Stefan Wirtz Vom Fachbereich VI (Geographie/Geowissenschaften ...

Experimentelle Rinnenerosionsforschung vs. Modellkonzepte – Quantifizierung der hydraulischen und erosiven Wirksamkeit von Rinnen
Sediment? Die wenigen Rinnen oder der große interrill-Bereich? Bezüglich der Effektivität
von Rinnen finden sich in der Literatur verschiedene Größenordnungen, gemeinsam ist ihnen
jedoch, dass es sich meist um sehr hohe Werte handelt. Die Spanne reicht von
„Verdreifachung“ der Erosionsraten nach der Entwicklung von Rinnen (Meyer et al., 1975)
über „9-21-mal mehr“ als flächenhafter Abtrag (Morgan et al., 1987) bis hin zu „90 %“ des
Bodenverlustes nach einzelnen Niederschlägen (Cerdan et al., 2002). Gemessene
Sedimentkonzentrationen reichen von 10-130 g L -1 (Polyakov & Nearing, 2003) bis 210 g L -1
(Loch, 2000). Gullys als größere Erosionsform weisen eine noch höhere Kapazität als
Sedimentquelle auf. Allerdings sehen Faust & Schmidt (2009) aufgrund der seltenen Aktivität
der Gullys die geomorphologische Effektivität dieser Großformen als eher gering an. Sie
weisen den Gullys eine Aktivitätsfrequenz von 1/20 a -1 , den Rinnen 4 a -1 zu. Die im Rahmen
dieser Arbeit durchgeführten Spülversuche decken eine Sedimentkonzentrationsspanne von
0 g L -1 (Wirtz et al., 2010) bis 438 g L -1 (Wirtz et al., 2012a) ab. Dabei ist zu beachten, dass
immer unterschiedliche Ausgangssituationen gegeben sind. Bei der Einordnung dieser Werte
ist zu berücksichtigen, dass in einem Einzugsgebiet in den Pyrenäen, in dem sich die Rinnen
im anstehenden Gestein gebildet haben bzw. unter starker Mitwirkung anderer Prozesse (wie
Frostsprengung), die Werte deutlich geringer ausfallen als in einem schluffig-lehmigen
Substrat ohne Vegetationsbedeckung in Andalusien. Daher ist die wichtigere Frage: Wie
verhält sich die Rinnenerosion im Vergleich zur flächenhaften Erosion in einem bestimmten
Testgebiet? Die Daten bezüglich des flächenhaften Abtrags können mittels
Kleinberegnungsanlagen ermittelt werden. Das größere Problem besteht darin, die gegebenen
Punktdaten sinnvoll und wissenschaftlich korrekt auf eine Fläche wie z. B. ein ganzes
Einzugsgebiet zu extrapolieren. In Wirtz et al. (2010) wird im Arnástal in den spanischen
Pyrenäen eine maximale Sedimentkonzentration von 6,3 g L -1 gemessen. Am Gebietsauslass
des Arnástals ermitteln Seeger et al. (2005) maximale Sedimentkonzentrationen von 4,8 g L -1 ,
ähnliche Werte zeigen auch Beregnungsversuche (Seeger, 2007). Dies deutet zunächst darauf
hin, dass die Rinnen keine deutlich höheren Abtragswerte als andere Prozesse liefern und
damit auch keinen auffallend hohen Anteil am Sedimentaustrag des Gebietes aufweisen.
Dabei gilt es jedoch, folgende Punkte zu bedenken: Die Beregnungsversuche werden mit
einer Intensität von 40 mm h -1 durchgeführt, die Abflussintensität in den Spülversuchen liegt
bei 9 L min -1 . Wird die Größe der Rinneneinzugsgebiete und deren runoff-Koeffizienten
berücksichtigt, so ist klar zu erkennen, dass der Abfluss in den Rinnen unter einem solchen
Niederschlagsereignis bis zu 30-mal höher ausfällt als der simulierte. Daraus folgt, dass die
Rinnen trotz der schlechten Voraussetzungen (anstehendes Gestein, bestenfalls grob
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