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Ein Gletscherschmelzmodell als Teil des Hochwasservorhersagemodells fürden Tiroler InnRobert Kirnbauer 1 & Johannes Schöber 21 Technische Universität Wien, Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie2 alpS GmbH Innsbruck und Institut für Geographie, Universität Innsbruck1. EinleitungDer Inn ist der wichtigste Fluss Tirols. Auf seiner Lauflänge von ca. 200 km entwässert er ein Einzugsgebietin Tirol von 6750 km². Die größten beobachteten Hochwässer verzeichnen eine Zunahmevon ca. 650 m³/s beim Eintritt nach Tirol auf ca. 2200 m³/s beim Übertritt nach Bayern. Die rechtsseitigenZubringer Fagge, Pitze, Ötztaler Ache, Sill und Ziller entwässern den Alpenhauptkamm, derzu ca. 200 km² vergletschert ist. Die Abflussprozesse auf den Gletschern beeinflussen dominierenddas Abflussregime des Inn, insbesondere bei jenen Vorflutern, in deren Oberläufen keine großenSpeicherseen liegen (Ötztaler Ache, Sill).Wie der Inn der wichtigste Fluss Tirols, so ist das Inntal der wichtigste Wirtschafts- und Siedlungsraum.Der Siedlungsdruck im Inntal bewirkt ein Heranrücken von Wohn und Gewerbegebieten an denFluss, wodurch es zu einer Steigerung der durch Hochwasser gefährdeten Werte und damit zu einerZunahme des Risikos kommt. Zusätzlich bewirkt die Liberalisierung des Strommarktes einen zunehmendenDruck auf die Betreiber von Wasserkraftanlagen in Richtung einer vorausschauenden Betriebsoptimierung.Zum Schutz des Lebens- und Wirtschaftsraumes vor der Hochwassergefahr im Inntalund als Grundlage für Betriebsoptimierungen wurde daher von dem EnergieversorgungsunternehmenTIWAG (Tiroler Wasserkraft AG) gemeinsam mit der Tiroler Landesregierung die Initiativeergriffen, ein Hochwasservorhersageverfahren für den Inn erstellen und installieren zu lassen (Kirnbaueru. Schönlaub, 2006).Als Vorhersagemodell wurde ein modular aufgebautes Flussgebietsmodell gewählt. Es besteht ausden Haupt-BausteinenPreprocessing des meteorologischen Input incl. meteorologische VorhersagenGletschermodell SES ("Schnee- und Eis-Schmelze")Niederschlag-Abfluss-Modell (HQsim) für unvergletscherte Einzugsgebietsteile der Zubringerdes Inn unter Einschluss eines Routing-ModellsHydrodynamisches 1D-Modell für den Hochwasserwellenablauf im Inn.4
In dieser Veröffentlichung wird über das Gletschermodell SES berichtet, und Hinweise auf einzelneBesonderheiten der Modellierung der auf Gletschern ablaufenden Prozesse sollen gegeben werden,denn diese beeinflussen den Hochwasserabfluss auch noch in Innsbruck. Abb. 1 zeigt die Situationan der Universitätsbrücke in Innsbruck beim Hochwasser im August 2005, bei dem es zu keinen Ausuferungenkam, vor allem weil die vergletschertenEinzugsgebiete aufgrund der dortherrschenden niedrigen Temperaturen nureinen geringen Teil des Abflusses am Innsbeitrugen.Abb. 1: Inn-Hochwasser 23. August 2005 inInnsbruck, Oberstrom der Universitätsbrücke.2. Bausteine des SchmelzmodellsDas Schmelzmodell baut auf der Energiebilanzgleichung auf (Blöschl et al., 1987)Q QSW QLW QS QL QSoil(1)Hierin bedeuten Q die Schmelzenergie, Q SW die Energie aus kurzwelliger Strahlung, Q LW jene aus langwelligerStrahlung, Q S und Q L den fühlbaren bzw. latenten Wärmestrom und Q Soil den Bodenwärmestrom.Die turbulenten Flüsse fühlbarer und latenter Wärmestrom werden mit dem vereinfachendenAnsatz einer Windfunktion für den Wärmeübergangskoeffizienten beschrieben, die langwelligeStrahlung als Differenz von Schnee- und Lufttemperatur mit dem Stefan-Boltzmann’schenGesetz unter Verwendung von bewölkungsabhängigen Emissionskoeffizienten. Der entsprechendeFormelapparat ist in Asztalos et al., 2007 zusammengefasst. Der Bodenwärmestrom wird als konstantangenommen. Auf Gletscherflächen ist er Null, auf offenem Boden ein Kalibrierparameter.Für den Energieeintrag speziell in der Gletscherregion ist die kurzwellige Strahlung Q SW entscheidend.Sie wird aus der Globalstrahlung Q G mit Hilfe der Albedo a, also dem Reflexionsvermögen derSchneeoberfläche, berechnet:Q SW = Q G·(1 - a) (2)Abb. 2 zeigt den Energieeintrag in den Vernagtferner in den Haushaltsjahren 1994/95 bis 1999/2000aufgegliedert nach turbulenten Flüssen Q turb , kurzwelliger (Q sw ) und langwelliger (Q lw ) Strahlung. Dar-5
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Rodungen) stark beeinflusst. Dies b
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Meier, C., Haase, P., Rolauffs, P.,
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Abb. 2: Zunahme der sommerlichen Ü
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oder unterbrochen werden. In der Fo
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Die Fließgeschwindigkeit wird übe
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Schwall-Versuchsanlage HyTEC: Drift
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menhängenden Abflussanstieg bzw. A
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denprojekte, zur Hydroenergieerzeug
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Parallel wurden ebenfalls, fast fl
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Modelling of the influence of short
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ReferencesArnold J.; Srinivasan, R.
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Figure 1: Location of the Kharaa an
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Table 3: Results of the monitoring
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Global Change impacts on Mongolian
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(2012). When additionally consideri
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Wasserqualität von Bodenlösungen
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gen erfolgt zum Teil im Gelände du
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Lorz, C. (2008): Ein substratorient
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2. MethodenDie Untersuchungen basie
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Reinhardt, Ch., Bölscher, J., Schu
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Die Beregnung erfolgte stets erst d
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Es sollen mehrere MRT erstellt werd
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Abb. 1: Lage der Untersuchungsfläc
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Abb. 3: Modellierter Verlauf der Bo
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Vrugt, J.A., Gupta, H.V., Bouten, W
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4. ConclusionsTo optimize irrigatio
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in 56 cm u. GOK installiert. Zwisch
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4. Schlussfolgerungen und Methodenk
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Explorative hydrological modeling o
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Maussion, F., Scherer, D., Finkelnb
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Untersuchungen zur diffusen lateral
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len Sedimenteintrag erhöht (positi
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spatial-temporal variability of the
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Process concepts for the catchment
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Abb. 1: Anordnung eines Beregnungsv
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5. DankDie AutorInnen bedanken sich
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