Zusammenfassung
Feststoffhaushalt und Sedimentdurchgängigkeit sind für viele Fragestellungen im Rahmen eines nachhaltigen Fließgewässermanagements von Bedeutung und spielen auch im Zusammenhang mit Hochwasserereignissen eine große Rolle. Sedimente werden im Hochwasserfall z. B. aus Stauräumen remobilisiert, jedoch auch in strömungsberuhigten Bereichen wie Hafeneinfahrten oder Vorländern abgelagert. Anlandungen im Flussprofil können zu früheren Ausuferungen während Hochwasserereignissen führen. Außerdem erhöhen Sedimente den Schaden im Vergleich zu Reinwasser und steigern die Kosten für Aufräumarbeiten. Dies veranschaulicht die Notwendigkeit von Strategien, um den Umgang mit Sedimenten zu optimieren. Um Maßnahmen planen, beurteilen bzw. durchführen zu können, sind Daten über den Sedimenttransport unerlässlich. Während Hochwasserereignissen ist die Erfassung von Daten etwa aufgrund der Strömungsbedingungen und des Totholztransportes eine besondere Herausforderung. Dabei sind gerade die Messdaten, die im Zuge solcher Ereignisse gewonnen werden, von großer Bedeutung, da währenddessen große Mengen an Material transportiert werden bzw. sich die Zusammensetzung der transportierten Sedimente ändern kann. Ein über alle Fachdisziplinen abgestimmtes Feststoffmanagementkonzept kann helfen, das Sedimentkontinuum wiederherzustellen und das Hochwasserrisiko sowie Schäden zu minimieren. Durch die Berücksichtigung des minimalen flussmorphologischen Raumbedarfs im Hochwassermanagement können Gebäude, Infrastruktur und sonstige anthropogene Nutzungen vor den erosiven Kräften des Flusses im Hochwasserfall geschützt und so die Schäden durch etwa Verwerfungen oder Flussbettverbreiterungen reduziert werden.
Abstract
Sediment balance and sediment continuity are of great importance for many issues in the context of sustainable river management and also play a decisive role in connection with flood events. In the event of a flood, sediments may be remobilized from e. g. reservoirs, or deposited at areas of low flow conditions such as harbor entrances or inundation areas. Sedimentation in the river profile may lead to earlier overflow of rivers during flood events. In addition, sediments can increase the damage compared to clean water and increase the cost of cleanup. This illustrates the need for strategies to optimize the handling of sediments. In order to plan, assess or carry out measures, data on sediment transport are essential. Especially, measurement data during flood events are of great importance as large quantities of material can be transported or the composition of the transported sediments can change during such events. However, collecting data during floods is a particular challenge e. g. due to flow conditions and transport of woody debris. A sediment management concept that is coordinated across all disciplines can help to restore the sediment continuum and minimize the risk of flooding. By taking into account the minimum morphological spatial demand of rivers in flood management, buildings, infrastructure and other anthropogenic uses can be protected from the erosive forces of the river during flood events, thus reducing the damage caused by dislocations or widenings of the river bed.
Literatur
Aigner, J., Kreisler, A., Rindler, R., Hauer, C., Habersack, H. (2017): Bedload pulses in a hydropower affected alpine gravel bed river. Geomorphology. 291: 116–127.
Asselman, N. (1999): Suspended sediment dynamics in a large drainage basin: the River Rhine. Hydrol. Process. 13, 1437–1450.
BMLFUW (2008): Schwebstoffe im Fließgewässer – Leitfaden zur Erfassung des Schwebstofftransportes. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft.
BMLFUW (2015): Hydrographisches Jahrbuch von Österreich 2013. 121. Band, Hydrographischer Dienst in Österreich, Wien.
Dorfmann, C., Knoblauch, H., Moser, A. (2010): Physikalische und numerische Modellierung des Strömungsverhaltens im Stauraum des KW Feistritz-Ludmannsdorf an der Drau. Österr. Wasser- und Abfallwirtschaft, 62–66.
DVWK, 127 (1992): Geschiebemessungen. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau. Heft 127, Hamburg und Berlin: Paul Parey.
