SohlerosRhein: Sohlerosionsversuche an in-situ gewonnenen, bindigen und organischen Bodenproben (Hochwasserschutz Alpenrhein, Internationale Strecke)
Projektleitung
Michael Hengl
Forschungseinrichtung
Bundesamt für Wasserwirtschaft
Projektnummer
101990Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Ein wesentlicher Baustein des Projekts Hochwasserschutz Alpenrhein ist die Aufweitung des Flussbetts. Ziel ist die Entwicklung eines breiten morphodynamischen Flussbetts mit Kiessohle, welches nicht nur mehr Platz für Hochwässer bietet, sondern auch die Gewässerökologie wesentlich verbessert.
In zwei Planungsabschnitten (Diepoldsau und Fußach-Hard) stehen in den Flächen links und rechts des heutigen Rheinbetts feinkörnige Böden von Schluffen über Tone bis Torf an. In diesen Bereichen muss sich erst ein neues Kiesbett ausbilden.
Ziel dieses Projekts im Auftrag der Internationalen Rheinregulierung ist Informationen betreffend Erosionsstabilität dieser Böden bei Strömungsbelastung zu gewinnen. Dazu werden in der Natur entnommene Bodenproben (Größe ca. 1,3 x 0,45 x 0,2 m), sogenannte Bodenmonolithe in eine Rinne eingebaut und deren Stabilität bei verschiedenen hydraulischen Beanspruchungen untersucht.
Es ist davon auszugehen, dass bindige Böden (z.B. plastische Tone) aber auch organische Böden wie Torf mit faseriger Struktur einer gewissen Strömungsbelastung widerstehen. Bei nicht bindigen feinkörnigen Boden wie z.B. Schluff wird angenommen, dass der Erosionswiderstand sehr gering ist.
In weiterer Folge wird versucht den Erosionswiderstand der untersuchten Böden in Beziehung zum Erosionswiderstand kiesiger Flusssohlen bzw. bodenphysikalischer Kennwerte (z.B. Korngrößen, organische Anteile, Drucksondierungen etc.) zu setzen. Damit könnte das zu erwartende Erosionsverhalten an anderen Stellen im Vorland aus den entsprechenden bodenphysikalischen Kennwerten abgeschätzt werden. Dazu erforderlich ist, dass mit den Versuchen eine möglichst große Bandbreite der zu erwartenden Untergrundverhältnisse abgedeckt wird.
Das Erosionsverhalten der Böden hat Auswirkungen auf die praktische Umsetzung der Aufweitung (Initialmaßnahmen, maschineller Aufwand) und den Kiesbedarf für die Entwicklung einer gewässertypischen Kiessohle (Tiefe des während der Aufweitung durch den Fluss durchgeführten Austausches von feinkörnigen Böden gegen Kies).
Schlagwörter (deutsch)
Erosionsstabilität, Flusssohle, Torf, Ton, Schluff, Sohlschubspannung, Versuche
Titel (englisch)
Soil erosion tests on in-situ collected cohesive and organic soil samples (Flood Protection Alpine Rhine, International Route)
Abstract (englisch)
An essential component of the Alpine Rhine Flood Protection Project is the widening of the riverbed. The aim is to develop a wide morphodynamic river bed with a gravel bottom, which not only offers more space for floods, but also significantly improves the river ecology.
In two planning sections (Diepoldsau and Fußach-Hard), fine-grained soils ranging from silts to clays to peat are present in the areas to the left and right of the current Rhine bed. In these areas, a new gravel bed must first develop.
The aim of this project on behalf of the International Rhine Regulation is to gain information on the erosion stability of these soils under flow stress. For this purpose, soil samples taken from nature (size approx. 1.3 x 0.45 x 0.2 m), so-called soil monoliths, are installed in a channel and their stability under different hydraulic loads is investigated.
It is expected that cohesive soils (e.g. plastic clays) but also organic soils such as peat with a fibrous structure resist a certain flow load. Non-cohesive fine-grained soils such as silt are supposed to have very low erosion resistance.
Subsequently, an attempt is made to relate the erosion resistance of the investigated soils to the erosion resistance of gravel riverbeds or to soil physical parameters (e.g. grain sizes, organic fractions, pressure soundings, etc.). This would allow estimating the expected erosion behaviour at other locations in the widening areas from the corresponding soil physical parameters. For this purpose, it is necessary that the tests cover as wide a range as possible of the expected subsoil conditions.
Schlagwörter (englisch)
Erosion resistance, River bed, Peat, Clay, Silt, Bed shear stress, Experiments
Projektziele
Gewinnung von Informationen betreffend Erosionsstabilität von Böden mit Schluff,Ton bzw. Torf für die praktische Umsetzung von Flussaufweitungen im Alpenrhein - Internationale Strecke.
Praxisrelevanz
Das Projekt ist Teil der Planungen für das Hochwasserschutzprojekt Alpenrhein und hat direkte Relevanz für dessen praktische Umsetzung einschließlich Kosten.