CCES-APUNCH: Hydrological extremes and sediment transport
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Riedbach
(Mattertal, Kanton Wallis) oberhalb der Wasserfassung (Foto D. Rickenmann, WSL)
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Hintergrund
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. Die WSL Teil konzentriert sich auf
Sedimenttransportmechanismen in steilen Gerinnen..
Das Ziel von APUNCH
ist es, eine Einsicht in das Verhalten von alpinen Einzugsgebieten bei
Starkniederschlägen zu erhalten, das sowohl umfassend als auch prozessbasiert
ist. Dies wird durch einen multidisziplinären Ansatz erreicht werden, wobei
eine Kombination von gezielten Laborversuchen mit umfassenden Feldbeobachtungen
neue Einsichten in das Zusammenwirken der Prozesskette verspricht. 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 Beobachten 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 Wildbäche Schwerpunkte in der
Beschreibung von Fliessbedingungen, der Initiierung von Sedimentbewegungen und
dem Sedimenttransport in steilen Gerinnen mit unregelmässiger Bachbettstruktur.
Die Ziele dieses Projektteils sind (i) Messungen des Geschiebetransports und
der Fliesshydraulik in zwei steilen Gerinnen, und (ii) die Entwicklung neuer
theoretischer Ansätze, um Initialbewegungen und Transportverhalten in steilen Gerinnen zu beschreiben.
Ansatz und Methodik
Feldaufnahmen werden im
hydrologischen Testgebiet der WSL im Erlenbach (Alptal, Kt. Schwyz) mit
existierenden Messanlagen mit einem Geschiebesammler, Geophonsensoren und
automatischen Geschiebe-Fangkörben gemacht werden. Zusätzliche Messungen sind
an einer neuen Geophonmessnanlage im Riedbach (Mattertal, Kt. Wallis) während
Schmelzwasserabflüssen oberhalb einer Wasserfassung eines Kraftwerks geplant. Zusätzlich
zu den automatischen Messungen mit den Geophonsensoren planen wir,
Tracersteine, die mit passivem Radiosystemen (RFID) ausgestattet sind, in das
Bachbett einzubringen, um das Transportverhalten von Geschiebekörnern zu
studieren.
Die Analyse der Daten wird schwergewichtig
mehrere Faktoren betrachten, von denen angenommen wird, das sie für die grosse
Variationsbreite der Geschiebetransportraten verantwortlich sind: (i)
Energieverluste durch grössere Bachbettstrukturen (Formrauhigkeit); (ii)
eingeschränkte Verfügbarkeit von transportfähigem Material; (iii)
Bewegungsbeginn der Geschiebekörner in Bächen mit breiter
Korngrössenverteilung; (iv) Einflüsse von instationären Abflüssen auf
Bewegungsbeginn und Transportverhalten. Obwohl es viele
Geschiebetransportformeln für Kiesflüsse gibt, können die erwähnten Faktoren bisher
nur teilweise berücksichtigt werden.
Weitere
Informationen
Projektmitarbeitende
- Dieter Rickenmann
- Johannes Schneider
- Jens Turowski
- Bruno Fritschi
- Alexandre Badoux
Kontakt
