In dieser Session sind Beiträge zu innovativen als auch konventionellen Monitoring- und Messmethoden inklusive konzeptioneller Ansätze zur Erfassung und Bewertung hydrologischer Prozesse sowie der Abschätzung von Wasserressourcen in Gebirgs- und Hochgebirgsregionen willkommen. Beiträge können sowohl kontinuierliche Punktmessungen mit unterschiedlichen Sensoren (z. B. an meteorologischen Stationen oder Abflussmessstellen) als auch ein flächenbasiertes Monitoring mittels Drohnen, Flugzeugen und Satellitendaten auf unterschiedlichen Skalen adressieren. Thematisch sind alle Komponenten des hydrologischen Wasserkreislaufs im Gebirge abgedeckt, einschließlich Schnee, Gletscher, Permafrost, Boden, Vegetation, Grundwasser, Seen und Flüssen sowie Abfluss- und Verdunstungsprozesse. Ebenso sind Beiträge zur Erfassung der Wasserqualität sowie zu experimentellen Ansätzen (z. B. Beregnungsexperimente) willkommen. Ergänzend zum reinen Messverfahren, werden kombinierte Monitoring- und Modellierungskonzepte diskutiert.
Registered Abstracts
ID: 3.13
|Koch, Franziska
Koch, Franziska
Innovative and combined monitoring and modelling approach in Alpine Hydrology integrating signals of a superconducting gravimeter
Koch, F.
Boegl, E.; Facchinetti, R.; Schattan, P.; Achmüller, K.; Knieß, J.; Wetzel, K.-F.; Rehm, T.; Schulz, K.; and Voigt, C.
Abstract/Description
The understanding and quantification of the high-alpine water balance is very challenging. This includes that the estimation of the amount of snow and its spatiotemporal distribution in complex terrain is currently considered as one of the most important challenges in Alpine Hydrology. Since 2019, a superconducting gravimeter has been in operation at the Zugspitze Geodynamic Observatory Germany on top of a snow-dominated and karstified high-alpine site in the Northern European Alps. Hydro-gravimetry is a non-invasive method of observing temporal gravity variations after the reduction of all other geophysical signals as the integral of all hydrological mass variations. The gravimetric signals include short-term, seasonal and long-term cryospheric and hydrological mass changes in a few kilometres scale radius. At the site of Mt. Zugspitze, the seasonal snowpack variation has the largest impact on the gravimetric signal, however, also fluxes and storage changes, such as ice melt, the movement of water in the karstic vadose zone and sublimation can be detected. The spatiotemporal gravimetric contribution of the snowpack was simulated with the physically-based snowpack model Alpine3D including a satellite-based snow depth image derived by stereo photogrammetry for precipitation and snow pattern scaling. The snowpack model was coupled with the routing scheme of the conceptual hydrological model GR4J, which was calibrated and validated against discharge measurements at Partnach Urspung (KGEcal: 0.91 ± 0.01; KGEval: 0.87 ± 0.03). The results for a period of more than seven years shows a high agreement between the observed and simulated gravity signals (R²=0.98; RMSE=55 nm/s²). Overall, this innovative monitoring approach combined with coupled snow-hydrological modelling has a high potential to contribute to a better understanding and quantification of cryo-hydrological processes and storages in snow-dominated high-alpine catchments.
ID: 3.5
|Dinale, Roberto
Dinale, Roberto
Automatisches Monitoring des Schneewasseräquivalents und der Bodenfeuchte mit CRNS-Technologie auf zwei Schneemessfeldern in Südtirol
Dinale, R.
Gazzola, E.; Gianessi, S.; Maraldo, L.; Nadalet, R.; and Pernter, M.
