Report 76 Band 4 - BOKU...Projektleitung: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Hübl Johannes Mitarbeiter: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Loiskandl Willibald DI Gruber Harald DI Holzinger

Universität für Bodenkultur Wien Department Bautechnik und Naturgefahren

Institut für Alpine Naturgefahren (IAN) Peter Jordan Str. 82 Tel.: #43-1-47654-4350 A-1190 WIEN Fax: #43-1-47654-4390

IAN REPORT 76 Band 4 Hochwasserschutz durch die Reaktivierung von

Überflutungsräumen: Evaluierung des Systemverhaltens im Verbauungsprojekt „Pertisauer Wildbäche“:

Simulationen des Abflussgeschehens und Monitoring- und Warnsystem Pertisau

Im Auftrag:

Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung

Gebietsbauleitung Westliches Unterinntal

Wien, Dezember 2005

Projektdatenblatt

Im Auftrag von: Forsttechnischer Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung,

Gebietsbauleitung Westliches Unterinntal

GZ: 6475/21-2001

Projektleitung: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Hübl Johannes

Mitarbeiter: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Loiskandl Willibald

DI Gruber Harald

DI Holzinger Gerhard

DI Janu Stefan

DI Kraus Dagmar

DI Moser Markus

DI Pichler Andreas

Ing. Zott Friedrich

Report Nr. 76 Band 4

Referenz (Literaturzitat): HÜBL, J., LOISKANDL, W., GRUBER, H, HOLZINGER, G., JANU,

St., KRAUS, D., MOSER, M,, PICHLER, A., ZOTT, F. (2005): Hochwasserschutz durch die Reaktivierung von Überflutungsräumen: Evaluierung des Systemverhaltens im Verbauungsprojekt „Pertisauer Wildbäche; IAN Report 76 Band 4, Institut für Alpine Naturgefahren, Universität für Bodenkultur-Wien (unveröffentlicht)

Wien, im Dezember 2005

Universität für Bodenkultur Department Bautechnik und Naturgefahren

Institut für Alpine Naturgefahren

Peter Jordan Str. 82 Tel.: #43-1-47654-4350 A – 1190 Wien Fax: #43-1-47654-4390

Report 76: Hochwasserschutz durch die Reaktivierung von Überflutungsräumen: Evaluierung des Systemverhaltens im

Verbauungsprojekt „Pertisauer Wildbäche“: Band 4: Simulationen des Abflussgeschehens und

Monitoring- und Warnsystem Pertisau

Inhaltsverzeichnis

M:\Reports\REP0076\bericht\Band 4\Text\Report 76 Band 4.doc I

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG UND METHODIK ...........................................................................1

2 SIMULATION DES ABFLUSSGESCHEHENS ....................................................3

2.1 Vermessung und Geländemodellerstellung ......................................................4

2.1.1 Terrestrische Vermessung...................................................................................5 2.1.2 Geostatistische Oberflächengenerierung mittels Variogramme und Kriging .......7 2.1.3 Kenndaten der nördlichen Ausleitungsfläche.......................................................9

2.2 Bodenphysikalische Erhebungen....................................................................10

2.2.1 Angewandte bodenphysikalische Verfahren......................................................11 2.2.2 Zusammenfassung der Ergebnisse ...................................................................13

2.3 Hydraulische Simulation .................................................................................14

2.3.1 Simulationskonzept............................................................................................14 2.3.2 Hydrologische Eingangsgrößen.........................................................................16 2.3.3 Vergleich hydrologischer Kennzahlen bei unterschiedlicher Gridgröße ............17 2.3.4 Vergleich der Abflüsse in Kontrollquerschnitten in der Ausleitungsfläche .........20 2.3.5 Vergleich der Abflüsse in der Ausleitungsfläche................................................21 2.3.6 Vergleich der Abflüsse für unterschiedliche Infiltrationsraten nach der

Rückeinleitung ...................................................................................................25 2.3.7 Reduktion der Abflussfracht aufgrund variabler Infiltrationsraten ......................26 2.3.8 Zusammenfassung der Simulationsergebnisse.................................................27

3 MONITORING- UND INFORMATIONSSYSTEMS DRISTENAU .......................28

3.1 Begründung der Errichtung eines Informationssystems .................................28

3.2 Randbedingungen der Systemkonzeption ......................................................28

3.3 Systemkonzeption ..........................................................................................29

3.4 Energieversorgung .........................................................................................31

3.5 Sensorik..........................................................................................................32

3.5.1 Abflusstiefe ........................................................................................................32 3.5.2 Niederschlag......................................................................................................33

3.6 Datenübertragung...........................................................................................34

3.7 Datenauswertung und Datenarchivierung.......................................................35

3.8 Wartung und Instandsetzung ..........................................................................35

3.9 Rechtliche Grundlagen ...................................................................................36

3.10 Informationsfluss.............................................................................................36

Inhaltsverzeichnis

M:\Reports\REP0076\bericht\Band 4\Text\Report 76 Band 4.doc II

3.11 Kosten.............................................................................................................38

3.12 Inbetriebnahme und Beispieldatensatz...........................................................39

3.12.1 Abnahme der Station .........................................................................................39 3.12.2 Ereignis vom 22./23. August 2005.....................................................................41

3.13 Erstellung Pegelschlüssel ...............................................................................44

3.14 Schlussfolgerungen ........................................................................................47

4 LITERATURVERZEICHNIS................................................................................49

IAN Report 76 Band 4

M:\Reports\REP0076\bericht\Band 4\Text\Report 76 Band 4.doc 1

1 Einleitung und Methodik Die wissenschaftliche Betreuung des Projektes „Pertisauer Wildbäche“ wurde vom

Institut für Alpine Naturgefahren (Department für Bautechnik und Naturgefahren) an

der Universität für Bodenkultur Wien in Zusammenarbeit mit dem Institut für

Hydraulik und landeskultureller Wasserwirtschaft und dem Institut für

Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau (Department für Wasser,

Atmosphäre und Umwelt) an der Universität für Bodenkultur Wien übernommen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll der vom Forsttechnischen Dienst für

Wildbach- und Lawinenverbauung (Gebietsbauleitung Westliches Unterinntal) im

Rahmen des Verbauungsprojektes angeführte Verbauungsgrundgedanke in seiner

Wirkungsweise wissenschaftlich evaluiert und die Dienststelle in der Durchführung

hinsichtlich der Auswirkungen, Möglichkeiten und Alternativen des formulierten

Projektsgedankens unterstützt werden.

Der Verbauungsgrundgedanke orientiert sich an der Vorstellung, in land- und

forstlicher Nutzung stehende Überflutungsräume in den Karwendeltälern zu

reaktivieren, um auf diesen Flächen die Möglichkeit einer Kappung der Abflussspitze

infolge Ausleitung und Versickerung zu erreichen. Ziel des Schutzprojektes ist es, die

Abflussspitze im Ortsgebiet von Pertisau (Gemeinde Eben, Bezirk Schwaz) auf eine

der Gerinnekapazität entsprechenden Höhe zu dämpfen, um dadurch Überflutungen

im Ortsgebiet zu vermeiden.

Die Evaluierung des Verbauungskonzeptes erfolgt im Teileinzugsgebiet „Dristenau“.

In diesem Band wird unter Einbeziehung der bisher gewonnenen Ergebnisse aus

den bereits abgeschlossenen Arbeiten „WLS Report Band 1: Modellaufbau und

Methodik“ (HÜBL et al. 2002) und „Zwischenbericht: Bodenphysikalische

Erhebungen“ (LOISKANDL et al. 2003) auf der nördlichen Überflutungsfläche eine

Sensibilitätsanalyse durchgeführt, um die Dämpfung der Hochwasserwelle durch

fließende Retention und Versickerung zu beschreiben.

Die Geländeoberfläche der Ausleitungsstrecke wird mit geostatistischen Verfahren

ermittelt, um das Makrorelief nachbilden zu können. Mittels einer hydraulischen 2D

Simulation können aus der Geländeoberfläche die bevorzugten Abflussbahnen

ermittelt werden, auf denen die maßgebliche Infiltration erfolgen wird. Die

Infiltrationsraten werden in einer weiteren hydraulischen Simulation variiert, sodass



die Retentionswirkung der Ausleitungsfläche für unterschiedliche Szenarien

berechnet werden kann.

Das Kapitel 3 beinhaltet die Beschreibung des Monitoring- und Informationssystem

Pertisau für das Teileinzuggebiet Dristenau. Das Monitoringsystem besteht aus einer

Messstation im Ortsbereich Pertisau (hm 5.00), einer Station im Mittellauf (hm 29.00)

und einer Station im Oberlauf im Bereich des Ausleitungsbauwerkes (hm 36.47).

In den Messquerschnitten wird jeweils die Abflusstiefe durch einen Radar-Pegel

erfasst. Die oberste Station zeichnet zusätzlich den Niederschlag, die Lufttemperatur

und Feuchtigkeit auf.

Jede der drei Stationen kann einzeln über eine Telefon – Funkstrecke abgerufen

werden. Beim Erreichen von vordefinierten Alarmwerten kann jede Station

eigenständig Warnungen an festgelegte Adressaten (z.B. Gebietsbauleitung,

Gemeinde, Feuerwehr, Boku, usw.) mittels SMS, Email oder Fax absenden. Zurzeit

erfolgen diese Meldungen durch Absenden einer SMS an die Gebietsbauleitung und

an das Institut für Alpine Naturgefahren.



2 Simulation des Abflussgeschehens Die numerischen Simulation des Abflussgeschehens erfolgte für die nördliche

Überflutungsfläche im Teileinzugsgebiet Dristenau (Abbildung 1), da zum Zeitpunkt

der Bearbeitung des Projektes die Bauarbeiten an der südlich gelegenen (oberen)

Ausleitungsfläche noch nicht abgeschlossen waren.

a) b)

Abbildung 1: a) Einzugsgebiet des Pletzachbaches mit Teileinzugsgebiet Dristenau (grün) b) Teileinzugsgebiet Dristenau mit den 2 Überflutungsflächen. Die nördliche Überflutungsfläche wurde für die numerischen Simulationen des Abflussgeschehens herangezogen

Als Datengrundlage dient neben einer detaillierten terrestrischen Vermessung in

ausgewählten Teilbereichen der Ausleitungsflächen eine umfassende Kartierung der

Rauhigkeiten mit Geschiebeanalysen zur Bestimmung der Korngrößenverteilung.

Aus der terrestrischen Vermessung wurde mittels eines geostatistischen Verfahrens

ein digitales Geländemodell für die gesamte Ausleitungsfläche „synthetisch“

generiert.

Die durch die Ausleitung auf die nördliche Fläche angenommene Abflussdämpfung

wurde für unterschiedliche Infiltrationsraten mit dem Softwareprogramm FLO-2D

berechnet.

Zielvorstellung: Die numerische hydraulische Simulation der Abflussvorgänge der nördlichen

Überflutungsfläche soll eine modellhafte Vorstellung der Wellenverformung bei einem

Bemessungsabfluss unter Berücksichtigung möglicher Infiltrationsraten erlauben, um

das Schutzkonzept auf die Wirksamkeit überprüfen zu können.

Simulationsfläche



2.1 Vermessung und Geländemodellerstellung

Da die Vermessung der in sich sehr inhomogenen, teilweise dicht bestockten

Überflutungsfläche mittels terrestrischer Aufnahme nur mit außerordentlich hohem

Aufwand möglich gewesen wäre, wurde auf geostatistische Methoden zur

Berechnung der Geländeoberfläche der Gesamtfläche zurückgegriffen. Dazu wurden

zwei Probeflächen (Fläche 1 mit rund 3000 m² und Fläche 2 mit rund 1000 m²)

detailliert mittels terrestrischer Vermessung aufgenommen, ebenso die als

Randbedingung geltenden Flutmulden und Straßen (Abbildung 3). Über diese

Probeflächen wurden Variogramme (mit Surfer 8) gerechnet und mittels Kriging-

Verfahren die kleinräumige vertikale Struktur der Probefläche auf die grob

aufgenommene Gesamtfläche aufmodelliert. Das gesamte Geländemodell ergibt sich

somit aus den detailliert vermessenen Bereichen außerhalb des eigentlichen

Überflutungsbereiches und der mittels Krigingverfahren modellierten

Überflutungsfläche.

