Beeinflussungen gewässerkundlicher Pegel durch spontane Übereisung

Beobachtungen an einem Pegel in Nordrhein-Westfalen im Februar 2018 zeigen, dass eine wiederkehrende kurzzeitige Eisdecke eine Überschätzung des kalkulierten Abflusses in einer Größenordnung bis zu 100 % und mehr hervorrufen kann, abhängig von der Wahl des Berechnungsintervalls. Mit der Wassertemperatur als Indikator lassen sich bislang nicht aufgefallene gleichartige Beeinflussungen für weitere Zeiträume und Pegelstandorte nachweisen. Zur Gewinnung wirklichkeitsnaher Abflussganglinien kann hier das ΔW-Verfahren eingesetzt werden.

Zur Überwachung des Oberflächenabflusses aus dem hier 23,20 km² umfassenden oberen Einzugsgebiet der Volme betreibt das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) auf einer Höhe von 331 m ü. NHN den gewässerkundlichen Pegel Kierspe. Die Anlage ist in Form eines Trapez-Messprofils mit einer 3,50 m breiten Überfallschwelle und gepflasterten Böschungen ausgebaut und verfügt über eine redundante Wasserstandsaufzeichnung. Ende Februar 2018 wurden hier während einer Frostperiode mit Tagesminima bis unter -12 °C [1] an vier aufeinanderfolgenden Tagen auffällige tägliche Maxima des gemessenen Wasserstandes verzeichnet. Nach der bekannten Wasserstand-Abfluss-Beziehung hätten diese einer Zunahme des beobachteten Gebietsabflusses um mehrere 100 % in der Spitze oder bis zu einer Verdoppelung der täglichen Abflusshöhe entsprochen. Abflussbildung durch Niederschlag in flüssiger Form oder Schneeschmelze konnte der herrschenden Witterung ausgeschlossen werden, die benachbarte Niederschlagsstation Kierspe_KA wies zeitgleich über 14 Tage keinerlei Niederschlag auf.

Der beobachtete Tagesgang des Wasserstandes ließ sich gleichartig an allen drei installierten Messwertgebern nachvollziehen. Die Zunahme des Messwerts setzte nachmittags oder in der Nacht ein, das Maximum wurde jeweils am späten Vormittag zwischen 10 und 11 Uhr erreicht, danach fiel der Wert wieder rapide auf das vorherige Niveau ab. Eine Beeinflussung durch Eisstau erschien naheliegend, ein Anstau um bis zu 13 cm innerhalb eines halben Tages in einem Messprofil von lediglich rund 10 cm Wassertiefe und die Rückbildung der verursachenden Eisschicht innerhalb weniger Stunden wirkte aber zunächst wenig plausibel.

Nach dem Abfall des letzten beobachteten Widerstandsmaximums am 02.03.2018 wurden im Pegelprofil Reste von Randeis in Form eines Gitters feiner Eisnadeln gefunden. DAs ursprüngliche Widerstandsniveau im Eiszustand war noch anhand von Feuchtemarken am Böschungsfuß zu erkennen. Im Bereich der Messschwelle  hatten sich Strukturen erhalten, die auf eine zusammenhängende Eisbrücke über die Breite des Gewässers hinweisen. Die Hemmung des Abflusses durch Rand- und Deckeis ist in der Literatur ausführlich beschrieben, sie resultiert aus der Einengung des Fleißquerschnitts und der Zunahme der Wandreibung, insbesondere auch der Wandfläche. Der Auslöser für das Aufbrechen einer geschlossenen Eisdecke in Flüssen ist in der Regel eine Abflusszunahme, wie sie auch durch Tauwetter auftritt. Im Fall des beobachteten Eisstatus am Pegel Kierspe korrespondiert der Abgang der Eisdecke mit dem morgendlichen Anstieg der Einleitmange der 2km oberhalb gelegenen Kläranlage Meinerzhagen, korrigiert um die anzunehmende Fließzeit von etwa 2 Stunden.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 07 und 08 (August 2019)
Seiten: 4
Preis: € 10,90
Autor: Torsten Lambeck

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