Abstract/Description
Ab dem hydrologischen Jahr 2024/25 hat das Amt für Hydrologie und Stauanlagen der Autonomen Provinz Bozen in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Finapp aus Padua mit der testweisen Verwendung der CRNS-Technologie (Cosmic Ray Neutron Sensing) zur Überwachung des Schneewasseräquivalents der Schneedecke und der Bodenfeuchte begonnen. Auch in Südtirol sind diese Größen von zentraler Bedeutung für die hydrologische Charakterisierung der Einzugsgebiete sowie für die Bewertung deren Gefährdung durch aktuelle und künftige kritische Situationen.
Zu diesem Zweck wurden zwei Schneemessfelder des Landeslawinenwarndienstes instrumentiert: Malga Fadner (2.155 m) im Ahrntal und Pian dei Cavalli (2.255 m) im Ultental.
Die CRNS-Technologie nutzt die Wechselwirkung zwischen Neutronen und dem in Wassermolekülen enthaltenen Wasserstoff, um Schätzungen des Schneewasseräquivalents und der Bodenfeuchte im Umfeld des Messstandorts liefern. Die Installation für die doppelte Anwendung — Bodenfeuchte im Sommer und Schneewasseräquivalent im Winter — besteht aus einem bodenbündig eingegrabenen Detektor sowie einem zweiten Detektor, der am Stationsmast montiert ist. Aus dem Bodendetektor wird das Schneewasseräquivalent mit hoher Sättigungsschwelle abgeleitet, während der Detektor am Mast die großräumige Messung der Bodenfeuchte beziehungsweise, bei vorhandener Schneedecke, des Schneewasseräquivalents ermöglicht und zudem durch die Messung der Myonenrate als Referenz für den aus dem Weltraum eintreffenden Teilchenfluss dient.
Die automatischen Messungen wurden durch manuelle Probenahmen sowohl der Schneehöhe und -dichte als auch der Bodenfeuchte und Bodentextur begleitet. Dadurch konnten die Messsysteme und Berechnungsalgorithmen kalibriert und optimiert sowie an die standortspezifischen Eigenschaften angepasst werden.
Das System ist sehr vielversprechend, erfordert in der Anfangsphase jedoch eine angemessene technische und wissenschaftliche Begleitung.
ID: 3.33
|Spielmann, Lennart
Spielmann, Lennart
Stabile Wasserisotope im Hochgebirge – Probenahmekampagne am Juneau Icefield (Alaska, British Columbia)
Spielmann, L.
Wöhling, T.
Abstract/Description
Das Juneau Icefield Research Program (JIRP) ist ein etabliertes Feldprogramm, das seit Jahrzehnten als Lehr- und Forschungsplattform für Gletscher- und Gebirgshydrologie dient. In diesem Projekt wollen wir das Potenzial von stabilen Wasser-Isotopen (δ18O, δ2H) zur Charakterisierung von Wasserherkunftsräumen auf dem Juneau Icefield (Alaska/British Columbia) untersuchen. Dazu wurden im August 2025 entlang einer Traverse von Juneau (Alaska) nach Atlin (B.C., Kanada) verschiedene Wassertypen (Gletscherschmelzwasser, Schnee, Niederschlag, Oberflächenabfluss) während der Ablationsperiode beprobt. Wir dokumentierten die Höhenabhängigkeit der Isotopenfraktionierung und einen ausgeprägten Kontinentaleffekt, der jedoch nicht linear verläuft – was vermutlich durch regionale Muster der atmosphärischen Strömungen (Niederschläge) und Mischungssignaturen erklärbar ist. Besonders bemerkenswert sind stark negative Isotopen-Signaturen einiger Proben, welche in einer Mineralquelle in Atlin gewonnen wurden.
Auf der Grundlage der Messkampagnie und Daten von JIRP führen wir derzeit eine End-Member Mixing Analyse (EMMA) durch, um die Beiträge verschiedener Höhenzonen des Juneau Icefield am lokalen Abfluss zu verstehen. Dafür nutzen wir Dichteprofile der Schneedecke in Kombination mit deren Isotopen-Signaturen und die (lokale) Höhenabhängigkeit der Niederschlagssignatur.Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Abflussbildung im Hochgebirge bei und haben Implikationen für die Wasserressourcen-Bewirtschaftung in gletschergeprägten Regionen.
