Suchergebnisse

Abstract. This paper analyses the morphological effects of extreme floods (recurrence interval >100 years) and examines which parameters best describe the width changes due to erosion based on 5 affected alpine gravel bed rivers in Austria. The research was based on vertical aerial photos of the rivers before and after extreme floods, hydrodynamic numerical models and cross sectional measurements supported by LiDAR data of the rivers. Average width ratios (width after/before the flood) were calculated and correlated with different hydraulic parameters (specific stream power, shear stress, flow area, specific discharge). Depending on the geomorphological boundary conditions of the different rivers, a mean width ratio between 1.12 (Lech River) and 3.45 (Trisanna River) was determined on the reach scale. The specific stream power (SSP) best predicted the mean width ratios of the rivers especially on the reach scale and sub reach scale. On the local scale more parameters have to be considered to define the "minimum morphological spatial demand of rivers", which is a crucial parameter for addressing and managing flood hazards and should be used in hazard zone plans and spatial planning.

ZusammenfassungKiesinseln können als naturbasierte Lösungen die ökologische Funktion von Gewässern verbessern und nachhaltig Habitate für aquatische und terrestrische Lebewesen schaffen. Ihre Anwendung als hydraulische Maßnahmen mit Auswirkungen auf die Hydrodynamik und Morphologie des Hauptstroms muss jedoch weiter untersucht werden. Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Eignung von Kiesinseln zur Niederwasserregulierung im Rahmen der Schifffahrt zu bewerten. Zu diesem Zweck wurden verschiedene geometrische Variationen von Kiesstrukturen unter verschiedenen hydrologischen Bedingungen in der österreichischen Donau mit dem hydrodynamischen Modell RSim-3D und dem Sedimenttransportmodell iSed analysiert. Geschüttete Kiesinseln zeigen ähnliche Wirkungen in Bezug auf die Hydro- und Morphodynamik des Gewässer-Hauptstroms wie Buhnen. Die Implementierung der Insel verursacht eine lokale Abnahme des Wasserspiegels und eine lokale Erhöhung der Sohlschubspannung entlang der Struktur. Parallel zur Kiesstruktur treten relative Erosionstendenzen auf, die flussabwärts zu relativen Sedimentationstendenzen führen. Darüber hinaus treten in den untersuchten Gebieten keine Beeinträchtigungen der Schifffahrt und des Hochwasserschutzes auf. Neben ihrer flussbaulichen Funktion dienen künstliche Kiesstrukturen auch als Geschiebedepots und -quelle und bieten durch die fortschreitende Morphodynamik ökologisch wertvolle Lebensräume. Die gewonnenen Erkenntnisse verdeutlichen, dass Kiesinseln als effektive Alternative zu Buhnen für die Niederwasserregulierung eingesetzt werden können. Daher können die Ergebnisse dieser Studie in die zukünftige Forschung und Planung ökologischer Flussbaumaßnahmen einfließen.

ZusammenfassungDer Einfluss von kohärenten Strukturen auf den Bewegungsbeginn eines fluvialen Einzelkorns wurde in einer grundlegenden Studie experimentell untersucht. Zur vollständigen Charakterisierung kohärenter Strukturen muss das dreidimensionale Geschwindigkeitsfeld zeitlich hochaufgelöst bekannt sein. Unter Einsatz eines tr-3D PTV-Systems (tr = zeitaufgelöst, PTV = Particle Tracking Velocimetry) konnte dies erreicht werden. Der Einfluss von Hairpin-Wirbeln und gegenläufig rotierenden Längswirbeln (VLSM) auf den Sedimenttransport wurde in mehreren Studien postuliert, mangels verfügbarer 3D-Information fehlte aber bisher ein Nachweis. In den vorliegenden "Rolling-Stones-Versuchsserien" wurde der Bewegungsbeginn eines Einzelkorns auf glatten sowie auf rauen Sohlen untersucht. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass sowohl Hairpin-Wirbel als auch VLSM den Bewegungsbeginn auslösen. Hairpin-Wirbel konnten zudem entgegen der gängigen Meinung auch auf rauen Sohlen nachgewiesen werden und lösten den Bewegungsbeginn aus. Die langfristig angelegte Studie soll in den nächsten Jahren auch praktische Anwendungen finden und die Genauigkeit von Sedimenttransportberechnungen in Flüssen erhöhen.