Wieviel Wasser speichert der Waldboden? Abflussverhalten und Erosion Dr. Gerhard Markart, Mag. Bernhard Kohl Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen Veranstaltungsreihe BFW-Praxistage FAST Ort 29.Jän. 2009
Inhalt Wasserumsatz Speichervermögen Abflussverhalten Erosionswirkung Wald und Rutschungen Ein hydrologisch idealer Bestand? Hydrologische Auswirkung von flächenwirtschaftlichen Maßnahmen (Beispiele)
Wasserumsatz von Wäldern Grünland Wald Baumschicht Bodenvegetation Auflagehumus Bodenphysikalische Eigenschaften Geologischer Untergrund
Wasserumsatz von Wäldern Quelle: BMLFUW
Wasserumsatz von Wäldern Kronenrückhalt / Interzeption bei Starkregen = 4 bis 6 mm (4-6 Liter/m²)
Wasserumsatz von Wäldern Niederschlag [mm] 50 40 30 20 10 0 1.6.94 1.7.94 1.8.94 1.9.94 1.10.94 1.11.94 0cm Wald = i.d.r. höherer freier Porenraum im Boden 900 hpa 800 hpa 700 hpa 600 hpa Tiefe -20cm -40cm ZNF 500 hpa 400 hpa 0cm 160 180 200 220 240 260 280 300 300 hpa Tiefe -20cm -40cm LYST 200 hpa 100 hpa 0 hpa
Wasserumsatz von Wäldern Beispiel Tiroler Inneralpen: 180 / 90 150 / 40 Interzeption 70 / Speicher, 120-270 Versickerung 400 mm 0 / 0-150 Wasserumsatz in den Sommermonaten Juli-September für die Vegetationsformen Wald und Rasen Angaben in mm = Lt/m² Quellen: MÉNDEL (2002), LYR et al. (1992), MARKART (2000)
Speichervermögen von Waldböden Standardangabe: 50 mm / 10 cm Bodenmächtigkeit Tatsächliches Speichervermögen abhängig von: Bodeneigenschaften (Grobanteil, Bodenart, Struktur ) Art der Vegetationsdecke Art und Intensität der Bewirtschaftung meteorologische Vorbedingungen - Grad der Vorverfüllung u.a.
Speichervermögen von Waldböden Braunerde unter Fichte hochmontan Eisenhumus-Podsol unter Zirbe und Alpenrose subalpin Pseudogley unter Buche tiefmontan
Speichervermögen von Waldböden 0 5 Auflagenstärke: 1,5 cm Profil 4 Semipodsol unter Wald, vor 40 Jahren beweidet Tiefe [cm] 10 20 30 50 0% 20% 40% 60% 80% 100% Volumsanteil am Probenzylinder Auflagenstärke: 0 cm Profil 7 0 5 Bodenskelett Sand Schluff Ton Org. Substanz Gröbstporen Grobporen Tiefe [cm] 10 20 Mittelporen Feinporen 30 50 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Volumsanteil am Probenzylinder Weidepseudogley mit Weidestausohle
Speichervermögen von Waldböden Mechanische Belastung Quelle: www.waldwissen.net
Abflussverhalten Oberflächenabfluss Starkregensimulation mit Großregenanlage (50-100 m²), in = 50-100 m/h
Abflussverhalten Schesa / Vlbg. Weiderasen bei Dauerregen (1996)
Abflussverhalten Schesa / Vlbg. aufgelockerter Fi- Bestand auf lockerer Braunerde beim gleichen Ereignis (1996)
Abflussverhalten Finsing und Zillertaler Höhenstraße Zwergstrauchheiden und Aufforstungen - weidefrei Weiderasen
Abflussverhalten Quelle: www.wald-in-not.de
Abflussverhalten Geländeanleitung Erarbeitet in intensiver Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft Diese Anleitung ist im www auf der Homepage des BFW frei erhältlich: http://bfw.ac.at/rz/bfwcms.web?dok=4343
Geländeanleitung Abflussverhalten Vegetation Boden Landnutzung
Geländeanleitung Abflussverhalten Nadel-Mischwald mit dichtem Unterwuchs AKL 0/1 Piceetum nudum AKL 2/3
Abflussverhalten Interflow Kreisbach bei St. Pölten Beregnung gemeinsam mit Institut für Waldökologie BOKU Wien
