Geschiebemanagement an Fliessgewässern in Österreich

Transkript

1 Geschiebemanagement an Fliessgewässern in Österreich Helmut Habersack Christian Doppler Labor für Innovative Methoden in Fließgewässermonitoring, Modellierung und Flussbau, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau, Department für Wasser, Atmosphäre und Umwelt, Universität für Bodenkultur Wien

2 Einleitung Inhalt Definitionen und skalenorientierte Betrachtung Prozesse und Problemstellungen im Zusammenhang mit dem Geschiebehaushalt Beispiele für Lösungsansätze Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

3 Hochwasser

4 Ü be r s c h u ss D e fi z it t

5 Ökologischer Zustand

6 Feststoffe in Fließgewässern besitzen zentrale Funktionen Formung und Entwicklung des Gewässerbettes und der Flussmorphologie Voraussetzung für die Verhinderung negativer Trends (z.b. Sohleintiefung) Lebensraum Grundwasserleiter Nährstofftransport Flussbau, Hochwasserschutz, Kraftwerksbau, Wildbachverbauung, Wasserstraßenm., Ökologie

7 PARAMETER / PROZESSE DOWN- SCALING RIVER SCALING CONCEPT Bezug zu anderen Vorlesungen Geologie, Tektonik, Klima etc. >10 3 km kont./regionale Skala Bestimmung der Randbedingungen mögliche reg. Konsequenzen EG-größe, Geologie, Talentwicklung, -form, Erosionspotenzial etc. Flussmorphologie, Gefälle, Breiten, Tiefen, Sedimentbilanz etc. lokale Morphologie, Bettformen, Inseln, Ufererosion etc km Einzugsgebietsebene km Streckenebene km lokale Ebene Untersuchung des Gesamt- Einzugsgeb. Diskussion flussmorphol. Einheiten km Sedimenttransport, Punktskala Messung / Kornsortierung, Fließgeschwindigk., Bewegungsbeginn Analyse von Schlüsselstrecken UP- SCALING Modellierung von Schlüsselprozessen Vorschläge Einzugsgebiets- management Resultate für Streckenebene Aggregierung von Daten für lokale Ebene Habersack, 2000

8 Einzugsgebietsbetrachtung

9 Einflussfaktoren Donau EZG Hochwasserschutz Schifffahrt Wasserkraftwerke Klimawandel Änderung der Landnutzung Punktuelle und diffuse Belastungsquellen

10 Konsequenz Erosion und Anlandung Walling, 2011 Habersack, Jäger, Hauer, Schwarz, 2010

11 Streckenbetrachtung und lokale Ebene

12 Morphologische Prozesse und Hochwasser Verwerfung

13 ältnis er derungsverhä or Hochwasse [-] Breitenänd nach/vo Breitenänderung bei Hochwasser Specific stream power 7 Flussmorphologischer R 2 = Bregenzerach Rosanna Trisanna Alfenz Lech Raumbedarf (3-7 fache Flussbreite) Gemittelte Strömungsenergie [W/m²] FMRB min Krapesch, Hauer, Habersack, 2011, J. Natural Hazards und FloodRisk II

14 Zugaben Baggerungen g Input Erosion Transport Deposition Output Zubringer Fluss Pegel Mittelwasser Analysierte Defizit Überschuss [m³/s] Länge [km] [% Länge] Donau Wien Reichsb Drau Drauhofen Mur Bruck/Mur Enns Steyr Inn Kirchbichl Salzach Golling [% Länge]

15 Konsequenzen der Sohleintiefung Verlust des Kiesbettes in einem Zeitraum von wenigen Jahrzehnten Umkehrung eines flussmorphologischen Prozesses geht langsam vor sich, daher schon jetzt Weichenstellungen für eine nachhaltige Entwicklung Gefahr von Verwerfungen bei Hochwasser Gefahr Sohldurchschlag Absinken des Grundwasserspiegels Keine dynamischen Schotterbänke (Laichplätze)