ID: 3.32
|Mariacher, Felix
Mariacher, Felix
Kamerabasiertes Monitoring der Fließgeschwindigkeit alpiner Wildbäche
Mariacher, F.
Shire-Peterlechner, D.; Unger, L.; Schitter, M.; Schwarz, S.; and Rindler, R.
Abstract/Description
Die Fließgeschwindigkeit und ihre laterale Verteilung steuern zentrale Prozesse in alpinen Wildbächen, darunter Schwebstoff‑ und Geschiebetransport sowie die Morphodynamik des Gerinnes. Deren kontinuierliches Monitoring wird durch folgende Faktoren im alpinen Raum jedoch stark erschwert: starke Turbulenz, hohe Schwebstoffkonzentrationen, aktiver Geschiebetransport, kurzzeitige Extrem‑ und Hochwasserereignisse sowie eingeschränkte Zugänglichkeit. Dadurch werden klassische in‑situ‑Messungen limitiert. Videobasierte, berührungslose Verfahren wie Large‑Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) bieten hierfür eine vielversprechende Alternative. In dieser Studie wird ein kostengünstiges, automatisiertes System aus IP‑Webcam und Raspberry Pi eingesetzt, um die Fließgeschwindigkeit an drei Standorten von bestehenden Wildbachmonitoring Stationen der Wildbach- und Lawinenverbauung (WLV) in Österreich kontinuierlich zu erfassen. Die Kamerabilder werden fortlaufend übertragen und auf dem Raspberry Pi mithilfe der Open‑Source‑LSPIV-Software OpenRiverCam (pyORC) sowie ergänzendem Python‑Code im 5‑Minuten‑Intervall ausgewertet. Dabei werden die laterale Oberflächenfließgeschwindigkeitsverteilung entlang eines Querprofils sowie minimale, mittlere und maximale Oberflächengeschwindigkeiten bestimmt. Ergänzend werden optisch erfasster Wasserstand und darauf basierende Durchflussabschätzungen getestet. Sämtliche Ergebnisse werden automatisiert in eine Datenbank übertragen, während zusätzlich für jeden Zeitschritt Augmented‑Reality‑Visualisierungen der Geschwindigkeitsvektoren und ausgewählter Strömungskenngrößen für die Untersuchungsgebiete erzeugt werden, um Hochwasserereignisse nachträglich detailliert analysieren zu können. Die so gewonnenen Zeitreihen werden mit konventionellen Messmethoden an den Untersuchungsstandorten verglichen und Abweichungen sowie Unsicherheiten quantifiziert. Erste Auswertungen zeigen, dass die Ergebnisse gut mit unabhängigen Messsystemen kovariieren und dass das vorgestellte Setup ein hohes Potenzial für ein kontinuierliches, wartungsarmes Monitoring alpiner Wildbäche aufweist.
ID: 3.31
|Delleske, Robert
Delleske, Robert
The potential of UAS in hydrology and cryosphere research – from the surface into the subsurface and beneath the water
Delleske, R.
Siebenbrunner, A.; and Hartmeyer, I.
Abstract/Description
Basic UAS applications (Unmanned Aircraft Systems) have long been indispensable for data acquisition in high mountains. Yet, far more is possible today than roughly a decade ago: a growing range of sensors and a reliable EU legal framework (the „Specific“ category, BVLOS) now enable a much wider variety of applications – from the surface, through the subsurface, to beneath the water. Their greatest advantage lies in the temporal and spatial flexibility of the systems.
Drawing on examples from glacier, permafrost and cryosphere research, this contribution illustrates the breadth of today’s UAS methods.
