SNF Projekt: Feldmessungen fluvialer Felserosion

Abschnitt eines Felsgerinnes, welches durch Geschiebeerosion geformt wird. Gornerschlucht, Zermatt. Foto: Alexander Beer (WSL)

Oberflächenvermessung der Erosionssteine im Gerinnebett mit Photogrammetrie. Erlenbach, Aptal. Foto: Alexander Beer (WSL)

Die Erosion von Gestein und Betonstrukturen ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der zeitlichen Entwicklung des Fliessquerschnittes in Felsgerinnen und für wasserbauliche Berechnungen. Sedimentpartikel, die sich mit dem Abfluss durch das Gerinne bewegen, entfernen dabei durch Aufschlag kleine Splitter von der Gesteinsoberfläche. Jedoch gibt es bisher weltweit kaum Felduntersuchungen, bei denen die auftretende Erosionswirkung parallel mit zugehörigem Abfluss und Sedimenttransportraten detailliert und über einen kurzen Zeitraum von einigen Jahren untersucht werden konnte. Dies resultiert aus der schwierigen Messung von Erosionsraten in natürlichen Gerinnen, dem zeitlich kaum vorhersagbaren, beziehungsweise meist sehr seltenen Auftreten von genügend grossen Abflussereignissen, sowie den schwer einzugrenzenden Sedimenttransportraten.

In diesem Projekt werden Erosionsraten auf exponierten Felsoberflächen sowie auf mit Erosionssensoren bestückten Steinen aufgenommen. Dabei kommen hochgenaue Laserscanner und Photogrammetrie zum Einsatz, um auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen im Feld messen zu können. Parallel dazu wird der Geschiebetrieb über die Untersuchungsflächen bestimmt, um die Beziehung zwischen Sedimenttransport und Erosion herstellen zu können.

Die Feldarbeiten finden an zwei Gebirgsbächen statt, an denen langjährige hydrologische Daten vorhanden sind. An der hydrologischen Messanlage der WSL am Erlenbach werden mit Sensoren präparierte Steine in das Bachbett eingebaut, deren Oberfläche zusätzlich regelmässig photogrammetrisch vermessen wird. Die darüber transportierte Geschiebemenge kann über Volumenvermessungen im Geschiebsammler, sowie Geofondaten und Probennahmen während Transportereignissen durch sogenannte Fangkörbe abgeschätzt werden. Das zweite Untersuchungsgebiet befindet sich unterhalb des Gornergletschers im Mattertal. Hier werden mehrere Felsoberflächen vermessen, welche vom Gletscherbach, sowie von Spülungen von Sedimentrückhaltebecken mit unterschiedlichem Korngrössenspektrum überflossen werden. Die entsprechenden Geschiebemengen werden über die Beckenfüllungen bestimmt.

Die erhobenen Daten und zugehörigen Berechnungen sollen zur Weiterentwicklung und Verbesserung existierender Erosionsmodelle und zur Validierung von Berechnungsformeln des Sedimenttransports in steilen Gerinnen eingesetzt werden. Weiterhin können sie zu einer besseren Beurteilung des Geschiebeaufkommens im operationellen Betrieb von wasserbaulichen Anlagen in Gebirgsflüssen beitragen.

Projektmitarbeitende

• Alexander Beer
• Jens Turowski
• James Kirchner

Kontakt

• Alexander Beer