Hydraulischer Einfluss von Gehölzstrukturen am Beispiel einer ingenieurbiologischen Versuchsstrecke am Wienfluss

Wien

Guthmann-Peterson

2006

187 S.

zahlr. Abb., Lit. Ang.

Bandaufführung

3-900782-53-9

133773

Dissertationen der Universität für Bodenkultur ; Nr. 63, 187 S.

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Vegetationsentwicklung der angewandten ingenieurbiologischen Bauweisen zu analysieren und deren hydraulischen Einfluss zu quantifizieren. Die Untersuchungen wurden im Zeitraum von 1998-2002 an der ingenieurbiologischen Versuchsstrecke am Wienfluss durchgeführt. Die Vegetationsentwicklung wurde anhand ausgewählter Transekte durch jährliche Aufnahmen verschiedenster Pflanzenparameter (Längen- und Dickenwachstum der Einzelindividuen, die Bestandesdichte, morphologische Merkmale und Schäden der Pflanzen) dokumentiert. Die Pionierbaumart Weide zeigt eine charakteristische dynamische Vegetationsentwicklung. Diese Dynamik ist geprägt durch eine extrem hohe Individuenzahl im ersten Entwicklungsjahr. Bis zum dritten Entwicklungsjahr erfolgt auf Grund des Wettbewerbs der Pflanzen um die wachstumsbedingten Faktoren Licht und Wasser eine starke Reduktion der Pflanzendichte. Für die hydraulischen Untersuchungen (Abfluss, Wasserstand und Fließgeschwindigkeit) wurde die Versuchsstrecke neunmal künstlich geflutet. Zusätzlich ergab sich die Möglichkeit, während eines natürlichen Hochwasserereignisses im August 2002 Messungen durchzuführen. Mit den ermittelten Wasserstand-Abfluss-Beziehungen der Profile wurde der Einfluss der Vegetationsentwicklung auf das Gesamtprofil dokumentiert. In einem ausgewählten Profil sind mit einem Acoustic-Doppler-Profiler-Instrument Fließgeschwindigkeiten gemessen worden. Auf Basis einer geostatistischen Analyse der Fließgeschwindigkeitswerte wurden für das Messprofil Isotachenpläne erstellt und Gesamtabflüsse ermittelt. Eine Gegenüberstellung der gemessenen Abflüsse am Wehr mit den Abflüssen aus den Isotachenplänen ergab mit einer max. Abweichung von 12% eine gute Übereinstimmung. Anschließend konnte der aus den Isotachenplänen ermittelte Gesamtabfluss in die Teilabflüsse des unbewachsenen Hauptgerinnes und der bewachsenen Böschung aufgeteilt werden. Diese Teilabflüsse wurden den Berechnungsergebnissen der 1D-Berechnungsverfahren nach Mertens, Pasche und Nuding gegenübergestellt. Die Grundrauheiten des Querschnitts wurden anhand von Geschwindigkeitsmessungen rückgerechnet bzw. aus der Literatur entnommen. Als Grundlage für die Berechnung der Rauheitswerte der Vegetation sind die periodisch aufgenommenen Pflanzenparameter verwendet worden. Alle Verfahren unterschätzen den Abfluss. Eine wesentliche Ursache dafür ist, dass in den physikalischen Modellen der Bewuchs mit starren zylinderförmigen Elementen simuliert wurde. Dies entspricht jedoch nicht dem hydraulischen Widerstandsverhalten von ein- bis fünfjährigen Bewuchs, der sich ingenieurbiologischen Bauweisen entwickelt. Im Vergleich zu starren Vegetationselementen wird die Rauheitswirkung dieser Gehölzstrukturen bei entsprechender hydraulischer Belastung durch Längs- und Querkontraktionen vermindert. Der Einfluss der Rauheitswirkung der Vegetation im Berechnungsverfahren von Mertens konnte anhand der Naturmessungen empirisch adaptiert werden.