Abflussverhalten Buche auf Pseudogley = standortstaugliche Baumart 28 31 34 37 40 43 46 49 52 Wasseranteil in Volums-% SCHUME et al. (2003)
Abflussverhalten Fichte auf Pseudogley = standortswidrige Baumart 28 31 34 37 40 43 46 49 52 Wasseranteil in Volums-% SCHUME et al. (2003)
Erosionswirkung Wie entsteht Erosion? Ursachen: Kinetische Energie des Niederschlages Gewitterregen: Tropfengröße: >> 3mm Tropfengeschw. 8m/sec Erosionsvolumen: Bis zu 100% der Masse eines Tropfens Quelle: GHADIRI und PAYNE (1988)
Erosionswirkung Regentropfen schlagen mit grosser kinetischer Energie auf Zertrümmern der Bodenaggregate Aggregatteilchen verstopfen die Makroporen Infiltration wird unterbunden Oberflächlicher Abfluss Zunahme der Niederschlagsintensität Verschlämmung Niederschlag versickert in Boden gewisse Wurmarten legen mehr oder weniger senkrechte Gänge an und haben somit wichtige Bedeutung für die Infiltration Wasser dringt in Bodenaggregate ein Aggregate quellen
Erosionswirkung Weitere Informationen dazu unter: www.waldwissen.net
Wald und Rutschungen Stabilisierende Wirkung der Baumwurzeln: Armierung der Hangoberfläche Foto: R. REITER BFW (Projekt SUSTMAN)
Wald und Rutschungen Wurzelröhren = Druckentlastung bei hohem Hangwasserangebot Fließgeschwindigkeit: 500-1.000 m/d Beispiel für Makroporen bzw. Pipeflow SCHWARZ 1986 aus:
Wald und Rutschungen
Wald und Rutschungen 2 3 1 4 1, 2 2 4 Flachgründige Rutschungen im Wald: 1 im Bereich von Blößen oder Freiflächen bzw. darunter 2 auf im Zuwachsen begriffenen Weideflächen bzw. nur locker bestockten Bestandesteilen, 3 an Stellen mit häufig hohem Hangwasserangebot oder 4 an Waldrändern im Übergangsbereich zum Freiland.
Ein hydrologisch idealer Bestand? Standortstaugliche Baumarten Hohe Bodendeckung durch: Schichtung, Stufigkeit Baumartenmischung Bestandespflege
Ein hydrologisch idealer Bestand? rechtzeitig eingreifen keine Zusatznutzung Wildstand Weide angepasste Erschließung Für 1 ha Straße, Verbesserung von 5 ha Wald notwendig Schadlose Ableitung von Oberflächenwässern - Auslaufsicherung
Hydrologischer Effekt flächenwirtschaftl. Maßnahmen HOPWAP - Hochwasser Paznaun 2005 - Wald - Abfluss - Potentiale Abfluss [l/s] 35 30 25 20 15 10 5 1950 2005 NS 0 20 40 60 80 Regenintensität [mm/h] TA ZA OA SP VSP Regen Vorregen 100% 80% 60% 40% 20% 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 Zeit [min] 100 0%
Hydrologischer Effekt flächenwirtschaftl. Maßnahmen Zillertal/Tirol: Geolsalm-Taleggbach - Oberflächenabflussbeiwertkarten Abflussverhältnisse 1953: Fast die ganze rechte Seite des EG Intensiv genutzte Almflächen mit hohen Abflussspenden bei Starkregen 2003: Almweide und Intensivlandwirtschaft im mittleren Teil des Einzugsgebietes konzentriert, im unteren Teil nur mehr Grünlandwirtschaft mit Herbstweide. Deutliche reduzierte Abflussbereitschaft.
Hydrologischer Effekt flächenwirtschaftl. Maßnahmen Zillertal/Tirol: Geolsalm-Taleggbach Hochwasserspitzen, Bemessungsabflüsse Hochwasserspitze HQ [m³/sec] 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 Ereignisdauer [min] Sumpfdotterblume Weniger! Langsamer! Taleggbach 1953 Taleggbach 2003 Hundsbach 1953 Hundsbach 2003 Foto: H.
Wald ist mehr, als die Summe der Bäume Eugen Roth Danke für Ihr Interesse!