Kornverkleinerung durch Abrieb und Sortierung im Kontext eines Geschiebemanagements in der Donau östlich von Wien

  • Gerhard Klasz
  • Gerhard Küblbäck
  • Philipp Gmeiner
  • Marcel Liedermann
  • Helmut Habersack
  • Dieter Gutknecht
Article

Zusammenfassung

Abrieb und Sortierung haben in Kiesflüssen einen wichtigen Einfluss auf die Korngrößenverteilung der Sohle und damit auf den Geschiebehaushalt. Für die regulierte, aber frei fließende Donau östlich von Wien werden zugehörige Kennwerte auf Basis von Sohlproben ermittelt und vor dem Hintergrund von Werten aus der Fachliteratur und des Problems der Überlagerung aus Abrieb und Sortierung diskutiert. In diesem Flussabschnitt haben diese Prozesse und Einflussfaktoren aber nicht nur für das allgemeine flussmorphologische Verständnis Bedeutung, sondern auch im Kontext mit dem dort bereits teilweise durchgeführten und zukünftig noch weiter auszubauenden Geschiebemanagement, bei dem Geschieberückführungen einen zunehmenden Beitrag leisten. Für die quantitative Erfassung der Wirkung solcher Geschieberückführungen wurde der Begriff des „Zugabeäquivalents“ entwickelt, nun werden dafür auch die Effekte der Kornverkleinerung zufolge Abrieb und Sortierung berücksichtigt.

Downstream fining by abrasion and sorting in context of a bedload management in the Danube River east of Vienna

Abstract

In gravel-bed rivers there is a strong influence of abrasion and sorting on grain-size distribution and bedload transport. To assess the relevance of these processes for the regulated but free-flowing Danube River east of Vienna, characteristic parameters such as sorting coefficients and downstream fining coefficients are determined based on bed material samples taken in this reach. The obtained results are discussed in the context of literature data with special reference to the problem of superposition of abrasion and sorting. These processes and controls are not only important for an improved understanding of the river behaviour, but also for the necessary bedload management in this river reach. This becomes even more important if the current management practice will be extended in the future via an increase of bedload recirculation operations. To evaluate the effect of such recirculations quantitatively the concept of a “surplus material-equivalent” was developed which allows to take the effects of downstream fining due to abrasion and sorting into account.

Notes

Danksagung

Diese Arbeit baut stark auf einer Studie auf, die vom Nationalpark Donau-Auen beauftragt und finanziert wurde (Klasz 2014). Wir danken im Besonderen den Herren DI Simoner und DI Berger (viadonau, Team Wasserstraßen- und Geschiebemanagement) für die in Tab. 3 genannten Daten und wertvolle fachliche Hinweise und Diskussionen zum Wasserstraßenmanagement der viadonau und Herrn Dr. Schmalfuß (Verbund Hydro Power GmbH) für wertvolle fachliche Hinweise und Diskussionen zu den Geschiebezugaben stromab des Kraftwerks Wien-Freudenau.

