Evaluating capacity and drainage behavior of alpine ground water storages

Abstract

Die Abschätzung der Wasserverfügbarkeit in alpinen Einzugsgebieten bei Niederwasser ist wesentlich für viele wirtschaftliche und ökologische Fragestellungen. Besseres Verständnis über die Wasserspeicherung in Böden und quartären Sedimenten könnte die Abschätzung von Niederwasserverhalten und Hochwasserretention erheblich verbessern. Selbst steile alpine Gebiete reagieren auf Grund der vorhandenen Speicher gedämpft auf Niederschlagsereignisse oder weisen auch in Niederwasserperioden einen hohen Abluss auf. Nicht nur das Volumen dieser Speicher, sondern auch die Zeit der Entwässerung ist wichtig um die Dynamik der Abflussabnahme zu verstehen. In den Wintermonaten können Rücklaufprozesse von Abflüssen in alpinen Einzugsgebieten gut untersucht werden, da die Speicher kaum durch Regen oder Schneeschmelze aufgefüllt werden. Um zu untersuchen, wie das Verhalten eines Einzugsgebiets mit der räumlichen Verteilung von Speichern zusammen hängt, wurden während der Wintersaison 2013/14 in 7 Messkampagnen in verschiedenen Teileinzugsgebieten des Oberlaufs des Poschiavino, räumlich hoch aufgelöst, Abflussmessungen durchgeführt. Das Einzugsgebiet in der Südost Schweiz ist etwa 14 km² gross und weist sehr unterschiedliche Teileinzugsgebiete auf. Ausserdem wurden elektrische Leitfähigkeiten, sowie Ionenzusammensetzung gemessen, um verschiedene Speichertypen und die Herkunft des Wassers zu identifizieren und klassifizieren. Um die Auswirkungen von Speichern auf das Verhalten bei Niederwasser zu untersuchen, wurden die unterschiedlichen Ablagerungen kartiert und nach ihrer Mächtigkeit und Typen klassifiziert. Ausserdem wurde versucht das Speicherpotential der Ablagerungen abzuschätzen. Räumliche Variationen in Drainagezeit und abgeflossenem Volumen konnten in den einzelnen Teileinzugsgebieten identifiziert werden (zwischen 54mm und 200mm in vier Monaten). Die Untersuchungen sind auf Teileinzugsgebietsebene limitiert, da unterirdischer Abfluss und punktuelle Zuflüsse die Beobachtungen auf kleinerer Skala verfälschen. Rücklaufkurven, kombiniert mit zeitlicher Veränderung in der Ionen-Zusammensetzung, wurden verwendet, um Drainage-Zeiten und Speichervolumen zu klassifizieren. Die unterschiedlichen Volumina und die zeitliche Variabilität der Abflüsse konnten auf kartierte Speichereigenschaften zurückgeführt werden. Zusammengefasst konnte gezeigt werden, dass das Verständnis über Speicher und Drainageprozesse in alpinen Einzugsgebieten helfen könnte, Herausforderungen bei der Vorhersage von Niederwassermenge, aber auch bei der Hochwasserabschätzung zu bewältigen