Das Gravel Bar Consolidation Meter: Ein Messgerät zur Bestimmung des Verfestigungsgrades von Kiesbänken

Der Verfestigungsgrad einer Kiesbank beeinflusst sowohl die ökologische Funktionsfähigkeit als Laichplatz als auch generell die Erodierbarkeit des Sediments. Das Gravel Bar Consolidation Meter (GRACOM) ist ein neu entwickeltes Messgerät, welches auf schnelle und einfache Weise eine objektive und quantitative Bestimmung dieses Parameters in situ ermöglicht. Dieser Fachbeitrag stellt das GRACOM-Funktionsprinzip, die Messmethodik sowie erste Ergebnisse des neu entwickelten Messgerätes vor.

Kiesbänke entstehen als Folge von Umlagerungen während einer Hochwasserspitze oder durch Ablagerungen von Geschiebe beim Rückgang der Hochwasserwelle. Nach deren Entstehung sind diese meist locker und frei von Feinsedimenten [1]. Weisen die abgelagerten Sedimente die richtige Korngröße auf, bieten diese, unter bestimmten hydraulischen Voraussetzungen, optimale Bedingungen zum Laichen für interstitiallaichende Fische (z. B. Bachforelle, Äsche und Huchen) und sind somit eine Grundvoraussetzung für eine sich selbsterhaltende Population. Mit zunehmendem Alter des fluvial abgelagerten Sediments beginnt die ökologische Funktionsfähigkeit im Allgemeinen bzw. die des Kieslaichplatzes zu degradieren. Ursachen für die Degradierung können

  • a) der selektive Abtransport kleinerer Kiesfraktionen aufgrund von Kiesmangel (Abpflasterung),
  • b) die äußere sowie innere Kolmation und
  • c) die Verfestigung der Kies-Matrix sein [2].

Letzteres kann sowohl physikalisch durch Verdichtung und Kohäsion aufgrund der Verfüllung des Kieslückenraumes mit Feinsedimenten (physikalische Kolmation) hervorgerufen werden [3] als auch chemisch sowie biogen. Beispiele für die Verfestigung biogener Natur (biogene Kolmation) sind z B. die Bildung von Biofilmen aus sogenannten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) [4] oder die Zementation der Kiesmatrix durch Cyanobakterien (z. B. Onkoidbildung) [5]. Auch chemische Prozesse, wie die Ausfällung von Eisen oder Mangan (Verockerung) sowie von Kalziumkarbonat (Versinterung), können zu einer Verfestigung der Kiesmatrix führen (chemische Kolmation) [6].

Aus ökologischer Sicht kann dies unter anderem zur Folge haben, dass das Schlagen der Laichgrube durch das Weibchen beim Laichen verunmöglicht wird [9]. Darüber hinaus führt die Verfestigung zu einer Erhöhung der erforderlichen kritischen Geschwindigkeit für den Bewegungsbeginn des Sohlenmaterials und ist bei vielen wasserbaulichen Fragestellungen von großer Bedeutung (z. B. Modellierung von Sedimenttransport und Morphodynamik). Es besteht daher sowohl aus Sicht der Fließgewässerökologie (z. B. Erfolgskontrolle bei der Restaurierung von Kieslaichplätzen, abiotische Beschreibung des MZB-Lebensraums) als auch im Rahmen wasserbaulicher Fragestellungen der Bedarf, den Verfestigungsgrad von Kiesbänken bzw. der Flusssohle, objektiv und quantitativ zu bestimmen. Bisher gab es für die In-situ-Bestimmung dieses Parameters kein zuverlässiges Verfahren. Die Erhebung dieser Kenngröße wurde ausschließlich auf Basis ordinaler Qualitätseinschätzungen durchgeführt [7], [9]. Ein am Institut für Wasserbau, Hydraulik und Fließgewässerforschung (IWA) neu entwickeltes Messgerät, das „Gravel Bar Consolidation Meter" (GRACOM), ermöglicht jedoch eine schnelle und einfache Bestimmung der Verfestigung des Sohlsubstrates im Feld.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 04 (April 2020)
Seiten: 7
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dipl.-Ing. Patrick Holzapfel
Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Helmut Habersack
Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Christoph Hauer

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