Abbildung 2: Vermessung im Dezember 2002



2.1.1 Terrestrische Vermessung

Für den gesamten Projektsbereich gab es eine Vermessung von Zivilingenieur DI

Gottfried PÜLLBECK, die jedoch für die Aufgabenstellung dieses Projektes nicht

ausreichte. Deshalb wurden vom Institut für Alpine Naturgefahren ergänzende

Vermessungsarbeiten von 2001 – 2003 durchgeführt.

Als Vermessungsgerät kam ein elektrooptischer Theodolit der Firma Leica (TC 1010)

zum Einsatz.

• Dezember 2001: Gerinne von der Mündung in den Achensee bis zum

Sportplatz; Dristenau nördliches und südliches Ausleitungsbauwerk (vor

Baubeginn) und Teile der Überflutungsfläche;

• Sommer 2002: nördliches Ausleitungsbauwerk (aktuell); Sohlenpunkte

Dristenau;

• Dezember 2002 (Abbildung 2): Referenzflächen; nördliche Flutmulde mit

Einleitung; Polygonzug von KT 41-119 bis KT 279-119;

• November 2003: Detailvermessung im Bereich der drei Pegelmessstationen.

Durch die terrestrische Vermessung und die Vermarkung von Fixpunkten sollen

einerseits die Grundlagen für weitere Berechnungen (Eingangsdaten für die

hydraulischen Simulationen, die Längs- und Querprofilerstellung, und die

übersichtliche Darstellung der Berechnungsergebnisse) geschaffen und andererseits

für den Auftraggeber ein Punktenetz für zukünftige Detailvermessungen bereitgestellt

werden.

Aufgrund des sehr großen Vermessungsbereiches wurde vor der Detailaufnahme ein

Polygonzug mit fix vermarkten Standpunkten eingemessen (um systematische

Vermessungsfehler weitgehend auszuschalten bzw. nicht über die ganze

Vermessung mitzuziehen) und am Beginn und am Ende über KT Punkte in ein

absolutes Koordinatensystem (GAUSS-KRÜGER- Österreich) eingehängt. Erst nach

Fertigstellung dieses Polygonzuges und einer anschließenden Fehlerrechnung

wurden die Detailvermessungen durchgeführt.

Alle im Bereich des Polygonzugs liegenden KT Punkte wurden zur

Genauigkeitssteigerung mit aufgemessen. Die fix vermarkten Standpunkte galten

nach der Fehlerkontrolle als Fixpunkte für die Detailvermessung. Im Zuge der



genauen Aufnahmen kam es zur weiteren Verdichtung des Fixpunktenetzes. Die

Vermarkung erfolgte hauptsächlich mit Messnägeln, teilweise aber auch mit

Kunststoffmarken auf nicht befestigtem Untergrund.

Bei der Detailaufnahme der 2 Referenzflächen in der nördlichen Flutmulde des

Teileinzugsgebiet Dristenau sowie der Einleitungs- Ausleitungsflächen, Strasse und

Dämme wurden ca. 500 Punkte vermessen.

Abbildung 3: Eingemessene Punkte für die nördliche Überflutungsfläche im Teileinzugsgebiet Dristenau



2.1.2 Geostatistische Oberflächengenerierung mittels Variogramme und Kriging

Das gesamte Geländemodell ist ein Produkt aus terrestrischer Vermessung

außerhalb und einer statistischen Schätzung der Oberfläche innerhalb des

Überflutungsbereiches, wobei die Umrandung des Schätzbereiches (Flutmulde und

Forststrasse) sehr genau vermessen wurde. Die Vermessung innerhalb des

Überflutungsbereiches (Fläche 1, Fläche 2, sh. Abbildung 3) dient zur Generierung

des „gerichteten Rauschens“ der Geländeoberfläche mittels geostatistischer

Schätzverfahren.

Mit einem Variogramm wird ein Maß angegeben, wie schnell sich gewisse

Eigenschaften sich in Bezug auf den Durchschnitt ändern. Das Grundprinzip ist, dass

zwei Beobachtungen die näher beieinander liegen ähnlicher sind, als zwei

Beobachtungen die weiter voneinander entfernt sind. Da die meisten Prozesse

meistens eine bevorzugte Richtung aufweisen, ändern sich die Werte in einer

Richtung schneller als in einer anderen. In so einem Fall ist ein Variogramm eine

Funktion nach der Richtung.

Ein Variogramm ist eine dreidimensionale Funktion mit zwei unabhängigen

Varaiablen (Richtung θ und getrennter Abstand h) und einer von diesen abhängigen

Variablen (Variogrammwert (γ (θ, h)). Für die Definition eines Variogrammes ist der

Schwellenwert, der Funktionsbereich, der Nuggetwert und die Anisotropie

anzugeben.

Da es schwierig ist eine dreidimensionale Oberfläche darzustellen, geschweige denn

eine dreidimensionale Funktion (Modell) an ihr anzupassen, sind Variogramme

zweidimensional dargestellt (XY-Plot).

Der XY-Plot eines Variogramms ist ein Radialschnitt („wie ein Stück von einer Torte“)

vom Variogrammgrid, den man sich wie die Oberfläche eines Trichters vorstellen

kann.

Die Generierung des synthetischen Geländemodells erfolgte mit dem Softwarepaket

Surfer 8. Dabei wurde ein angepasstes Variogrammodell mit dem Kriging

Algorithmus erstellt.



• Nugget Effekt: Quantifiziert die Fehler und Störungen der Daten und die

kleinmaßstäbliche Variabilität.

• Skalierung (C): Ist die vertikale Skala für den strukturierten Bestandteil des

Variogrammes. Jeder Bestandteil eines Variogrammmodells hat eine eigene

Skala.

• Varianz: Ist die quadratisch mittlere Abweichung der Einzelwerte vom

Mittelwert. 2

1 1²

var

N N

i ii i

z z

N N= =

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ ∑

• Modellkurve: Zeigt die Kurve des verwendeten Modells

• Experimentelle Variogrammkurve: Zeigt die Gruppen der Variogrammpaare in

einem Plot, mit getrennten Distanzen und dem berechneten Variogramm an.

Mit steigender Rastergröße ergibt sich selbstverständlich auch eine Generalisierung

der Geländeoberfläche.

In Abbildung 4 und Abbildung 5 sind die Variogramme der detailliert vermessenen

Flächen 1 und 2 innerhalb des nördlichen Überflutunugsbereiches und die daraus

generierten synthetischen Oberflächen der gesamten Überflutungsfläche dargestellt.

a ) b )

Abbildung 4: a) Variogrammmodell der Fläche 1 (Szenario 1) b) Generiertes Geländemodellder Überflutungsfläche)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Lag Distance (h)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

Sta

nd

ard

ize

d V

ari

og

ram

Variogramm Szenario 1

101600 101700 101800 101900 102000

254700

254800

254900

255000

255100

255200

255300

255400

255500



0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Lag Distance (h)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Sta

nd

ard

ize

d V

ari

og

ram

Variogramm Szenario 2

Abbildung 4 zeigt das für die Fläche 1 angepasste Variogramm. Die Anpassung

erfolgte mittels einer GAUSSschen Verteilung (Skalierung C = 1,09; Länge A = 19,2;

Anisotropie = 2; Winkel = 97,71).

a ) b )

Abbildung 5: a) Variogrammodell der Fläche 2 (Szenario 2) b) Generiertes Geländemodell (rot: Überflutungsfläche)

Abbildung 5 zeigt das für die Fläche 2 angepasste Variogramm. Die Anpassung

erfolgte mittels einer Exponentialverteilung (Skalierung C = 1,5; Länge A = 14;

Anisotropie = 2; Winkel = 122,4).

Die auf diesem Wege errechneten Geländeoberflächen weichen nur geringfügig

voneinander ab.

2.1.3 Kenndaten der nördlichen Ausleitungsfläche

Beauschlagbare Fläche 290.000 m² Ausleitungsbauwerk bei hm 24.04 Ausleitung bei hm 24.15 Rückleitung bei hm 16.10 Mittleres Gefälle der Fläche 3 Prozent Mittlere Länge der Ausleitfläche 660 Meter Länge der Ausleitmulde 566 Meter Länge der Rückleitmulde 540 Meter

Tabelle 1: Kenndaten der nördlichen Ausleitungsfläche

101600 101700 101800 101900 102000

254700

254800

254900

255000

255100

255200

255300

255400

255500



2.2 Bodenphysikalische Erhebungen

Die Erhebungen wurden am Institut für Hydraulik und landeskulturelle

Wasserwirtschaft durchgeführt und sind in Band 2 „Bodenphysikalische Erhebungen“

(LOISKANDL, et al. 2003) detailliert dargestellt.

Da der Erfolg der geplanten Schutzmaßnahmen zu einem großen Teil vom

Infiltrationspotential der Überflutungsflächen abhängt, wurden die

Bodeneigenschaften durch Erhebungen und Analysen im Feld als auch im Labor

ermittelt, um die Infiltrationsleistungen (ks-Werte) der Überflutungsflächen beurteilen

zu können.

Die Lage der Standorte der Beprobungen zeigt Abbildung 6.

Abbildung 6: Lage der Standorte der Beprobungen in den Ausleitungsflächen



2.2.1 Angewandte bodenphysikalische Verfahren

Die Ansprache der Profilgruben erfolgte in Anlehnung an die bodenkundliche

Kartieranleitung (AG Bodenkunde, 1982).

Zur Abschätzung der Heterogenität der Überflutungsflächen wurden im Nahbereich

der Profilgruben Schlagstockbohrungen durchgeführt (Abbildung 7).

0 cm

10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

50 cm

60 cm

70 cm

80 cm

90 cm

100 cm

PROFILGRUBEN

E M

SCHLAGSTOCKBOHRUNGEN

Profil 1 Profil 1aProfil 4Profil 3Profil 2 Profil 2bProfil 2aProfil 1b

E M

Legende:

Kies

Hummus

Lehm

Übergang

Sand

Schluff

Ton

D A1-1

Abbildung 7: Bodenaufbau am Erhebungsstandort D A1-1

Bei den Feldversuchen wurde der vom Makroporeneinfluss dominierte ks-Wert mittels

Doppelringinfiltrometer ermittelt. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgte in

Anlehnung an die neueste Ausgabe der „Methods of Soil Analysis“. Durch die

Anordnung des Infiltrationsversuches als Doppelringinfiltration war die Untersuchung

einer bevorzugt vertikalen Wasserbewegung gewährleistet. Die unterhalb liegende

durchlässigere Bodenschicht lässt die Annahme eines Einheitsgradienten zu. Daher

kann die versickerte Menge beziehungsweise die Filtergeschwindigkeit annähernd

dem Durchlässigkeitsbeiwert gleichgesetzt werden. Diese ks-Werte sind den

oberflächennahen Bodenschichten zuzuordnen.

Mit den entnommenen gestörten (Bestimmung der Kornverteilung) und ungestörten

(Bestimmung der Durchlässigkeit) Proben wurden die Laborversuche durchgeführt.

Die Durchlässigkeit wurde bei den Stechzylinderproben mittels dem Verfahren mit

aufsteigendem Wasserspiegel bestimmt.

Die Korngrößenanalyse wurde in Anlehnung an die ÖNORM L 1061 durchgeführt.

Die Abtrennung der Fraktionen erfolgte über Nasssiebung und Schlämmanalyse. Die

Resultate der Korngrößenanalysen sind beispielhaft in Abbildung 8 dargestellt.



Abbildung 8: Beispiel einer Korngrößenverteilung an der Station Dristenau D A1-1

Bei der Bestimmung der Bodenart wurde zwischen den Fraktionen des Feinbodens

(< 2 mm) und des Grobbodens (> 2 mm) unterschieden.

