Messung des Geschiebetransportes mit Geophonsensoren

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Messung des Geschiebetransportes mit Geophonsensoren"

Emil Knopp
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Messung des Geschiebetransportes mit Geophonsensoren Johannes Schneider Doktorand WSL (Gebirgshydrologie und Wildbäche) Dieter Rickenmann, Jens M. Turowski und Bruno Fritschi SGHL Tagung: Geschiebehaushalt in Fliessgewässern

2 Einleitung Gemeinde Baltschieder, VS, BWG/BAFU Geschiebetransport - Naturgefahr Berechnungsgrundlagen? Geschiebetransportmessungen Seite 2

3 Messung Geschiebetransport Rückhaltebecken Tracersteine Geschiebehaushalt Geschiebekörbe/-fallen Seite 3

4 Messung Geschiebetransport Indirekte Messungen -Geophone- Seite 4

Indirekte Geschiebemessung Registrierung von

(WSL)- -Röhrensystem- -Säulensystem- -Hydrophon-

Unterschiedlichen Entwicklungsstadien Herausforderung

5 Indirekte Geschiebemessung Registrierung von Aufschlägen Akustische Aufzeichnung -Plattensystem (WSL)- -Röhrensystem- -Säulensystem- -Hydrophon- Zeitlich hochaufgelöste Messungen möglich Unterschiedlichen Entwicklungsstadien Herausforderung Kalibrierung Vorteil Geophonsystem (WSL) Standardisierter Auf- und Einbau Seite 5

6 WSL - Geophonsystem Geophon Aufzeichnung von Vibrationen Stahlplatte 36x5 cm Seite 6

7 Output Impulse Max. Amplituden Integral Summe der quadrierten Amplituden über die Zeit Mass für die Energie Masterarbeit: Martin Böckli, 211 Seite 7

8 Output Schwellenwert.1 V StdAbw: Rauschen Einfluss unterschiedlicher hydraulischer Bedingungen Masterarbeit: Martin Böckli, 211 Seite 8

9 pulse Geophonimpulse Geophonimpulse a) b) b) Abfluss / m 3 /s Abfluss Abfluss / m / 3 /s m 3 /s Abflus 8 6 Messung Abfluss Geophonimpulse Zeit / Minuten Zeit / Minuten Seite 9

10 Untersuchungsgebiete Bach/Fluss Ort EG [km 2 ] In Betrieb Kalibr. Zweck Erlenbach (basin) Alptal, Schwyz, CH.7 Seit1986 P Forschung Erlenbach (bridge) Alptal, Schwyz, CH , Seit 22 Forschung Vogelbach Alptal, Schwyz, CH 1.6 Seit 1999 Forschung Pitzbach Imst, Tyrol, Österreich P Forschung Spissibach Leissigen, Berne, CH 2.5 Seit 1997 P Forschung Rofenache Vent, Tyrol, Österreich 98 Seit 2 P Forschung, Geschiebehaushalt Drau Lienz, Tyrol, Österreich 1876 Seit 22 Forschung, Geschiebehaushalt Drau Dellach, Carynthia, Österreich 23 Seit 26 P Forschung, Geschiebehaushalt Isel Lienz, Tyrol, Österreich 1199 Seit 26 Forschung, Geschiebehaushalt Schweibbach Eisten, Valais, CH 9.7 Seit 27 Warnung Fischbach Mühlau, Tyrol, Österreich 71 Seit 28 P Forschung, Geschiebehaushalt Ruetz Mutterbergalm, Tyrol, Österreich 28 Seit 28 P Forschung, Geschiebehaushalt Riedbach Grächen, Valais, CH 18.7 Seit 29 P Forschung, Warnung Nahal Eshtemoa Negev Desert, Israel 119 Seit 29 P Forschung Navisence Zinal, Valais, CH 82 Mai 211 (geplant) (P) Forschung Urslau Salzburg, Österreich (geplant) (P) Forschung Elwha River Washington, USA (geplant) (P) Forschung Seite 1

11 Untersuchungsgebiet Erlenbach, Alptal, SZ Wildbach,.7 km2 > 25 Jahre Erforschung Sedimenttransport und Hydrologie Rückhaltebecken, Geophone Seite 11

12 Untersuchungsgebiet Erlenbach, Alptal, SZ Wildbach,.7 km2 > 25 Jahre Sedimenttransportforschung Geschiebefangkörbe Seite 12

13 Anzahl Impulse Kalibrierung P (G8 bzw. PBIS-H3) SP (G8 bzw. PBIS-H3) Geophon Rückhaltebecken (5-1), Event 27 with event 2 June metal basket, metal Geschiebekörbe basket, Linear (metal basket, 29-21) Linear Lineare (metal Kalibrierung basket, 29-21) y = 3.437x R 2 =.9482 y = 3.437x R 2 =.9482 y = 1.626x R 2 =.9917 y = 1.626x R 2 = M (kg) Geschiebemasse M [kg] Grosse Streuung 1 für kleine 1Geschiebemengen 1 1 M (kg) Seite 13

