title: Hydrodynamisch-numerische Modellierung der Auswirkungen von Abflussganglinienformen für Abflussimpulse (flow pulses) auf das Überflutungsgeschehen im Nationalpark Donau-Auen
Creators: name: Orwat, Nils
Publisher: name: :none
Year: 2023

description: Die Donau-Auen zwischen Wien und Bratislava sind eine der letzten großen zusammenhängenden Auen in Europa. Von der Donau wird dieser Lebensraum regelmäßig durch wechselnde Abflussmengen überflutet und wieder entwässert. Diese Schwankungen treten impulsartig als Hochwasserimpulse (flood pulse) und unterhalb dieser als Abflussimpulse (flow pulse) auf. Zusammen führen sie zu einer hohen Dynamik zwischen der Donau und den Donau-Auen und stellen die Grundlage für die enorme Biodiversität in diesem als Nationalpark geschützten Lebensraum dar. Klimatisch und anthropogen bedingt sind in der österreichischen Donau Veränderungen im Bereich der Abflussimpulse zu sehen. Deren zeitlicher Verlauf wird über Abflussganglinien dargestellt und resultiert vermehrt in zeitlich kürzeren und abflusshöheren Ganglinien. Dabei wurden die möglichen Auswirkungen durch eine Veränderung der Abflussganglinienform auf Auen bisher nicht untersucht. Die vorliegende Masterarbeit stellt sich daher die Frage, ob eine Veränderung der Abflussganglinienform für Abflussimpulse zu einem veränderten Überflutungsgeschehen innerhalb von Auen führt. Hierfür wurde über einen theoretischen Softwarevergleich das hydrodynamisch-numerische Modell BASEMENT ausgewählt und mit diesem das Überflutungsgeschehen innerhalb der Donau-Auen simuliert und auf Veränderungen analysiert. Dabei wurden die Donau und die Auen in unterschiedlichen Dimensionen modelliert und über eine 1D-2D Modellkopplung miteinander verbunden. Anschließend wurde das Modell für zwei unterschiedliche Abflussganglinienformen simuliert und auf den Fließverlauf, die Fließgeschwindigkeit, die Überflutungsflächen und das Überflutungsvolumen verglichen. Die Ergebnisse zeigten eindeutige Veränderungen im Überflutungsgeschehen der Donau-Auen. Insbesondere die Abflusshöhe und Abflussdauer bestimmen das Überflutungsgeschehen, indem sie vorgeben welche Geländestrukturen überflutet werden und wieviel Zeit das Wasser hat, um sich innerhalb der Au auszubreiten. Tendenziell deutet sich durch die höhere Abflusshöhe eine Steigerung der Vernetzung zwischen der Donau und den Donau-Auen an. Eine mögliche Reduktion der jährlichen Durchströmungstage in den Nebengewässern, aufgrund der geringeren Abflussdauer, kann nicht ausgeschlossen werden.
description: The Danube Floodplains between Vienna and Bratislava represent one of the last remaining extensive contiguous floodplain ecosystems in Europe. This habitat is regularly inundated and drained due to varying discharges from the Danube River. These fluctuations occur as flood pulses during high water periods and as flow pulses during periods of lower discharge. Together, they generate a high dynamic between the Danube and its floodplain, forming the basis for the remarkable biodiversity within this habitat protected as a national park. Climate-related and anthropogenic factors have led to alterations in the discharge of flow pulses within the Austrian segment of the Danube. Their temporal progression is illustrated using discharge hydrographs and is increasingly resulting in hydrographs of reduced temporal extent and higher discharge rates. Nevertheless, the potential impacts of altering the form of discharge hydrographs on floodplains have not been investigated thus far. Therefore, the present master's thesis raises the question of whether modifying the form of discharge hydrographs for flow pulses leads to altered inundation dynamics within floodplains. For this purpose, a theoretical software comparison was accomplished to select the hydrodynamic-numerical model BASEMENT, which was then used to simulate and analyze inundation dynamics within the Danube Floodplains. Both the Danube River and the floodplains were modeled with distinct dimensions and connected through a 1D-2D model coupling. Following this, the model was utilized to simulate two divergent forms of discharge hydrographs and a comparison was made based on flow progression, flow velocity, inundation areas, and inundation volume. The results clearly demonstrated alterations in the inundation dynamics of the Danube Floodplains. Particularly, the amplitude of discharge and the duration of flow pulses play a determining role in inundation dynamics, by determining which terrain features are inundated and the duration for water to disseminate within the floodplain. Higher discharge levels tend to suggest an increase in connectivity between the Danube and the Danube Floodplains. The possibility of a reduction in the annual discharge days in tributaries, due to decreased pulse duration, cannot be ruled out.