Für die Bodenarten des Feinbodens existieren Erfahrungswerte für die

Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der effektiven Lagerungsdichte (z.B.: in AG

Boden, 1996). Da jedoch weder die Lagerungsdichte noch die Trockendichte

bekannt sind, wird die Abschätzung der Durchlässigkeit aufgrund der Bodenart des

Feinbodens nur als Richtwert verwendet.

Für die Bestimmung der Durchlässigkeit nach der Bodenart des Grobbodens wurde

die Formel von BEYER verwendet, die für natürlich gelagerte, durch den

Glazialdruck verfestigte deutsche Sandböden entwickelt wurde. Die Abhängigkeit

des ks-Wertes vom Porenanteil ist sicher stärker als die von der Ungleichkörnigkeit,

doch besteht auch ein enger Zusammenhang zwischen der Ungleichkörnigkeit und

dem Porenanteil, sodass in den Fällen, bei denen der Porenanteil nicht bekannt ist,

die aus der Kornverteilung ermittelbare Ungleichkörnigkeit ein guter Ersatz ist.



ks = CB . de²

ks [m/s] Durchlässigkeitsbeiwert

de [mm] Effektiver Korndurchmesser; zumeist wird de = d10 gesetzt

CB [-] Empirischer Koeffizient; hängt nach BEYER streng von der Ungleichkörnigkeitszahl U

ab. Diese Abhängigkeit wurde von BEYER in einem Nomogramm dargestellt und kann

durch die Beziehung CB = 4,5 . 10−3 . log (500/U) angenähert werden.

Neben den Feld- und Laboruntersuchungen wurden jeweils Messstationen auf den

zwei Überflutungsflächen eingerichtet und mit Wasserspannungssensoren

(WATERMARK) und Wassergehaltssensoren (VITEL) ausgestattet. Diese dienen zur

Erfassung der Bodenwassergehaltscharakteristik über den Projektszeitraum.

2.2.2 Zusammenfassung der Ergebnisse

Ein wesentlicher Kennwert zur Beschreibung der Infiltration ist der ks-Wert. In Tabelle

2 sind die Ergebnisse der unterschiedlichen Untersuchungsmethoden, unterteilt nach

drei charakteristischen Schichten dargestellt.

Tiefe [cm]

Standort D A1-1 ks [m/s]



5-20 1,3*10-6 -3,1*10-6 1,2*10-4 4,1*10-4 - 1,7*10-6

20-40 4,1*10-3 0,6*10-3 0,9*10-3

40-60 2,9*10-4 3,5*10-5 1,1*10-3

Tabelle 2: Gegenüberstellung der ermittelten ks-Werte

Von entscheidender Bedeutung für die Versickerungsleistung in den

Ausleitungsflächen ist als limitierender Faktor die oberste Bodenschicht anzusehen,

die generell die kleinsten ks-Werte aufweist. In tieferen Schichten treten ebenfalls

immer wieder feine Einlagerungen auf. Durch die abschließende Bewertung der

Bodenparameter in Hinblick auf bevorzugte Fließwege (Gräben, etc.) und

Vernässungsstellen können Richtwerte für die Versickerungsleistung der

Ausleitungsflächen ermittelt werden. Diese stellen einen unverzichtbaren Teil der

Simulation des Abflussgeschehens dar.

Die bodenphysikalischen Erhebungen wurden vom Institut für Hydraulik und

landeskultureller Wasserwirtschaft der Universität für Bodenkultur Wien bis zum

Herbst 2004 fortgesetzt.



2.3 Hydraulische Simulation

2.3.1 Simulationskonzept

Die hydraulische Simulation der nördlichen Ausleitungsfläche benötigt folgende

Eingabeparameter:

o Digitales Höhenmodell (synthetisch generiert aus Fläche 1 (Szenario 1) und

Fläche 2 (Szenario 2))

o Zuflussganglinie (entsprechend Angaben des Auftraggebers)

o Fließrauhigkeiten (Strickler-Beiwerte)

o Bodenphysikalische Parameter (ks-Werte)

Für die Simulation wird nur die Zuflussganglinie als hydrologische Eingangsgröße

verwendet, ein allfälliger Niederschlag auf die Ausleitungsfläche bleibt

unberücksichtigt.

Zur Verringerung der Simulationszeiten und zur Erhöhung der numerischen Stabilität

werden mittels des TIN basierten 2D Hydraulikprogrammes FLUMEN die Fließwege

in der Ausleitungsfläche bestimmt (Abbildung 9). Das Verhältnis von benetzter

(durchflossener) zu unbenetzter Fläche dient zur Flächenreduktion der potentiellen

Infiltration in dem rasterbasierten 2D Hydraulikprogramm FLO-2D. Die mit FLUMEN

ermittelte Flächenreduktion (ca. 35 %) wird durch eine zufallsverteilte Unterbindung

der Infiltration auf ebendiesem Flächenanteil berücksichtigt.

Abbildung 9: Berechnete Fließwege, basierend auf Szenario 1 mittels FLUMEN



Die in der Überflutungsfläche vorhandenen ausgeprägten Grabensysteme und

Vernässungsstellen werden manuell, ohne Anspruch auf detaillierte Abbildung der

Realität, durch Tieferlegung der Höhe der Gridzellen bzw. Verhinderung der

Infiltration in die Simulation eingebaut. Diese fiktiven Gräben sollen die real im

Überflutungsgebiet befindlichen Tiefenlinien repräsentieren.

Dies ermöglicht die Berücksichtigung des stark strukturierten Geländes in einem

Rastermodell mit Gridgrößen von 15 bis 25 Metern. In der Ausleitungsfläche können

die Abflusstiefen und Abflussgeschwindigkeiten zu jedem beliebigen Zeitpunkt in

jedem Rasterelement bestimmt werden, zusätzlich ist auch die Berechnung von

Ganglinien in vordefinierten Rasterelementen (Kontrollquerschnitte) möglich.

Die Flutmulde mit der Überströmkante und die Rückleitmulde werden durch die

Höhenlage der Gridzellen abgebildet.

Die Überlagerung der Abflusswellen aus Hauptgerinne und Überflutungsfläche liefert

das Endergebnis der Simulation.

Die Zuflussganglinie wurde vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Unter

Annahme der konzipierten Funktionsfähigkeit der südlichen Überflutungsfläche und

der geplanten Funktion des Ausleitungsbauwerkes bei hm 24.04 verbleiben maximal

5 m³/s im Hauptgerinne, der restliche Abfluss wird auf die Fläche ausgeleitet. Da in

dieser Studie die Wirkung der Überflutungsfläche und nicht die Wirkung des

Ausleitungsbauwerkes betrachtet werden sollte, erfolgt die Aufteilung der Ganglinie

durch direkten Eingang in die Flutmulde bzw. in das Hauptgerinne.

Die Rauhigkeit wird für die Überflutungsfläche mit kst = 3, für das Hauptgerinne mit

kst = 20 angesetzt.

Die Infiltration wurde für die gesamte Überflutungsfläche in verschiedenen Szenarien

von 0 mm/h bis 200 mm/h variiert. Flächenverluste (Muldenrückhalt, Interzeption der

Bodenvegetation) wurde bei allen Simulationen für die gesamte Überflutungsfläche

mit 10 mm angenommen.



2.3.2 Hydrologische Eingangsgrößen

Vom Auftraggeber wurden relevante hydrologische Parameter, wie Abflussspitze,

Ganglinie, und Abflussfracht auf Basis einer Niederschlag-Abfluss Simulation mit

dem Hydrologie-Programmpaket der Universität Karlsruhe (IHRINGER et al. 1988)

erstellt und sind der vorliegenden Untersuchung zugrunde gelegt.

Die Simulation teilte sich in zwei Abschnitte

(i) ohne Maßnahmensetzung und

(ii) mit Maßnahmensetzung,

wobei die Modellvalidierung aufgrund der Rekonstruktion des Ereignisses von 1992

(PLONER, SÖNSER 1997; zitiert in: FTD f. WLV, GBL. WESTL. UNTERINNTAL

2001) erfolgte. Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse der Niederschlag-Abfluss

Simulation für ausgesuchte Knotenpunkte des Flussgebietsmodells ist Tabelle 3 zu

entnehmen. Darin wird deutlich, welche Frachten auf die Überflutungsflächen

ausgeleitet werden müssen, um von einer vollen Funktionsfähigkeit des

Verbauungsgrundgedankens sprechen zu können. Die auszuleitenden

Wasserfrachten ergeben sich aus der Differenz der Abflussfrachten zwischen dem

Bemessungsereignis und dem evaluierten Bemessungsereignis.

Ereignis 1992 Bemessungsereignis Bemessungsereignis evaluiert

Qmax V Qmax V Qmax V Nr. Knotenpunkt

[m³/s] [103 m³] [m³/s] [103 m³] [m³/s] [103 m³]

43 Gerinne Dristenau

20.0 199.1 22.8 303.0 5.0 82.0

44 Mündung Pletzach

14.6 201.0 14.6 269.3 5.0 84.6

46 Pletzach 4 32.7 674.2 34.2 808.7 18.3 334.4

47 Gerinne Pertisau 32.8 534.3 34.4 826.3 19.6 351.4

48 Mündung Achensee

18.7* 537.7 18.7* 632.1 17.1 355.9

Tabelle 3: Vergleich der Abflussspitzen und -frachten des Ereignisses 1992, des Bemessungsereignisses und des Bemessungsereignisses nach Wirksamwerden der Maßnahmen an raumrelevanten Knotenpunkten. Qmax: Abflussspitze, V: Abflussfracht; [*]: limitiert durch die Aufnahmefähigkeit des Gerinnes, die Differenz zu Knotenpunkt 47 führt zu Überflutungen. (Quelle: FTD für WLV, GBL. WESTL. UNTERINNTAL, 2001)



2.3.3 Vergleich hydrologischer Kennzahlen bei unterschiedlicher Gridgröße

Um die Sensibilität der numerischen Simulation im Hinblick auf die hydrologische

Berechnung mit verschiedenen Gridgrößen zu testen, wurde das Verhalten der

Ausleitungsfläche mit beiden erstellten synthetischen Geländeoberflächen bei

Gridgrößen von 15 bis 25 Metern und Infiltrationsraten von 0 bzw. 100 mm/h

untersucht. Die Simulationsvariante mit einem 5 m-Grid scheiterte an der

zunehmenden Instabilität der Numerik der Simulationssoftware.

Variante Zuflussfracht [m³]

Abflussfracht [m³]

Flächenverluste [m³]

Abflussspitze [m³/s]

SZ1 grid15 inf 0 126401 119405 6995 13.62

SZ1 grid20 inf 0 126454 118981 7474 13.50

SZ1 grid25 inf 0 126361 118488 7873 13.56

SZ2 grid20 inf 0 126454 119010 7445 13.46

SZ2 grid25 inf 0 126361 118800 7561 13.57

Tabelle 4: Ergebnisse der Wasserbilanz und der Abflussspitzen für die Simulationen mit zwei verschiedenen Flächenszenarien in Abhängigkeit von der Gridgröße (15 m, 20 m, 25 m) bei einer angenommenen Infiltrationsrate von 0 mm/h und 10 mm Flächenverluste für das Bemessungsereignis

Variante Zufluss-fracht [m³]

Abfluss-fracht [m³]

Flächen-verluste

[m³]

Boden-speicher

[m³]

Summe Rückhalt

[m³]

Abfluss-spitze [m³/s]

SZ1 grid15 inf 100 126401 81629 3171 41601 44772 9.14

SZ1 grid20 inf 100 126455 82755 3779 39920 43699 9.44

SZ1 grid25 inf 100 126355 82280 4116 39959 44075 9.62

SZ2 grid20 inf 100 126455 83038 3786 39630 43416 9.48

SZ2 grid25 inf 100 126354 82555 3939 39861 43800 9.43

Tabelle 5: Ergebnisse der Wasserbilanz und der Abflussspitzen für die Simulationen mit zwei verschiedenen Flächenszenarien in Abhängigkeit von der Gridgröße (15 m, 20 m, 25 m) bei einer angenommenen Infiltrationsrate von 100 mm/h und 10 mm Flächenverluste für das Bemessungsereignis

Es zeigte sich, dass sowohl die unterschiedlich generierten Oberflächen als auch die

gewählten Gridgrößen keinen nennenswerten Einfluss auf die Ergebnisse ausüben.

