Auftraggeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Förderkennzeichen: 02WGR1424A

Publikationen:

Oberle, P., Kerlin, T., Musall, M., Grafmüller, T. und Nestmann, F. (2020): HIPPO - In-situ-Messgerät zur Analyse der Mobilisierbarkeit von Feinsedimenten, Fachzeitschrift WasserWirtschaft, Ausgabe 110 (7-8), ISSN 0043-0978, 2192-8762, © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2020. Download PDF-Dokument.

Motivation / Veranlassung:

• Im Rahmen des BMBF geförderten Verbundprojektes iWaGSS (Förderprogramm GROW) werden seitens des KIT hydromorphologische Untersuchungen an der Stauhaltung Phalaborwa Barrage am Olifantsriver in Südafrika durchgeführt.
• Der Stauraum ist durch einen sehr hohen Eintrag an Feinpartikeln gekennzeichnet, welcher zu Verlandungstendenzen führt. Der Stauraumverlust  beträgt mittlerweile über 90 % und führt zu Einschränkungen bei  Trink- und Brauchwasserentnahme.
• Aufgrund der Lage des Stauwerks unmittelbar oberstrom des Kruger-Nationalparks ist das Stauraummanagement (insbesondere Spülvorgänge) mit besonderen Risiken für das aquatische Ökosystem verbunden.
• Mittels numerischer Modellierung in Verbund mit In-situ Messkampagnen sollen die komplexen hydromorphologischen Prozesse (Sedimentation, Remobilisierung) im Stauraum analysiert und eine zuverlässige Prognose von Maßnahmen für einen optimierten Betrieb der Stauanlage ermöglicht werden.

Methoden / Entwicklungen / Ergebnis

• Entwicklung und Einsatz eines innovativen modularen In-situ-Messsystems (Hydro-morphological Investigation of riverbed Particle Performance On-Site; kurz: HIPPO) zur Bestimmung des Schwellenwerts der kritischen Fließgeschwindigkeit zur Mobilisierung von verschiedenen Feinsedimenten
• Durchführung mehrere Messkampagnen zur Bestimmung des Sohlaufbaus und verschiedener Sedimentparameter (Methoden: Schwermetallanalysen, Bohrkernentnahmen, Korngrößenbestimmung, Schichtungsbestimmung, HIPPO)
• Bathymetrieaufnahme mit einem Mehrfrequenzecholot
• Aufbau von Messstationen (Large-Volume Sampler) zur Quantifizierung des Sedimenteintrags und –austrags
• 2D / 3D – hydraulische und morphodynamische Modellierung der Stauhaltung Phalaborwa Barrage
• Evaluierung und Optimierung der Stauraumbewirtschaftung aufgrund der gewonnen Erkenntnisse aus der Modellierung unter Berücksichtigung der ökologischen Auswirkungen auf die Gewässerstrecke des Olifantrivers im Kruger-Nationalparks

Fortschreitende Verlandung in der Phalaborwa Barrage (Südafrika)

Links: Aufbau einer Messstation zur Quantifizierung des Sedimenteintrags; Rechts: Vorbereitung eines Messeinsatzes des HIPPOs

Das neu entwickelte In-situ-Messsystem HIPPO