Erkenntnisse aus Freilandmodellversuchen fuer den Einsatz von Triebschneezaeunen im Gebirge

Zürich

1996

139 S.

36 Lit. Ang.

Monographie

3-7281-2314-5

67582

Triebschneezaeune sind, vor allem in der Schweizerischen Forstpraxis, ein haeufiges Mittel gegen Schneeverwehungen. Bei der Projektierung bestehen grosse Unsicherheiten in bezug auf die Leistungsfaehigkeit und den Standort von Zaeunen. Vertiefte Grundlagenkenntnisse, insbesondere auch fuer gebirgige Verhaeltnisse, sollen helfen, die Projektierung zu verbessern. Freilandmodellversuche bilden den Kern der Arbeit. Zur Eichung des Modelles wurden an bestehenden Prototypzaeunen Wind- und Ablagerungsmessungen durchgefuehrt. Sowohl bei den Prototypen als auch am Modellstandort ergab sich fuer nicht zu grosse Hoehen ein logarithmisches Windprofil. Damit koennen die Windprofilparameter Schubspannungsgeschwindigkeit u und aerodynamische Rauhigkeit z zur Beschreibung der Stroemungsverhaeltnisse verwendet werden. Die photogrammetrische Auswertung von Luftbildern ergab die Schneeablagerung an den Prototypzaeunen. Am Modell herrschen dann physikalisch aehnliche Bedingungen, wenn sich die Ablagerung sukzessive aufbaut, bis sie dieselbe Form wie die Prototypablagerung erreicht. Fuer das Froude'sche Modell im Masstab 1:30 ergaben sich im Freiland die folgenden wichtigsten Anforderungen an die Versuchsbedingungen: - Logarithmisches Windprofil - Windgeschwindigkeit im Bereich von u(5m)=3+6ms hoch-1 - Schneefall oder kuenstliche Schneezufuhr. Nur dann entsteht bei diesem Modell gesaettigter Schneetransport. - Vereiste Modelloberflaeche - Windrichtung parallel zum Kanal. Der Einsatz von Freilandmodellversuchen wird durch diese hohen Anforderungen an Wind und Wetter stark eingeschraenkt. Die aehnlichkeitstheoretischen Ueberlegungen ergaben einen vertieften Einblick in die physikalischen Prozesse an Triebschneezaeunen. Stroemungstheorie sowie Messungen und Beobachtungen am Modell und an den Prototypen fuehrten zu einem erweiterten Verstaendnis fuer den Einsatz solcher Zaeune im Gebirge. Bei Zaeunen im ebenen Gelaende mit 50% Fuellungsgrad und einem Bodenspalt von 0.1 H (H=Zaunhoehe) betraegt die Ablagerungslaenge 30 H und die Profilquerschnittsflaeche 19.3 H2 (Tabler, 1980a). Gelaende, Zaunhoehe, Anordnung der Zaunlatten, Zaunlaenge, Bodenspalt, Fuellungsgrad, vorhandene Schneemenge im Ablagerungsraum, Windrichtung und Windgeschwindigkeit sind wichtige Parameter, welche die Ablagerungsgeometrie und die Auffangeffizienz entscheidend mitpraegen. Mehrere Regeln beschreiben qualitativ den Einfluss dieser Parameter auf die Stroemung und die Ablagerung: z.B.: - Triebschneezaeune sind nie 100% effizient. - Mit zunehmendem Fuellungszustand des Ablagerungsraumes nimmt die Effizienz ab. - Abnehmende wirksame Zaunhoehe bei zunehmend steiler ansteigendem oder abfallendem luvseitigen Gelaende. - Der Dueseneffekt am Bodenspalt wird mit zunehmendem Fuellungsgrad besser. - Scheeablagerungen durch Schneefall bei Windstille koennen den Bodenspalt eindecken. - Schneeverfrachtungen aus entgegengesetzten Windrichtungen decken den Bodenspalt oder den gesamten Zaun ein. - Stark windexponierte Standorte sind fuer Triebschneezaeune besser geeignet als Standorte mit schwachen Winden. Zusaetzliche Arbeiten ueber die benoetigte Kapazitaet und die moegliche Auffangeffizienz von Triebschneezaeunen wuerden die Projektierung weiter verbessern. Aus bekannten Transportmodellen koennte die am Zaunstandort gesamthaft anfallende Triebschneemenge abgeschaetzt werden. Experimente im Windkanal und Computersimulationen ergaeben Aufschluss ueber die Auffangeffizienz.