Dies gilt für die Wasserbilanz (Tabelle 4, Tabelle 5) als auch für die Form der

Ganglinien (Abbildung 10, Abbildung 11 ). Darauf aufbauend wird für weiterführende

Berechnungen nur mehr die Gridgröße von 20 Metern herangezogen.



00.

10.

20.

30.

40.

50.

60.

70.

80.

9 11.

11.

21.

31.

41.

51.

61.

71.

81.

9 22.

12.

22.

32.

42.

52.

62.

72.

82.

9 33.

13.

23.

33.

43.

53.

63.

73.

83.

9 44.

14.

24.

34.

44.

54.

64.

74.

84.

9 55.

15.

25.

35.

45.

55.

65.

75.

85.

9 6

Zeit [h]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Abf

luß

[m³/s

]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

Abf

lußs

umm

e [m

³]

Vergleich verschidener Gridgrößen und FlächengenerierungenEingangsganglinie 150 jährlichSzenario 1; Gridgröße 15m; infil.= 0Szenario 1; Gridgröße 20m; infil.= 0Szenario 1; Gridgröße 25m; infil.= 0Szenario 2; Gridgröße 20m; infil.= 0Szenario 2; Gridgröße 25m; infil.= 0

Abbildung 10: Gegenüberstellung der Abflussganglinien aus den Simulationsvarianten mit zwei verschieden generierten Flächen (Szenario 1 und 2) in Abhängigkeit von verschiedenen Gridgrößen (15 m, 20 m, 25 m) bei einer angenommenen Infiltrationsrate von 0 mm/h für das Bemessungsereignis

00.

10.

20.

30.

40.

50.

60.

70.

80.

9 11.

11.

21.

31.

41.

51.

61.

71.

81.

9 22.

12.

22.

32.

42.

52.

62.

72.

82.

9 33.

13.

23.

33.

43.

53.

63.

73.

83.

9 44.

14.

24.

34.

44.

54.

64.

74.

84.

9 55.

15.

25.

35.

45.

55.

65.

75.

85.

9 6

Zeit [h]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Abf

luß

[m³/s

]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

Abf

lußs

umm

e [m

³]

Vergleich verschiedener Gridgrößen und FlächengenerierungenEingangsganglinie 150 jährlichSzenario 1; Gridgröße 15m; infil.= 100Szenario 1; Gridgröße 20m; infil.= 100Szenario 1; Gridgröße 25m; infil.= 100Szenario 2; Gridgröße 20m; infil.= 100Szenario 2; Gridgröße 25m; infil.= 100

Abbildung 11: Gegenüberstellung der Abflussganglinien aus den Simulationsvarianten mit zwei verschieden generierten Flächen (Szenario 1 und 2) in Abhängigkeit von verschiedenen Gridgrößen (15 m, 20 m, 25 m) bei einer angenommenen Infiltrationsrate von 100 mm/h für das Bemessungsereignis



Der Einfluss von flächigen Verlusten (Mulden, Interzeption etc) wurde mit dem

Flächenszenario 1 untersucht. Dafür wurden die Verluste von 10 mm bis auf 50 mm

variiert. Es zeigte sich, dass sich diese Verluste im Vergleich zur potentiellen

Infiltration auf der Fläche nur im abklingenden Ast der Hochwasserwelle auswirken

(Abbildung 12). Der Speicher aufgrund von Flächenverlusten beträgt bei 10 mm rund

3.780 m³ und bei einem extrem hoch angenommenen Wert von 50 mm rund

6.390 m³. Bei einer Infiltrationsrate von 100 mm/h jedoch beträgt die

Speicherleistung bei 5 Stunden Simulationszeit rund 40.000 m³.

00.

10.

20.

30.

40.

50.

60.

70.

80.

9 11.

11.

21.

31.

41.

51.

61.

71.

81.

9 22.

12.

22.

32.

42.

52.

62.

72.

82.

9 33.

13.

23.

33.

43.

53.

63.

73.

83.

9 44.

14.

24.

34.

44.

54.

64.

74.

84.

9 55.

15.

25.

35.

45.

55.

65.

75.

85.

9 6

Zeit [h]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Abf

luß

[m³/s

]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

Abf

lußs

umm

e [m

³]

Auswirkungen des OberflächenrückhaltesEingangsganglinie 150 jährlichOberflächenrückhalt= 0,01mOberflächenrückhalt= 0,02mOberflächenrückhalt= 0,03mOberflächenrückhalt= 0,04mOberflächenrückhalt= 0,05m

Abbildung 12: Abflussganglinien aus Simulationen von Flächenszenario 1 mit einer Gridgröße von 20 m mit einer Infiltrationsrate von 100 mm/h und verschieden angenommenen Flächenverlusten von 10 bis 50 mm

Variante Zufluss fracht [m³]

Abfluss fracht [m³]

Flächen-verluste

[m³]

Boden-speicher

[m³]

Summe Rückhalt

[m³]


SZ1 grid20 det 0,01 126455 82755 3779 39920 43699 9.44

SZ1 grid20 det 0,02 126454 82447 4441 39567 44007 9.37

SZ1 grid20 det 0,03 126453 81927 5094 39432 44526 9.34

SZ1 grid20 det 0,04 126454 81320 5735 39399 45134 9.32

SZ1 grid20 det 0,05 126455 80557 6388 39510 45897 9.27

Tabelle 6: Kennzahlen zum Vergleich unterschiedlicher Flächenverluste und einer Infiltrationsrate von 100 mm/h



2.3.4 Vergleich der Abflüsse in Kontrollquerschnitten in der Ausleitungsfläche

Kontrollquerschnitte (Cross 1 und 2) wurden am Beginn der Simulationsfläche

(gerinneabwärts der Ausleitungsmulde) und am Modellausgang (gerinneaufwärts der

Rückleitungsmulde) gesetzt (Abbildung 12). An den Kontrollprofilen wird für jede

Gridzellle und für jedes Zeitintervall der Abfluss berechnet. Bachabwärts der

Rückleitung befindet sich die letzte Kontrollstrecke zur Berechnung der Ganglinie des

Gesamtabflusses.

(15 Meter Grid)

(20 Meter Grid)

(25 Meter Grid)

Abbildung 13: Lage der Kontrollquerschnitte für die hydraulische Simulation mit FLO-2D mit unterschiedlichen Gridgrößen (15 m, 20 m, 25 m)



00.

10.

20.

30.

40.

50.

60.

70.

80.

9 11.

11.

21.

31.

41.

51.

61.

71.

81.

9 22.

12.

22.

32.

42.

52.

62.

72.

82.

9 33.

13.

23.

33.

43.

53.

63.

73.

83.

9 44.

14.

24.

34.

44.

54.

64.

74.

84.

9 55.

15.

25.

35.

45.

55.

65.

75.

85.

9 6

Zeit [h]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Abf

luß

[m³/s

]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Abf

lußs

umm

e [m

³]

Vergleich verschiederner Infiltrationswete Eingangsganglinie 150 jählichcross2; infil.= 0 mm/hcross2; infil.= 10mm/hcross2; infil.= 20mm/hcross2; infil.= 50mm/hcross2; infil.= 80mm/hcross2; infil.= 100mm/hcross2; inil.= 120mm/hcross2; infil.= 150mm/hcross2; infil.= 180mm/hcross2; infil.= 200mm/hcross1; infil.= 0mm/hcross1; infil.= 10mm/hcross1; infil.= 20mm/hcross1; infil.= 50mm/hcross1; infil.= 80mm/hcross1; infil.= 100mm/hcross1; infil.= 120mm/hcross1; infil.= 150mm/hcross1; infil.= 180mm/hcross1; infil.= 200mm/h

Abbildung 14: Vergleich der Ergebnisse der Abflussganglinien aus den verschiedenen

Simulationen vom Flächenszenario 1 mit einer Gridgröße von 20 m mit verschieden angenommenen Infiltrationsraten (0, 10, 20, 50, 80, 100, 120, 150, 180, 200 mm/h) für die Kontrollstrecke 1 (blau - türkis) und Kontrollstrecke 2 (rot – gelb).

Die Hochwasserwelle braucht rund 12 Minuten um die Ausleitungsfläche zu

durchfließen. Je nach vorhandener Infiltrationskapazität wird die Abflussspitze

merklich reduziert.

2.3.5 Vergleich der Abflüsse in der Ausleitungsfläche

Mit steigender Infiltrationskapazität verringert sich die beaufschlagte

Ausleitungsfläche. So werden bei einer Infiltration von 0 mm/h rund 97 % der

Ausleitungsfläche beansprucht. Dieser Flächenanteil sinkt auf 79 % bei einer

Infiltration von 200 mm/h.

Die mittlere Fließtiefe liegt bei rund 10 cm, die maximale Abflussgeschwindigkeit

zwischen 0.6 und 0.7 m/s, wobei im Mittel 0.3 m/s nicht überschritten werden.



TIEFE553

.1133

.0800.06.00.74

GültigAnzahlMittelwertMedianModusMinimumMaximum

TIEFE554

.0948

.0700.06.00.65


TIEFE554

.0868

.0700.00.00.60


TIEFE554

.0791

.0700.00.00.55


Gridgröße 20 Meter (generiert aus Fläche 1)

Infiltrationsrate 0 mm/h Gridgröße 20 Meter (generiert aus Fläche 1)



Infiltrationsrate 200 mm/h

Max

imal

e Ü

berf

lutu

ngst

iefe

[m]

Überflutungstiefe [m]

.74

.62

.53

.50

.46

.42

.40

.38

.36

.34

.32

.30

.28

.26

.24

.22

.20

.18

.16

.14

.12

.10

.08

.06

.04

.02

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Überflutungstiefe [m].6

5

.55

.48

.43

.39

.37

.35

.32

.30

.27

.25

.22

.20

.18

.16

.14

.12

.10

.08

.06

.04

.02

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0


.51.41.37.34.31.27.21.18.15.12.09.06.03.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0


.54

.45

.38

.35

.33

.31

.29

.26

.23

.20

.18

.16

.14

.12

.10

.08

.06

.04

.02

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

30

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

20

Rel

ativ

e H

äufig

keite

n de

r max

imal

en

Übe

rflu

tung

stie

fen

Abbildung 15: Maximale Überflutungstiefen in der nördlichen Ausleitungsstrecke



GESCHW479

.2708

.2800.26a

.00

.69

GültigNMittelwertMedianModusMinimumMaximum

mehrere Modi; kleinster Wert wird angezeigta.

