CCES-APUNCH: Hydrological extremes and sediment transport

Hintergrund

Abbildung 1: Gletschervorfeld Riedbach, Kt. Wallis (Foto: J. Schneider, WSL)

Abbildung 2: Geschiebetransportmessungen am Riedbach mit Bedload Traps (Foto: J. Schneider, WSL)

Abbildung 3: Berechnete gegen gemessene Geschiebetransportraten für den Riedbach (Kreise, RB) und den Erlenbach (Dreiecke, EB). In grau: Labor-basierte Gleichung nach Wilcock and Crowe (2003). In schwarz: an Feld-Daten (45 Flüsse und Gebirgsbäche) angepasste Gleichung (Vorläufige Analyse – Publikation in Vorbereitung)

APUNCH ist ein Projekt des ETH Competence Centre for Environment and Sustainability, an dem Experten aus neun Instituten an der EPF Lausanne, der ETH Zürich, der MeteoSwiss und der WSL beteiligt sind.

Das Ziel von APUNCH ist es, eine Einsicht in das Verhalten von alpinen Einzugsgebieten bei Starkniederschlägen zu erhalten. Diese Einsichten können verwendet werden, um existierende Prozessmodelle zu verbessern, oder um neue Modelle zu entwickeln. Einige der Herausforderungen des Projektes sind: (i) Die Untersuchung der Struktur von Niederschlagsereignissen in Raum und Zeit. (ii) Labor- und Feldexperimente zur Initiierung und zum Verlauf des Sedimenttransportes in steilen Gerinnen unter schnell wechselnden Abflussbedingungen. (iii) Die Kombination von Erkenntnissen aus Laborexperimenten, Naturbeobachtungen und Modelrechnungen, um Dammbrüche vorherzusagen. (iv) Die Zusammenführung von Modelrechnungen und Beobachtungen auf verschiedenen Längenskalen, um langfristig integrierte, prozessorientierte Modelle von Einzugsgebieten zu entwickeln, die deren Verhalten in komplexen hydrologischen Situationen nachbilden können.

Ziele

Im Rahmen von APUNCH setzt die Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Massenbewegungen Schwerpunkte in der Beschreibung von Fliessbedingungen, der Initiierung von Sedimentbewegungen und dem Sedimenttransport in zwei steilen Gerinnen mit unregelmässiger Bachbettstruktur. Die Ziele dieses Projektteils sind die Messungen des Geschiebetransports und der Fliesshydraulik in steilen Gebirgsbächen, und die Entwicklung neuer theoretischer Ansätze, um Initialbewegungen und Transportverhalten in diesen Gerinnen zu beschreiben.

Aktuelles

Im Riedbach, Kt. Wallis, wurden Gerinnemorphologie und Fliessverhältnisse beschrieben und Geschiebetransportraten anhand von Fangnetzen (bedload traps) gemessen. Solche Fangnetze bestehen aus einem Netz und einem Aluminiumrahmen und werden je nach Geschiebetransportintensität für die Dauer von etwa 1-60 Minuten an der Gerinnesohle befestigt (Abbildung 2) werden. Anschliessend werden die Geschiebeproben gewogen um die Transportraten zu bestimmen. Für die weitere Analyse wurden zusätzlich Geschiebemessungen der automatischen Fangkorbanlage am Erlenbach hinzugezogen. Wie für Gebirgsbäche häufig zu beobachten überschätzen gängige Transportgleichungen, welche an Labor-Daten oder Feld-Daten von Flüssen mit geringerer Neigung entwickelt wurden, den Transport in steilen alpinen Gerinnen. In diesem Projekt wurde eine Geschiebetransportgleichung an Geschiebemessungen von etwa 45 Flüssen und Gebirgsbächen mit Gerinneneigungen von 0.05-17% angepasst (Publikation in Vorbereitung). Mit dieser Gleichung können die Überschätzungen deutlich reduziert werden (Abbildung 3).

Weitere Informationen

• Projektseite

Projektmitarbeitende

• Dieter Rickenmann
• Johannes Schneider
• Jens Turowski
• Bruno Fritschi
• Alexandre Badoux
• Manuel Nitsche
• Bastian Schmid

Kontakt

• Dieter Rickenmann