Hydrologie - dezentraler Hochwasserschutz
Hydrologie - dezentraler Hochwasserschutz Hydrologie - dezentraler Hochwasserschutz
Wegedichte ausgewählter Gebiete/Standorte Angaben in km/km 2 Schweden (Mittelschweden) 1,2 Schweiz (Voralpen) 1,6 USA; Gebiet in Oregon 1,9 Gebiet in Washington 3,8 bis 5,5 Niedersachsen 2,3 bis 3,3 Weser-Leine 3,3 Westharz 4,0 Forstbetrieb bei Lüdenscheid 4,3 bis 8,6 Österreich (Hochwald) 3,0 bis 3,3 Hessen 3,7 Baden-Württemberg 4,4 bis 4,7 Martinsbachgebiet 15,0 Rheinland-Pfalz; Gebiet im Soonwald ca. 22 Gebiet im Pfälzer Wald ca. 10 Quellen: DIETZ et al. (1984), BECKER et al. (1995), WEMPLE et al. (2001), BOWLING & LETTENMAIER (2001), SCHENK et al. (2001), THOMA (2004) Abbildung 6. Wegedichte ausgewählter Gebiete/Standorte Auf Teilen der Windwurffläche des Jahres 1999 (im Martinsbachgebiet 0,26 km 2 oder 41 %) wird in der Feinerschließungsplanung 40 m als Regelabstand der Rückewege empfohlen (WAGELAAR 2001); auch im baden-württembergischen Staatswald ist ein Rückegassenabstand von 40 m festgelegt (WEIXLER 1994). BECKER et al. (1995) planen maximale Rückeentfernungen von 150 m – ohne Berücksichtigung der Feinerschließung. MAIERHOFER (1988) empfiehlt in hängigem Gelände eine durchschnittliche Wegedichte von 4 km/km 2 und eine maximale von 6 km/km 2 (hinzu kommen Liefergassen und Rückewege). Das in den Gräben bergseits der Wege geführte Wasser wird durch Dolen unter dem Weg hindurch zur Talseite abgeleitet (Wasserabweiser auf der Wegoberfläche haben sich als nachteilig herausgestellt). Die Angaben über den Abstand der einzelnen Dolen streuen beträchtlich. In steilem Gelände werden maximal 30 m bis 50 m vorgeschlagen, in flachem Gelände bis 400 m (DIETZ et al. 1984, OPPERMANN 1991). MAIERHOFER (1988) nennt 50 m bis 60 m als durchschnittlichen Dolenabstand, über 150 m sei jedenfalls viel zu groß. Aus hydrologischer Sicht wäre für GIS-gestützte Detailuntersuchungen im Hydrotop- und Kleingebietsmaßstab eine Statistik mit folgenden Größen wünschenswert: Bestockung (Art, Alter), Bodeneigenschaft (Art, Mächtigkeit), Weg (Typ, Substrat, Bewuchs, Profil, Wasserableitung), Fahrspur und Entwässerungsgraben; Gelände- und Wegneigung wären einem hochaufgelösten Geländemodell zu entnehmen. 3.2 Abflussbildung und Abflusskonzentration durch Wege Alle linienhaften Strukturen beschleunigen die schnelle Starkabflusskomponente, MOUSSA et al. (2002) sprechen von „Hydrologischen Diskontinuitäten“. Der Hanganschnitt verursacht die Exfiltration von Bodenwasser, es werden erhebliche Zwischenabflussanteile in Oberflächenabfluss umgesetzt, und es entwickeln sich künstliche Abflussrinnen. Wege sind unabhängig von der Art des Wegeaufbaus annähernd zu 100 % abflusswirksam (BOTT 2002), daher gelten sie selbst beim 16
Bemühen um eine pflegliche Waldbewirtschaftung als der wohl offensichtlichste Eingriff in die oberflächennahe Wasserführung (REMMY 2000, WALDENMEYER 2003). Die abflussbeschleunigende Wirkung von Entwässerungsgräben kann diejenige der Wege noch übertreffen, das wurde in einem kleinen Weinberg- Einzugsgebiet in der Bretagne beobachtet (CARLUER & DE MARSILY 2004). Bei ENGLER (1919) liegt der Anteil des Abflusses von Waldwegen am Hochwasserscheitel zwischen 12,5 % und 43,6 %. Im landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet des Weiherbachs (Kraichgau, ca. 6 km 2 ) lassen Modellrechnungen auf einen vergleichbaren Anteil schließen; die Wege bestreiten bei kleinen und mittleren Hochwassern bis 90 % des Hochwasserscheitels (BRONSTERT & MAURER 1994, MERZ 1996, MAURER 1997, MERZ & BARDOSSY 1998). Nach HARR et al. (1975) und BOTT et al. (2002) sind die Waldwege und die Wegedichte von großer Bedeutung für den Abfluss. THOMAS & MEGAHAN (1998) berechneten die Scheitelaufhöhung als Folge von Wegebau (6 % Flächenanteil) und Kahlschlag auf 90 % (100 % entwaldet) bzw. 40 % (31 % entwaldet). Im Coweeta-Einzugsgebiet WS 28 verursachten Traktorarbeiten und hohe Wegedichte einen Abflussanstieg von 17 % im Jahresmittel und von 30 % während des Hochwassers (SWANK et