Photogrammetry flown by copters that launch automatically from permanently installed hangar systems captures snow and glacier surfaces at high temporal resolution – in principle several times a day and with centimetre-level accuracy. As the hangars are operated entirely via remote online control, both safety and efficiency rise markedly. Thermal sensors are particularly promising for snow and permafrost, enabling measurements where surface conditions are ambiguous – for instance to trace ice beneath debris.
UAS-borne LiDAR comes into its own in complex topography, in poor light and beneath vegetation, delivering data for small-scale questions where aircraft-based surveys reach their limits.
Ground-penetrating radar (GPR) carried on larger copters makes long profile lines flyable even across heavily crevassed glacier terrain; for example, on the Hallstätter Glacier, 52 km of profiles were recorded, yielding ice thicknesses of up to 70 m and the remaining ice volume.
Finally, echo sounders on UAS open up water bodies that are difficult or impossible to survey by boat – such as glacial lakes – enabling safe and efficient depth surveys.
The talk draws these experiences together into an assessment of where UAS now stand in hydrology and cryosphere research, what accuracies and ranges are realistic, and where the approach usefully complements conventional techniques – efficiently, flexibly and safely, especially in hard-to-access terrain.
ID: 3.30
|Joschka, Geissler
Joschka, Geissler
A flexible, multi-scale and multi-parameter monitoring network for investigating hydro-climatic processes within a forested, mountainous region
Joschka, G.
Weiler, M.
Abstract/Description
Forests create unique hydro-climatic conditions (“microclimates”) that can buffer climatic extremes such as heatwaves and droughts, thereby playing a critical role for diverse ecosystem functioning (e.g. clean water or buffering hydrological extremes), biodiversity, and overall forest resilience. However, the mechanisms, limits, and long-term stability of this climatic buffering capacity under ongoing climate change remain poorly understood and require interdisciplinary research approaches that integrate hydrological, meteorological, ecological, and sociological perspectives.
The “Future Forests” Cluster of Excellence at the University of Freiburg aims to investigate the current and future capacity of forests in providing essential socio-ecological services and to identify pathways towards resilient forest ecosystems capable of maintaining these functions under increasingly extreme climatic conditions. One core observational component of this research cluster is a dense wireless monitoring network designed to quantify and understand hydrological forested catchment conditions across the mountainous, pre-alpine Black Forest region. The network consists of more than 300 novel, IoT-based environmental stations measuring multiple environmental variables, including air temperature and humidity, precipitation or throughfall, snow depth, soil moisture, sap flux and growth of trees, CO2 concentrations, river discharge, water temperature and turbidity.
Here, we present the flexible, multi-scale and multi-parameter monitoring network design, based on a data-driven regionalization framework combining high-resolution environmental clustering to efficiently monitor the entire hydro-climatic variability over our >10.000 km² research domain. In additional to existing approaches, the framework allows to effectively combine different spatial scales (plots, forest stands and catchments) to find the optimal spatial location of catchments and sensor locations to capture the whole range of potential hydro-climatic and forest ecological processes in the selected region. This framework is transferable and designed as an open-source software that can be applied to various other environments and spatial scales. Beyond introducing the monitoring network design, we provide an outlook on how the combination of environmental observations, high-resolution structural forest data, and advanced modeling approaches will enable new insights into hydrological processes, including snow distribution, throughfall redistribution, and soil moisture across spatial scales.
ID: 3.29
|Siebenbrunner, Anna
Siebenbrunner, Anna
Measured glacier ice thickness as constraint on the transition from ice storage to runoff
Siebenbrunner, A.
Keuschnig, M.; and Delleske, R.
