Hochwasser und Vegetation - physikalische und numerische Modellierung am Beispiel des Kamp

Die vorliegende Arbeit wurde vor dem Hintergrund des Hochwasserereignisses 2002 am Kamp konzipiert, um einen Beitrag zur Einschätzung des Vegetationseinflusses auf das Abflussgeschehen zu leisten. Dazu wurden unterschiedliche Vegetationsszenarien in einem wasserbaulichen Modellversuch und einem numerischen Modell untersucht. Konkret beschäftigt sich die Arbeit mit dem Aufbau und der Technik des physikalischen Modells (innovatives Modellbaukonzept) und der hydrodynamisch-numerischen Modellierung. Für den Modellbau wurden für diesen Sektor neue, ungewöhnliche Materialien verwendet, welche einige Vorteile gegenüber einer konventionellen Bauweise bieten. Im wasserbaulichen Modellversuch wurden insgesamt dreizehn Vegetationsszenarien bei drei verschiedenen Gefällen (1 , 2 und 4) und drei Hochwasserabflüssen (HQ30, HQ50 und HQ100) untersucht. Mit dem numerischen Modell wurden Kontrollberechnungen ebenso wie Zusatzversuche durchgeführt. Für die Nachbildung der Vegetation kamen unterschiedliche Ansätze zur Verwendung. Um die Geschwindigkeitsverteilung in einem Profil bei Hochwasser besser quantifizieren zu können wurden Fließgeschwindigkeitsmessungen durchgeführt und deren Ergebnisse graphisch dargestellt. Es konnte gezeigt werden, dass ein Fließgewässermodell welches für Flussabschnitte oder ganze Gewässersysteme konzipiert wurde, auch für Kleinstsysteme wie sie im wasserbaulichen Modellversuch vorkommen, verwendet werden kann. In Hinblick auf das innovative Modellbaukonzept konnten wichtige Erkenntnisse und Erfahrungen gesammelt werden. Numerische Modelle können ein gutes Werkzeug zur Kontrolle / Vorhersage des Verhaltens von real ablaufenden Systemen darstellen, sofern sie gut eingerichtet sind. Nach Möglichkeit sollten physikalische und numerische Modelle sich jedoch nicht ausschließen, sondern sinnvoll ergänzen.Following the flood in 2002 at the Kamp river in Lower Austria, this thesis was written in order to derive a better estimation of the influence of vegetation on hydraulics during floods. Therefore different vegetation scenarios were examined in a physical model. This work specially deals with the construction and measuring technology of the physical model (innovative model-construction-concept) and the hydrodynamic-numerical modelling. New and uncommon materials which offer some advantages over a conventional type of construction were used. In the physical model thirteen vegetation scenarios were analysed using three different slopes (1 , 2 and 4 ) and three different flood-discharges (HQ30, HQ50 and HQ100). With the numerical model control- and additional calculations were carried out. For modelling the vegetation, different approaches were used. In order to be able to quantify the velocity distribution in a cross section during a flood event in a better way, water velocities were measured and graphically represented. It was shown that a numerical model can also be used for small systems like hydraulic scale models. With reference to the innovative model-construction-concept, important knowledge and experience has been collected. Numerical models, if well calibrated, can represent useful tools for modelling real-world systems. If possible, physical and numerical models should not exclude themselves, but rather be used simultaneously.eingereicht von: Mario J. KarnerWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2011(VLID)103607