Jahresbericht 2006 - Departement Bau, Umwelt und Geomatik - ETH ...

Abb. 35: Seitenerosionsereignis: links) an der Muota(Kanton Schwyz) beim letzten Hochwasser; rechts)im Modell an der VAW.Seitenerosion in kiesführendenFlüssen - aktuelle Problemstellungbei HochwasserereignissenP. Requena, H.-E. Minor / VAWIm August 2005 kam es in etlichen Regionender Schweiz zu ausserordentlichen Hochwasserereignissen.Aus den Überschwemmungen,Hangrutschungen, Ablagerungen sowie denFolgeschäden resultiert ein Gesamtschadenvon rund 2.5 Milliarden Schweizer Franken. Dabeiversagte an manchen Flussstrecken derUferschutz und folglich wurden die Ufer seitlicherodiert. An einigen Stellen waren die Seitenerosionsereignisseso ausgeprägt, dass dieFlussbettbreite um Grössenordnungen zunahm,wie dies z.B. an der Muota unterhalbvon Muotatal (Kanton Schwyz) der Fall war(Abb. 35, links). Wie schnell in solchen Fällendas Ufer erodiert wird bzw. wie sich die Seitenerosionzeitlich und räumlich entwickelt, kannzurzeit für voralpine kiesführende Flüsse nichtvorausgesagt werden. Daher wird an der VAWim Rahmen eines Forschungsprojekts der Prozessder Seitenerosion anhand von hydraulischenModellversuchen untersucht (Abb. 35,rechts). Ziel ist es, die zeitliche und räumlicheEntwicklung der Seitenerosion zu dokumentierenund sie in Abhängigkeit der relevantenParameter qualitativ und mittels empirischenBeziehungen quantitativ zu beschreiben. Dabeiwerden Parameter wie der Abfluss unddessen zeitlicher Verlauf, das Sohlengefälle, dieKornzusammensetzung der Flusssohle unddie Geschiebezufuhr berücksichtigt. Die Resultatewerden mit Naturdaten von Seitenerosi-onsereignissen verglichen.Zur Beobachtungen und Erfassung der Seitenerosionwird das gesamte Gerinne im hydraulischenModell kontinuierlich fotografiert. Eswird ein Photo pro Minute gemacht. Zur Auswertungder erstellten Zeitrafferaufnahmenwurde das Programm „Edge Detection“ entwickelt,welches auf der Basis eines „Egde Detection“Algorithmus die erodierte Uferlinie imPhoto erkennt (Abb. 36). Die Identifizierung derUferlinie erfolgt durch Auswertung der Kontrastdifferenzzwischen den benetzten undunbenetzten Bereichen. Dieses Auswertungsverfahrenstellt eine wichtige Grundlage zurdetaillierten Analyse der zeitlichen und räumlichenEntwicklung der Seitenerosion sowiezur Quantifizierung der Erosionsgeschwindigkeitdes Ufers dar.Wasserwirtschaft in AlpinenRegionenR. Dadic, J.G. Corripio, P. Burlando / IfUDas Projekt Alpine WAter Resources (Beobachtungund Modellierung der Massenbilanz vonEis und Schnee durch kontinuierliche Simulation)AWAS hat zum Ziel, die Prozesse zu verstehen,die zur Akkumulation und Ablation vonSchnee und Eis im alpinen Umfeld führen. DieHauptaufgabe ist, die natürliche RessourceWasser in vergletscherten Alpentälern abzuschätzen,vor allem auch im Hinblick auf einsich veränderndes Klima. Das Untersuchungsgebietist der Haut Glacier d’Arolla im Südwestender Schweiz. Die Absicht, das Gebiet mitsehr genauen Messinstrumenten auszurüsten,um die Massen- und Energiebilanzmodellehier zu implementieren und zu testen, damitsie später auch in anderen Bergregionender Welt angewendet werden können, wurdesoweit realisiert, so dass uns heute eine 6-jährigeMessreihe von meteorologischen Datenzur Verfügung steht.Neben kontinuierlichen Messungen, die aus 3automatischen Klimastationen und 2 automatischenKameras, die täglich Bilder vom Gebietliefern, sowie Messstangen, an denen punktuelleMessungen der Akkumulation und Ablationerfolgen (Abb. 37), wurden zudem digitale Höhenmodellevon 1999 und 2005 ausgewertet,um den Verlust von Eisvolumen abzuschätzen.Der so abgeschätzte Eisvolumenverlust desvergletscherten Gebiets liegt bei etwa 40 mio m 3(10% Genauigkeit), was ca. 25% des Gesamtabflussesfür diese Periode entspricht (Abb. 38).Die restlichen 75% entstehen durch Schneeschmelze(60%) und Regen (15%).Wegen dieses beträchtlichen Beitrags derSchneeschmelze am Abfluss ist es sehr wichtig,die Verteilung des Schnees innerhalb desEinzugsgebietes abschätzten zu können, dadiese der massgebende Faktor für die Form derAbflussganglinie zu sein scheint, und die Verfügbarkeitdes Wassers während der Schmelzsaisonweitgehend bestimmt.Abb. 36: Beispiel einer Momentanaufnahme desGerinnes. Die roten Linien stellen die digitalisiertenUferlinien dar.Abb. 37: Digitales Höhenmodell vom Einzugsgebietdes Haut Glacier d’Arolla. In blau angedeutet ist dievergletscherte Region (5.3 km 2 ). Rot sind die Standorteder automatischen Klimastationen, weiss derStandort der automatischen Kameras und gelb dieStandorte der Akkumulations/Ablations-Stangen.Die gesamte Fläche des Einzuggebiets beträgt 13 km 2und die Höhe variiert zwischen 2500-3800 müMAbb. 38: Differenz [m] in der Höhenlage des HautGlacier d’Arolla zwischen 1999 und 2005,abgeschätzt durch DHM’s. Die Genauigkeit beträgt2 m in unvergletschertem Gebiet und 1 m invergletschertem Gebiet. Maximaler Eisverlustfindet an der Zunge statt mit 34 m. Die durchschnittlicheÄnderung der Dicke liegt bei -7.5 m.28