Abstract/Description
Alpine glaciers store water as ice, and as they shrink this ice is released as runoff. Both the magnitude and the timing of that runoff depend largely on the volume of ice present today. Ice volume is therefore a central control on glacial runoff, yet it is usually modelled rather than measured and remains poorly constrained. To address this gap, we surveyed ten glaciers in the Eastern Alps using ground-penetrating radar (GPR) over the last two years. The surveys provide distributed ice-thickness measurements, and a coincident digital elevation model is used to derive the underlying bed topography. Together, these datasets constrain the volume of water currently stored as ice, and thus the runoff this storage will release as the glaciers retreat. The bed topography adds a further dimension: it reveals overdeepenings that mark potential sites of future proglacial lakes, which would buffer and redistribute meltwater downstream. By replacing modelled volumes with direct measurements, such surveys reduce a central uncertainty in glacial runoff projections. Extending GPR-based thickness mapping across more catchments would provide an empirical foundation for the next generation of glacio-hydrological models and support water-resource planning in a region where glacial storage is rapidly declining.
ID: 3.25
|Thoenes, Emanuel
Thoenes, Emanuel
Subsurface stormflow recession analysis of different hillslopes
Thoenes, E.
Weiler, M.; Kohl, B.; Blume, T.; and Achleitner, S.
Abstract/Description
Subsurface stormflow (SSF) is a runoff-producing mechanism that can substantially contribute to the stream’s storm hydrograph. Despite its importance, the hidden processes controlling SSF are still not well understood. To study SSF and characterize associated storage-discharge dynamics, we analyzed the recession behavior of multiple SSF events at three trenched hillslopes in a Black Forest catchment, Germany. SSF triggered by natural and artificial rainfall was measured in three trenches (T1–T3). In addition to discharge (Q), water levels were monitored upslope of the trenches. We extracted SSF recession segments and evaluated a single linear reservoir (1LR) model, a two parallel linear reservoirs (2PLR) model, and a power-law relationship −dQ/dt = aQb. These models were selected because they are often used in conceptual hydrological models to simulate subsurface-flow contributions, including SSF.
Recession behavior varied across hillslopes: at T1, most recessions were adequately reproduced by the 2PLR model, whereas at T2 and T3 recessions generally followed 1LR dynamics. The 2PLR fits show that a transient apparent b > 1 can occur from the superposition of two linear reservoirs: b approaches 1 under clear fast- or slow-flow dominance, but steepens during the transition between the two reservoirs. Consistent with this mechanism, T1 had higher apparent nonlinearity (median b = 2.3) than T2–T3 (median b = 1–1.3). The comparison between natural and artificial rainfall events suggests that event-to-event variability in recession timescales is partly driven by changes in the upslope contributing area. At T1, water table dynamics indicate that the 2PLR behavior likely reflects drainage from two vertically distinct zones: an upper, high-conductivity zone represented by the fast reservoir and a deeper, lower-conductivity zone represented by the slow reservoir. At T3, variability in 1LR recession constant was partly linked to frequent double-peaked SSF events, in which the first peak drained faster than the second, suggesting that the second peak reflects drainage from a larger contributing area. At T2, most events were single-peaked and well represented by the 1LR model; less frequent double peaks showed a similar fast-to-slow drainage sequence. Overall, simple reservoir structures reproduced most recessions, but fitted parameters varied between and within events, suggesting event-specific changes in contributing area and/or drainage conditions.
ID: 3.24
|Helfricht, Kay
Helfricht, Kay
Verwendung von modellierten Schneewasserwerten zur Erhebung und Plausibilisierung der Schneedecke im Hochgebirge
Helfricht, K.
Schöber, J.; and Winkler, M.
Abstract/Description
Das in der saisonalen Schneedecke gespeicherte Wasservolumen bildet eine wichtige Grundlage für die hydrologische Vorhersage insbesondere des Abflusses bei Schneeschmelze im Frühjahr und in den frühen Sommermonaten. Während die räumliche Ausdehnung der Schneedecke mittels Fernerkundungsdaten erfassbar ist, sind direkte Messungen des Schneewasseräquivalentes nur an wenigen Messtandorten zu finden und weisen je nach Messmethodik selbst signifikante Fehlerquellen auf.
