Sedimenttransport in bergigen intermittierenden Flüssen und Bächen

Fließgewässer, die hinsichtlich Strömung, Sedimenttransport und Habitatverfügbarkeit durch eine Saisonalität geprägt sind, werden als intermittierende Flüsse bezeichnet. Intermittierende Fließgewässer (IF) repräsentieren in ariden und semi-ariden Regionen der Welt die am häufigsten vorkommenden Wasserkörper, sind aber auch im Oberlauf von gemäßigten und feuchten Regionen zu finden. Zum Beispiel zeigen eine Vielzahl von Quellgewässern in Gebirgsregionen ein intermittierendes Verhalten, wobei insbesondere das steile Gefälle und die Heterogenität der Korngrößenverteilung zur komplexen Hydromorphologie beitragen.
Trotz der Tatsache, dass IF etwa 40 % der Landfläche entwässern, sind ihre hydromorphologischen Eigenschaften weitgehend unbekannt. Diese Wissenslücke stellt für IF bezüglich einem nachhaltigen Management eine Herausforderung dar. Häufig wird existierendes Wissen über prenniale Fließgewässer auf IF umgelegt, was mitunter zu schwerwiegenden Problemen führen kann. Die vorzeitige Verlandung von Talsperren und Bewässerungskanälen in trockenen und halbtrockenen Regionen sind Beispiele für Probleme, die aufgrund unvollständiger Kenntnisse und mangelnder Erfahrung bei der Vorhersage des Sedimenttransports in IF auftreten. Wenn die Rolle des Gefälles in prennialen Fliessgewässern für steile IF verwendet wird, können die Sedimenttransportraten deutlich überschätzt werden, was wiederum zu Problemen im Sedimentmanagement von Fließgewässern und Speichern führen kann.
Das Hauptziel dieser Dissertation ist daher die Untersuchung des Sedimenttransports in bergigen IF. Hierfür wird ein Regimeansatz mittels 2D-hydromorphologischer numerischer Modellierung verwendet, um die Interaktionen zwischen Gefälle, Strömungswiderstand und Sedimenttransport zu verstehen. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass sich in bergigen IF ein größerer Strömungswiderstand entwickelt, welcher der Wirkung des steilen Gefälles auf den Sedimenttransport entgegenwirkt. Dieser extreme Strömungswiderstand ist in bergigen IF maßgeblich durch grobe Flussbettsedimente, Makrorauheitsselemente (z. B. Steine und Geröll) und deren morphologische Anordnung in Step-Pool- und Kaskaden charakterisiert.
Die Beziehung zwischen Gefälle und Strömungswiderstand, beim Einhalten der Rahmenbedingungen aus dem Regimeansatz, kann effektiv genutzt werden, um den Sedimenttransport im IF zu prognostizieren und eine Überschätzung des Sedimenttransports zu vermeiden.

Silke Wieprecht

Stefan Haun

Najibullah Sadid

LWW

Von: 01.04.2013

Bis: 31.12.2021

Stipendium - Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)