Literatur

  1. Attal, M., and J. Lavé (2009): Pebble abrasion during fluvial transport: Experimental results and implications for the evolution of the sediment load along rivers, J. Geophys. Res., 114, F04023, doi:10.1029/2009JF001328.Google Scholar
  2. Bauer, F. (1965): Der Geschiebehaushalt der bayerischen Donau im Wandel wasserbaulicher Maßnahmen. Die Wasserwirtschaft, 55(4):106–112, 55(5):145–154.Google Scholar
  3. Bogárdi, J. (1974): Sediment transport in alluvial streams (No. 04; TC175. 2, B6.). Budapest, Hungary: Akadémiai Kiadó.Google Scholar
  4. Constantine, C., Mount, J. F., & Florsheim, J. L. (2003): The effects of longitudinal differences in gravel mobility on the downstream fining pattern in the Cosumnes River, California. The Journal of geology, 111(2), 233–241.CrossRefGoogle Scholar
  5. DWA (2012): DWA-Merkblatt M 525, Sedimentmanagement in Fließgewässern – Grundlagen, Methoden, Fallbeispiele – (November 2012). Hennef (Sieg): Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.Google Scholar
  6. DWA (2015): DWA-Merkblatt M 526, Grundlagen morphodynamischer Phänomene in Fließgewässern (August 2015). Hennef (Sieg): Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.Google Scholar
  7. Meyer-Peter, E.; Lichtenhahn, C. (1963): Altes und Neues über den Flussbau – unter besonderer Berücksichtigung des sanktgallischen Rheintales; Eidg. Departement des Innern, Veröffentlichungen des Eidg. Amtes für Straßen- und Flussbau.Google Scholar
  8. Eppensteiner, W., Van Husen, D., Krzemien, R. (1973): Beobachtungen an pleistozänen Driftblöcken des Marchfeldes. Verh. Geol. B.–A, 331–336.Google Scholar
  9. Gmeiner, P., Liedermann, M., Haimann, M., Tritthart, M., Habersack, H. (2016): Grundlegende Prozesse betreffend Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie an der Donau. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 68, 208–216.CrossRefGoogle Scholar
  10. Gölz, E. (2002): Iffezheim field test – three years experience with a petrographic tracer. Proceedings of an international symposium held at Alice Springs, Australia, September 2002. IAHS Publ. no 276–2002.Google Scholar
  11. Gruber, O. (1969): Gewässerkunde und Hydrografie im Bundesstrombauamt; Österreichische Wasserwirtschaft, Jahrgang 21 – Heft 1/2 – 1969.Google Scholar
  12. Günter, A. (1971): Die kritische mittlere Sohlenschubspannung bei Geschiebemischungen unter Berücksichtigung der Deckschichtbildung und der turbulenzbedingten Sohlenschubspannungsschwankungen; Mitteilungen VAW Zürich, Nr. 3.Google Scholar
  13. Habersack, H. (1997): Raum-zeitliche Variabilitäten im Geschiebehaushalt und dessen Beeinflussung am Beispiel der Drau, Wr. Mitteilungen Bd. 144, 295 Seiten.Google Scholar
  14. Habersack, H. (1999): Relative Bedeutung von Abrieb und selektivem Transport in einem anthropogen veränderten Fließgewässer, Zeitschrift für Kulturtechnik und Landentwicklung, Vol. 40(4), 145–192.Google Scholar
  15. 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, 256–264.CrossRefGoogle Scholar
  16. Hohensinner, S., Herrnegger, M., Blaschke, A.P., Habereder, C., Haidvogl, G., Hein, T., Jungwirth, M. & Weiß, M. (2008): Type-specific reference conditions of fluvial landscapes: A search in the past by 3D-reconstruction. Catena 75: 200–215.CrossRefGoogle Scholar
  17. Holub, C. (2012): Rekonstruktion der historischen hydromorphologischen Eingriffe an der Donau im Wiener und Tullner Becken. Diplomarbeit Universität Wien.Google Scholar
  18. Hydrographisches Zentralbüro (1937): Schwebstoff- und Geschiebeaufnahmen einiger österreichischer Flüsse. Eigenverlag des Hydrographischen Zentralbüros, Wien.Google Scholar
  19. Keller, H. (1916): Sinkstoff- und Geschiebeführung in den Wasserläufen der Schweiz. Zentralblatt der Bauverwaltung, Vol. 36, Nr. 95, pp. 621–624 und Nr. 97, pp. 637–640.Google Scholar
  20. Klasz, G. (2014): Zu den Möglichkeiten einer Geschiebebewirtschaftung und den zugehörigen Optimierungspotentialen für die Donau östlich von Wien. Studie im Auftrag der Nationalpark Donau-Auen GmbH. Wissenschaftliche Reihe des Nationalparks Donau-Auen, Heft 37/2015.Google Scholar
  21. Klasz, G., Schmalfuß, R., Schlögl, R. (2008): Uferrückbau und Buhnenoptimierung an der Donau östlich von Wien. Internationales Symposium 2008 Zürich, Neue Anforderungen an den Wasserbau, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH Zürich.Google Scholar
