Untersuchungen zur Skalenabhängigkeit der Abflussbildung

von Jens Didszun

Da eines unserer Ziele die prozessnahe Modellierung mesoskaliger Einzugsgebiete ist, ist es
notwendig, die Prozessforschung ebenfalls auf mesoskalige Einzugsgebiete auszudehnen.
Aus diesem Grund wird im Rahmen dieses Projekts eine Untersuchungsstrategie angewendet,
deren Messanordnung aus in sich verschachtelten Teileinzugsgebieten besteht (Abb.1).

Abb. 1: Messanordnung in den entsprechenden Teil-Einzugsgebieten der Dreisam.

In einem ersten Schritt wurden im Bruggaeinzugsgebiet neben dem Gebietsauslass (40 km²) sechs,
bzw. später sieben Teileinzugsgebiete (0,2 km² bis 15 km²) während mehrerer Niederschlagsereignisse
zeitlich hoch aufgelöst beprobt (1-h bzw. 2-h-Intervall). Dazu wurden am jeweiligen
Teileinzugsgebietsauslass automatische Probeentnahmegeräte aufgestellt (Ab. 2). Um für die
Verfahren der Ganglinienseparation mit stabilen Isotopen die Variabilität des Niederschlag-Inputs
(intra storm variability) erfassen zu können, wurden zwei Niederschlagsprobennehmer (Abb. 3) eingesetzt.

Abb. 2: Niederschlagsprobennehmer und Niederschlagsmesser

Um saisonale Unterschiede in der Abflussbildung zu erfassen, werden Niederschlagsereignisse
zu unterschiedlichen Jahreszeiten beprobt. Für das zweite und dritte Ereignis im Bruggaeinzugsgebiet
konnten der Wasserstand, sowie die elektrische Leitfähigkeit und die Wassertemperatur am
Gebietsauslass einiger Teileinzugsgebiete mit Hilfe von Multisonden aufgezeichnet werden.
Abflüsse liegen dagegen nur von den Pegeln Brugga/Oberried (Gebietsauslass Brugga) und
Wilhelmer Talbach/St. Wilhelm (größtes Teileinzugsgebiet) für alle drei Ereignisse vor. Die
Wasserproben aus den Gerinnen, ca. 550 pro Ereignis, werden auf die Hauptionen Chlorid, Nitrat,
Sulfat, Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, auf gelöste Kieselsäure (Silikat) und Deuterium,
die Niederschlagsproben nur auf Deuterium analysiert. Die ersten Ergebnisse dieser Intensivmesskampagnen
zeigen ein sehr komplexes Verhalten der Hydrochemie während der Ereignisse. Ziel der Auswertungen
dieser Niederschlagsereignisse ist es nun, von den hydrochemischen Reaktionen auf die Prozesse
zurückzuschließen. Wichtige weitere Erkenntnisse werden dabei von den laufenden Ereignisbeprobungen
im gesamten Dreisamgebiet erwartet. Nur so lässt sich das gesamte Skalenspektrum (ha bis km²) erfassen.

Abb. 3: Automatischer Probennehmer
zum IHF