Smarte Drainagen

Smarte Drainagen – zur Resilienzförderung der Landwirtschaft bei langanhaltender Trockenheit

Seit mehr als 100 Jahren werden systematisch Drainagesysteme aus Rohrleitungen in zu entwässernde Felder eingebaut, bereits ein Fünftel der landwirtschaftlichen Fläche in der Schweiz ist drainiert. Sie helfen Staunässe zu vermeiden, verbessern die Bodenstruktur und tragen zu sicheren Ernten bei. Im Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel und die damit verbundene Veränderung der Wasserbilanz, müssen neue Lösungen für den sorgsamen Umgang mit Wasser im Boden gesucht werden. Eine Möglichkeit versprechen per Schieber gesteuerte Drainagen. Mit ihnen kann der Wasserhaushalt des Bodens gezielt reguliert werden.

Die Studie «Smarte Drainagen», die sich an ein Projekt in den Niederlanden (www.knowh2o.nl, www.kwrwater.nl) anlehnt, soll die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit von gesteuerten Drainagen in der Nordwestschweiz und in Südbaden (D) prüfen und weiterentwickeln. Die Studie entsteht in einer Zusammenarbeit des Amts für Umwelt Solothurn, der Fachhochschule Nordwestschweiz und TerrAquat.

Folgen des Klimawandels

Die gängigen Klimamodelle sagen für die Nordwestschweiz und das Rheinland eine Verschiebung in der Wasserbilanz vom Sommer in den Winter bei ungefähr gleichbleibender Jahresniederschlagssumme voraus. Das heisst, die Niederschlagsmenge wird sich im Sommer verringern und im Winter erhöhen. Gleichzeitig muss mit extremeren Wetterlagen wie langandauernden Trockenwetterperioden gerechnet werden. Dadurch verändern sich auch die zukünftigen Anforderungen an Drainagesystemen.

Drainagen heute

Die heutigen Systeme wirken sich negativ auf die Wasserverfügbarkeit und die Bodenfeuchtigkeit im Sommer aus. Die Bodenfeuchte ist nicht nur für eine ertragreiche Landwirtschaft wichtig, sondern auch damit einer starken Erwärmung des Bodens und der Luft mittels Verdunstung entgegengewirkt werden kann. Bei extremen Starkniederschlägen können die heutigen Drainagen die Hochwasserproblematik verschärfen, indem sie bei starken Niederschlägen das Wasser direkt in die Gewässer einleiten.

Mit Smarten Drainagen gegen die Trockenheit

Smarte Drainagen sollen im Gegensatz zu herkömmlichen Drainagen mit einem Schieber ausgestattet sein. Dieser ist verstellbar um je nachdem das Wasser in der Drainageleitung zurück zu behalten oder abzuführen. Der Öffnungsmechanismus erfolgt über eine Steuerung, welche Informationen über Temperatur und Niederschlag empfängt und anhand dessen den Schieber öffnet oder schliesst. Somit wird der Nutzen von Drainagen innovativ erweitert und sie dienen nicht mehr nur dazu das Wasser abzuleiten, sondern auch als Regelung für die Wasserspeicherung. So kann die notwendige Bodenfeuchte gehalten werden, die Grundwasserneubildung gefördert werden, Spitzenablässe bei Hochwasser abgeflacht werden und die landwirtschaftliche Produktion verstetigt werden.

Prototyp aus dem Wasserbaulabor

Das aus den Niederlanden stammende Konzept «Climate Adaptive Drainage» soll bezüglich Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit geprüften und weiterentwickelt / adaptiert werden. Das Konzept soll an die lokalen Verhältnisse der Nordwestschweiz und Baden angepasst werden. Es wird erwartet, dass durch die abweichenden Gegebenheiten von Grundwasserstand, Bodenbedingungen und Topographie teils Anpassungen, teils aber auch andere Ansätze benötigen. Dabei steht neben den Bodeneigenschaften, insbesondere die Sedimentation feiner Partikel im Vordergrund, die zu einer Verstopfung der Sauger führen könnten. Als weiteres Ziel gilt es, das technische Know-how in der Nordwestschweiz zu demonstrieren, zu sichern und weiterzugeben. Hierfür wird unter anderem im Wasserbaulabor der FHNW Muttenz ein smarter Regelschacht, inklusive Sedimentfalle, für den Einsatz im bestehenden Drainagenetz entwickelt und für die vorherrschenden Bedingungen getestet und optimiert.