Ereignisbasierter Bodenabtrag in einem erosionsanfälligen landwirtschaftlichen Einzugsgebiet : Abweichungen zwischen ABAG-Modellierung und Referenzmessungen

Abstract

Diese Arbeit untersucht den ereignisbasierten Bodenabtrag in einem landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebiet des Oberndorferbachs in Oberösterreich. Ziel der Arbeit ist es, die mit der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) modellierten Bodenabträge mit aus Messdaten abgeleiteten Referenzfrachten zu vergleichen und die Aussagekraft der ereignisbasierten Anwendung der ABAG zu bewerten. Dazu wurden Daten aus dem Zeitraum April bis September 2024 ausgewertet. Auf Basis der Niederschlagszeitreihen wurden einzelne Regenereignisse identifiziert und ereignisspezifische R- und C-Faktoren bestimmt. Die übrigen ABAG-Faktoren wurden rasterbasiert aus Gelände-, Boden- und Landnutzungsdaten abgeleitet. Zur Berechnung der Referenzfrachten wurden Trübungsdaten mithilfe einer Kalibrierfunktion in Schwebstoffkonzentrationen umgerechnet und mit den berechneten Abflusswerten verknüpft. Die Ergebnisse zeigen eine starke Variabilität sowohl der modellierten Bodenabträge als auch der gemessenen Sedimentfrachten zwischen den einzelnen Niederschlagsereignissen. Während die ereignisbasierte ABAG die grundsätzliche Dynamik erosiver Ereignisse abbilden konnte, zeigten sich deutliche Abweichungen zwischen modellierten Bodenabträgen und gemessenen Referenzfrachten. Die berechneten Sediment Delivery Ratios (SDR) verdeutlichen, dass ein erheblicher Anteil des mobilisierten Materials innerhalb des Einzugsgebiets zurückgehalten oder zwischengespeichert wird. Die Arbeit zeigt, dass die ereignisbasierte Anwendung der ABAG einen Mehrwert für die Analyse einzelner Starkregenereignisse bietet, gleichzeitig jedoch mit Unsicherheiten verbunden ist. Insbesondere der Vergleich mit gemessenen Sedimentfrachten verdeutlicht die Grenzen empirischer Erosionsmodelle auf Ereignisebene.

This thesis investigates event-based soil erosion in an agricultural catchment of the Oberndorferbach in Upper Austria. The aim of the study was to compare soil loss modelled with the Universal Soil Loss Equation (USLE) with reference sediment loads derived from measurement data and to evaluate the applicability of the event-based use of the USLE. Data from April to September 2024 were analysed. Based on the precipitation time series, individual rainfall events were identified, and event-specific R and C factors were determined. The remaining USLE factors were derived on a raster basis from topographic, soil, and land use data. To calculate the reference sediment loads, turbidity measurements were converted into suspended sediment concentrations using a calibration function and combined with the calculated discharge values. The results show a high variability of both the modelled soil losses and the measured sediment loads between individual rainfall events. While the event-based USLE was able to reproduce the general dynamics of erosive events, considerable deviations between modelled soil loss and measured reference sediment loads were observed. The calculated Sediment Delivery Ratios (SDR) indicate that a substantial proportion of the mobilized material is retained or temporarily stored within the catchment area. The study demonstrates that the event-based application of the ABAG provides additional value for the analysis of individual heavy rainfall events but is also associated with uncertainties. In particular, the comparison with measured sediment loads highlights the limitations of empirical erosion models at the event scale.