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

Das Einzugsgebiet des Flusses Serchio wird nach italienischem Recht als ein Einzugsgebiet von nationalem Interesse definiert. Der untere Teil des Flusses Serchio umfasst das Unterbecken des Massaciuccoli-Sees. Das Becken gehört zum Regionalen Naturpark 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 Territoriums führte. Eine einzigartige Kombination von Herausforderungen, denen sich das Unterbecken des Massaciuccoli-Sees gegenübersieht, sind:

• extreme Dürre und Wassermangel, insbesondere von Mai bis September;
• hydraulisches Risiko im Zusammenhang mit Überschwemmungen durch den Fluss Serchio und Überschwemmungen durch den See;
• Wasserverschmutzung;
• Erosive Prozesse, Bodenverlust;
• Natürliche und von Männern verursachte Absenkung;
• Beeinträchtigung der Qualität der Ökosysteme und der biologischen Vielfalt.

Einige dieser Herausforderungen werden durch den Klimawandel verschärft, der eine Anpassung der lokalen Gemeinschaft, insbesondere der Landwirtschaft, erfordert.

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

Die im Gebiet des Massaciuccoli-Seesdurchgeführten Aktionsstrategien stammen aus dem Projekt Phusicos– According to nature,das durch das EU-Programm Horizont 2020 finanziert wird. Es sollte aufzeigen, 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, um die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und den Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten NbS, die über einen partizipativen Weg identifiziert wurden, können dazu beitragen, das hydrogeologische Risiko zu mindern und das empfindliche Umweltsystem des Massaciuccoli-Seegebiets zu verbessern. Das im Rahmen des Projekts Phusicos durchgeführte NbS ist Teil eines umfassenderen allgemeinen Interventionsplans für das Einzugsgebiet des Flusses Serchio 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, den Herausforderungen aufgrund des Klimawandels im Einzugsgebiet des Flusses Serchio entgegenzuwirken. Ein Living Lab ist ein physischer Bereich und Interaktionsraum, in dem Stakeholder ein Netzwerk aus Unternehmen, Behörden, Universitäten, generischen Nutzern (als Bürger) und anderen Akteuren bilden, um gemeinsam neue Technologien, Dienstleistungen, Produkte und Systeme in realen Kontexten zu entwickeln, zu validieren und zu testen. Eine so 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 Interessenträger und der lokalen Gemeinschaft in die Mitgestaltung der NbS hatte auch das Ziel, die Akzeptanz und Umsetzung solcher innovativen und nachhaltigen Lösungen zu erleichtern und das Gemeinschaftsgefühl, die Zugehörigkeit und den Schutz des Gebiets zu stärken.

Das letztendliche Ziel des Projekts war es, mehrere Umweltverbesserungen im Serchio-Einzugsgebiet zu erreichen, indem die Gesamtresilienz des Gebiets gegenüber mehrfachen Belastungen erhöht wird, die biologische Vielfalt und die Nutzbarkeit von Naturgebieten begünstigt werden und die Replikation von NbS als "bewährte Praxis" in anderen Gebieten ermöglicht wird, indem landwirtschaftlichen Betrieben neue Möglichkeiten für Wachstum, Entwicklung und Revitalisierung in der Post-Covid-19-Phase geboten werden.

Der umfassende Interventionsplan für das Einzugsgebiet des Flusses Serchio und den Massaciuccoli-See umfasst die folgenden Interventionen:

1. Eine Phyto-Depuration-Anlage von 45 ha, im Bau. Das Phytodepurationssystem befindet sich südöstlich des Massaciuccoli-Sees und wurde bereits teilweise für eine Fläche von 15 Hektar gebaut und aktiviert. Der verbleibende Teil befindet sich im Bau und wird bis 2021 fertiggestellt sein. Es wird projiziert, um etwa 135.000 mc / Tag Wasser zu behandeln.
2. Pufferstreifen entlang zweier Hauptbereiche des sekundären Kanalnetzes. Pufferstreifen sind bepflanzte Flächen, die aus mehrjährigen krautigen Arten und/oder Baum- und Straucharten bestehen, die am Rande von Kulturfeldern liegen. Sie haben den Vorteil, dass sie im Laufe der Zeit reversibel, nachhaltig und synergistisch mit anderen Maßnahmen sind. Pufferstreifen begrenzen die 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 nur zu ökologischen und agronomischen Zwecken oder zur Aussaat zwischen verschiedenen Kulturen 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 Projekts Phusicos beteiligt sind.
4. Sedimentationsbecken, im Bau. Das Becken wurde geplant, um den Transport von Boden und Nährstoffen weiter zu reduzieren. Es ist ein Wasserrückhaltebecken, das am Ausfluss des Untereinzugsgebiets gebaut wird, kurz vor der Pumpstation, 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 herum wachsen, Stickstoff und Phospor aufnehmen, wodurch die Nährstoffbelastung des Sees verringert wird. Das Sedimentationsbecken stellt sicherlich ein gutes Beispiel für eine Win-Win-Maßnahme dar: Es trägt nicht nur zur Verbesserung der Qualität der Wasserressource bei, sondern stellt auch ein Wasserrückhaltebecken dar, das die Auswirkungen von Hochwasserströmen abmildert und in Dürreperioden als Reservoir dient.
5. Die "sanfte Verwaltung der Kanäle" wirkt auf den effektiven Kanalabschnitt; Insbesondere wird der ursprüngliche trapezförmige Abschnitt durch die Realisierung einer Aue an einem Ufer vergrößert, die die Vegetation an den Ufern hält und erosive Prozesse verhindert. Das schonende Management 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 Wasserentfernung von Schadstoffen. Der Gesamtzweck besteht darin, den Fluss während eines Hochwasserereignisses auf natürliche Weise ausdehnen zu lassen und gleichzeitig die Vegetation an den Ufern zu erhalten, um die Wasserreinigung und die Artenvielfalt zu erhöhen. Die Maßnahme, die sich noch in der Planungsphase (Aktualisierung 2021) befindet, wurde genehmigt und finanziert.

