Die Donau-Auen - Ein dynamischer Lebensraum

Die Donau-Auen zwischen Wien und Bratislava sind eine der letzten großen zusammenhängenden Auen in Europa. Von der Donau wird dieser besondere Lebensraum im Wechselspiel aus steigenden und fallenden Abflussständen überflutet und wieder entwässert. Diese natürlichen Abflussschwankungen der Donau treten impulsartig auf und führen zu einer hohen Dynamik zwischen der Donau und den Donau-Auen, womit sie die Grundlage für die enorme Biodiversität darstellen.

Wasserbauliche Maßnahmen im 18. und 19. Jahrhundert schränkten diese Dynamik zum Teil erheblich ein und stellen eine Bedrohung für die Donau-Auen und seine Biodiversität dar, weshalb der Nationalpark Donau-Auen seit seiner Gründung 1996 mit diversen Renaturierungsprojekten versucht diese natürliche Dynamik zwischen der Donau und ihren Auen wiederherzustellen.

Die wasserbaulichen Eingriffe führen zusammen mit den klimatisch bedingten Niederschlagsveränderungen auch zu einer Veränderung in der Form dieser impulsartigen Abflussschwankungen der Donau. Die als Abflussganglinie bzw. Hydrographen dargestellten Abflusswerte zeigen dabei einen Trend hin zu vermehrt zeitlich kürzeren und abflusshöheren Impulsen. Doch verändert sich hierdurch auch das Überflutungsgeschehen innerhalb der Auen?

Dieser Frage ging Nils Orwat in seiner Masterarbeit nach, indem er für sein Projektgebiet, den Orther-Auen im Nationalpark Donau-Auen, ein Computermodell erstellte und damit das Überflutungsgeschehen für zwei unterschiedliche Abflussganglinien modellierte und auf Unterschiede verglich.

Flussmodellierung

Für die Modellierung von Flusshochwassern kommen sogenannte hydrodynamisch-numerische Modelle (HN-Modelle) zum Einsatz. Mit diesen auf numerischen Methoden basierenden Computermodellen lassen sich Strömungsszenarien für Fließgewässer und deren potenziellen Überflutungsflächen unter Einbezug räumlicher und hydrologischer Daten simulieren.

Mit der HN-Modellsoftware “BASEMENT” der ETH Zürich und dem Geographischen Informationssystem „QGIS“ erstellte ORWAT auf Grundlage eines digitalen Geländemodells aus einer 3D-Laserscanbefliegung und bathymetrischen Messungen des Donauflussbetts ein digitales Modell der Donau und den angrenzenden Orther-Auen. Anschließend simulierte er das Überflutungsgeschehen für zwei in der Donau gemessene Abflussganglinien, die sich im Bereich zwischen einem mittleren Abfluss (MQ) und einem einjährigen Hochwasser (HQ1) befanden und sich dem Trend entsprechend unterschieden.

Abflusshöhe & Abflussdauer als Schlüsselfaktoren

Die beiden Simulationen verglich ORWAT auf deren Fließverlauf & Fließgeschwindigkeiten, sowie deren Überflutungsflächen und -volumen. Dabei liesen sich eindeutige Veränderungen im Überflutungsgeschehen der Orther-Auen beobachten. Insbesondere die Abflusshöhe und Abflussdauer bestimmen demnach das Überflutungsgeschehen.
Dabei zeigte sich unter anderem das bei abflusshöheren Impulsen auch Flächen überflutet werden, die aufgrund des Geländes, bei niedrigeren Abflusshöhen gar nicht oder erst zeitlich später erreicht werden. Somit deutet sich durch eine Zunahme von abflusshöheren Impulsen eine Erhöhung der Dynamik zwischen der Donau und vor allem den durch höhere Geländestrukturen abgeschirmten Flächen in den Orther-Auen an.
Die Abflussdauer spielt dabei eine entscheidende Rolle, denn sie bestimmt wieviel Zeit das Wasser für die jeweilige Abflusshöhe hat, um sich innerhalb der Au auszubreiten. So zeigten die Simulationen, dass Gebiete auch bei wesentlich geringeren Abflusshöhen überflutet werden, sofern die dafür notwendigen Abflusshöhen über eine gewisse Zeit gehalten werden. Durch die zeitlich kürzer werdenden Impulse bleibt dem Wasser jedoch weniger Zeit, um sich in der Au auszubreiten, weshalb eine insgesamte Reduktion der jährlichen Überflutungstage, insbesondere für die Durchströmung der Nebengewässer der Orther-Au nicht ausgeschlossen werden kann.

[Text: Nils Orwat]