Modellanwendungen von SETRAC

SETRAC wurde erfolgreich für die Rückrechnung von Hochwasserereignissen in Österreich, der Schweiz und Frankreich eingesetzt. Weiters wurden Laboruntersuchungen zum Ablagerungsverhalten von Geschiebe in einem Geschiebeablagerungsbecken, sowie Deckschichtbildungsprozesse durch selektiven Transport modelliert.

Das Hochwasserereignis am Sessladbach

Der vom Augusthochwasser 2005 stark betroffene Seßladbach wurde im Zuge einer detaillierten Ereignisdokumentation vom Institut für Alpine Naturgefahren der Universität für Bodenkultur, Wien untersucht. Der Seßladbach mündet in der Gemeinde Kappl (Tirol) als linksufriger Zubringer in die Trisanna und entwässert ein 9,9 km² großes Einzugsgebiet. Während dem Ereignisses wurden ca. 18.000 m³ Geschiebet mobilisiert. Trotz des steilen Gefälles von durchschnittlich 25% konnten keine eindeutigen Spuren eines Murgangs gefunden werden, wenn auch Übergangsformen zum murartigen Transport nicht auszuschließen sind. Da aber auch mit Geschiebetransportformeln im steilen Gefällsbereich hohe Feststoffkonzentrationen erreicht werden, ist die Verwendung eines Geschiebetransportmodells zulässig. Werden im Zuge der Berechnung die Formverluste vernachlässigt, wird der tatsächliche Transport massiv überschätzt. Mit einer geeigneten Berücksichtigung der Sohlformen konnte das Ereignis jedoch gut abgebildet werden. Abbildung 1 zeigt einen Vergleich einer SETRAC Simulation mit Berücksichtigung der Formverluste und dem im Feld aufgenommenen Geschiebetransport. Wie schon andere Rückrechnungen zeigen, überschätzen die aus Laborversuchen hergeleiteten Geschiebetransportformeln den tatsächlichen Geschiebetransport in Wildbächen oft erheblich. Das kann durch die rauen Strukturen der Gerinnesohle erklärt werden. Ein Teil der zum Transport zur Verfügung stehenden Energie wird zur Überwindung dieser Formrauhigkeit verbraucht und steht nicht mehr für den Geschiebetransport zur Verfügung.

 Geschiebefracht Sessladbach

Abbildung 1: Vergleich der Simulationsergebnisse mit dem rekonstruierten Geschiebetransport

Modelltest am Modellversuch Vorderbergerbach

Zur Optimierung des Geschiebeablagerungsraums in Vorderberg/St. Stefan an der Gail wurden am Institut für Alpine Naturgefahren physikalische Modellversuche durchgeführt. Die durch Laserscan ermittelten Ablagerungen können für einen Modelltest von SETRAC herangezogen werden. Für einen Vergleich der zweidimensionalen Ablagerung mit der eindimensionalen SETRAC Simulation wurden durch die Ablagerung zwei parallele Längsschnitte gelegt. Abbildung 2 zeigt die Ablagerungshöhen für den Modellversuch HQ150. Die gemessenen Ablagerungshöhen der Längsschnitte LS 1-1 und LS 2-2 sowie die Ergebnisse der SETRAC Simulation sind in Abbildung 3 dargestellt. Das Gefälle im Einlaufgerinne beträgt 4 % und im Ablagerungsbecken 1 % im Anfangszustand. Mit SETRAC konnten die Ablagerungshöhen als auch diedeponierten Geschiebemengen sehr gut nachgebildet werden. Als Kalibrierungsparameter wurde der kritische Shields Parameter verwendet.

 Modellversuch

Abbildung 2: Ablagerungshöhen und Randbedingungen des Modellversuchs Vorderbergerbach für das HQ150. Die Längsschnitte LS 1-1 und LS 2-2 durch die Ablagerung sind eingezeichnet.

 Ablagerungshoehen

Abbildung 3: Vergleich der Ablagerungshöhen des Modellversuchs Vorderbergerbach mit den simulierten Ablagerungshöhen