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Linz (jku) - Durch den Klimawandel und seine Auswirkungen werden extreme Wettersituationen und damit auch das
Risiko von Erosion enorm erhöht. Besonders in Fluss- und Küstengebieten sorgen diese Effekte durch Agrarlandverlust
und den Einsturz von Häusern oft für existentielle Risiken für die Bevölkerung. Ein neues,
an der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz entwickeltes Modell hilft, diese Entwicklungen genauer zu berechnen.
Erosion und der Transport von Sedimenten, wie sie in Schnee- oder Wüsten-sandverfrachtungen auftreten, zählen
zu den herausforderndsten Problemen der Umweltwissenschaften. Die Änderung der natürlichen Strömungsverhältnisse
durch Wasserkraftwerke, offshore Windkraftanlagen oder Brückenpfeiler verursacht ebenfalls Erosion. Dies kann
die Stabilität dieser Bauwerke massiv gefährden und stellt in weiterer Folge ein Risiko für das
Ökosystem Fluss dar. „Die Vorhersage, wie Sedimente flussabwärts solch hydraulischer Strukturen transportiert
werden, ist daher von zentralem Interesse“, so Klemens Gruber, der im Zuge seiner Diplomarbeit im Christian Doppler
Labor für Particulate Flow Modelling die Physik der Erosionsprozesse im Detail studierte.
ErosionsmodellSedimenttransport kann prinzipiell mit drei verschiedenen Methoden vorausgesagt werden: mittels analytischer
Betrachtung, numerischer Simulation, oder experimentellen Modellen. Erstere kommt nur für stark vereinfachte
Probleme in Frage während die experimentelle Methode verhältnismäßig teuer ist.
Daher hat Klemens Gruber in seiner Arbeit ein neues numerisches Modell vorgestellt, um Erosion im Zusammenhang
mit einer freien Wasseroberfläche zu berechnen. Damit ist es möglich, das Zusammenspiel zwischen der
turbulenten Strömung und der Erosion der Flusssohle sowie des Sedimenttransports sehr detailliert zu beschreiben,
wobei sogar Stöße einzelner Steine aufgelöst werden können.
Zusätzlich konzipierte und realisierte er ein Experiment, um die Strömung und Turbulenz flussabwärts
eines Wehrs zu untersuchen und analysierte damit räumlich und zeitlich die Ausspülung (Kolkbildung) nach
der wasserbaulichen Anlage. So konnte er zeigen, dass sein numerisches Modell den Sedimenttransport in Gerinneströmungen
korrekt beschreibt.
Das neue Modell made in Linz wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft bereits aufgegriffen: Forschungsgruppen
aus Europa und Amerika haben mittlerweile ihr Interesse bekundet.
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