Sediment ist ein grundlegender Bestandteil von Flusssystemen und auch eine wichtige natürliche Ressource für menschliche Aktivitäten. Die morphodynamischen Prozesse (z.B. Erosion und Ablagerung), die im flussaufwärts gelegenen Teil des Einzugsgebiets stattfinden, beeinflussen die flussabwärts ablaufenden Prozesse. Maßnahmen erfordern daher die Beschreibung des Sedimentregimes für das gesamte Flusseinzugsgebiet. Dazu sind grenzübergreifend harmonisierte Daten notwendig. Aktuell werden aus verschiedenen Gründen mehrere, unterschiedliche Verfahren parallel eingesetzt, insbesondere in grenzüberschreitenden Einzugsgebieten.

Veranlassung

Die Messung von Sedimentfrachten im Rhein ist Teil von Routinemessungen durch die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) des Bundes und Rijkswaterstaat der Niederlande. Auch die Bundesländer erheben Daten, aus denen Informationen zu Sedimentflüssen abgeleitet werden können. Die Methoden der Sedimentmessung und Datenverarbeitung unterscheiden sich jedoch zwischen Deutschland und den Niederlanden. Dies erschwert die grenzüberschreitende Vergleichbarkeit und konsistente Nutzung dieser Daten und letztlich das gemeinsame Verständnis des Sedimentregimes des Rheins. Das Projekt LILAR zielt darauf ab, die grenzüberschreitenden Bemühungen um Sedimentmessungen und folglich um Sediment- und Flussmanagement zwischen Deutschland und den Niederlanden zu verstärken. Zu diesem Zweck wurde eine gemeinsame Messkampagne am Rhein (bei km 859) durchgeführt, bei der die vorhandenen, routinemäßig eingesetzten Probenahme- und Messgeräte der Partner aus den Niederlanden und Deutschland sowie zusätzliche Geräte aus FuE-Projekten zum Einsatz kamen. Die Methoden und Ergebnisse der Messungen wurden durch eine Unsicherheitsanalyse bewertet, um die Qualität der Daten und die Robustheit der Verfahren zu bestimmen.

Ziele

• Inventarisierung und Vergleich von Messverfahren zur Sedimentfracht und Methoden zur Datenanalyse
• Unsicherheitsanalyse, um die Datenqualität und Robustheit der Methoden zu bewerten
• Diskussion und Dissemination der Ergebnisse im Rahmen von Experten- und Stakeholder-Workshops

Ergebnisse

Bei den Geschiebemessungen wurden die besten Ergebnisse mit der Routinemethode der direkten Probenahme mit dem BfG-Geschiebefänger der Maschenweite 1,4 mm erzielt. Dagegen ergaben die kleineren Maschenweiten des BfG-Geschiebefängers mit 0,5 mm Maschenweite und des Delft-Nile-Samplers (0,25 mm) deutlich geringere Gesamtfrachten. Die Korngrößenverteilung zeigte, dass die Fänger mit kleineren Maschenweiten relativ gesehen mehr Sandpartikel auffingen als größere Maschenweiten. Die neuartigen Methoden des Dune Tracking ergaben deutlich niedrigere Werte der Geschiebefracht als die der routinemäßigen Messung mit dem BfG-Geschiebefänger, während die Ergebnisse des ADCP-Bottom-Tracking in der gleichen Größenordnung lagen, aber hohe lokale Unsicherheiten aufwiesen. Bei den Schwebstoffmessungen lieferten die neuartigen Methoden mit Akustik (ADCP-PDT) und die direkte Probenahme mit Van-Dorn-Flaschen, die an einem Messrahmen befestigt waren, Ergebnisse, die in der gleichen Größenordnung lagen wie die Routinemethode der Schwebstoffvielpunktmessungen. Die Zentrifugen hingegen lieferten deutlich niedrigere Werte als alle anderen Methoden.

Ausblick auf die nächsten Jahre

Die in Deutschland von der WSV verwendeten Routinemethoden haben sich als robust erwiesen. Die Auswertungen validieren somit die historischen Zeitreihen. Die neueren indirekten Messmethoden sollten unter verschiedenen hydraulischen Bedingungen weiter bewertet und verbessert werden, um sie zu etablieren. Das Projekt hat zu einem besseren Verständnis der Vergleichbarkeit von Daten geführt und die Identifizierung von Unsicherheitsquellen und bewährten Verfahren ermöglicht. Das Projekt stärkte die grenzüberschreitende deutsch-niederländische Zusammenarbeit und unterstützte deren Bemühungen, einen Beitrag zu DANUBIUS-RI zu leisten, indem es offene Forschungsfragen identifizierte, die das Potenzial haben, mehr Forschungsinteresse zu wecken.

Projektpartner