Innovative Methoden zum Geschiebemonitoring am Beispiel der Donau

Zusammenfassung

Im vorliegenden Artikel werden neu entwickelte Methoden zum Geschiebemonitoring beschrieben und deren Anwendung im Rahmen eines künftigen Rückbauprojektes an der Donau gezeigt. Durch die Adaptierung eines Geschiebefängers konnte eine erste langjährige Messkampagne zur Erfassung des Geschiebetransports an der Donau durchgeführt und anhand der gewonnenen Daten die zeitliche und räumliche Variabilität gezeigt werden. Die Entwicklung einer Methodik zur Verfolgung von künstlichen Tracersteinen ermöglichte es, 40 Geschiebepartikel unterschiedlicher Größe über ein Jahr lang in der Donau zu verfolgen. Mittels beider Methoden konnte gezeigt werden, dass an der Donau Geschiebetransport schon bei Niederwasser vorhanden ist und der Geschiebetransport ab Erreichen des bordvollen Durchflusses nicht exponentiell, sondern nur mehr geringfügig mit dem Durchfluss ansteigt oder sogar konstant bleibt. Die Tracerstudie zeigte ein größenselektives Transportverhalten der Geschiebepartikel, wobei größere Partikel weniger häufig und weniger weit transportiert wurden, bei einer mittleren Transportdistanz von 3 km pro Jahr für das aktuelle Sohlmaterial im untersuchten Abschnitt bei Bad Deutsch-Altenburg. Detaillierte Sohlgrundaufnahmen und die Analyse des Sohlaufbaus durch Freeze-Core-Proben ergaben Einblicke in die Prozesse des Sedimenttransportes an der Donau. Durch diese Methoden konnten u. a. Sohlformen an der Donau charakterisiert und Aussagen über die überwiegend vorhandene Deckschichtbildung getroffen werden. Mit unterschiedlichen Methoden konnte die mittlere Eintiefungsrate von ca. 2 cm pro Jahr nachgewiesen werden.

Abstract

In this article, new and innovative methods for bedload transport monitoring and their application in the context of a restoration project on the Danube River are described. Using an adapted basket sampler, a first comprehensive monitoring campaign for measuring bedload transport on the Danube was conducted and the temporal and spatial variability was shown. The development of a methodology for tracing artificial pebbles made it possible to track 40 pebble tracers of three different sizes on the Danube over the course of an entire year. Combining the two methods it could be determined that bedload already moves at low flow conditions and that bedload transport only increases slightly or even remains constant after reaching bank-full discharge. The tracer study identified size-selective transport – larger sizes were moving less often and over shorter distances than smaller sizes – with a mean transport distance of 3 km per year for the current bed material at Bad Deutsch-Altenburg. Detailed bathymetry and the analysis of the layer succession of the riverbed using the Freeze Core methodology complemented the other insights into the processes of sediment transport on the Danube River. These methods successfully characterized gravel sheets and allowed us to make predictive statements about bed armoring. We were also able to confirm a mean bed degradation of 2 cm per year using a combination of methods.