Grundlegende Prozesse betreffend Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie an der Donau

Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft - Tập 68 Số 5-6 - Trang 208-216 - 2016
Philipp Gmeiner1, Marcel Liedermann1, Marlene Haimann1, Michael Tritthart1, Helmut Habersack1
1Christian Doppler Labor für Innovative Methoden in Fließgewässermonitoring, Modellierung und Flussbau, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau, Department für Wasser-Atmosphäre-Umwelt, Universität für Bodenkultur Wien, Muthgasse 107, 1190, Wien, Österreich

Tóm tắt

Zusammenfassung Im Rahmen des Pilotprojektes Bad Deutsch-Altenburg wurde vor, während und nach der gleichzeitigen Umsetzung mehrerer Maßnahmen (Buhnenumbau, Granulometrische Sohlverbesserung – GSV, Uferrückbau und Gewässervernetzung) ein umfassendes Monitoringprogramm durchgeführt. Ziel war es, neben der Ist-Zustandserfassung, Begleitung und Dokumentation der Bauphase und der Erfassung der Entwicklung nach Bau auch die zugrunde liegenden Prozesse hinsichtlich Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie zu analysieren. Erstmals wurde dabei die zeitliche Schwankung der Sohlschubspannung direkt gemessen. Die auftretenden Sohlschubspannungen folgten dabei in Abhängigkeit von der Turbulenzintensität einer Log-Normal- oder einer Normalverteilung. Diese Schwankungen sind mit ein Grund, weshalb schon bei Niederwasser ein nennenswerter Geschiebetransport gemessen wurde. Der effektive Durchfluss des Geschiebetransportes liegt dabei im Bereich von 2000 und 2200 m3/s. 50 % Prozent des Geschiebes wird bei Durchflüssen bis 2300 m3/s transportiert, mit Jahresfrachten von 306.000 bis 594.000 t für die Jahre 2006 bis 2014. Bei Betrachtung des Transportverhaltens einzelner Tracersteine in 3 Größenklassen durchwanderten 74 % der Steine die 3 km lange Strecke in einem Jahr, mit Geschwindigkeiten von 6,2 bis 10,6 m/d. Kleine Steine bewegten sich häufiger und weiter als mittlere und große, welche ein ähnliches Transportverhalten aufwiesen. Die erstmalig an der Donau beschriebenen Kiesdünen erreichten im Vergleich wesentlich höhere Geschwindigkeiten mit 2,5 bis 9 m/h. Ein Abgleich mit Fangkorbmessungen zeigte, dass Kiesdünen, wenn sie auftreten, den überwiegenden Teil des Geschiebetransportprozesses bestimmen.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Ancey, C., Heyman, J, (2014): A microstructural approach to bed load transport: mean behaviour and fluctuations of particle transport rates. J Fluid Mech 744: 129–168

Einstein, H. A., El Samni, E. A. (1949): Hydrodynamic forces on a rough wall. Rev Mod Phys 21: 520–524

Diplas, P., Dancey, C. L., Celik, A. O., Valyrakis, M., Greer, K., Akar, T. (2008): The role of impulse on the initiation of particle movement under turbulent flow conditions. Science 322(5902): 717–720

Ferreira, R. M. L., Hassan, M. A., Ferrer Boix, C. F. (2015): Principles of bedload transport of non-cohesive sediment in open-channels. In: Rowinsky P and Radecki-Pawlick A (Hrsg): Rivers-physical, fluvial and environmental processes, 1. Aufl. Springer, Schweiz, S 323–373

Frey, P., Church, M. (2011): Bedload: A granular phenomenon. EARTH SURF PROC LAND 36: 58–69

Gmeiner, Ph., Liedermann, M., Tritthart, M., Habersack, H. (2012): Development and testing of a device for direct bed shear stress measurement. In: Rutschmann P, Grünzner M, Hötzl S, Proceedings of the 2nd IAHR, Europe Conference, Munich, Germany, Jun 27–29, 2012

Grass, A. J. (1970): Initial instability of fine bed sand. J Hydr Div 96 (HY3): 619–632

Habersack, H., Hein, T., Liedermann, M., Bondar-Kunze, E. (2016): Erkenntnisse aus dem Pilotprojekt Bad Deutsch-Altenburg an der Donau für Schifffahrt, Ökologie und Wasserbau. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft 68, H. 1–2, XX–XX.

Haimann, M., Liedermann, M., Lalk, P., Habersack, H. (2014): An integrated suspended sediment transport monitoring and analysis concept. INT J SEDIMENT RES 29(2): 135–148

Liedermann, M., Tritthart, M., Habersack, H. (2013): Particle path characteristics at the large gravel-bed river Danube: results from a tracer study and numerical modelling. EARTH SURF PROC LAND 38(5): 512–522

Liedermann, M., Gmeiner, Ph., Tritthart, M., Glas, M., Habersack, H. (2014): Occurrence and characterization of bed forms at the Danube to the east of Vienna. In: CRC Press/Balkema, Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics, RIVER FLOW 2014: 1075–1080

Liedermann, M., Gmeiner, Ph., Glas, M., Tritthart, M., Habersack, H. (2016): Funktionalität der getesteten flussbaulichen Maßnahmen im Pilotprojekt Bad Deutsch-Altenburg. ÖWAW dieses Heft

McEwan, I., Heald, J. (2001): Discrete particle modeling of entrainment from flat uniformly sized sediment beds. Journal of Hydraulic Engineering 127 (7): 588–597

Milliman, J., Syvitski, J. (1992): Geomorphic tectonic control of sediment discharge to the ocean – the importance of small mountainous rivers. J Geol 100: 525–544

Shields, A. (1936): Anwendung der Ähnlichkeitsmechanik und der Turbulenzforschung auf die Geschiebebewegung. Mitteilungen der Preußischen Versuchsanstalt für Wasserbau 26, Berlin

Tritthart, M., Liedermann, M., Schober, B., Habersack, H. (2011): Non-uniformity and layering in sediment transport modelling 2: river application. J HYDRAUL RES 49(3): 335–344

Tritthart, M., Liedermann, M., Habersack, H. (2012): A meso-scale gravel tracer model for gravel-bed rivers. In: Murillo Munoz RE (Hrsg): River Flow 2012 Vol. 1, Taylor & Francis, London, S 479–485

Zanke, U. (1990): Der Beginn der Geschiebebewegung als Wahrscheinlichkeitsproblem. Wasser und Boden 1