An einer deutlich größeren Anzahl meteorologischer Messtationen sind Sensoren zur Messung der Schneehöhe verbaut. Mit dem Delta-Snow Modell (Winkler et al 2021) können die Daten der Schneehöhe alleinig in Abhängigkeit des Tages im Jahr und der im Verlauf des Winters abgelagerten Schneeschichten abgeschätzt werden. Die einfache Handhabung dieses Tools ermöglicht eine breite Anwendung in der Praxis.
Neben einem kurzen Einblick in die Theorie des Modells werden Beispiele und Erkenntnisse aus der Anwendung aufgezeigt. Dies beinhaltet die Erstellung von Datensätzen zur Kalibrierung und Validierung hydrologischer Modelle und den Einsatz in der Plausibilisierung von händischen Schneewasserwertmessungen sowie Niederschlagsdaten im Hochgebirge.
Winkler, M., Schellander, H., and Gruber, S.: Snow water equivalents exclusively from snow depths and their temporal changes: the Δsnow model, Hydrol. Earth Syst. Sci., 25, 1165–1187, https://doi.org/10.5194/hess-25-1165-2021, 2021.
ID: 3.22
|Löbel, Johanna
Löbel, Johanna
Erforschung des Grundwasserabflusses in Gebirgsbäche mittels eines innovativen Abflussmessnetzwerks im Alpinen Raum
Löbel, J.
Kattenstroth, B.; Weiler, M.; and Gnann, S.
Abstract/Description
Gebirgsbäche stellen eine entscheidende Wasserressource für Gebirgsregionen sowie deren Vorländer dar, unterliegen jedoch aufgrund zunehmender Trockenheit und schwindender Schneespeicher starken Veränderungen. Die zunehmend anerkannte Rolle des Grundwassers, das entscheidend dazu beiträgt, wie Einzugsgebiete auf diese Veränderungen reagieren, wurde im Alpinen Raum jedoch bislang vergleichsweise wenig untersucht. Grund hierfür ist unter anderem, dass kontinuierliche Messungen in alpinen Einzugsgebieten aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit und limitierten Messmethoden nur beschränkt verfügbar sind. Besonders direkte, klassische Messungen der Grundwasserspeicher über Grundwasserpegel sind in alpinen Regionen außer in den größeren Talaquiferen fast nicht existent. Aber auch eine indirekte Messung über Abflüsse in Quellen und Bächen ist schwierig, da viele Abflusspegel aufgrund intensiver Wassernutzung für solche Analysen meist nicht direkt nutzbar sind.
Ziel des in diesem Beitrag vorgestellten Projektes ist es daher, den Grundwasserabfluss in verschiedenen Gebirgsbächen in kleinen, unbeeinflussten Einzugsgebieten genauer zu untersuchen, die hierfür wichtigsten Landschaftsmerkmale zu identifizieren und zu analysieren, inwieweit das gewonnene Verständnis auf die Skala ganzer Länder übertragen werden kann. Hierfür wird in den Schweizer Alpen ein neues Messnetz aus insgesamt 36 Abflussmessstellen errichtet, welche über sechs größere Einzugsgebiete verteilt sind. Der methodische Ansatz kombiniert dabei kontinuierliche Wasserstandsmessungen mit mobilen, automatischen Salzverdünnungsanlagen, welche spezifisch für dieses Projekt entwickelt wurden und durch die Einzugsgebiete rotieren. Die gewonnenen Daten werden anschließend gemeinsam mit einem schweizweiten Datensatz analysiert, wobei über Wasserbilanzen, Niedrigwasserkennwerte und Rezessionsanalysen das Speicherverhalten der Einzugsgebiete charakterisiert und untersucht werden soll. Präsentiert werden der Messaufbau und die Salzverdünnungsanlagen sowie erste Daten und Ergebnisse. Die Resultate sollen das Verständnis des Grundwasserabflusses in Gebirgsregionen erweitern und so die Grundlage für ein zukunftsorientiertes, nachhaltiges Wasserressourcenmanagement im Alpenraum schaffen.
