Das integrierte System naturbasierter Lösungen zur Minderung von Hochwasser- und Dürrerisiken im Einzugsgebiet des Flusses Serchio (Italien)

Das Einzugsgebiet des Flusses Serchio ist nach italienischem Recht als Einzugsgebiet von nationalem Interesse definiert. Der untere Teil des Serchio-Flusses umfasst das Unterbecken des Massaciuccoli-Sees. Das Becken ist Teil des Regionalen Naturparks Migliarino, San Rossore, Massaciuccoli und umfasst Gebiete von naturalistischem Interesse und mit wertvoller biologischer Vielfalt von internationaler und nationaler Bedeutung (Teil des Natura-2000-Netzes als besonderes Schutzgebiet und Gebiet von gemeinschaftlicher Bedeutung sowie RAMSAR-Gebiet). Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist das Gebiet durch einen starken Prozess der landwirtschaftlichen Entwicklung und Urbanisierung gekennzeichnet, der zu einer tiefgreifenden Transformation des Gebiets führte. Eine einzigartige Kombination von Herausforderungen, vor denen das Unterbecken des Massaciuccoli-Sees steht, sind:

• extreme Dürre und Wassermangel, insbesondere von Mai bis September;
• hydraulisches Risiko im Zusammenhang mit Überschwemmungen aus dem Fluss Serchio und Überschwemmungen aus dem See;
• Wasserverschmutzung;
• Erosive Prozesse, Verlust von Boden;
• Natürliche und Männer-induzierte Absenkung;
• Beeinträchtigung der Qualität der Ökosysteme und der biologischen Vielfalt.

Einige dieser Herausforderungen werden durch den Klimawandel verschärft, der eine Anpassung der lokalen Gemeinschaft erfordert, insbesondere unter Einbeziehung des Agrarsektors.

Klimaprojektionen in Italien deuten auf einen Temperaturanstieg, Veränderungen der Niederschlagsmuster mit hoher räumlicher Variabilität, eine erhöhte Häufigkeit und Dauer extremer Wetterereignisse hin. Das Mittelmeer gilt als Dürre-Hotspot mit steigenden Werten (Bewertungdes EUA-Indikators für Dürren)sowohl für die Dürrehäufigkeit, bis zu 1,3 Ereignisse pro Jahrzehnt im Zeitraum 1950-2015, als auch für die Schwere der Dürre. Die Projektionen deuten auf einen weiteren Anstieg der meteorologischen Dürren hin, und zwar auf bis zu +0,7 Ereignisse pro Jahrzehnt im Zeitraum 2040-2070 im Vergleich zum Zeitraum 1980-2015, am stärksten ausgeprägt für das Szenario mit hohen Emissionen (RCP8.5) und etwas niedriger für das gemäßigte Szenario (RCP4.5). Das Auftreten und die Häufigkeit von Flussüberschwemmungen, die durch intensive lokale Niederschläge ausgelöst werden, dürften bis 2070 ebenfalls zunehmen (Bewertungdes EUA-Indikators für Flussüberschwemmungen).

Die im Gebiet des Massaciuccoli-Seesdurchgeführten Aktionsstrategien stammen aus dem Projekt „Phusicos- Entsprechend der Natur“,das aus dem EU-Programm Horizont 2020 finanziert wird. Ziel war es, aufzuzeigen, wie naturbasierte Lösungen (NbS) angemessen, wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig sind und in der Lage sind, das Risiko extremer Wetterereignisse (insbesondere Überschwemmungen und Dürren) in ländlichen Landschaften zu reduzieren, die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und die Auswirkungen des Klimawandels zu kontrastieren. Die während des Projekts umgesetzten NbS, die durch einen partizipativen Pfad identifiziert wurden, können dazu beitragen, das hydrogeologische Risiko zu mindern und das empfindliche Umweltsystem des Massaciuccoli-Seegebiets zu verbessern. Die NbS, die im Rahmen des Phusicos-Projekts durchgeführt wird, ist Teil eines umfassenderen allgemeinen Interventionsplans für das Einzugsgebiet des Serchio-Flusses mit dem übergeordneten Ziel, das hydrogeologische Risiko des Gebiets zu verringern und die Funktionalität des Ökosystems wiederherzustellen.