Eaton, B.C, Lapointe, M.F. (2001): Effects of large floods on sediment transport and reach morphology in the cobble-bed Sainte Marguerite River. Geomorphology 40, 291–309.
Gmeiner, P., Liedermann, M., Haimann, M., Tritthart, M., Habersack, H. (2016): Grundlegende Prozesse betreffend Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie an der Donau. Österr.Wasser- und Abfallwirtschaft, 68, 208–216; ISSN 0945–358X
Habersack, H., Bürgel, J. Petraschek, A. (2004): Analyse der Hochwasserereignisse vom August 2002 – FloodRisk. Synthesebericht. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. 181.
Habersack, H., Bürgel, J., Kanonier, A. (2009): FloodRisk II – Vertiefung und Vernetzung zukunftsweisender Umsetzungsstrategien zum integrierten Hochwassermanagement. Synthesebericht. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. 259.
Habersack, H., Schober, B., Krapesch, G., Jäger, E., Muhar, S., Poppe, M., Preis, S., Weiss, M., Hauer, C. (2010): Neue Ansätze im integrierten Hochwassermanagement: Floodplain Evaluation Matrix FEM, flussmorphologischer Raumbedarf FMRB und räumlich differenziertes Vegetationsmanagement VeMaFLOOD. Österr Wasser- und Abfallwirtschaft, 15–21.
Habersack, H., Liedermann, M., Tritthart, M., Hauer, C., Klösch, M., Klasz, G., Hengl, M. (2012): Maßnahmen für einen modernen Flussbau betreffend Sohlstabilisierung und Flussrückbau – Granulometrische Sohlverbesserung, Buhnenoptimierung, Uferrückbau und Gewässervernetzung. Österr Wasser- und Abfallwirtschaft Volume 64, Issue 11–12, 571–581..
Habersack, H., Wagner, B., Schoder, A., Hauer, C. (2013): Die Bedeutung von Feststoffhaushalt und Sedimentdurchgängigkeit für eine nachhaltige Nutzung der Wasserkraft. Österr Wasser- und Abfallwirtschaft Volume 65, Issue 9–10, 354–361.
Habersack, H., Blamauer, B., Villwock, H., Prenner, D., Hauer, C. (2014): SED_AT – Feststoffhaushalt, Sedimenttransport und Flussmorphologie im Rahmen des Nationalen Gewässerbewirtschaftungsplans. Österr Wasser- und Abfallwirtschaft 66, 227–339. DOI 10.1007/s00506-014-0176-9.
Habersack, H., BMLFUW, Pucher, K., Schober, B., Samek, R., Hackel, C. (2015a): Hochwasserdokumentation Donau 2013. Ereignisdokumentation, Universität für Bodenkultur Wien.
Habersack, H., Schober, B., Bürgel, J., Kanonier, A., Neuhold, C. (2015b): Floodrisk-E(valuierung) – Analyse der Empfehlungen aus FRI und II und deren Umsetzungsfortschritt im Lichte der Umsetzung der Hochwasserrichtlinie. Synthesebericht. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. 103.
Habersack, H., Kreisler, A., Aschbacher, T., Aigner, J., Rindler, R. (2016). Geschiebemessung an der Rofenache – Tätigkeitsbericht 2008–2016. Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft; Amt der Tiroler Landesregierung. Wien.
Habersack, H., Kreisler, A., Rindler, R., Aigner, J., Seitz, H., Liedermann, M., Laronne, J.B. (2017a): Integrated automatic and continuous bedload monitoring in gravel bed rivers Geomorphology. 2017; 291: 80–93.
Habersack, H., Aigner, J., Rindler, R., Kreisler, A., Schwarz, S. (2017b): Geschiebemessungen an Drau und Isel 2015–2017, Jahresbericht 2016. Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft und den Ländern Kärnten und Tirol. Wien.
Haimann, M., Liedermann, M., Lalk, P., Habersack, H. (2014): An integrated suspended sediment transport monitoring and analysis concept. International Journal of Sediment Research, 135–148.