ID: 3.20
|Gnann, Sebastian
Gnann, Sebastian
Grundwasser im alpinen Wasserkreislauf – Erkenntnisse aus der vergleichenden Hydrologie
Gnann, S.
Abstract/Description
Grundwasser spielt eine wichtige, jedoch oftmals unterschätzte Rolle im alpinen Wasserkreislauf. Grobkörnige Sedimente und geklüftetes Gestein weisen teilweise bedeutsame Speicherkapazitäten auf und können dadurch Regen- und Schmelzwassereinträge abpuffern, bevor diese in Bäche und Flüsse gelangen. Angesichts kleiner werdender Schneespeicher und auftauenden Permafrosts ist ein fundiertes Verständnis dieser Rolle unerlässlich, um abzuschätzen, inwieweit alpine Regionen auch künftig als „Wassertürme“ fungieren. Da sich grundwassergespeister Abfluss nicht flächendeckend direkt messen lässt, bieten sich indirekte, abflussbasierte Methoden als Alternative an: Der Abfluss ist deutlich einfacher zu erfassen und integriert das Speicherverhalten ganzer Einzugsgebiete. Vor allem in Kombination mit ergänzenden Datensätzen (z.B. Schneespeicher, Wasserqualität) können hieraus wichtige Erkenntnisse gewonnen werden. Besonders aufschlussreich sind dabei vergleichende Ansätze, die Einzugsgebiete entlang von klimatischen, geologischen und topographischen Gradienten gegenüberstellen, um aus deren Unterschieden und Gemeinsamkeiten mehr über ihre Funktionsweise zu lernen. Dieser Beitrag geht kurz auf den aktuellen Wissensstand zum Grundwasser im alpinen Wasserkreislauf ein und stellt vorläufige Forschungsergebnisse vor – sowohl aus einer neuen Messkampagne in den Schweizer Alpen als auch aus der Analyse bestehender Datensätze im Rahmen eines großskaligen vergleichenden Ansatzes. Ziel ist ein besseres Verständnis der Rolle des Grundwassers im alpinen Wasserkreislauf sowie die Identifikation der Gebietseigenschaften, die die Speicher- und Abflussdynamik alpiner Einzugsgebiete maßgeblich beeinflussen.
ID: 3.37
|Larcher, Michele
Larcher, Michele
Mehrdeutige Wasserstands-Abfluss-Beziehungen in einem alpinen Wildbach: physikalische Modellierung und Validierung historischer Abflüsse am Villnößerbach/Rio Funes
Larcher, M.
Prati, A.; Dinale, R.; Ghetta, S.; Pisaturo, G. R.; and Righetti, M.
Abstract/Description
Die zuverlässige Erfassung von Abflüssen in steilen alpinen Wildbächen ist eine wiederkehrende praktische Aufgabe für Hochwasserschutz, Warnsysteme und Wasserwirtschaft. Gleichzeitig werden Pegelschlüssel dort häufig durch Geschiebetransport, Sohlenveränderungen, lokale Bauwerke und rasch wechselnde Abflusszustände beeinflusst. Am Pegel Villnößerbach/Rio Funes bei St. Peter/San Pietro in Südtirol wurde eine kombinierte Vorgehensweise aus physikalischer Modellierung, morphodynamischer Analyse und datenbasierter Validierung historischer Abflussreihen entwickelt, deren Grundprinzipien auch auf andere Gebirgsbäche mit vergleichbaren Messproblemen übertragbar sind.
