Laborversuche zur Morphodynamik von installierten Raubäumen

Abstract

Totholz übernimmt in Fließgewässern unverzichtbare ökologische Funktionen zum Erhalt der Morphologischen- und Artenvielfalt. Ortsfest installierte Raubäume mit Wurzelteller, die gegendie Fließrichtung orientiert sind, bieten bei Renaturierungen eine Möglichkeit den Totholzanteil im Fließgewässer zu erhöhen. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf die zeitliche Entwicklung der Sohlenmorphologie, abhängig vom Abstand zur Gewässersohle, sind jedoch noch wenig erforscht. Daher wurde in dieser Studie eine systematische Untersuchung in Fließrinnenversuchen durchgeführt.Für die Laborversuche wurden die Raubäume durch eine Kreisscheibe (Wurzelteller) und einem Kreiszylinder (Stamm) idealisiert und als Raubaum (astloser Stamm mit Wurzelteller) und nur Wurzeltellern (ohne Stamm) in schwimmender und sohlen naher Lage untersucht. Im Fokusstanden dabei die Unterschiede und Auswirkungen auf die zeitliche Entwicklung der Kolke und Dünen, sowohl hinsichtlich des Stammes als auch der beiden unterschiedlichen Installationshöhen.Dafür wurden von Beginn jeder Versuchsdurchführung regelmäßige morphologische Laserscans der Sohle durchgeführt. Diese Daten wurden zu Oberflächenmodellen aufbereitet und anhand von Farbkonturdarstellungen und vertikalen Längsschnitten ausgewertet. Damit konnte die Entwicklung von Hauptkolken und Hauptdünen um und im Nachlauf des Wurzeltellers gezeigt werden.Die signifikantesten Unterschiede in Bezug auf Kolktiefe, -lage, -form, Dünenhöhe, -lage und–form traten zwischen solennaher und schwimmender Installation auf. Geringen Einfluss hatte hingegen der Stamm auf die Kolke und Dünen im Nachlaufbereich und keinerlei Einfluss auf die Kolkbildung oberstrom des Wurzeltellers.

In rivers, deadwood plays an essential ecological role in preserving morphological and species diversity. When it comes to river restoration efforts, the installation of stationary trees with upstream-facing root plates provides a means to increase the presence of deadwood in rivers.However, the effects of these structures on the temporal evolution of riverbed morphology,depending on their distance from the riverbed, have been relatively under explored and weretherefore systematically investigated in this study using sediment flume experiments.For this laboratory experiments, trees were idealized as a circular plate (root plate) and a circular cylinder (stem). Both the tree (stem with root plate) and root plates alone (without the stem) were examined in floating and near-bed positions. The study focused on the differences and impacts on the temporal development of pools and dunes, considering the stem and the two different installation heights.To achieve this, regular morphological laser scans of the flume bed were conducted from the beginning of each trial. These scans were processed into surface models and analyzed using color contour plots and vertical longitudinal profiles. This approach enabled us to illustrate the development of main pools and dunes around and downstream of the root plate.The most significant disparities in terms of pool depth, location, shape, dunes height, location,and shape were observed between near-bed and floating installations. The stem, on the otherhand, had little influence on the pools and dunes downstream of the structure and had no impacton pool formation upstream of the root plate.