Ein weiteres Ziel der in diesem Fall umgesetzten Lösungen bestand darin, die Anwendung des „Living Labs“-Ansatzes in landschafts- und umweltbezogenen Themen zu testen und zu untersuchen, wie er bei der kooperativen Planung von NbS dazu dienen könnte, die Herausforderungen aufgrund des Klimawandels im Einzugsgebiet des Serchio-Flusses gegenüberzustellen. Ein Living Lab ist ein physischer Bereich und Interaktionsraum, in dem Interessengruppen ein Netzwerk bilden, das Unternehmen, öffentliche Stellen, Universitäten, generische Nutzer (als Bürger) und andere Akteure umfasst, mit dem Ziel, gemeinsam neue Technologien, Dienstleistungen, Produkte und Systeme in realen Kontexten zu entwickeln, zu validieren und zu testen. Eine solche intensive Zusammenarbeit zwischen verschiedenen öffentlichen und privaten Akteuren sowie Bürgern bei der gemeinsamen Gestaltung und Umsetzung von Lösungen wird als effizientes Instrument der Umweltgovernance anerkannt und kann für die erfolgreiche Umsetzung von NbS von entscheidender Bedeutung sein. Die Einbeziehung der lokalen Akteure und der Gemeinschaft bei der gemeinsamen Gestaltung der NbS hatte auch zum Ziel, die Akzeptanz und Umsetzung solcher innovativer und nachhaltiger Lösungen zu erleichtern sowie das Gemeinschaftsgefühl, das Zugehörigkeitsgefühl und den Schutz des Gebiets zu stärken.

Das Endziel des Projekts war es, mehrere Umweltverbesserungen im Serchio-Einzugsgebiet zu erreichen, indem die allgemeine Widerstandsfähigkeit des Gebiets gegenüber mehreren Belastungen erhöht, die biologische Vielfalt und die Nutzbarkeit von Naturgebieten gefördert und die Replikation von NbS als "best practice" in anderen Gebieten ermöglicht wurde, indem den landwirtschaftlichen Betrieben neue Möglichkeiten für Wachstum, Entwicklung und Revitalisierung in der Post-Covid-19-Phase geboten wurden.

Der umfassende Interventionsplan für das Einzugsgebiet des Serchio und den Massaciuccoli-See umfasst folgende Maßnahmen:

1. Eine 45 ha große Phyto-Depurationsanlage befindet sich im Bau. Das Phytodepurationssystem befindet sich südöstlich des Massaciuccoli-Sees und wurde bereits teilweise auf einer Fläche von 15 Hektar gebaut und aktiviert. Der verbleibende Teil befindet sich im Bau und wird bis 2021 fertiggestellt sein. Es wird projiziert, etwa 135.000 mc / Tag Wasser zu behandeln.
2. Pufferstreifen entlang zweier Hauptbereiche des sekundären Kanalnetzes. Pufferstreifen sind bewachsene Flächen, die aus Bändern mehrjähriger krautiger Arten und/oder Baum- und Straucharten bestehen, die am Rande von Kulturfeldern liegen. Sie haben den Vorteil, dass sie reversibel, nachhaltig und synergistisch mit anderen Maßnahmen sind. Pufferstreifen begrenzen Bodenerosion, fangen Sedimente ein und verbessern die Filtration potenzieller Nährstoffe oder Schadstoffe, die in Gewässer fließen, und tragen zur Verbesserung der Wasserqualität und des ökologischen Zustands von Seen und umliegenden Gebieten bei. Es wird damit gerechnet, dass sich die Widerstandsfähigkeit des Gebiets gegenüber Mehrfachbelastungen insgesamt erhöht.
3. Die konservierende Landwirtschaft zeichnet sich durch eine erhebliche Verringerung der Bodenbearbeitungsintensität und durch die Verwendung von Deckkulturen aus, wie z. B. Pflanzen („Loliummultiflorum Lam“),die zwischen verschiedenen Kulturen nur für ökologische und agronomische Zwecke oder für die Aussaat von Saatgut eingesetzt werden. Die konservative Landwirtschaft wird auf einer Gesamtfläche von etwa 60 Hektar auf zwei Farmen (Azienda Agricola La Costanza, Azienda Agricola Bonifica della Casa Rossa) getestet, die am Serchio-Demonstrationsfall des Phusicos-Projekts beteiligt sind.
4. Sedimentationsbecken, im Bau. Das Becken wurde geplant, um den Transport von Boden und Nährstoffen weiter zu reduzieren. Es handelt sich um ein Wasserrückhaltebecken, das am Ausfluss des Teileinzugsgebiets kurz vor der Pumpstation errichtet wird, die das Entwässerungswasser anhebt, um es zum Massaciuccoli-See zu bringen. Das etwa 4,0 ha breite Sedimentationsbecken kann die Partikelmaterialien durch die Sedimentationsprozesse deutlich abbauen. Darüber hinaus können die Pflanzen, die um das Becken wachsen, Stickstoff und Phospor aufnehmen, wodurch die Nährstoffbelastung des Sees verringert wird. Das Sedimentationsbecken ist sicherlich ein gutes Beispiel für eine Win-Win-Maßnahme: Es trägt nicht nur zur Verbesserung der Qualität der Wasserressource bei, sondern stellt auch ein Wasserrückhaltebecken dar, das die Auswirkungen von Hochwasserströmen mildert und in Dürreperioden als Reservoir fungiert.
5. Die "sanfte Verwaltung der Kanäle" wirkt auf den effektiven Abschnitt der Kanäle; Insbesondere wird der ursprüngliche Trapezabschnitt durch die Realisierung einer Aue an einem Ufer erweitert, die die Vegetation an den Ufern hält und erosive Prozesse verhindert. Die schonende Bewirtschaftung von Kanälen ist eine nachhaltige und ökologische Praxis, die darauf abzielt, die natürlichen Bedingungen der Wasserstraßen wiederherzustellen und / oder zu erhalten, indem die morphologische Dynamik, die ökologische Vielfalt, die hydraulischen und ökologischen Funktionen des Flusssystems wiederhergestellt werden. Die aquatische Vegetation der Kanäle begünstigt den natürlichen Prozess der Wasserableitung von Schadstoffen. Das übergeordnete Ziel besteht darin, dass sich der Fluss während eines Hochwasserereignisses auf natürliche Weise ausdehnt und gleichzeitig die Vegetation an den Ufern erhalten bleibt, um die Wasserreinigung und die biologische Vielfalt zu erhöhen. Die Maßnahme, die sich noch in der Planungsphase befindet (Aktualisierung 2021), wurde genehmigt und finanziert.

Dedicated Living Labs wurden mit Landwirten und lokalen Interessengruppen gegründet, die ihr spezifisches Wissen zur Verfügung stellten und aktiv an der gemeinsamen Gestaltung und Umsetzung der NbS auf einem gemeinsamen Weg mitwirkten. Der Living Labs-Prozess folgte drei Hauptphasen: (i) verstehen, untersuchen, planen und erforschen; ii) kreative Mitgestaltung und Verfeinerung; iii) Bewertung und Prüfung.

Die NbS-Wirksamkeit wird durch ein interdisziplinäres Überwachungsprogramm bewertet, das Bodenproben und -analysen, die Messung von Niederschlag und Temperaturtrend, die hydrogeologische und geochemische Charakterisierung von Boden und Wasser, die qualitativ-quantitative Überwachung des Feststofftransports und die Pflanzenproduktivität umfasst.