16 Sohldurchschlag Salzach (1969) Hengl, IWB 2003 Querprofil km 54,8 IWB, 2003

17 Maßnahmen gegen die Sohleintiefung Änderung des Sedimentregimes Erhöhung des Sohlwiderstandes Reduktion des Energieliniengefälles Minimierung der Sohlschubspannung offenes Deckw. Künstliche Geschiebezugabe Seitenerosion Aktivierung Sohlpanzerung natürlicher Geschiebeinput Grobgeschiebezugabe Stufen Wehre Eintrag von flussauf (Kontinuum Quellen - Wildbäche - Kraftwerke), keine Geschiebebaggerung Abstürze Blockrampen Aufgelöste Rampen Verbesserte Ausuferung Sohlfixierung Laufverlängerung Granulometr. Sohlverbesserung Flussbettaufweitung Durchflussreduktion

18 Aufweitungen an der Drau und Mur Amt der Kärntner Landesreg. Amt der Steierm. Landesreg.

19 KLEBLACH-LIND Oktober Juni Juli September p N

20 Amt der Kärntner Landesreg.

21 KLEBLACH-LIND Sohlhöhenänderung 37,4 36,4 36,6 37,2 36,2 35,6 35,8 36,0 36,8 37,0 35,4 mittlere Auflandung im ehemals regulierten Flussbett: 0,40m In Aufweitung B: 0,72m In Aufweitung A: 0,39m

22 Donau östlich von Wien

23 Probleme Fortschreitende Sohlerosion (trotz Zugabe durch Verbund von ca m³/jahr ca. 2 cm / Jahr) Viele kritische Stellen (zu geringe Wassertiefe während Niederwasser) für die Schifffahrt Stark regulierter Fluss in einem Nationalpark (Entkopplung Au Flusssohle, Sedimentation) ti Hohe Instandhaltungskosten (Geschiebezugabe) Hochwasserschutz

24 Sohleintiefung W. Reckendorfer, R. Schmalfuss, C. Baumgartner, H. Habersack, S. Hohensinner, M. Jungwirth, F. Schiemer

25 Probleme/Maßnahmen Sohleintiefung, Habitatqualität, Vorlandverlandung Probleme Minimale Wassertiefe, Sohleintiefung Ökologie Wasserbau Schifffahrt Gewässervernetzung, Uferrückbau Maßnahmen Niederwasserregulierung, Sohlumformungen Granulometrische Sohlverbesserung

26 Reduktion der Sohleintiefung i durch Zugabe von etwas größerem Material (40 70 mm) innerhalb des nat. Spektrums Granulometrische Sohlverbesserung Original Zustand I Zustand II 25 cm GSV Einge mischtes s Mater rial

27 Lokale Ebene und Punktskala

28 Neue Bautypen zur Verbesserung des Geschiebekontinuums

29 Problemstellung ll Stauraumverlandung Bsp. Sölk Verlandung dieses Speichers Konstruktive Ansätze: Spülungen 1987: m³ 1999: ~ m³ 2001: ~ m³ regelmäßige Baggerungen (in der Vorsperre): m³ Geschiebe/Jahr Optimierung der Maßnahmen in technischer ökonomischer ökologischer Hinsicht Sprungschanze Grundablass Rechen Vorsperre Speichergeometrie neue Ansätze EU Projekt WARMICE Habersack et al., 2001

30 Schlussfolgerungen g Feststoffe spielen in Fließgewässern eine zentrale Rolle Auf allen Skalen bestehen starke Beeinflussungen mit hierachischen Abhängigkeiten zwischen den Skalen Langfristige Prozesse sollten erfasst werden (Monitoring des Geschiebetransports aber auch der Morphodynamik) Prozesse laufen langsam ab, daher möglichst rasch verbessertes Geschiebemanagement (Hochwasserschutz, Wasserkraft.) neue Ansätze in der Planung/Bautypen Einsatz numerischer Geschiebetransportmodelle gewinnt massiv an Bedeutung (Eingang in Richtlinien wichtig)

31 Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit! Univ. Prof. DI Dr. Helmut Habersack Universität für Bodenkultur Wien Department für Wasser, Atmosphäre und Umwelt Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau Christian Doppler Labor für Innovative Methoden in Fließgewässermonitoring, Modellierung und Flussbau Muthgasse 107, A-1190 Wien, Austria Tel.: , Fax: helmut.habersack@boku.ac.at, habersack@boku ac at imfluss.boku.ac.at/ at/