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Geschiebezugabe - ein innovativer Ansatz zur Eindämmung der Sohlerosion

Feststofftransport, Sohlenerosion und Geschiebezugabe an der Elbe

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Stefan Vollmer

Feststoffe werden in Flüssen entweder an der Sohle als Geschiebe oder aufgewirbelt in der Wassersäule als Schwebstoff transportiert. Maßgebend für die Art des Transportes ist die Korngröße. Kies und Steine gehören in der Regel zur Geschiebefracht, Ton- und Schluffpartikel zur Suspensionsfracht. Sand nimmt eine Sonderstellung ein und kann sowohl Bestandteil des Geschiebes sein als auch in Schwebe transportiert werden. Flüsse sind dynamische Systeme. Sie verändern sich in Abhängigkeit von der Feststoffracht. Zur Auflandung kommt es, wenn nicht alle Feststoffe weiter transportiert werden können. Herrscht hingegen ein Geschiebedefizit, wird sich die Sohle eintiefen. Von einem dynamischen Gleichgewicht spricht man, wenn sich Ablagerung und Erosion langfristig die Waage halten.

Geschiebezugabe - ein innovativer Ansatz zur Eindämmung der Sohlerosion

Wie bei den meisten mitteleuropäischen Flüssen ist auch der Feststoffhaushalt der deutschen Elbe stark defizitär. Insbesondere die Staustufen im tschechischen Oberlauf sowie die Stauregelung und der Verbau der deutschen Nebenflüsse schränken die Geschiebezufuhr stark ein. Dies führt dazu, dass die Elbe im Bereich der sogenannten Erosionsstrecke zwischen Torgau und Wittenberg eine Eintiefung von 1-2 cm pro Jahr erfährt.

Erosionsstrecke der Elbe (Karte)Erosionsstrecke der Elbe

Als Folge davon kommt es zu Wasserspiegelsenkungen, die neben Problemen für die Schifffahrt auch negative Auswirkungen auf das Grundwasser und somit auf das Ökosystem der Talaue haben. Ein innovativer Ansatz zur Eindämmung der Sohleneintiefung ist der Ausgleich des Feststoffdefizits durch künstliche Zufuhr von Geschiebe, wobei es sich meist um Material aus flussnahen Kiesgruben handelt. Dieses Verfahren wird vom Wasser- und Schifffahrtsamt Dresden in Zusammenarbeit mit den beiden Bundesanstalten für Wasserbau (BAW) und Gewässerkunde (BfG) auch im Bereich der Erosionsstrecke der Elbe eingesetzt. In diesem Zusammenhang bestehen die Aufgaben des Referats M3 sowohl in der fachlichen Begleitung von Feststofftransportmessungen und des Messtechnikeinsatzes als auch in der anschließenden Auswertung und Interpretation der Daten. Wichtige Fragestellungen sind dabei die Ausdehnung des Erosionsbereiches, die Höhe des Frachtdefizites sowie die Korngrößen des transportierten Geschiebes. Mit Unterstützung der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung betreibt die BfG an der Elbe ein Netz von Geschiebe- und Schwebstoffmessstellen. Dies erlaubt nicht nur die Aufstellung von Frachtlängsschnitten und die Identifizierung der Erosionstrecken sondern dient auch der Erfolgskontrolle der Geschiebebewirtschaftungsmaßnahmen.

Frachtenlängsschnitt der ElbeFrachtenlängsschnitt der Elbe

So hat die aktuelle Auswertung der Geschiebetransportmessungen gezeigt, daß sich die Sohlenerosion derzeit nach unterstrom ausweitet und mittlerweile ökologisch besonders empfindliche Bereiche im Biosphärenreservat Mittlere Elbe tangiert. Damit diese Aussagen belastbar sind, wird die Geschiebe- und Schwebstoffmeßtechnik ständig weiter entwickelt und das mit der Messung beauftragte Personal der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung turnusmäßig geschult.

Wie der Meißner Granit in die Elbe kommt

Um das Prozeßverständnis zu vertiefen und insbesondere auch um die Reichweite und die stützende Wirkung der Geschiebezugabe abzuschätzen, wird derzeit ein Tracerversuch mit Steinbruchschotter aus Meißner Granit durchgeführt. Das bei Prettin zugegebene, auffällig rot gefärbte Material wird auf seinem Weg talabwärts verfolgt, in dem in geeigneten zeitlichen und räumlichen Abständen Proben aus der Flußsohle entnommen werden. Dabei kommt eine spezielle Gefrierkerntechnik zum Einsatz, mit der durch Verwendung von flüssigem Stickstoff ungestörte Proben aus einer Tiefe bis zu 1,5 m unter Sohle entnommen werden. Erste Auswertungen haben gezeigt, daß der Tracer durch Umlagerungsvorgänge während des Hochwassers bis zu einem Meter Tiefe in die Sohle eingearbeitet wurde.

GefrierkernentnahmeGefrierkernentnahme

Weiterführende Literatur:

  • Projektgruppe "Erosionsstrecke der Elbe" (2001): Erosionsstrecke der Elbe - Ergebnisse der Naturversuche zur Geschiebezugabe 1996 - 1999
  • BfG (2003): Bedeutung der Nebenflüsse für den Feststoffhaushalt der Elbe; BfG - Bericht Nr. 1382
  • BfG (2001): Feststoffeintrag, Laufentwicklung und Transportprozesse in schiffbaren Flüssen - Geschiebezugabe an der Elbe (S.67- S.80); BfG Kolloquium am 19. Oktober 2000 in Koblenz
  • Gölz, E. (2001): Sedimentologische Aspekte einer Geschiebebewirtschaftung; Kasseler Wasserbau - Mitteilungen Heft 12/2001
  • BfG (2004): Feststofftransport an der Elbe; BfG - Bericht Nr. XXX

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  • Gewässermorphologisches Kolloquium "Feststoffhaushalt und Sedimentmanagement - anthropogene Steuerung natürlicher Prozesse?" am 3./4. November 2004 in Koblenz


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