  22. Klasz, G., Gabriel, H., Habersack, H., Schmalfuß, R., Baumgartner, C. & Gutknecht, D. (2016): Ausmaß und Dynamik der Sohlerosion der Donau östlich von Wien – flussmorphologische und wasserwirtschaftliche Aspekte. Österreichische Wasser- u. Abfallwirtschaft, Heft 5-6/2016.Google Scholar
  23. Liedermann, D. M., Gmeiner, P., Niederreiter, R., Tritthart, M., & Habersack, H. (2012): Innovative Methoden zum Geschiebemonitoring am Beispiel der Donau. Österr. Wasser-und Abfallwirtschaft, 64 (11–12), 527–534.CrossRefGoogle Scholar
  24. 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 Surface Processes and Landforms, 38(5), 512–522.CrossRefGoogle Scholar
  25. Liedermann, M., Gmeiner, P., 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.Google Scholar
  26. Liedermann, M., Gmeiner, P., Glas, M., Tritthart, M., Habersack, H.(2016): Funktionalität der getesteten flussbaulichen Maßnahmen im Pilotprojekt Bad Deutsch-Altenburg. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 68, 217–225.CrossRefGoogle Scholar
  27. Liedermann M., Gmeiner, P., Kreisler, A., Tritthart, M., Habersack, H. (2017). Insights into bedload transport processes of a large regulated gravel-bed river. Earth Surface Processes and Landforms.  https://doi.org/10.1002/esp.4253
  28. Lisle, T. E. (1995): Particle size variations between bed load and bed material in natural gravel bed channels. Water Resources Research, Vol. 31 (4), 1107–1118.CrossRefGoogle Scholar
  29. Mikoš, M. (1993): Fluvial abrasion of gravel sediments. Mitteilungen der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, Band 123.Google Scholar
  30. Morris, P.H. & Williams, D.J. (1999): A worldwide correlation for exponential bed particle size variation in subaerial aqueous flows. Earth Surface Processes and Landforms, 24 (9), 835–847.CrossRefGoogle Scholar
  31. Paola, C., & Seal, R. (1995): Grain size patchiness as a cause of selective deposition and downstream fining. Water Resources Research, Vol. 31 (5), 1395–1407.CrossRefGoogle Scholar
  32. Rosenauer, F. (1946): Wasser und Gewässer in Österreich. Schriftenreihe der oberösterreichischen Landesbaudirektion, Nr. 1.Google Scholar
  33. Schoklitsch, A. (1933): Über die Verkleinerung der Geschiebe in Flussläufen, Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften in Wien, Math.-naturwissenschaftl. Klasse, Abt. IIa, Band 142, Heft 8, 343–366.Google Scholar
  34. Simoner, M. (2016): Wasserspiegellagen-Stabilisierung, Sedimenthaushalt und Geschiebemanagement – Zukunftsperspektiven aus Sicht der viadonau. Referat im Rahmen der Flussbau-Fachtagung „Naturschutz und Wasserbau im Nationalpark Donau-Auen: Erfahrungen und Konsequenzen aus 20 Jahren Flussrevitalisierung“ (19.10.2016).Google Scholar
  35. Sternberg, H. (1875): Untersuchungen über Längen- und Querprofil geschiebeführender Flüsse. Zeitschrift für Bauwesen, Vol. 25, pp. 483–506.Google Scholar
  36. Surian, N. (2002): Downstream variation in grain size along an Alpine river: Analysis of controls and processes. Geomorphology, 43 (2002), 137–149.CrossRefGoogle Scholar
  37. Tögel, E., & Baumgartner, C. (2016): Pilotprojekt Bad Deutsch-Altenburg – Projektmotivation, Maßnahmen, Prozessbeteiligung. Österreichische Wasser- u. Abfallwirtschaft, Heft 5–6/2016.Google Scholar
  38. TU München (2000): Wissenschaftliche Untersuchung der Geschiebe- und Eintiefungsproblematik der österreichischen Donau, Endbericht; im Auftrag der Verbund – Austrian Hydro Power AG (Bearbeiter: Schmautz, M.; Aufleger, M.; Strobl, Th.).Google Scholar
  39. Zarn, B., Oplatka, M., Pellandini, S., Mikoš, M., Hunziker, R., Jäggi, M. (1995): Geschiebehaushalt Alpenrhein. Mitteilungen der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, Band 139.Google Scholar
  40. Zottl & Erber (1987): Donau im Raum Wien – Bad Deutsch-Altenburg, Untersuchung der Sohlstabilität im Zusammenhang mit der Staustufe Wien; Studie im Auftrag der Stadt Wien – MA 45 (Wasserbau).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Austria 2017

Authors and Affiliations

  • Gerhard Klasz
    • 1
  • Gerhard Küblbäck
    • 2
  • Philipp Gmeiner
    • 3
  • Marcel Liedermann
    • 3
  • Helmut Habersack
    • 3
  • Dieter Gutknecht
    • 4
  1. 1.Ingenieurbüro KlaszWienÖsterreich
  2. 2.Ingenieurbüro DonauConsult GmbHWienÖsterreich
  3. 3.Department für Wasser, Atmosphäre und Umwelt, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven WasserbauUniversität für Bodenkultur WienWienÖsterreich
  4. 4.Institut für Wasserbau und IngenieurhydrologieTechnische Universität WienWienÖsterreich

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