GESCHW452

.2670

.2800.29.00.63


GESCHW438

.2507

.2700.29.00.57


GESCHW536

.2702

.2900.30.00.69


Max

imal

e Fl

ießg

esch

win

digk

eite

n [m

/s]

Fließgeschwindigkeit [m/s]

.69

.55

.52

.50

.48

.46

.44

.42

.40

.38

.36

.34

.32

.30

.28

.26

.24

.22

.20

.18

.16

.14

.12

.10

.08

.06

.04

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

6

5

4

3

2

1

0

Fließgeschwindigkeit [m/s].5

8

.49

.45

.42

.39

.36

.33

.30

.27

.24

.21

.18

.15

.12

.09

.06

.03

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

6

5

4

3

2

1

0


.63

.50

.46

.43

.40

.37

.34

.31

.28

.25

.22

.19

.16

.13

.10

.07

.04

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

7

6

5

4

3

2

1

0


.53

.47

.43

.40

.37

.34

.31

.28

.25

.22

.19

.16

.13

.10

.07

.04

.00

rela

tive

Häu

figke

it [%

]

7

6

5

4

3

2

1

0

Rel

ativ

e H

äufig

keite

n de

r max

imal

en

Flie

ßges

chw

indi

gkei

t

% 97 % der Ausleitungsfläche überströmt 87 % der Ausleitungsfläche überströmt 82 % der Ausleitungsfläche überströmt 79 % der Ausleitungsfläche überströmt

Abbildung 16: Maximale Fließgeschwindigkeiten in der nördlichen Ausleitungsfläche

Gridgröße 20 Meter (generiert aus Fläche 1)




Infiltrationsrate 200 mm/h



Infiltrationsrate 0 mm/h Infiltrationsrate 100 mm/h

Infiltrationsrate 150 mm/h Infiltrationsrate 200 mm/h

Max

imal

e Fl

ießt

iefe

n be

i ein

er G

ridgr

öße

20 M

eter

n (g

ener

iert

aus

Flä

che

1)

Abbildung 17: Maximale Fließtiefen in der nördlichen Ausleitungsfläche bei unterschiedlichen Infiltrationsraten



2.3.6 Vergleich der Abflüsse für unterschiedliche Infiltrationsraten nach der Rückeinleitung

Für die nördliche Überflutungsfläche dürfte die durchschnittliche Infiltrationsleistung

zwischen 80 und 120 mm/h liegen (LOISKANDL 2004; mündliche Mitteilung).

Abbildung 18 und Tabelle 7 verdeutlichen den Einfluss der Infiltration auf das

Systemverhalten der Ausleitungsfläche. Die Retentionskapazität der nördlichen

Ausleitungsfläche mit einer Fläche von rund 287.000 m² beträgt bei einer

Simulationsdauer von 6 Stunden und einer Infiltrationsrate von 80 mm/h rund

40.000 m³, bei einer Infiltrationsrate von 120 mm/h bereits 46.000 m³.

Die Abflussspitze kann damit auf maximal 10 m³/s reduziert werden.

00.

10.

20.

30.

40.

50.

60.

70.

80.

9 11.

11.

21.

31.

41.

51.

61.

71.

81.

9 22.

12.

22.

32.

42.

52.

62.

72.

82.

9 33.

13.

23.

33.

43.

53.

63.

73.

83.

9 44.

14.

24.

34.

44.

54.

64.

74.

84.

9 55.

15.

25.

35.

45.

55.

65.

75.

85.

9 6

Zeit [h]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Abf

luß

[m³/s

]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

Abf

lußs

umm

e [m

³]

Vergleich verschiederner InfiltrationsweteEingangsganglinie 150 jählichinfil.= 0 mm/hinfil.= 10mm/hinfil.= 20mm/hinfil.= 50mm/hinfil.= 80mm/hinfil.= 100mm/hinil.= 120mm/hinfil.= 150mm/hinfil.= 180mm/hinfil.= 200mm/h

Abbildung 18: Gegenüberstellung der Ergebnisse der Abflussganglinien aus den verschiedenen Simulationen vom Flächenszenario 1 und einer Gridgröße von 20 m mit verschieden angenommenen Infiltrationsraten (0, 10, 20, 50, 80, 100, 120, 150, 180, 200 mm/h)



Variante Zufluß fracht [m³]

Abflussfracht [m³]

Flächen-verluste

[m³]

Boden-speicher

[m³]

Summe Rückhalt

[m³]


SZ1 grid20 inf 0 126454 118981 7474 0 7474 13.50

SZ1 grid20 inf 10 126453 113664 5691 7098 12790 12.99

SZ1 grid20 inf 20 126451 108715 4900 12836 17736 12.69

SZ1 grid20 inf 50 126454 96143 4052 26260 30311 11.38

SZ1 grid20 inf 80 126454 86728 3847 35879 39726 10.03

SZ1 grid20 inf 100 126455 82755 3779 39920 43699 9.44

SZ1 grid20 inf 120 126450 80070 3731 42649 46380 8.79

SZ1 grid20 inf 150 126455 76879 3677 45900 49577 7.82

SZ1 grid20 inf 180 126454 74341 3631 48483 52114 7.02

SZ1 grid20 inf 200 126454 73077 3612 49767 53379 6.50

Tabelle 7: Darstellung der Wasserbilanzen aus den verschiedenen Simulationen vom Flächenszenario 1 mit einer Gridgröße von 20 m, mit verschieden angenommenen Infiltrationsraten (0, 10, 20, 50, 80, 100, 120, 150, 180, 200 mm/h).

2.3.7 Reduktion der Abflussfracht aufgrund variabler Infiltrationsraten

Dividiert man die Zuflussfracht durch die Abflussfracht aus Hauptgerinne und

Überflutungsfläche, lässt sich ein „Reduktionsfaktor“ für die Abflussfracht errechnen.

Abbildung 19: Abflussbeiwerte in Abhängigkeit von der Infiltrationsrate und den Simulationsvarianten Interzeption 10mm

Reduktion der Abflussfracht auf der nördlichenAusleitungsflächein Abhängigkeit von der Infiltrationsrate

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200Infiltrationsrate [mm/h]

Re

du

ktio

nsf

akt

or

Szenario 1; Gridgröße 15m







Dieser beträgt (Abbildung 19) bei einer durchschnittlichen Infiltrationsrate von

80 mm/h auf der Fläche rund 70 Prozent, bei einer Infiltrationsrate von 120 mm/h

rund 65 Prozent, bei einer Infiltrationsrate von 200 mm/h steigt er auf rund

60 Prozent.

2.3.8 Zusammenfassung der Simulationsergebnisse

Die Simulationen zeigten, dass bei den verschiedenen Flächenszenarien bzw. der

Variation durch die Gridgröße keine wesentlichen Unterschiede in den Ergebnissen

festgestellt werden konnte. Es konnte gezeigt werden, dass die Infiltrationsrate den

größten Einfluss auf die Dämpfung des Abflussgeschehens hat. Der Verlust durch

Evaporation hat gegenüber der Infiltration kaum einen Einfluss auf das

Abflussgeschehens. Es konnte festgestellt werden, dass die Simulation für eine

solche Fragestellung (Simulation von großen Überflutungsflächen) mit einem 20 m-

Grid Geländemodell als die praktikabelste Methode zu sehen ist, da das Verhältnis

von Simulationszeit (Stabilität) im Verhältnis zur Genauigkeit (erforderliche

Genauigkeit) am besten ist.



3 Monitoring- und Informationssystems Dristenau

3.1 Begründung der Errichtung eines Informationssystems

Die Wirkung der Ausleitungsflächen kann mittels numerischer Simulation

abgeschätzt werden. Um die Ergebnisse der Simulationen mit der Realität

vergleichen zu können, sind jedoch Messdaten im betrachteten Gerinneabschnitt

notwendig. Darauf aufbauend können die Simulationen kalibriert werden.

Die lt. Anbot „Wissenschaftliche Betreuung des Projekts Pertisauer Wildbäche“ vom

18.10.2001 – GZ. 1076-1/01 ursprüngliche Konzeption beinhaltet ein Monitoring –

System mit Datenauslesung vor Ort, wobei angedacht war, die einzelnen Stationen

während der Projektslaufzeit innerhalb des Einzugsgebietes räumlich zu versetzen.

Da sich in den Karwendeltälern keine Registriergeräte für den Niederschlag

befinden, wurde nach Gesprächen mit dem HD Tirol (Dr. Gattermayr) seitens der

WLV-Gebietsbauleitung Westliches Unterinntal die Erweiterung des

Monitoringsystems um eine Niederschlagserfassung bewilligt (lt. Besprechung vor

Ort am 12.05.2003, HR DI Sauermoser und Univ. Prof. DI Dr. Hübl). Gemeinsam

konnte ein Standort für dieses Messgerät gefunden werden, da nicht nur finanzielle,

sondern auch standörtliche (Windeinfluss, Erreichbarkeit, Datenübertragung) und

versorgungsmäßige Aspekte zu berücksichtigen waren.

Zugleich erfolgte der Wunsch der Gemeinde Eben am Achensee, das

Monitoringsystem als Informationssystem nutzen zu können, um lokale

Entscheidungsträger bei Überschreitung von festgelegten Abflüssen in der Dristenau

rasch informieren zu können. Da auch die Niederschlagsdaten vom

Hydrographischen Dienst Tirol über Fernabfrage übernommen werden sollten,

entstand die Notwendigkeit, die Stationen miteinander zu verbinden, um eine aktive

und passive Kommunikation zu den Stationen aufbauen zu können.

3.2 Randbedingungen der Systemkonzeption

Das die Dristenau entwässernde Gerinne kann als Wasserverlustbach angesprochen

werden. Nur zu Zeiten erhöhter Niederschläge tritt Oberflächenabfluss auf,

ansonsten versickern die Abflüsse entlang der Fließstrecke in den Untergrund. Das

bedeutet, dass nur an wenigen Tagen während des Jahres ein Abfluss auftritt.

Das Gerinne verläuft auf eigener Alluvion, sodass bei erhöhtem Abfluss mit

Feststofftransport zu rechnen ist, der über der gesamten Gerinnebreite erfolgen



kann. Flussmorphologisch handelt es sich dabei um den Typ des verzweigten

Gerinnes, eine Fixierung des Abfluss auf einen gewissen Abschnitt der Gerinnebreite

ist nicht möglich. Zugleich wechseln Perioden von Feststoffablagerung und Erosion,

sodass zumindest für die Stellen der Abflussmessung eine Sohlfixierung erforderlich

wird.

Durch die Anordnung der Stationen sollte die Überprüfung der Wirksamkeit der

Ausleitungsflächen und die Verifikation der numerischen Simulation ermöglicht

werden. Zugleich soll die Lage der Stationen so gewählt sein, dass eine möglichst

große Reaktionszeit ab Überschreiten von Grenzwerten zur Verfügung steht.

Die Dristenau verläuft Süd-Nord, wobei im Süden eine erhebliche

Horizontüberhöhung vorhanden ist. Dies bedeutet vor allem in den Wintermonaten

eine geringe direkte Sonneneinstrahlung.

Im Talinneren herrscht kein GSM-Empfang, dieser ist nur am Eingang zu den

Karwendeltälern vorhanden. Vorteilhaft ist jedoch, dass die Dristenau ein

langgestrecktes Tal ohne seitliche Einengung und Überhöhung ist.

Eine ausreichende Energieversorgung durch das lokale Netz mit 220 V steht nur im

Bereich der Mautstelle, kurz vor der Mündung in den Falzthurnbach zur Verfügung.

3.3 Systemkonzeption

Realisiert wurde das Informationssystem Dristenau durch die Anordnung von 3

autarken Stationen, wobei die Masterstation über einen Anschluss an das 220 V

Netz verfügt.

Station 3 (hm 36.47) soll den in den zu beurteilenden Gerinnebereich einstossenden

Abfluss erfassen. Als fixiertes Profil eignet sich dafür die Abflusssektion der neu

errichteten Geschiebesperre bei hm 36.47 bachaufwärts der südlichen

Ausleitungsfläche. An diese Station ist die Niederschlagserfassung gekoppelt. Die

Datenkommunikation zur Masterstation soll mittels Funk erfolgen.

Station 2 (hm 29.0) ist nach der Rückleitung der südlichen Ausleitungsfläche

angeordnet. Um an dieser Stelle eine Abflussmessung durchführen zu können, ist

eine Stabilisierung des Gerinnes erforderlich, die von der WLV realisiert wird. Die

Datenkommunikation zur Masterstation soll mittels Funk erfolgen.

Station 1 bei hm 5.0 dient neben der Erfassung des Abflusses am Ausgang der

Dristenau als Masterstation, von der die Kommunikation nach außen mittels GSM

erfolgt.



Die Messdaten sollen an jeder Station gespeichert werden, wobei der Datalogger bei

Überschreitung festgelegter Grenzwerte aktiv eine Information über die Masterstation

absetzen sollte. Die Datenabfrage und Loggereinstellung soll passiv von der

Masterstation bei Anruf durchgeführt werden.