Hauer, C., Habersack, H. (2009): Morphodynamics of a 1000-year flood in the Kamp River, Austria, and impacts on floodplain morphology. Earth Surf Process Landf.; 34(5): 654–682.
Karimaee Tabarestani, M., Zarrati, A.R. (2014): Sediment transport during flood event: A review, Int. J. Environ. Sci. Technol., 12 (2), 775–788, doi:10.1007/s13762-014-0689-6.
Krapesch, G., Hauer, C., Habersack, H. (2011): Scale orientated analysis of river width changes due to extreme flood hazards. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 11, 2137–2147.
Kreisler, A., Aigner, J., Liedermann, M., Habersack, H. (2014): Geschiebemessung in Österreich. Österr. Wasser- und Abfallwirtschaft, 66, 297–305; ISSN 0945-358X
Kreisler, A., Moser, M., Aigner, J., Rindler, R., Tritthart, M., Habersack, H. (2017): Analysis and classification of bedload transport events with variable process characteristics. Geomorphology. 291: 57–68.
Lalk, P., Haimann, M., Habersack, H. (2014): Monitoring, Analyse und Interpretation des Schwebstofftransportes an österreichischen Flüssen. Österr. Wasser- und Abfallwirtschaft, 9–10/14, 306–315; ISSN 0945-358X
Lenzi, M.A., Marchi, L. (2000): Suspended sediment load during floods in a small stream of the Dolomites (northeastern Italy). Catena 39: 267–282.
Liedermann, M., Gmeiner, P., Kreisler, A., Tritthart, M., Habersack, H. (2017): Insights into bedload transport processes of a large regulated gravel-bed river. Earth Surf. Process. Landforms. DOI: 10.1002/esp.4253
Mitterfellner, H., Habersack, H. (2013): Numerische Abflussmodellierung für den Stauraum Feistritz-Ludmannsdorf – Kalibriertes Schwebstoff-Simulationsmodell für die Drau. Endbericht. 72.
Nachtnebel, H.P., Debene, A., Herget, R.A. (2004): Schwebstoffbilanzierung im Bereich von Stauräumen an der österreichischen Donau. Analyse der Hochwasserereignisse vom August 2002 – FloodRisk (Workpackage Donau Teilprojekt 02) 180.
Oeurng, C., Sauvage, S., Sánchez-Pérez, J.-M. (2010): Dynamics of suspended sediment transport and yield in a large agricultural catchment, southwest France. Earth Surf. Process. Landforms 35, 1289–1301.
Puckridge, J.T., Sheldon, F., Walker, K.F., Boulton, A.J. (1998): Flow variability and the ecology of large rivers. Mar Freshwater Res 49:55–72.
Rickenmann, D., Turowski, J.M., Fritschi, B., Wyss, C., Laronne, J., Barzilai, R., Reid, I., Kreisler, A., Aigner, J., Seitz, H., Habersack, H. (2014): Bedload transport measurements with impact plate geophones: comparison of sensor calibration in different gravel-bed streams Earth Surf. Process. Landf., 39, 928–942.
Turowski, J.M., Rickenmann, D., Dadson, S.J. (2010): The partitioning of the total sediment load of a river into suspended load and bedload: a review of empirical data. Sedimentology 57, 1126–1146. doi: 10.1111/j.1365-3091.2009.01140.x
Danksagung
Der Dank der AutorInnen gilt dem Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, der Wildbach- und Lawinenverbauung, den Ämtern der Landesregierungen sowie viadonau. Die finanzielle Unterstützung durch das Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft sowie die Nationalstiftung für Forschung, Technologie und Entwicklung wird dankend anerkannt. Teile der Arbeit wurden von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften durch die Initiative „Earth System Sciences“, Projekt „RAISE“ gefördert.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Haimann, M., Aigner, J., Gmeiner, P. et al. Hochwasser und Feststoffe: vom Sedimenttransport zum flussmorphologischen Raumbedarf. Österr Wasser- und Abfallw 70, 78–89 (2018). https://doi.org/10.1007/s00506-017-0450-8
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00506-017-0450-8