16. Österreichischer Klimatag – 28.-30. April 2015, Wien 1

Sedimenttransport im Schöttlbach-Gebiet (Steiermark) unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen

Oliver Sass Johannes Stangl

Josef Schneider Gabriele Harb

Andreas Gobiet Georg Heinrich

Das Untersuchungsgebiet

Schöttlbach bei Oberwölz (Steiermark) 815 - 2375 m / 71 km² Vorwiegend Glimmerschiefer-Serien und

glaziale Staubeckensedimente Katastrophales Wildbachereignis in 2011

1) Erfassung des Sedimentbudgets des Schöttlbachs:

a) Verständnis der Sedimentkaskade b) Quantifizierung der fluvialen Sedimentdynamik c) Quantitatives Sedimentbudget

2) Modellierung und Downscaling des zukünftigen Niederschlags

3) Beurteilung der zukünftigen Einzugsgebietsdynamik

Ziele des Projekts

SEDIMENT RELOCATION

(RIVER)

SEDIMENT RELOCATION

(SLOPE & GULLY)

SEDIMENT

DEPOSITION

SEDIMENT OUTPUT

SEDIMENT

SOURCES

PRECIPITATION

Gesamtsystem Wildbach

Hydrologie:

Niederschlagsmessung

Abflussmessung

Downscaling zukünftiger Niederschlag

Sedimentmobilisierung und Mächtigkeit:

Sediment Routing

Kartierung + UAV-Befliegung

Geophysik (Seismik, Geoelektrik)

Laserscanning Erosionsanrisse (52 / 5)

Sedimenttransport im Gerinne:

Laserscanning Rückhaltebecken

Sediment-Impact-Sensoren

Tracersteine

Methodenspektrum

Mobilisierbare Sedimente und Konnektivität

Sedimentmächtigkeit (Seismik)

Bachlauf teils auf Fels, teils auf Lockermaterial (bis >20m)

Teils hohe Sedimentmächtigkeit an den Einhängen (bis >40m)

Erosionsmonitoring TLS / SfM Klassifizierung von Anrissen

Wiederholte Aufnahme typischer Flächen

Cut-and-Fill-Analyse

Regionalisierung Gesamtsumme: 2200 m³/a

Oktober 2011 September 2012

Sedimentoutput: TLS-Monitoring Rückhaltebecken

ca. 3000 m³/a

Sediment-Impact-Sensoren

Datum Tätigkeit

Aug. 2012 Labor und Gelände Okt. 2012 Inbetriebnahme erster SIS (TinyTag)

Nov. 2012 Kalibrierungstests Winter 2012/13 Labortests

Juni 2013 Inbetriebnahme (5 Standorte, 15 SIS) Juli 2013 Ausfälle durch Hochwasser

Winter 2013/14 Entwicklung Arduino Uno

Feb. 2014 Labortests und Kalibrierung März/April 2014 Einbau und Inbetriebnahme aller SIS

April 2014 Kalibrierungstests laufend Korbkalibierung und Kalibrierstange

Winter 2014/15 Labortests März 2015 Optimierung des Einbaus im Gelände

Sediment-Impact-Sensoren

Tracersteine (Radiotelemetrie)

oben: Fundorte der Tracersteine an zwei Messterminen (9.6. und 22.7.14) links: eigene Messungen im Vergleich zu verschiedenen Formeln zum Transportbeginn

Zukü

nftige

Entw

icklun

g vo

n Starkre

gen

Fazit

Was haben wir?

Transportbeginn

Zukünftiger N.

Sedimentquellen + Mächtigkeit

Sedimentoutput

N-A-Beziehung

Mobilisierungsraten

Transportweite

Transportraten

Was fehlt?

Messdauer!! Starkregen Zusammensetzen zu Budget Verstetigung der Installationen

Highlights Die Instrumentierung des Testgebiets erlaubt eine detaillierte Betrachtung

von Sedimentmobilisierung, Transport und Ablagerung

Mit Sediment Impact Sensors und Structure-from-Motion wurde die Basis für ein kostengünstiges Monitoring von Einzugsgebieten gelegt

Die Mobilisierungsraten an den Einhängen im Mittellauf stehen in Einklang mit der Sedimentation im Retentionsbecken

Nach stark erhöhten Sedimentationsraten kurz nach dem 2011er Event ist momentan eine Konsolidierung eingetreten (bei jedoch fehlenden Starkregenereignissen)

Eine Erhöhung der Anzahl und der Intensität von Starkregenereignissen im Untersuchungsraum ist in diesem Jahrhundert zu erwarten

Output

Publikationen: Schneider, J., Barbas, T., Harb, G., Redtenbacher, M., Stangl, J. & Sass, O. (2014): Beurteilung

des Sedimenttransportes in einem alpinen Einzugsgebiet (ClimCatch). Internationales Symposium Wasser und Flussbau im Alpenraum 2014, ETH Zürich.

Schneider, J., Redtenbacher, M., Harb, G., Sass, O. & Stangl, J. (2014): Flussmorphologische Prozesse in einem Wildbach-Einzugsgebiet – das Projekt ClimCatch. Korrespondenz Wasserwirtschaft 7 (5): 278-284.

Stangl, J. Rascher, E. & Sass, O. (in press): Comparative analysis of sediment routing in two different alpine catchments. In: Beylich, A.A., Dixon, J.C., Zwolinski, Z. (eds.): Source-to-sink fluxes in Undisturbed Cold Environments. Cambridge: University Press.

Harb, G., Spreitzer, G. & Schneider, J. (2015): Evaluation of bed load transport processes in steep channels based on tracer stone data. E-proceedings of the 36th IAHR World Congress, 28 June – 3 July 2015.

in Arbeit: Stangl, Oberlechner, Sass: Development and testing of a new generation of Sediment Impact

Sensors Stangl, Tuppinger, Sass: Measuring lateral erosion by a alpine torrent using TLS and SfM Stangl, Harb, Schneider, Sass: How does a torrent work? Multi-method investigation of

sediment transport in the Schöttlbach catchment

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Danke für die Aufmerksamkeit!