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Fluviale Geomorphologie, Sedimentlabor

Um die Morphologie oder Sedimentdynamik eines Gewässers zu analysieren, oder um Sedimentmanagement zu betreiben, benötigt man die Kenntnis des Feststofftransports. Der Aufgabenbereich „Fluviale Geomorphologie und Sedimentlabor“ berät die WSV bei der Unterhaltung der Messnetze zum Geschiebe- und Schwebstoffmonitoring. Zudem analysiert, plausibilisiert und archiviert er die in den Messnetzen gewonnenen Sedimentproben. Mittels Echtzeit-Analyse von Messwerten können in kürzester Zeit Informationen zur Schwebfracht in den Bundeswasserstraßen bereitgestellt werden – wie beim Sommer-Niedrigwasser des Jahres 2018 am Rhein (s. Abbildungen). Dazu betreibt die BfG eine Testmessstelle am Rhein, die gleichzeitig Bestandteil des WSV-Schwebstoffdauermessnetzes ist.

Sedimentfrachten im RheinEntwicklung von Abfluss und Trübung am Rhein bei Koblenz im Jahr 2018. Die Trübung wird als Indikator für Schwebstoffe gemessen. Bei Hochwässern im Januar/Februar steigen Abfluss und Trübung gleichzeitig an. Bei Starkregen und Hochwasser werden aus dem Einzugsgebiet zunehmend Schwebstoffe in die Flüsse eingetragen. Bei extremem Niedrigwasser im Juli steigt die Trübung – trotz fallendem Abfluss. Grund sind organische Schwebstoffe (Algenblüte).



DiagrammKoblenz/Rhein: Trübung als Funktion des Abflusses im Jahr 2018. Das Trübungs-/Abfluss-Verhältnis kehrt sich im Hitzesommer bei Niedrigwasser um, hervorgerufen durch die Algenblüte bei hohen Wassertemperaturen und geringer Fließgeschwindigkeit.

Neben der Arbeit zu den Messnetzen unterstützt der Aufgabenbereich fluvial-geomorphologische Aufnahmekampagnen zur Beschaffenheit der Gerinnesohle, des oberflächennahen Untergrundes und der Auensedimente. Die dabei gewonnenen Informationen werden bezüglich der Sohlstruktur, der Stratigraphie, der Sedimentologie, die Kornverteilung und des Porenvolumens analysiert.

Ein wichtiges Aufgabengebiet ist die Methodenentwicklung, bei der die Vereinheitlichung und Automatisierung von Feststoffmessungen im Vordergrund steht. Mit dem Ziel eines effizienten Sedimentmonitorings werden Methoden zur Datenplausibilisierung, -analyse und -management entwickelt und für den Wirkbetrieb in der WSV erprobt. Ein Fokus liegt dabei auf Verfahren zur Messung des räumlich und zeitlich variablen Schweb- und Geschiebetransports. Sie sollen die WSV-Messnetze zum Schwebstoff- und Geschiebemonitoring optimieren und die Kohärenz der langjährigen Zeitreihen des Feststofftransports gewährleisten. Dabei entwickelt das Referat M3 seine Methodenexpertise laufend nach dem internationalen Stand der Forschung weiter.

Im Sedimentlabor werden die physikalischen Eigenschaften wässriger und trockener Sedimentproben untersucht. Dies geschieht vor allem durch Filtration zur Bestimmung von Schwebstoffkonzentration, Partikelform und –größe, des Porenvolumens oder des Gehaltes an organischen Stoffen. Im Zuge der Modernisierung des WSV-Schwebstoffmessnetzes liegt der derzeitige Schwerpunkt der Methodenentwicklung auf der Automatisierung der Prozessabläufe mit integriertem Qualitätsmanagement.

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