Seit Februar 2019 wurde das Programm der Arbeiten im Serchio-Einzugsgebiet durch einen partizipativen Ansatz umgesetzt, bei dem ein breites Spektrum von Interessengruppen aktiv in Living Labs, technische Diskussionstische und Entscheidungsprozesse einbezogen wurde. An dem partizipativen Prozess beteiligten sich Interessenträger aus privaten Gruppen und Behörden wie dem Landgewinnungskonsortium Toscana Nord, dem regionalen Naturpark Migliarino San Rossore Massaciuccoli, den Gemeinden Vecchiano, Pisa, Viareggio und Massarosa, Wirtschaftsverbänden, Umweltverbänden, Landwirten und Bürgern.

Alle Beteiligten waren an allen Phasen des Living Lab-Prozesses beteiligt, von der Definition von Zielen und Zielen bis hin zu den Lösungen, einschließlich ihrer Konzeption und Umsetzung. Die Landwirte spielten eine Schlüsselrolle bei dem Projekt, indem sie ihre landwirtschaftlichen Flächen für die NbS zur Verfügung stellten und ihr spezifisches Fachwissen teilten. Sie haben die Kanäle umgestaltet und typische einheimische Arten ausgesät, um als Puffer gegen den Abfluss von Nährstoffen und Chemikalien (Dünger, Pestizide) zu fungieren, die während der landwirtschaftlichen Praktiken verwendet werden. Sie trugen auch zur Schaffung des Sedimentationsbeckens durch eine Mischung aus Phragmites australis- und Thypha latifolia-Wasserpflanzen bei, um Sedimente einzufangen und ihren Fluss in das Becken zu stoppen.

Die Bezirksbehörde für das Einzugsgebiet des Nördlichen Apennins koordinierte und kofinanzierte die Arbeiten und sorgte für Kohärenz und Synergien mit anderen Aktivitäten und Landplänen wie dem Entwicklungsplan für den ländlichen Raum, dem Bewirtschaftungsplan für die Einzugsgebiete gemäß der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie und dem Hochwasserrisikomanagementplan gemäß der Europäischen Hochwasserrichtlinie.

Die Erfolgsfaktoren für diese Fallstudie beruhen hauptsächlich auf dem integrierten Ansatz zur Bewältigung der vielfältigen Herausforderungen, mit denen das Serchio-Einzugsgebiet konfrontiert ist. Die Auswirkungen des Klimawandels (insbesondere Dürren und Überschwemmungen) wurden als Teil eines umfassenden Interventionsplans betrachtet, der sich mit nicht klimatischen Belastungen wie Eutrophierung, Wasserverschmutzung, Bodenerosion und Verlust der biologischen Vielfalt in einem Gebiet von international anerkanntem hohem ökologischen Wert befasst.

Andere Erfolgsfaktoren beziehen sich auf den in diesem Interventionsplan verwendeten Ökosystemansatz, bei dem mehrere synergetische naturbasierte Lösungen ausgewählt wurden, um nachhaltige und wirksame Maßnahmen mit einem hohen Potenzial zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Ökosystems zu bedauern.

Auch der Living Lab-Ansatz trug zum Erfolg der geplanten Lösungen bei. Die umfassende Einbeziehung der Interessenträger und insbesondere der Landwirte trug dazu bei, Lösungen auf den lokalen Kontext abzustimmen, neue Ideen anzuregen und zusätzliche Lernmöglichkeiten zu schaffen.

Die Umsetzung eines detaillierten und multidisziplinären Überwachungsprogramms, das anhand wissenschaftlicher Daten die Wirksamkeit der implementierten NbS nachweisen kann, kann die Übertragbarkeit bewährter Verfahren auf andere Bereiche mit ähnlichen Herausforderungen begünstigen.

Die Faktoren, die die Durchführung der ermittelten Maßnahmen verlangsamt haben, sind hauptsächlich bürokratisch und administrativ. Derzeit betrachtet die italienische Gesetzgebung NbS als naturalistische Ingenieurarbeiten, die ein langes Genehmigungsverfahren erfordern. Darüber hinaus waren im Rahmen von Living Labs-Sitzungen viele Sitzungen erforderlich, die Zeit erforderten, um die Beziehungen zu einigen Interessenträgern und Handelsverbänden zu stärken, um das Projekt, die NbS und ihre Anwendungen zu veranschaulichen und zu erläutern.

