-es. Furthermore, the family of the Baetidae (order Ephemeroptera) also drifted in large numbers. With regard to drift densities (individuals/m3) trait-specific patterns were observed, with surface taxa drifting significantly more frequently than those which can be associated with the interstitial. As already shown in other studies, especially the upramping phase is of particular importance in relation to macroinvertebrate drift. Overall, higher drift densities were observed during upramping (except for the low phase) than in other hydrological phases. Of the four linear regression models, the reduced "theoretical" model showed the best performance. It was shown that the two predictors flow velocity (measured in front of the drift net, in the middle) and the ratio between minimal and maximal discharge were the only predictors that had a significant (negative) impact on the drift density of the aquatic macroinvertebrates.