Die für die Abfrage und Datenarchivierung notwendige Software soll

benützerfreundlich gestaltet sein, das Datenformat vom HD Tirol übernommen

werden können.

Für die Realisierung dieses Informationssystems wurde die Firma OTT vom Institut

für Alpine Naturgefahren beauftragt. Der Aufbau erfolgte im Jahr 2003.

Abbildung 20: Anordnung der Messstationen in der Dristenau



Abbildung 21: Systemkonzept Informationssystem Dristenau

3.4 Energieversorgung

Die Stromversorgung der Masterstation (Station 1) wird über einen Netzanschluss

gewährleistet, wobei für den Betrieb der Station ein eigener Stromkreis gelegt wurde.

Der FI – Schalter schaltet sich nach Stoßstrom wieder selbständig ein. Zusätzlich

kann eine Batterie einen Stromausfall von zumindest 48 Stunden abpuffern.

Bei den beiden Stationen 2 und 3 laden jeweils 2 Solarpaneele zu je 40 Watt die

Akkus mit 12 Volt. Damit sollte die Spannungsversorgung über eine Zeitspanne von

ca. 2 Wochen gewährleistet werden.



Abbildung 22: Energieversorgung mit Solarpaneelen im Sommer und Winterbetrieb

3.5 Sensorik

3.5.1 Abflusstiefe

Entsprechend der Abflusscharakteristik des Dristenaubaches werden

berührungsfreie Abflusstiefenmessungen erforderlich, wobei die Erfassungshöhe mit

rund 5 Meter zu quantifizieren ist. Eine Messgenauigkeit von etwa 1 Zentimeter sollte

erreicht werden. Da im Winter kein Abfluss anzunehmen ist, ist ein Winterbetrieb

nicht erforderlich.

Abbildung 23: Prinzipskizze für kontaktlose Messwerterfassung in Gerinnen

Zum Einsatz gelangen daher Radarsensoren der Firma VEGA der Type

VEGAPULS 62., die für eine kontinuierliche Füllstandsmessung bestimmt sind. Als

Messmedium wird Flüssigkeit/Wasserlösung eingestellt mit einer Dämpfung von

3 Sekunden, um Schwankungen der Messwerte auszugleichen.



Die Aufzeichnung erfolgt als steigende Rampe (4-20 mA). Das Antennenhorn mit

einem Durchmesser von 40 mm erlaubt einen Abstrahlwinkel von 22 °. Die

Messauflösung wird von der Firma mit 1 mm, die Messgenauigkeit mit +/− 3 mm

angegeben.

Das interne Messintervall beträgt 15 Sekunden, eine Umschaltung in den sleep-

Modus erfolgt nicht, um eine Aufwärmphase des Sensors zu umgehen. Die

Messwerte werden in variablen Zeitintervallen bei einer Änderung der Messgröße um

2 cm abgespeichert. Dadurch wird der benötigte Speicherplatz bei gleichzeitiger

Erhöhung der Messgenauigkeit reduziert.

Abbildung 24: VEGAPULS 62 mit Antennenrohr (Station1)

3.5.2 Niederschlag

Die Erfassung von Regen, Schnee und Hagel sollte möglichst wartungsfrei

funktionieren. Die Anforderung für die zeitliche Auflösung wird mit einer Minute, die

quantitative mit 0.1 mm festgelegt. Als Messwert sollte der minütlich gefallene

Niederschlag abgespeichert werden. Bei der Standortswahl wurde bereits auf die

Minimierung des Windeinflusses geachtet, sodass kein Windschutzring erforderlich



erscheint. Eine Beheizung im Winter ist aufgrund der Energieversorgung nicht

möglich, deshalb muss mit einer Auftaulösung gearbeitet werden. Auf eine

Korrosionsbeständigkeit ist deshalb zu achten.

Gewählt wird deshalb eine Niederschlagswaage der Firma Ott Messtechnik GmbH

vom Typ PLUVIO 1.000 mm. Die Auffangfläche beträgt 200 cm², das

Behältervolumen 25 Liter, dies entspricht einer Niederschlagshöhe von 1000 mm.

Die Messgenauigkeit wird seitens des Herstellers mit 0.1 mm, die maximal

erfassbare Intensität mit 50 mm/min angegeben.

Abbildung 25: Niederschlagswaage OTT PLUVIO 1.000 mm (Station 3)

Die Auffangfläche ist rund 3 Meter über Grund angeordnet. Grenzwerte zur

Absetzung einer Information sind derzeit noch nicht festgelegt.

Zusätzlich wird die Lufttemperatur und Luftfeuchte durch eigene Sensoren erfasst.

3.6 Datenübertragung

Nur am Ausgang der Dristenau im Bereich der Mautstelle ist ein GSM-Empfang mit

ausreichender Signalstärke vorhanden. Deshalb muss die Kommunikation der

Masterstation bidirektional mit den beiden gerinneaufwärts situierten Stationen



mittels Funk bewerkstelligt werden. Die Funkstrecke beträgt maximal rund

3 Kilometer, wobei die Kommunikation nur über eine gebührenpflichtige Frequenz

erfolgen soll.

In der Masterstadion befinden sich zwei Modem mit SimKarten (Datennummer 0664-

5192997 zur Station 1, 0664-5192987 zu den Stationen 2, 3) zur Verbindung mit

externen Diensten. Bei Anruf von extern wird die Funkstrecke zu den jeweiligen

Stationen (passiv) geöffnet um die Datalogger abzufragen bzw. zu parametrieren.

Aufgrund der beschränkten Energieversorgung sind solche Aktivitäten nur in zwei

Zeitfenstern von 11:00 – 11:30 und von 16:00 bis 16:30 möglich. Unabhängig davon

werden von den Dataloggern bei Grenzwertüberschreitung aktiv Alarmmeldungen als

SMS oder als email über die Funkstrecke und das Modem abgesetzt.

Die Bewilligung für die Funkfrequenz 357.525 liegt vom Fernmeldeamt vor, die

Sendeleistung beträgt rund 1.0 Watt.

Derzeit werden die Messdaten automatisch vom Institut für Alpine Naturgefahren

einmal täglich abgefragt und auf Festplatte gespeichert.

3.7 Datenauswertung und Datenarchivierung

Zur Datenabfrage wird die Software „Hydras 3“ der Firma OTT Messtechnik GmbH

eingesetzt, die als sehr benutzfreundlich einzustufen ist.

Eine Datenkontrolle erfolgt visuell dreimal pro Woche, eine standardisierte

Bearbeitung, Berichtigung und Weiterverarbeitung ist derzeit aus Zeitmangel nicht

möglich. Dem Hydrographiegesetz kann entsprochen werden, da der HD Tirol direkt

auf die Datensätze zugreift.

3.8 Wartung und Instandsetzung

Die Wartung des Messfeldes wird derzeit 2 mal jährlich (Frühjahr, Herbst) vom

Institut für Alpine Naturgefahren durchgeführt, angestrebt wird eine visuelle

monatliche Kontrolle durch Mitarbeiter der WLV Westliches Unterinntal. Zusätzlich

sollte der Zustand der Stationen nach einem Ereignis dokumentiert und kontrolliert

werden.

Da verschiedene Organisationseinheiten in den Betrieb des Messfeldes eingebunden

sind, wird seitens des Institutes für Alpine Naturgefahren eine webbasierte Lösung

zur Erfassung der Tätigkeiten an den Stationen entwickelt.



Wartungs- bzw. Instandsetzungsverträge existieren derzeit nicht, wären aber für

einen dauerhaften Betrieb anzustreben.

3.9 Rechtliche Grundlagen

Das Messfeld in der Dristenau wurde wasser- und naturschutzrechtlich nicht

verhandelt. Zukünftig wäre es jedoch zweckmäßig, Informationssystem wie

wasserbauliche Schutzmassnahmen zu verhandeln, um eine rechtliche Grundlage

(Standortspacht, etc.) für einen längeren Betrieb des Messfeldes sicherzustellen.

Weiters sind Vereinbarungen mit den in den Betrieb des Messfeldes eingebundenen

Organisationseinheiten in schriftlicher Form zu treffen, um den Betrieb gewährleisten

und Doppelgleisigkeiten vermeiden zu können. Veränderungen an Sensor- und

Speichereinheiten sind klar zu dokumentieren, andernfalls zwar Daten vorhanden,

aber nicht mehr nachvollziehbar sind.

Von einer Bezeichnung als Warnsystem wird Abstand genommen, da zu viele

haftungsrechtliche Fragen offen sind.

z.B.:

• Wer haftet bei Fehlalarmen?

• Wer haftet bei einem Ausfall der Messtechnik im Ereignisfall?

Gerade in Zeiten wo rasch ein Schuldiger gefunden werden muss, sollte man also

besser von einem Informationssystem sprechen.

3.10 Informationsfluss

An den Dataloggern der Stationen können für bestimmte Messwerte verschiedene

Alarmschwellen definiert werden, die zur Absetzung einer Meldung führen.

• Überschreitung einer definierten Niederschlagsintensität

• Überschreiten eines definierten Behälterinhaltes

• Unterschreitung einer definierten Batteriespannung

• Überschreiten einer definierten Abflusstiefe

Im Informationssystem Dristenau sind folgende Alarmierungsoptionen realisiert:



Unterschreitung einer definierten Batteriespannung Von jeder Station wird bei Unterschreitung einer Batteriespannung von 11.2 Volt

(Istwert) ein „Betriebsalarm“ als SMS und als email an das Institut für Alpine

Naturgefahren abgesetzt.

Überschreitung einer definierten Abflusstiefe Die aktive Verteilung von „Alarmmeldungen“ wird aber erst dann durchgeführt, wenn

die Messwerte über eine gewisse Zeit den Grenzwert überschreiten. Ab Juli 2005

wird die Auslösezeit mit 2 Minuten festgelegt. Dies bedeutet bei einem internen

Messintervall von 15 Sekunden eine 8-malige Überschreitung des Grenzwertes.

Abbildung 26: Prinzipskizze zur Auslösung eines Alarmes

Station Abflusstiefe Abfluss

1 Untere Schwelle 50 cm 2.7 m³/s

1 Obere Schwelle 100 cm 6.7 m³/s

2 40 cm 6.3 m³/s

3 30 cm 4.1 m³/s

Tabelle 8: Eingestellte Grenzwerte bei der Abflusstiefenmessung (Juli 2005)

Umgekehrt wird die Alarmierung abgebrochen, wenn die festgelegten Schwellwerte

2 Minuten lang unterschritten werden.

Realsiert ist die Versendung von SMS an:

Friedrich Zott (IAN) +43-699-10223429

Johannes Hübl (IAN) +43-664-5110495

Georg Rainer (WLV) +43-664-2515220



Abbildung 27: Prinzipskizze zum zeitlichen Ablauf des Informationsflusses

Entsprechend den hydrologischen Berechnungen dauert es rund 20 Minuten, bis der

Abfluss von etwa 4 m³/s bei Station 1 erreicht wird (Wahrnehmung, t1). Zwischen

Wahrnehmung und Erkennung liegen 2 Minuten (Erkennung, t2). Ab diesem

Zeitpunkt sind die Verantwortlichen informiert. Die Zeit bis zu einer Reaktion (t3) lässt

sich noch nicht quantifizieren, da kein „Einsatzplan“ bisher erstellt wurde. Im

Ereignisfall stehen rund 120 Minuten für eine Maßnahmensetzung zur Verfügung.

