Erfassung und Interpretation von hydro-morphologischen Veränderungen nach dem Hochwasserereignis im September 2024 an der Pielach

Abstract

Im September 2024 kam es im Osten Österreichs, insbesondere in Niederösterreich, zu einem massiven Hochwasser infolge eines mehrtägigen Starkregenereignisses. Durch diese Wassermassen wurden Sedimente und andere Feststoffe in Bewegung gesetzt, wodurch es zu Geländeveränderungen und großen monetären Schäden in den betroffenen Gebieten kam. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erfassung und Interpretation der hydromorphologischen Veränderungen entlang eines Abschnittes der Pielach nach dem 100-jährigen Hochwasser im September 2024. Zu diesem Zweck wurde aus den Airborne Laser Bathymetrie (ALB)-Punktwolken von 2023 und 2024 je ein digitales Geländemodell (DGM) abgeleitet. Um die Genauigkeit der DGM zu erhöhen, wurde in einem ersten Schritt eine Refraktionskorrektur der Unterwasserpunkte der Punktwolke durchgeführt. Das dafür benötigte Modell der Wasseroberfläche wurde durch die Verdichtung von manuell digitalisierten Querschnitten der Oberfläche entlang der Flussachse modelliert [6]. Die Qualität der Bodenpunktklassifizierung ist maßgeblich für die räumlich variable Genauigkeit der DGM. Aufgrund des Aufnahmezeitpunkts besitzt die Bodenpunktklassifizierung für Oktober 2024 jedoch nicht die gleiche Güte wie die Klassifizierung von 2023. Aus diesem Grund wurde daher in den Fokusgebieten der Arbeit die Bodenpunkt-klassifizierung von 2024 durch zeitintensive manuelle Überarbeitung ergänzt und ausgebessert.Aus den DGM wurde anschließend das DGM der Differenzen (engl.: DEM of Differences, DoD) berechnet. Die DoD-Methode ermöglicht eine rasche Ermittlung von Geländeveränderungen für ein großflächiges Gebiet. Die statistisch signifikanten Höhendifferenzen wurden über die räumlich variable Genauigkeit des DoD sowie den t-Wert jedes Gitterpunkts nach den Methoden von Kraus et. al. [5] und Wheaton et. al. [11] berechnet.Zwischen Februar 2023 und 2024 kam es zu beträchtlichen hydromorphologischen Veränderungen entlang der Pielach. Das Flussbett verbreiterte sich stellenweise um über 20 m und durch große Mengen an Sedimentablagerungen veränderte sich die Linienführung der Pielach. Es kam bei den an die Pielach angrenzenden Landschaftsstrichen zu Geschiebeanlandungen von mehreren dm Höhe. Neben den hydromorphologischen Veränderungen sind in den Ergebnissen auch künstlich geschaffene Höhendifferenzen erkennbar, die durch Bauarbeiten oder Material-verlagerungen wie Ab- und Antransport von Rohstoffen entstanden sind.

In September 2024 eastern Austria, Lower Austria in particular, experienced several days of heavy rainfall, that was followed by several massive flooding events. Because of this, a large amount of sediments was set in motion, leading to morphological changes in the terrain and significant financial damage in affected areas. The focus of this study lies on the documentation and interpretation of hydro-morphological changes along a section of the Pielach following the once in a century flood in 2024. For the documentation of the changes one digital elevation model (DEM) each was derived from two ALB point clouds from 2023 and 2024. To accurately model the terrain, a refraction correction was first applied to the underwater points. The necessary water surface model was generated by compacting Cross-Sections of the water surface along the river axis [6]. The quality of the ground point classification is essential for the spatially variable accuracy of the DEM. The quality of the ground point classification of 2024, however, was not sufficient in certain areas due to the seasonal effects in play during the measurements. To make up for this the 2024 ground point classification was supplemented and refined through a time-consuming manual process in the focus areas of this study.After this the DEM of Differences (DoD) was calculated from the two DEM. The DoD method makes it possible to rapidly determine terrain changes over a large area. The actual height changes were derived via the local spatially variable DoD-accuracy and the student-t-value of each grid point using a combination of the methods described by Kraus et. al. [5] and Wheaton et. al. [11].The results show that the flooding has caused significant hydro-morphological changes study area. The width of the riverbed increased by over 20m and several large sediment deposits changed the course of the Pielach in its riverbed. Sediment deposits also increased the height of the terrain adjacent to the river by several centimetres. Besides these changes caused by the flood in September 2024 man-made height changes also occurred in the studied timeframe. These can mainly be attributed to redistributed materials and construction work.