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

Die Wirksamkeit von NbS wird durch ein interdisziplinäres Überwachungsprogramm bewertet, das Bodenprobennahmen 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 im Einzugsgebiet des Flusses Serchio durchgeführten Arbeiten durch einen partizipativen Ansatz umgesetzt, bei dem ein breites Spektrum von Akteuren in Living Labs, technischen Diskussionstischen und Entscheidungsprozessen aktiv einbezogen wurde. An dem partizipativen Prozess nahmen Interessenträger aus privaten Gruppen und Behörden teil, wie das Konsortium für Bodensanierung Toscana Nord, der regionale Naturpark Migliarino San Rossore Massaciuccoli, die Gemeinden Vecchiano, Pisa, Viareggio und Massarosa, Handelsverbände, Umweltverbände, Landwirte und Bürger.

Alle Stakeholder wurden in alle Phasen des Living Lab-Prozesses eingebunden, 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 (Düngemittel, Pestizide) zu fungieren, die während landwirtschaftlicher 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 Gebietsbehörde für das Einzugsgebiet des Nördlichen Apennins koordinierte und kofinanzierte die Arbeiten und sorgte für Kohärenz und Synergien mit anderen Tätigkeiten 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.

Erfolgsfaktoren für diese Fallstudie beruhen hauptsächlich auf dem integrierten Ansatz, mit dem die vielfältigen Herausforderungen angegangen werden, denen sich das Einzugsgebiet des Flusses Serchio gegenübersieht. 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 an biologischer Vielfalt in einem Gebiet von international anerkannt hohem ökologischem Wert befasst.

Andere Erfolgsfaktoren hängen mit dem in diesem Interventionsplan verwendeten Ökosystemansatz zusammen, bei dem mehrere synergetische naturbasierte Lösungen als bedauerliche, nachhaltige und wirksame Maßnahmen mit einem hohen Potenzial zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Ökosystems ausgewählt wurden.

Auch der Ansatz des Living Lab 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.

Bei den Faktoren, die die Umsetzung der ermittelten Maßnahmen verlangsamt haben, handelt es sich hauptsächlich um bürokratische und administrative Faktoren. 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 Flusses Serchio dürfte den Prozess der Ableitung von Schadstoffen von den landwirtschaftlichen Flächen in den See verlangsamen, den ökologischen Zustand der Seenökosysteme und der umliegenden Gebiete verbessern, das Wiederauftauchen von Tierarten fördern und die biologische Vielfalt verbessern. Die Umsetzung dieser Maßnahmen wird auch zur Eindämmung der Bodenerosion und zur Verringerung des Feststofftransports durch die Kanäle beitragen. Insgesamt werden diese Maßnahmen die hydraulische Widerstandsfähigkeit des Gebiets gegen Überschwemmungen und Wasserknappheit insgesamt erhöhen.

Von der Umsetzung des Interventionsplans werden auch sozioökonomische Vorteile erwartet:

• Schaffung neuer Tourismus- und Freizeitmöglichkeiten, insbesondere für lokale Verbände (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 höheren Akzeptanz und einer reibungslosen Umsetzung der Maßnahmen führt
• Sensibilisierung der Interessenträger für klimabezogene Risiken.

Schließlich werden aufgrund der zunehmenden Ausdehnung der bepflanzten Fläche mit erhöhtem Kohlenstoffbindungspotenzial Vorteile für die Eindämmung des Klimawandels erwartet.

Die NbS in der Seenregion werden teilweise aus EU-Mitteln (1.425.000,00 €) 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 (jetzt Ministerium für den ökologischen Wandel) für die Verbesserung des Wassernetzes.

Die meisten Maßnahmen, die im Fallstudiengebiet durchgeführt werden, sind im Bewirtschaftungsplan für die Einzugsgebiete und im Hochwasserrisikomanagementplan der Flussgebietseinheit Nördlicher Apennin 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 implementierten Lösungen eine lange Lebensdauer haben (normalerweise mehr als 15 Jahre für diese Art von Interventionen), insbesondere wenn sie ordnungsgemäß überwacht und gewartet werden. Ein Monitoring-Projekt ist im Gange, um die Effizienz und Wirksamkeit der implementierten 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

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