al. 1988). Bei Experimenten in bergigen Waldeinzugsgebieten wird oft eine kurze Vorwelle beobachtet, die die nachfolgende eigentliche Hochwasserwelle, die Hauptwelle, deutlich übertreffen kann (REINHART 1964, HEWLETT & NUTTER 1970, TISCHENDORF 1971, BALÁZS et al. 1974, FÜHRER 1990, ROMANG 1995). Quellen für diesen schnellen Abfluss sind nach Ansicht der Autoren der direkt in die Fließgerinne fallende Regen und vorflutnahe undurchlässige Flächen, auch bachbegleitende Wege. BATES & HENRY (1928) führten die jeweils erste Spitze zweier Hochwasserganglinien allein auf den in die Gerinne fallenden Regen zurück, erst später wurde diese Beobachtung auch durch andere Mechanismen erklärt (ROBINSON 1993b). In den Harzer Untersuchungsgebieten wurden Hochwasserwellen registriert, deren steiler Anstieg von vorflutnahen befestigten Flächen und bachbegleitenden Wegen stammt, eine nachfolgende Hauptwelle aus Zwischenabfluss war nur im Fall hoher Vorfeuchte zu beobachten (Abbildung 7). 17 Abbildung 7: Hochwasser in den Harzer Untersuchungsgebieten (BALAZS et al. 1974)
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Angaben in km/km 2<br />
Schweden (Mittelschweden) 1,2<br />
Schweiz (Voralpen) 1,6<br />
USA; Gebiet in Oregon 1,9<br />
Gebiet in Washington 3,8 bis 5,5<br />
Niedersachsen 2,3 bis 3,3<br />
Weser-Leine 3,3<br />
Westharz 4,0<br />
Forstbetrieb bei Lüdenscheid 4,3 bis 8,6<br />
Österreich (Hochwald) 3,0 bis 3,3<br />
Hessen 3,7<br />
Baden-Württemberg 4,4 bis 4,7<br />
Martinsbachgebiet 15,0<br />
Rheinland-Pfalz; Gebiet im Soonwald ca. 22<br />
Gebiet im Pfälzer Wald ca. 10<br />
Quellen: DIETZ et al. (1984), BECKER et al. (1995), WEMPLE<br />
et al. (2001), BOWLING & LETTENMAIER (2001), SCHENK et<br />
al. (2001), THOMA (2004)<br />
Abbildung 6. Wegedichte ausgewählter Gebiete/Standorte<br />
Auf Teilen der Windwurffläche des Jahres 1999 (im Martinsbachgebiet 0,26 km 2 oder<br />
41 %) wird in der Feinerschließungsplanung 40 m als Regelabstand der Rückewege<br />
empfohlen (WAGELAAR 2001); auch im baden-württembergischen Staatswald ist ein<br />
Rückegassenabstand von 40 m festgelegt (WEIXLER 1994). BECKER et al. (1995)<br />
planen maximale Rückeentfernungen von 150 m – ohne Berücksichtigung der<br />
Feinerschließung. MAIERHOFER (1988) empfiehlt in hängigem Gelände eine<br />
durchschnittliche Wegedichte von 4 km/km 2 und eine maximale von 6 km/km 2 (hinzu<br />
kommen Liefergassen und Rückewege).<br />
Das in den Gräben bergseits der Wege geführte Wasser wird durch Dolen unter dem<br />
Weg hindurch zur Talseite abgeleitet (Wasserabweiser auf der Wegoberfläche haben<br />
sich als nachteilig herausgestellt). Die Angaben über den Abstand der einzelnen<br />
Dolen streuen beträchtlich. In steilem Gelände werden maximal 30 m bis 50 m<br />
vorgeschlagen, in flachem Gelände bis 400 m (DIETZ et al. 1984, OPPERMANN<br />
1991). MAIERHOFER (1988) nennt 50 m bis 60 m als durchschnittlichen<br />
Dolenabstand, über 150 m sei jedenfalls viel zu groß.<br />
Aus hydrologischer Sicht wäre für GIS-gestützte Detailuntersuchungen im Hydrotop-<br />
und Kleingebietsmaßstab eine Statistik mit folgenden Größen wünschenswert:<br />
Bestockung (Art, Alter), Bodeneigenschaft (Art, Mächtigkeit), Weg (Typ, Substrat,<br />
Bewuchs, Profil, Wasserableitung), Fahrspur und Entwässerungsgraben; Gelände-<br />
und Wegneigung wären einem hochaufgelösten Geländemodell zu entnehmen.<br />
3.2 Abflussbildung und Abflusskonzentration durch Wege<br />
Alle linienhaften Strukturen beschleunigen die schnelle Starkabflusskomponente,<br />
MOUSSA et al. (2002) sprechen von „Hydrologischen Diskontinuitäten“. Der<br />
Hanganschnitt verursacht die Exfiltration von Bodenwasser, es werden erhebliche<br />
Zwischenabflussanteile in Oberflächenabfluss umgesetzt, und es entwickeln sich<br />
künstliche Abflussrinnen. Wege sind unabhängig von der Art des Wegeaufbaus<br />
annähernd zu 100 % abflusswirksam (BOTT 2002), daher gelten sie selbst beim<br />
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