Zunächst wurde ein rund 100 m langer Gerinneabschnitt mit vier Sohlschwellen im Maßstab 1:12 nach Froude-Ähnlichkeit im Labor nachgebildet. Für ein breites Abflussspektrum von Niedrigwasser bis zu seltenen Hochwasserereignissen wurden Versuche unter Klarwasserbedingungen und mit Geschiebetransport durchgeführt. Die Messungen zeigten, dass der ursprüngliche Messquerschnitt zwischen zwei Sohlschwellen keinen monoton steigenden Zusammenhang zwischen Wasserstand und Abfluss liefert. Ursache ist die Verlagerung des Wechselsprungs bzw. des Übergangs von schießenden zu strömenden Strömungsbedingungen in den Bereich des Pegels: Ein identischer Wasserstand kann dadurch mehreren Abflüssen entsprechen. Auf dieser Grundlage wurden Varianten zur Umgestaltung der Messstelle getestet; die bevorzugte Lösung erzeugt einen eindeutigen Pegelschlüssel und kaum Ablagerungen. Im Messbereich sind jedoch geringere Wassertiefen zu verzeichnen und somit ist eine genaue Messung und eine sorgfältige Validierung der Wasserstände sehr wichtig.
Für die vor dem Umbau aufgezeichnete Abflusszeitreihe 1995–2024 wurde anschließend ein Validierungsverfahren entwickelt. Es identifiziert kritische Hochwasserereignisse anhand charakteristischer Wasserstandsmuster und nutzt, sofern verfügbar, Niederschlagsdaten sowie Abflüsse benachbarter Einzugsgebiete zur Plausibilisierung. Von dreizehn potenziell kritischen Ereignissen wurden vier Ereignisse korrigiert und mit ereignisspezifisch verschobenen Pegelschlüsseln beschrieben. Die Ergebnisse zeigen, dass physikalische Modellversuche nicht nur zur baulichen Optimierung einzelner Pegelstationen beitragen, sondern auch eine übertragbare Grundlage für die Qualitätssicherung historischer Abflussreihen in alpinen Wildbächen liefern.
ID: 3.35
|Schöber, Johannes
Schöber, Johannes
Erstellung einer Feststoffbilanz der Ötztaler Ache
Schöber, J.
Schwarz, S.; Rindler, R.; Szauter, S.; Franke, M.; Niedermayr, A.; Reindl, R.; Achleitner, S.; and Hunziker, R.
Abstract/Description
Eine umfassende Kenntnis über den Sedimenttransport in alpinen Bächen ist wichtig für den Betrieb von Infrastruktureinrichtungen und zur Einschätzung des Hochwasserrisikos. In den Ötztaler Alpen kann der Feststofftransport über das hydrographische Messnetz und über die Wasserkraftanlagen quantifiziert werden. Seit zwei Jahrzehnten wird der Schwebstofftransport mittels kalibrierter Trübungssonden und der Geschiebetransport mittels Geophonen an mehreren Messstellen im Einzugsgebiet der Ötztaler Ache gemessen. Noch länger – bis zu 60 Jahre – ermöglichen die Spülungsaufzeichnungen der Wasserfassungen des Kaunertalkraftwerks den Feststofftransport der Ötztaler Alpen zu charakterisieren.
Diese umfassende Datengrundlage wird benutzt, um die Feststoffbilanz der Ötztaler Ache zu ermitteln. Einzelne Seitenbäche werden auf Grundlage von Gebietscharakteristiken bezüglich ihres Geschiebedargebotes klassifiziert. Die Gebietscharakteristika werden auf Basis von Feldmessungen und Laserscans bestimmt. Die Geschiebefrachten werden im Bereich der drei Geophonmessstellen überprüft. Das Verhältnis von Schwebstoff- zu Geschiebefracht wird zur Plausibilisierung im Längsschnitt der Ötztaler Ache benutzt. Die Auswertung der Spülungen der Wasserfassungen zeigen einen deutlichen Anstieg des Feststofftransportes in den Gletscherbächen in den letzten Jahren an.
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