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Langfristige Geschiebebeobachtungen

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Messanlage im Erlenbach. Die Geschiebesensoren (Geoophone) sind an der Unterseite von Metallplatten in der Sperre oberhalb des Geschiebesammlers angebracht (Foto WSL)
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Geophon- und Abflusmessungen für zwei Hochwasser im Erlenbach

In Wildbachgerinnen treten bei Unwetterereignissen häufig Sedimenttransport und Murgänge auf. Messungen des Geschiebetransportes in natürlichen Gerinnen sind wichtig, um das Prozessverständnis und Berechnungsmethoden zu verbessern.

Wird in einem Bachgerinne ein minimaler Abfluss (Grenzabfluss) überschritten, so ist die Schleppkraft genügend gross, um Geschiebekörner aus der Sohle des Bachbettes in Bewegung zu setzen. Es findet Geschiebetransport statt. Mit zunehmendem Abfluss und Gefälle des Gerinnes wird die Mobilisierung und der Transport des Geschiebes erleichtert. Der Eintrag von Feststoffen aus den gerinnenahen Bereichen durch Hangrutschungen und Uferanbrüche ist neben der Struktur des Gerinnebettes wesentlich für die Verfügbarkeit von mobilisierbarem Geschiebe. Langjährige Messungen von Geschiebefrachten deuten darauf hin, dass nach einem extremen Hochwasser oder nach dem Durchgang eines Murganges grössere Geschiebemengen verlagert werden können, als nach längeren "ruhigen" Perioden.

Ein wichtiger Teil der Untersuchungen über den Geschiebetransport wird in den hydrologischen Testgebieten der WSL im Alptal (Kanton SZ), insbesondere dem Erlenbach und dem Vogelbach, durchgeführt. Dort und an anderen Bächen werden zeitlich kontinuierliche Messungen des Geschiebetransportes mit Geophonsensoren (früher: Hydrophonsensoren) durchgeführt. Der Geophonsensor wird an die Unterseite einer Stahlplatte geschraubt, welche in einer Ebene mit der festen Gerinnesohle eingebaut wird. Wenn ein Geschiebekorn über die Platte rollt, löst es Schwingungen aus, die vom Sensor registriert werden. Das Signal wurde bisher auf vereinfachte Weise elektronisch abgespeichert und die Anzahl der Sensorimpulse wurden gezählt. Für eine quantitative Auswertung der Sensordaten muss das System mit unabhängigen Geschiebemessungen (z.B. in einem Geschiebesammler) geeicht werden. Bei einigen Anlagen wird das Geophonsignal mit einer hohen zeitlichen Auflösung aufgezeichnet. Parallel dazu werden z.B. im Erlenbach neu automatische Fangkorbmessungen des Geschiebetransportes durchgeführt, welche eine genauere zeitliche und korngrössenspezifische Zuordnung des Transportes zu den Geophonmessungen erlauben.

Ziele

  • Messung langfristiger Datenreihen zum Sedimenttransport in einem kleinen Einzugsgebiet
  • Eichung und Weiterentwicklung der akustischen Geschiebemessmethode (Geophone)
  • Erfassen der Geschiebemenge in Wildbächen unter verschiedenen Bedingungen (Geologie, Boden, Vegetation, Witterung)
  • Beschaffung von Grundlagen für die Charakterisierung von Wildbächen, die Dimensionierung von Verbauungen und das Abschätzen des Gefahrenpotentials für Unterlieger
  • Vergleich des Geschiebetransport-Verhaltens von verschiedenen Gebirgsbächen
  • Ermittlung des Einflusses von Vegetation und Geologie auf die Variabilität der Geschiebeführung
  • Beschreibung des Einzelkorn-Transportes in Abhängigkeit von Abflussparametern, Gerinnecharakteristik und Geschiebeverfügbarkeit
  • Bestimmen der wichtigsten Einflussfaktoren zur Bestimmung der Geschiebefracht in steilen Bächen und Entwicklung von Berechnungsansätzen

 Wissenschaftliche Methoden

  • Messung des Geschiebetransportes mittels Geophonsensoren
  • Messung von jährlichen Geschiebefrachten durch Vermessung von Geschiebesammlern und durch Fangkörbe
  • Tracermessungen
  • Aufnahmen von Bachbettmorphologie und charakteristischen Werten
  • Herleitung von Abschätzverfahren zur Berechnung von Geschiebefrachten

Links

Publikationen

Rickenmann D, Turowski JM, Fritschi B, Klaiber A, Ludwig A (2012) Bedload transport measurements at the Erlenbach stream with geophones and automated basket samplers. Earth Surface Processes and Landforms 37:1000-1011

Badoux A, Turowski JM, Mao L, Mathys N, Rickenmann D (2012) Rainfall intensity–duration thresholds for bedload transport initiation in small Alpine watersheds. Natural Hazards and Earth System Science 12(10): 3091-3108

Turowski JM, Yager EM, Badoux A, Rickenmann D, Molnar P (2009) The impact of exceptional events on erosion, bedload transport and channel stability in a step-pool channel. Earth Surface Processes and Landforms 34(12): 1661-1673

Projektmitarbeitende

  • Dieter Rickenmann
  • Bruno Fritschi
  • Jens Turowski
  • Alexandre Badoux
  • Manuel Nitsche
  • Johannes Schneider
  • Karl Steiner

Kontakt

 

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