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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Erosionsmessungen an Sedimentkernen aus dem Oberwasser der Wehranlagen Marckolsheim und Rhinau"

In den vergangenen Jahrzehnten konnten, neben den quantitativen Auswirkungen anthropogener Eingriffe auf den Sedimenthaushalt des Rheins, auch qualitative Veränderungen der Sedimente beobachtet werden. So wurde insbesondere in der Vergangenheit bei Rheinfelden HCB eingeleitet und über die Staustufenkette des Oberrheins verteilt mit entsprechender Kontamination der dort vorliegenden Sedimente. Ziel der durch die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung Freiburg beauftragten Erosionsmessungen ist das Resuspensionsverhalten abgelagerter Feinsedimente exakter beschreiben zu können, um daraus Aussagen hinsichtlich der Erosionsstabilität bzw. des Erosionsrisikos ableiten zu können. Vor diesem Hintergrund wurden im Oberwasser der Wehre Marckolsheim und Rhinau Sedimentkerne für die tiefenabhängige Untersuchung remobilisierungsrelevanter Parameter (kritische Sohlschubspannung, Erosionsraten, Korngrößenverteilung, Lagerungsdichte) aus dem Anlandungskörper entnommen. Die Entnahme erfolgte in Marckolsheim und Rhinau an je zwei Querprofilen bestehend aus je drei Beprobungsstellen; darüber hinaus wurden in Rhinau an drei weiteren Stellen oberstrom der Querprofile Sedimentproben entnommen.
Die tiefenabhängige Analyse der Sedimentkerne zeigt hinsichtlich der Erosionsstabilität für die die meisten Probenahmestellen beider untersuchten Gebiete in Marckolsheim und Rhinau einen Anstieg der kritischen Sohlschubspannungen über die Tiefe und lässt eine tiefenabhängige Konsolidierung der abgelagerten Feinsedimente vermuten. Die Bestimmung der kritischen Sohlschubspannung erfolgte mittels zweier verschiedener Methoden. Zum einen wurde während des Erosionsversuchs der Transportbeginn an der Sedimentoberfläche visuell bestimmt und zum anderen wurde aus den ermittelten Erosionsraten bei verschiedenen Sohlschubspannungen die kritische Sohlschubspannung extrapoliert.
Zur Ermittlung der Erosionsraten wurde ein neu entwickeltes Verfahren eingesetzt, welches eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung bietet. Damit ist es möglich, den zeitabhängigen Erosionsverlauf an der Sedimentoberfläche darzustellen.
Die Lagerungsdichten weisen eine hohe räumliche Variabilität auf und sind im Untersuchungsgebiet Rhinau aufgrund eines hohen Feinsandanteils größer als in Marckolsheim, dessen Korngrößenverteilung vorwiegend durch Schluff geprägt ist. Lokal begrenzt finden sich in verschiedenen Tiefenhorizonten hohe Sandanteile, die aufgrund ihrer kohäsionslosen Eigenschaften zu erhöhten Erosionsraten führen.
Insgesamt betrachtet zeigen die abgelagerten Sedimente im Bereich der Wehre Marckolsheim und Rhinau eine niedrige Erosionsstabilität, die zwar auf geringem Niveau aber eindeutig messbar über die Sedimenttiefe zunimmt. Die Laboruntersuchungen lassen damit den Schluss zu, dass insbesondere oberflächennahe Sedimentschichten als äußerst instabil zu charakterisieren sind und somit ein hohes Erosionsrisiko aufweisen.