14 Anzahl Impulse, IP Kalibrierung 1 Erlenbach, Fankkorb EB: IP = 3.42 * M [kg] Fischbach Ruetz 1 Rofenache Geschiebefracht, M [kg] 1 1 Individuelle Kalibrierung in verschiedenen Bächen Seite 14

15 Geophonimpulse Impulses central sensor Forschungsergebnisse I Einfluss grosser Ereignisse auf den Geschiebetransport 1 16th November 2 to 2th June 7 21st June 7 to 13th June 8 2th June 7: rising hydrograph 2th June 7: receding hydrograph Extremereignis Abfluss Discharge [m3/s] / m 3 Turowski et al., ESPL 29 Grosse Transport Ereignisse beeinflussen den Geschiebetransport über Jahre Verschiebung in der Geschiebefracht bei gleichem Abfluss dem Bewegungsbeginn Seite 15

16 Discharge at start of transport / m 3 /s Abfluss am Beginn des Transportes [m3/s] Forschungsergebnisse II Beginn und Ende der Geschiebebewegung a) Pitzbach c) Fischbach d) Erlenbach Discharge at end of previous event / m 3 /s b) Ruetz Abfluss am Ende des vorhergehenden Ereignisses [m3/s] Geophonimpulse Bewegungsbeginn + Ende kritischer Abfluss nicht stationär Bewegungsbeginn abhängig vom Ende des vorhergehenden Events (a,b,c) verändernde Bachbettstrukturen während Ereignis Aus: Turowski et al., GRL 211 Seite 16

Forschungsergebnisse II Beginn und Ende der Geschiebebewegung a) Pitzbach b) Ruetz c) Fischbach c) Erlenbach Pitzbach, Ruetz, Fischbach glaziales

17 Forschungsergebnisse II Beginn und Ende der Geschiebebewegung a) Pitzbach b) Ruetz c) Fischbach c) Erlenbach Pitzbach, Ruetz, Fischbach glaziales Abflussregime regelmässiger Transport keine Veränderungen in Geschiebeverfügbarkeit Erlenbach Starkniederschlagsereignisse Bachbettstruktur Geschiebeverfügbarkeit Seite 17

18 Discharge at start of transport / m 3 /s Abfluss am Beginn des Transportes [m3/s] Forschungsergebnisse II Beginn und Ende der Geschiebebewegung a) Pitzbach c) Fischbach d) Erlenbach Discharge at end of previous event / m 3 /s b) Ruetz Abfluss am Ende des vorhergehenden Ereignisses [m3/s] kritischer Abfluss nicht stationär Bewegungsbeginn abhängig vom Ende des vorhergehenden Events (a,b,c) verändernde Bachbettstrukturen während Ereignis Aus: Turowski et al., GRL 211 Seite 18

19 Anwendungsbeispiel Wasserfassungen (KWM) Riedbach und Schweibbach, VS >15 Impulse/Sekunde über 2 Minuten Warnwert Verhinderung von Schäden 19

20 Vorteile des Geophonsystems Robust, geringe Störanfälligkeit, geringe Wartung Kontinuierlich, zeitlich hochaufgelöste Messungen gute Aussage über die Transportintensität Beginn und das Ende des Transportes Prozessverständnis, Validierung von Berechnungsansätzen, Warnung und Prävention Seite 2

21 Nachteile des Geophonsystems Individuelle Kalibrierung Grenzkorn > 2 cm Muss in befestigtem Querschnitt installiert werden Ausblick Einfluss der hydraulischen Bedingungen Einfluss der Kornformen Energieübertragung Kalibrierung Seite 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Erlenbach, Schweiz (Konvektivereignisse) Fischbach, Österreich (Gletscherschmelze) Nahal Eshtemoa, Israel (flash floods) Schweibbach, Schweiz (Gletscherschmelze) Erlenbach, Schweiz (Konvektivereignisse) Vogelbach, Schweiz (Konvektivereignisse) Pitzbach, Österreich (Gletscherschmelze) Ruetz, Österreich (Gletscherschmelze) Riedbach, Schweiz (Gletscherschmelze) 22

Ähnliche Dokumente

Erfassung des Sedimenttransportes in Wildbächen und Gebirgsflüssen Anwendungsmöglichkeiten

Erfassung des Sedimenttransportes in Wildbächen und Gebirgsflüssen Anwendungsmöglichkeiten von Geophonmessanlagen Jens M. Turowski, Alexandre Badoux, Dieter Rickenmann, Bruno Fritschi 1. Einleitung Werden