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

Experimentelle Rinnenerosionsforschung vs. Modellkonzepte – Quantifizierung der hydraulischen und erosiven Wirksamkeit von Rinnen
ist. Die Abflussintensitäten sind insgesamt in den interrill-Bereichen höher, da diese Bereiche
einen weit größeren Teil einnehmen. Bezogen auf eine bestimmte Grundfläche weisen die
Rinnen jedoch eine deutlich höhere Abflussintensität auf. Dadurch kann zum einen das
Wasser eines Einzugsgebietes einem vorhandenen Gully schnell zugeführt werden, zum
anderen kann durch den konzentrierten Abfluss bereits in der Rinne eine starke Erosionsarbeit
geleistet werden. Durch ihre im Vergleich zu Gullys deutlich höhere Aktivitätsfrequenz
können in bestimmten Einzugsgebieten die Rinnen die effektivsten Sedimentquellen sein. In
den vorliegenden Untersuchungen liegen die Abtragsraten in den Rinnen bis um den Faktor
60 über den Abtragsraten auf der Fläche. Die Frage ist nun, welche Prozesse für diese
effektive Sedimentbereitstellung verantwortlich sind. Es können mehrere parallel ablaufende
Prozesse identifiziert werden, die mit einer großen räumlichen und zeitlichen Variabilität
ablaufen. Diese Prozesskombination besteht zunächst aus dem Transport des losen Materials,
welches in der Rinne vorhanden ist, zusätzlich wird durch Einschneiden die Rinnensohle
tiefergelegt. Die vermutlich wichtigsten Sedimentquellen sind jedoch die rückschreitende
Erosion an Stufen und headcuts, das Nachbrechen von Seitenwänden als Folge der seitlichen
Unterschneidung und das Überlaufen von plunge pools unterhalb von Stufen. Diese
Überlagerung unterschiedlicher Prozesse bereiten aktuell verwendeten, physikalisch basierten
Bodenerosionsmodellen große Probleme. Diese Modelle verwenden meist hydraulische
Parameter, die theoretisch in einem linearen Verhältnis zur Abtragsrate stehen. Allerdings
wird nur das Einschneiden in die Rinnensohle hydraulisch kontrolliert, die anderen Prozesse
haben nur bedingt etwas mit dem fließenden Wasser zu tun. Daher ist auch die Annahme, dass
die transport rate die transport capacity nicht übersteigen könne, nicht zu bestätigen,
zumindest dann nicht, wenn die allgemein üblichen Gleichungen zur Berechnung der
transport capacity verwendet werden. Als weitere Probleme der Bodenerosionsmodelle
können Unklarheiten bei der Definition und der Herleitung bestimmter Parameter ausgemacht
werden. Da die gegebenen Modelle keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern, ist es
wichtig, weiterhin experimentelle Daten zu erheben. Dazu ist eine reproduzierbare Methode
erforderlich, welche mit den Spülversuchen entwickelt und im Laufe der Zeit immer weiter
verbessert worden ist, um ein möglichst breites Spektrum an Informationen generieren zu
können. Neben Abtragswerten können auch hydraulische Parameter erfasst bzw. aus erfassten
Daten abgeleitet werden. Die letzte hier vorgestellte Version des Versuchsaufbaus ist ein
Etappenziel, weitere Verbesserungen und Erweiterungen sind bereits in der Erprobungsphase.
Die Methode kann zudem innerhalb anderer Fragestellungen im Bereich Oberflächenabfluss
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