3.11 Kosten

Die Kosten für die Einrichtung und Betrieb des Messfeldes Dristenau können

folgendermaßen beziffert werden:

Dristenau Personalkosten Reisekosten Sachkosten Fremdleistung

Bauliche Vorkehrungen zur Einrichtung (WLV)

136.000

Messeinrichtung 40.000 €

Investitionskosten 40.000 € 136.000 €

2-mal jährliche Wartung/Jahr

1.600 € 700 €

Abfrage zentral/Jahr 3.000 € 350 €

Monatliche visuelle Kontrolle/Jahr

2.000 € 500 €

Versicherung/Jahr 1.000 €

Unvorhergesehens/Jahr 1.000 € 500 € 1.000 €

Betriebskosten pro Jahr 7.600 € 1.000 € 1.000 € 1.350 €

Tabelle 9: Kostenübersicht (Brutto) Errichtung und laufender Betrieb



3.12 Inbetriebnahme und Beispieldatensatz

3.12.1 Abnahme der Station

Die Abnahme der Stationen erfolgte am 8. und 9.März.2004 seitens des Institutes für

Alpine Naturgefahren.

Die Meldung der Grenzwertüber- bzw. Unterschreitung per SMS wurde an Hübl und

Zott (Institut für Alpine Naturgefahren) und Stepanek (WLV Gebietsbauleitung

Westliches Unterinntal) eingerichtet.

Stationseinstellungen:

• Station 1: Alarm bei 50 cm und 100 cm Abflusstiefe; Entwarnung bei 50 cm

Abflusstiefe.

• Station 2: Alarm bei 40 cm Abflusstiefe; Entwarnung bei 40 cm Abflusstiefe.

• Station 3: Alarm bei 40 cm Abflusstiefe; Entwarnung bei 40 cm Abflusstiefe.

• Die Messwiederholung beträgt 15 Sekunden.

• Für eine Alarmierung muss der Grenzwert bei 15 Messwiederholungen

überschritten werden. Wenn Alarmwert überschritten wird, dauert es somit 4

Minuten bis zum Alarm.

• Lufttemperatur und Luftfeuchte werden alle 10 Minuten gemessen.

Abbildung 28 bis Abbildung 30 zeigen die bei der Endabnahme simulierten

Abflussganglinien mit den per SMS eingetroffenen Warn- und Entwarnzeiten.



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12:0

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170A

bflu

ss [c

m]

Abnahme Station 1 (Brücke)Abflussganglinie Station 1 (Brücke)SMS Warnung (eingelangt)SMS Entwarnung (eingelangt)

Abbildung 28: Im Gelände simulierte Abflussganglinie bei der Station 1

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Abflu

ss [c

m]

Abnahme Station 2 (mitte)Abflussganglinie Station 2 (mitte)SMS Warnung (eingelangt)SMS Entwarnung (eingelangt)




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10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Abf

luss

[cm

]Abnahme Station 3 (oben)

Abflussganglinie Station 3 (oben)SMS Warnung (eingelangt)SMS Entwarnung (eingelangt)


3.12.2 Ereignis vom 22./23. August 2005

Abbildung 33 und Abbildung 34 zeigt das Ereignis vom 22. und 23. August 2005,

wobei zahlreiche Alarmierungen ausgelöst wurden. Zu beachten ist bei der

Niederschlagsaufzeichnung, dass der Behälter sich im Laufe des Ereignisses

komplett anfüllte. Der tatsächliche Niederschlag dürfte etwas höher liegen.

Abbildung 31: Niederschlag an der Station 3 (22./23. 8.2005)



Abbildung 32: Abflusstiefe Station 3 (22./23. 8.2005)







3.13 Erstellung Pegelschlüssel

Für die Erstellung der Pegelschlüssel wurde vorerst eine Detailvermessung in etwa

100 Meter vor und nach der jeweiligen Station durchgeführt. Da es nicht zu erwarten

ist, den Pegelschlüssel aus vor Ort gewonnenen Daten ermitteln zu können, wird der

Pegelschlüssel mit einem eindimensionalen hydraulischen Modell (Hec-Ras)

berechnet.

Abbildung 35: DHM der Gerinneabschnitte bei den Stationen

Abbildung 36: Zugrundegelegte Rauhigkeiten und Querprofile



Abbildung 37: Pegelschlüssel Station 1 (hm 5.00)

Die Befestigung eines Lattenpegels wäre für eine schnelle visuelle Beurteilung und

aufgrund der einfachen Montage an dieser Stelle durchaus zweckmäßig.





Die Befestigung eines zusätzlichen Lattenpegels wäre für eine schnelle visuelle

Beurteilung und aufgrund der einfachen Montage an der Sperrenkrone durchaus

zweckmäßig.



3.14 Schlussfolgerungen

Das Schutzkonzept der Pertisauer Wildbäche sieht die teilweise Ausleitung des

Abflusses in land- und forstwirtschaftlich genutzte Flächen vor. Um die Dämpfung

des Abflusses mit Daten belegen zu können, wurde das Institut für Alpine

Naturgefahren der Universität für Bodenkultur Wien beauftragt, ein

dementsprechendes Monitoring-System im Teileinzugsgebiet Dristenau zu planen.

Aufgrund der Anregung der Gemeinde Eben am Achensee und des

Hydrographischen Dienstes Tirol wurde das Konzept auf ein Informationssystem

erweitert.

Für die Realisierung dieses Informationssystems wurde die Firma OTT Messtechnik

GmbH vom Institut für Alpine Naturgefahren beauftragt. Der Aufbau erfolgte im Jahr

2003.

Der Dristenaubach ist ein nur zeitweise wasserführender Wildbach, der jedoch bei

Abflüssen über seine gesamte Gerinnebreite Feststoffe transportiert, aber auch in

seine Alluvion einschneidet.

Realisiert wurde das Informationssystem Dristenau durch die Anordnung von drei

autarken Stationen, wobei die Masterstation über einen Anschluss an das 220 V

Netz verfügt.

Station 3 (hm 36.47) erfasst den in den zu beurteilenden Gerinnebereich

einstossenden Abfluss. Als fixiertes Profil eignet sich dafür die Abflusssektion der

neu errichteten Geschiebesperre bei hm 36.47 bachaufwärts der südlichen

Ausleitungsfläche. An diese Station ist eine Niederschlagserfassung gekoppelt. Die

Datenkommunikation zur Masterstation erfolgt mittels Funk, die Stromversorgung

mittels Solarpaneelen.

Station 2 (hm 29.0) ist nach der Rückleitung der südlichen Ausleitungsfläche

angeordnet. Um an dieser Stelle eine Abflussmessung durchführen zu können,

wurde eine Gerinnestabilisierung durch die WLV realisiert wird. Die

Datenkommunikation zur Masterstation erfolgt mittels Funk, die Stroversorgung

durch Solarzellen.

Station 1 bei hm 5.0 dient neben der Erfassung des Abflusses am Ausgang der

Dristenau als Masterstation, von der die Kommunikation nach außen mittels GSM

erfolgt.



Die Messdaten werden an jeder Station gespeichert, wobei die Datalogger bei

Überschreitung festgelegter Grenzwerte aktiv eine Information über die Masterstation

absetzen. Die Datenabfrage und Loggereinstellung wird passiv von der Masterstation

bei Anruf durchgeführt.

Die Abflusstiefe wird berührungsfrei durch Radarsensoren (VEGAPULS 62)

aufgezeichnet, die Niederschlagserfassung erfolgt durch einen PLUVIO 1.000 mm

der Firma OTT Messtechnik GmbH.

Schwellenwerte sind für die gemessenen Abflusstiefen eingerichtet. Wenn bei einem

internen Abfrageintervall von 15 Sekunden der Grenzwert 8-mal hintereinander

überschritten wird, werden im derzeit laufenden Probebetrieb SMS an die in der

Errichtung des Informationssystems involvierten Organisationseinheiten abgesendet.

Im Winterbetrieb wird die Alarmierung deaktiviert.

Die Datenabfrage und Archivierung erfolgt am Institut für Alpine Naturgefahren, das

auch 2-mal jährlich die Stationen wartet. Eine Kooperation mit dem HD-Tirol im Fall

der Niederschlagsmessung ist angedacht.

Andere Wartungs-, Instandsetzungs- oder Versicherungsverträge gibt es derzeit

nicht.

Eine rechtliche Grundlage zur Errichtung und zum Betrieb des Informationssystems

ist nicht gegeben.

Nach der Abnahme der Stationen konnten bisher „kleinere Ereignisse“ aufgezeichnet

werden, eine Grenzwertüberschreitung trat nur beim Ereignis vom 22. August 2005

auf.

IAN Report 76 Band 4 Anhang


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IAN Report 76 Band 4: Anhang

M:\Reports\REP0076\bericht\Band 4\Text\Report 76 Band 4 Anhang.doc 1

1 Anhang

1.1 Prinzipskizze und Bilder der (Master-)Station 1 (hm 5.0)

Abbildung 1: Prinzipskizze Station 1

Abbildung 2. Standort und Verteilerkasten



1.2 Prinzipskizze und Bilder der Station 2 (hm 29.0)

Abbildung 3: Prinzipskizze Station 2

Abbildung 4. Standort und Verteilerkasten



1.3 Prinzipskizze und Bilder der Station 3 (hm 36.47)

Abbildung 5: Skizze Station 3

Abbildung 6. Standort (Zustand im Sommer und Winter)



1.4 Geräteauflistung Xstation Ystation Zstation Xgeraet Ygeraet Zgeraet Standort Nummer Messgeraet Anzahl Type Hersteller101463 253621 1133 101465 253620 1133 Petiasu_oben 0000192176 Niederschlagswaage 1 PLUVIO OTT101463 253621 1133 101463 253621 1133 Petiasu_oben 0000192176 Temperatur/Feuchte 1 PT100 1/3 DIN OTT101463 253621 1133 101455 253624 Petiasu_oben 0000192176 Radar 1 VEGA Plus 62 VEGA101463 253621 1133 101463 253621 1133 Petiasu_oben 0000192176 Datenlogger 1 LogoSens OTT101463 253621 1133 Petiasu_oben 0000192176 Messverteiler 1 OTT101463 253621 1133 101463 253621 1133 Petiasu_oben 0000192176 Datenfunkgeraet 1 MR25X OTT101463 253621 1133 Petiasu_oben 0000192176 Netzversorgung 2 Solarpanel SM55 12V/55W OTT101829 254249 1091 101821 254252 1093 Petiasu_mitte 0000019200 Radar 1 VEGA Plus 62 VEGA101829 254249 1091 101829 254249 1091 Petiasu_mitte 0000019200 Datenlogger 1 LogoSens OTT101829 254249 1091 Petiasu_mitte 0000019200 Messverteiler 1 AE1008 OTT101829 254249 1091 101829 254249 1091 Petiasu_mitte 0000019200 Datenfunkgeraet 1 MR25X OTT101829 254249 1091 Petiasu_mitte 0000019200 Netzversorgung 2 Solarpanel SM55 12V/55W OTT102145 256516 974 102145 256516 Petiasu_Brücke 0000192175 Radar 1 VEGA Plus 62 VEGA102145 256516 974 102145 256516 256516 Petiasu_Brücke 0000192175 Datenlogger 1 LogoSens OTT102145 256516 974 Petiasu_Brücke 0000192175 Messverteiler 1 OTT102145 256516 974 102145 256516 256516 Petiasu_Brücke 0000192175 Datenfunkgeraet 1 MR25X OTT102145 256516 974 Petiasu_Brücke 0000192175 Netzversorgung 1 220V AC/12V DC OTT

Tabelle 1: Geräteauflistung der drei Stationen (Stand 2004)



1.5 Pegelschlüssel-Kenndaten Sohle Abfluss Q Wasserpiegelhöhe Energielinienhöhe Energilinienneigung Geschwindigkeit Durchflussquerschnitt

[m.ü.M.] [m3/s] [m] [m] [m/m] [m/s] [m²]972.76 1 0.24 0.53 0.0215 2.41 0.41972.76 2 0.36 0.82 0.0205 2.98 0.67972.76 3 0.51 0.99 0.0156 3.07 0.98972.76 4 0.75 1.08 0.0074 2.56 1.56972.76 5 0.86 1.23 0.0073 2.71 1.84972.76 6 0.95 1.37 0.0074 2.87 2.09972.76 7 1.03 1.49 0.0075 3 2.33972.76 8 1.12 1.61 0.0075 3.1 2.58972.76 9 1.2 1.72 0.0073 3.17 2.84972.76 10 1.34 1.8 0.0060 3.02 3.59