Die Einführung von NbS im Einzugsgebiet des Serchio-Flusses dürfte den Prozess der Einleitung von Schadstoffen von den landwirtschaftlichen Flächen in den See verlangsamen, den ökologischen Zustand der Seeökosysteme und der umliegenden Gebiete verbessern, das Wiederauftauchen von Tierarten begünstigen und die biologische Vielfalt verbessern. Die Umsetzung dieser Maßnahmen wird auch zur Bekämpfung der Bodenerosion und zur Verringerung des festen Transports durch die Kanäle beitragen. Zusammengenommen werden diese Maßnahmen die allgemeine hydraulische Widerstandsfähigkeit des Gebiets gegen Überschwemmungen und Wasserknappheit erhöhen.

Sozioökonomische Vorteile werden auch von der Umsetzung des Interventionsplans erwartet:

• Schaffung neuer Tourismus- und Freizeitmöglichkeiten insbesondere für lokale Vereine (Vogelbeobachtung, Kajakfahren usw.)
• Verbesserung des Wohlergehens der Bürger
• Förderung der lokalen grünen Wirtschaft auf der Grundlage nachhaltiger landwirtschaftlicher Verfahren
• Stärkung der Zusammenarbeit, des Enthusiasmus und des Gefühls der Eigenverantwortung unter den Interessenträgern (Landwirten), was zu einer erhöhten Akzeptanz und einer reibungslosen Umsetzung der Maßnahmen führt
• Sensibilisierung der Interessenträger für klimabezogene Risiken.

Schließlich wird erwartet, dass der Klimaschutz aufgrund der zunehmenden Ausdehnung der bewachsenen Fläche mit einem erhöhten Kohlenstoffbindungspotenzial Vorteile bringt.

Die NbS im Seengebiet werden teilweise aus EU-Mitteln (1 425 000,00 EUR) im Rahmen des EU-Horizonts „Phusicos – je nach Natur“ finanziert. Weitere Finanzierungsquellen sind die Region Toskana (für das Phyto-Depuration-Projekt und andere NbS durch das PIT-Pianura Pisana-Projekt) und das Nationale Umweltministerium (heute Ministerium für den ökologischen Übergang) für die Verbesserung des Hydrauliknetzes.

Die meisten im Fallstudiengebiet durchgeführten Maßnahmen sind im Bewirtschaftungsplan für die Einzugsgebiete und im Hochwasserrisikomanagementplan der Flussgebietseinheit des nördlichen Apennins enthalten, wodurch die europäischen Wasserrahmen- und Hochwasserrichtlinien umgesetzt werden.

Die meisten NbS werden im Rahmen des PHUSICOS-Projekts umgesetzt, das 2018 begann und 2023 enden wird.

Es wird erwartet, dass die im Fallstudienbereich umgesetzten Lösungen eine lange Lebensdauer haben (in der Regel mehr als 15 Jahre für diese Art von Interventionen), insbesondere wenn sie ordnungsgemäß überwacht und gewartet werden. Derzeit wird ein Überwachungsprojekt durchgeführt, um die Effizienz und Wirksamkeit der umgesetzten Lösungen zu bewerten.

Northern Apennines River Basin District Authority

Massimo Lucchesi, General Secretary and had of the Authority
E-mail: segretario@appenninosettentrionale.it

Nicola Del Seppia, Special Projects Office manager
E-mail: n.delseppia@appenninosettentrionale.it

Nicola Coscini
E-mail: n.coscini@appenninosettentrionale.it

EWR, (2021). Naturbasierte Lösungen in Europa: Politik, Wissen und Praxis zur Anpassung an den Klimawandel und zur Verringerung des Katastrophenrisikos. EUA-Bericht 1/2021.