Zukunft Forschung 02/2023

TITELTHEMA
die Menge der vorhandenen Sedimente
im Einflussbereich der Gewässer und deren
Zusammensetzung eine Rolle.
Alpine Gegebenheiten
Bestehende Modelle und Untersuchungen
zu Naturgefahrenprozessen im Nahbereich
von Zusammenflüssen zweier
Fließgewässer beschränken sich bis dato
überwiegend auf große Talflüssen beziehungsweise
Voralpenflüsse, die nicht unmittelbar
den topografischen Verhältnissen
von alpinen Wildbächen und Gebirgsflüssen
entsprechen. „Unser Ziel beim
Projekt ECOSED_TT war es, bestehende
Erkenntnisse und Modelle um Daten für
die in alpinen Einzugsgebieten typischerweise
vorherrschenden steilen Gerinne zu
erweitern“, erklärt Bernhard Gems.
Um die Ausprägungen der Gefahrenprozesse
an diesen neuralgischen Punkten
genauer untersuchen zu können, haben
die Wissenschaftler:innen um Gems
einen groß angelegten, adaptierbaren
physikalischen Modellversuch im Wasserbaulabor
der Universität Inns bruck
geplant und errichtet. Anhand des Modells
können Einmündungssituationen
mit verschiedenen Gerinne-Neigungen
und Einmündungswinkeln sowie mit
unterschiedlichen Prozesseigenschaften
und -intensitäten untersucht werden. „In
unserem Modellversuch haben wir zahlreiche
mögliche Szenarien nachgestellt,
wie Einmündungen aussehen können.
Durch die Variation der einzelnen Prozesseigenschaften
sehen wir, wie sich einzelne
Faktoren im Einmündungsbereich
im Sinne räumlich variabler Ablagerungsund
Ero sionsdynamiken auswirken“, beschreibt
Bernhard Gems.
Geländestudien
Um ihre Modelle und Experimente mit
entsprechenden Daten aus der Natur zu
hinterlegen, haben die Wissenschaftler:innen
um Gems auch Erhebungen im Gelände
durchgeführt. „Wir haben anhand
von Ereignis-Chroniken über 135 neuralgische
Einmündungsbereiche in Tirol und
Südtirol ausgewählt, dort die topografischen
Gegebenheiten dokumentiert und
auch Proben entnommen, um detaillierte
Informationen über die Kornverteilungen
der Sedimente zu erhalten“, so Gems.
Daneben kamen auch Daten aus GIS-
Kartierungen zum Einsatz, um genaue
Informationen über die topografischen
Gegebenheiten im Umfeld der Gewässer
miteinzubeziehen. Zusätzlich führten die
Wissenschaftler:innen im Rahmen des
Projektes auch Befliegungen von zwei Gewässerabschnitten
in Nord- und Südtirol
durch. „Herkömmliche Laserscan-Daten,
die uns in der GIS-Datenbank zur Verfügung
stehen, bilden zwar das Umfeld
der Gewässer sehr gut ab, die Gewässer
selbst werden hier aber nur oberflächlich
gescannt“, erklärt Gems. Um auch Daten
über die topografische Beschaffenheit
der Gerinne miteinbeziehen zu können,
griffen die Wissenschaftler:innen auf das
Know-how von Airborne Hydro Mapping
– einem Spin-Off der Universität
Inns bruck – zurück.
„Mithilfe eines sogenannten grünen Lasers,
der anders als herkömmliche Laser
die Wasseroberfläche durchdringen kann,
haben wir so detaillierte Daten über die
Beschaffenheit der Gerinne über insgesamt
zehn Kilometer entlang der Passer in
Südtirol und der Rosanna im Tiroler Oberinntal
erhalten“, erklärt Gems. Wichtige
Daten, die auch in die Verbesserung bestehender
numerischer Modelle einfließen.
„Wir verwenden alle von uns gesammelten
Daten und in der Folge auch unsere
Laborversuche als Benchmark, um numerische
Modelle zu kalibrieren und auf
ihre Qualität zu überprüfen“, verdeutlicht
Bernhard Gems. „Diese numerischen Berechnungen
haben im Vergleich zu den
Experimenten im Wasserbau-Labor den
Vorteil, dass sie mögliche Ereignisse und
deren Folgen auf einer räumlich viel größeren
Skala abbilden können, als es im
Labor möglich ist“, so Gems. „Erkenntnisse,
die einerseits das grundlegende Verständnis
fluviatiler Prozesse erweitern
und andererseits auch wichtige Informationen
beispielsweise für die Gefahrenzonenplanung
darstellen.“ sr
3
DAS VON DER Autonomen Provinz Bozen –
Südtirol finanzierte Projekt ECOSED_TT untersuchte
die Verlagerung von Feststoffen bei
Hochwasserprozessen in alpinen Gewässern
– etwa beim Schnanner Bach, der im Stanzertal
in die Rosanna mündet. ECOSED_TT
wurde von Bernhard Gems (re.) vom Arbeitsbereich
Wasserbau an der Uni Inns bruck in
Kooperation mit der Freien Universität Bozen
geleitet. Im Rahmen des Projekts wurden
zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten erstellt,
so wird Thèo St. Pierre Ostrander (li.) in Kürze
seine Dissertation abschließen.
1 Schnanner Bach: Massiver murartiger
Feststoffeintrag in Folge eines Starkregenereignisses
im August 2018. 2 Einmündung
unter normalen Bedingungen. 3 Am
konfigurierbaren Modell im Wasserbau-Labor
der Uni Inns bruck lässt sich nachstellen, wie
sich einzelne Faktoren im Einmündungsbereich
auswirken.
zukunft forschung 02/23 15