Tabelle 2: Wasserspiegelhöhe, Energielinienhöhe und Energielinienneigung, Geschwindigkeit und Durchflussquerschnitt bei der Station 1

Sohlenhöhe Abfluss Q Wasserspiegelhöhe Energielinienhöhe Energielinienneigung Geschwindigkeit Durchflussquerschnitt[m.ü.M] [m³/s] [m] [m] [m/m] [m/s] [m²]1130.8 1 0.17 0.22 0.0356 1 11130.8 2 0.2 0.3 0.4134 1.3 1.51130.8 3 0.3 0.4 0.0290 1.43 2.091130.8 4 0.34 0.47 0.0283 1.58 2.531130.8 5 0.38 0.54 0.0308 1.77 2.831130.8 6 0.42 0.6 0.0298 1.87 3.211130.8 7 0.46 0.66 0.0282 1.95 3.61130.8 8 0.5 0.71 0.0288 2.06 3.891130.8 9 0.53 0.76 0.0277 2.12 4.241130.8 10 0.57 0.81 0.0278 2.21 4.531130.8 11 0.61 0.86 0.0263 2.24 4.911130.8 12 0.64 0.91 0.0258 2.3 5.221130.8 13 0.67 0.95 0.0256 2.36 5.521130.8 14 0.7 1 0.0248 2.39 5.851130.8 15 0.76 1.04 0.0215 2.34 6.411130.8 16 0.8 1.09 0.0206 2.36 6.781130.8 17 0.84 1.13 0.0198 2.38 7.141130.8 18 0.87 1.17 0.0196 2.42 7.441130.8 19 0.91 1.21 0.0189 2.43 7.811130.8 20 0.94 1.25 0.0187 2.47 8.11130.8 21 0.97 1.29 0.0181 2.48 8.461130.8 22 1 1.32 0.0179 2.51 8.751130.8 23 1.03 1.36 0.0177 2.54 9.051130.8 24 1.06 1.39 0.0176 2.57 9.341130.8 25 1.09 1.43 0.0174 2.6 9.621130.8 26 1.11 1.46 0.0173 2.63 9.91130.8 27 1.14 1.5 0.0172 2.65 10.181130.8 28 1.17 1.53 0.0171 2.68 10.451130.8 29 1.2 1.57 0.0167 2.69 10.781130.8 30 1.22 1.6 0.0166 2.72 11.051130.8 31 1.25 1.63 0.0166 2.74 11.311130.8 32 1.27 1.66 0.0165 2.76 11.581130.8 33 1.3 1.69 0.0164 2.79 11.841130.8 34 1.32 1.73 0.0163 2.81 12.11130.8 35 1.34 1.75 0.0166 2.85 12.271130.8 36 1.34 1.78 0.0173 2.92 12.331130.8 37 1.34 1.8 0.0187 3.02 12.241130.8 38 1.34 1.83 0.0194 3.09 12.311130.8 39 1.37 1.86 0.0192 3.1 12.571130.8 40 1.38 1.89 0.0193 3.14 12.761130.8 41 1.41 1.91 0.0191 3.15 13.031130.8 42 1.43 1.94 0.0191 3.17 13.261130.8 43 1.45 1.97 0.0189 3.18 13.511130.8 44 1.48 2 0.0185 3.18 13.831130.8 45 1.51 2.03 0.0183 3.19 14.091130.8 46 1.52 2.05 0.0186 3.23 14.251130.8 47 1.53 2.08 0.0195 3.28 14.331130.8 48 1.53 2.1 0.0204 3.34 14.351130.8 49 1.53 2.12 0.0212 3.42 14.331130.8 50 1.52 2.15 0.0220 3.5 14.29




Sohle Abfluss Q Wasserspiegelhöhe Energieliniehöhe Energielienienneigung Geschwindigkeit Durchflussquerscnitt[m.ü.M.] [m³/s] [m] [m] [m/m] [m/s] [m²]1087,99 1 0,14 0,23 0,0618 1,28 0,781087,99 2 0,21 0,34 0,0507 1,58 1,271087,99 3 0,27 0,43 0,0457 1,79 1,681087,99 4 0,32 0,51 0,0428 1,96 2,041087,99 5 0,36 0,59 0,0411 2,11 2,371087,99 6 0,41 0,66 0,0391 2,22 2,71087,99 7 0,44 0,72 0,0380 2,34 31087,99 8 0,48 0,78 0,0372 2,44 3,281087,99 9 0,52 0,84 0,0361 2,53 3,561087,99 10 0,55 0,9 0,0353 2,61 3,831087,99 11 0,59 0,95 0,0347 2,69 4,091087,99 12 0,62 1,01 0,0341 2,76 4,351087,99 13 0,65 1,05 0,0332 2,82 4,611087,99 14 0,68 1,1 0,0327 2,88 4,861087,99 15 0,71 1,15 0,0325 2,95 5,081087,99 16 0,74 1,2 0,0315 2,99 5,351087,99 17 0,77 1,24 0,0314 3,05 5,571087,99 18 0,79 1,29 0,0311 3,11 5,791087,99 19 0,82 1,33 0,0306 3,15 6,031087,99 20 0,85 1,37 0,0304 3,21 6,241087,99 21 0,87 1,41 0,0301 3,25 6,461087,99 22 0,91 1,44 0,0279 3,23 6,821087,99 23 0,94 1,48 0,0275 3,26 7,051087,99 24 0,97 1,52 0,0271 3,3 7,281087,99 25 0,99 1,56 0,0268 3,33 7,51087,99 26 1,02 1,6 0,0265 3,37 7,721087,99 27 1,04 1,63 0,0262 3,4 7,941087,99 28 1,07 1,67 0,0260 3,43 8,151087,99 29 1,09 1,7 0,0257 3,47 8,371087,99 30 1,12 1,74 0,0254 3,49 8,591087,99 31 1,14 1,77 0,0251 3,52 8,81087,99 32 1,16 1,8 0,0250 3,55 9,011087,99 33 1,18 1,84 0,0248 3,58 9,211087,99 34 1,21 1,87 0,0246 3,61 9,421087,99 35 1,23 1,9 0,0244 3,64 9,631087,99 36 1,25 1,93 0,0241 3,66 9,851087,99 37 1,27 1,97 0,0239 3,68 10,051087,99 38 1,29 2 0,0239 3,71 10,231087,99 39 1,32 2,03 0,0236 3,74 10,441087,99 40 1,34 2,06 0,0235 3,76 10,641087,99 41 1,36 2,09 0,0233 3,78 10,851087,99 42 1,38 2,12 0,0232 3,81 11,031087,99 43 1,4 2,15 0,0231 3,83 11,211087,99 44 1,42 2,18 0,0232 3,87 11,381087,99 45 1,44 2,2 0,0228 3,88 11,611087,99 46 1,46 2,23 0,0226 3,89 11,811087,99 47 1,47 2,26 0,0227 3,93 11,961087,99 48 1,5 2,29 0,0222 3,93 12,231087,99 49 1,57 2,31 0,0198 3,8 12,881087,99 50 1,56 2,34 0,0212 3,92 12,751087,99 51 1,59 2,36 0,0204 3,9 13,081087,99 52 1,62 2,39 0,0198 3,87 13,431087,99 53 1,67 2,41 0,0193 3,81 13,91087,99 54 1,73 2,43 0,0183 3,71 14,551087,99 55 1,75 2,45 0,0184 3,72 14,781087,99 56 1,77 2,47 0,0185 3,73 15,011087,99 57 1,79 2,5 0,0186 3,73 15,271087,99 58 1,81 2,52 0,0188 3,74 15,521087,99 59 1,83 2,54 0,0188 3,74 15,771087,99 60 1,84 2,56 0,0187 3,75 161087,99 61 1,86 2,58 0,0187 3,76 16,211087,99 62 1,87 2,6 0,0188 3,78 16,41087,99 63 1,89 2,62 0,0189 3,8 16,581087,99 64 1,87 2,65 0,0201 3,91 16,371087,99 65 1,88 2,67 0,0203 3,93 16,541087,99 66 1,92 2,69 0,0196 3,89 16,961087,99 67 1,93 2,71 0,0197 3,91 17,141087,99 68 1,94 2,73 0,0197 3,92 17,351087,99 69 1,96 2,75 0,0198 3,94 17,531087,99 70 1,97 2,76 0,0198 3,95 17,71



1087.99 71 1.98 2.78 0.0199 3.97 17.91087.99 72 1.99 2.8 0.0199 3.98 18.081087.99 73 2.01 2.82 0.0199 4 18.251087.99 74 2.02 2.84 0.0198 4.01 18.441087.99 75 2.03 2.86 0.0197 4.03 18.61087.99 76 2.04 2.88 0.0197 4.04 18.791087.99 77 2.05 2.89 0.0196 4.06 18.961087.99 78 2.07 2.91 0.0196 4.07 19.141087.99 79 2.08 2.93 0.0195 4.09 19.31087.99 80 2.09 2.95 0.0195 4.11 19.481087.99 81 2.1 2.97 0.0194 4.12 19.651087.99 82 2.11 2.99 0.0195 4.14 19.81087.99 83 2.13 3 0.0193 4.15 20.011087.99 84 2.14 3.02 0.0193 4.16 20.181087.99 85 2.16 3.03 0.0188 4.15 20.491087.99 86 2.16 3.05 0.0192 4.19 20.511087.99 87 2.17 3.07 0.0191 4.21 20.691087.99 88 2.18 3.09 0.0191 4.22 20.851087.99 89 2.19 3.11 0.0191 4.24 211087.99 90 2.21 3.12 0.0190 4.25 21.21087.99 91 2.22 3.14 0.0189 4.26 21.371087.99 92 2.23 3.16 0.0189 4.27 21.541087.99 93 2.24 3.17 0.0188 4.28 21.711087.99 94 2.25 3.19 0.0188 4.3 21.891087.99 95 2.26 3.21 0.0187 4.31 22.061087.99 96 2.28 3.22 0.0183 4.29 22.381087.99 97 2.28 3.24 0.0187 4.33 22.381087.99 98 2.44 3.24 0.0140 3.96 24.771087.99 99 2.45 3.25 0.0140 3.97 24.911087.99 100 2.46 3.27 0.0139 3.98 25.111087.99 101 2.48 3.29 0.0138 3.99 25.331087.99 102 2.48 3.3 0.0139 4.01 25.431087.99 103 2.49 3.32 0.0140 4.03 25.551087.99 104 2.51 3.33 0.0139 4.03 25.781087.99 105 2.79 3.29 0.0077 3.25 38.341087.99 106 2.78 3.3 0.0079 3.29 38.241087.99 107 2.82 3.32 0.0075 3.25 39.411087.99 108 2.85 3.34 0.0073 3.22 40.371087.99 109 2.87 3.35 0.0071 3.2 41.31087.99 110 2.89 3.37 0.0069 3.18 42.091087.99 111 2.93 3.39 0.0066 3.13 43.641087.99 112 2.95 3.41 0.0064 3.11 44.671087.99 113 2.96 3.42 0.0064 3.13 44.771087.99 114 2.97 3.43 0.0064 3.13 45.231087.99 115 2.99 3.44 0.0063 3.11 46.21087.99 116 3.02 3.46 0.0060 3.07 47.491087.99 117 3.05 3.48 0.0058 3.05 48.641087.99 118 3.07 3.5 0.0057 3.03 49.441087.99 119 3.09 3.51 0.0056 3.02 50.241087.99 120 3.11 3.53 0.0055 3.02 50.91




1.6 Schaltpäne der Stationen

Abbildung 7: Aufbauplan der Station 1



Abbildung 8: Klemmbelegung der Station 1



Abbildung 9: Interne Verdrahtung der Station 1









Abbildung 12: Interne Verdrahtung Station 2







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Report 76 Band 4 - BOKU...Projektleitung: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Hübl Johannes Mitarbeiter: Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Loiskandl Willibald DI Gruber Harald DI Holzinger