Zusammenspiel von Vegetation & Abfluss


Der Einfluss der Vegetation auf den Wasserhaushalt ist mannigfaltig. Evaporation, Transpiration und Interzeption sind aus biologischen, geometrischen, energetischen und hydrologischen Gründen für jede Pflanze und jeden Bestand individuell verschieden. Über die Bodenbildung werden von der Vegetation Tiefensickerung, Kapillaraufstieg sowie Zu- und Abfluss im Boden beeinflusst.

Die Boden-/Vegetationsoberfläche selbst nimmt in Bezug auf die Abflussbildung eine Schlüsselstellung ein. Sie entscheidet häufig, ob das Wasser infiltrieren kann oder Oberflächenabfluss entsteht. In vielen Fällen steuert die Vegetation die Auswirkungen des Wassers auf das Abtragsgeschehen und auf die Abtragsbereitschaft, da die hydrologischen Standorteigenschaften durch die Vegetation beeinflusst werden. Die Pflanzendecke ist also maßgeblich mit der Infiltration bzw. der Bildung von Abfluss verknüpft.

Aus einer Vielzahl an Beregnungsexperimenten [LINK: Hydrologie, Niederschlagsimulation] und den begleitenden vegetations- und bodenkundlichen Untersuchungen lassen sich für den Hochwasserabfluss vier wesentliche Einflussgrößen zusammenfassen.

Initialabstraktion und Wasserspeicherung

Die Abstraktion entspricht jener Niederschlagshöhe, die erforderlich ist, um einen Direktabfluss zu erzeugen. Sie beinhaltet all jene Wasserverluste, die für die Bestimmung extremer Hochwässer zu berücksichtigen sind. Zu diesen so genannten Wasserverlusten von Niederschlägen zählen das Haftwasser an Boden und Vegetation (Interzeption), die Verdunstung an Boden und Vegetation (Evaporation), der aktive Wasserverbrauch der Pflanzendecke (Transpiration), der Wasserrückhalt in Bodenunebenheiten (Muldenspeicher), das Versickern (Infiltration) und schließlich der unterirdische Abfluss. Für den unterirdischen Abfluss ist die Wasserspeicherung des Bodens von wesentlicher Bedeutung. Beide Größen, die Summe der Anfangsverluste und das Speicherpotenzial des Bodens sind neben den klimatischen Vorbedingungen (Vorfeuchte) im Wesentlichen von der Pflanzenausstattung des Standortes abhängig. 

Abflussbeiwert

Der Abflussbeiwert ergibt sich aus dem Verhältnis Niederschlag zu Abfluss in einem Zeitintervall der Abflusskonstanz. Dieser Gleichgewichtszustand zwischen Infiltration und Abfluss ist in unterschiedlichem Maß von Vegetation und Boden geprägt. Die Vegetation als Ausdruck historischer wie aktueller Landnutzung kann die Infiltrationsleistung des unterliegenden Bodenkörpers gänzlich überprägen. Beispielsweise führen hydrophobe Effekte nach der Austrocknung von Moderhumusauflagen unter dichten Fichtenbeständen oder Strohdacheffekte der Totmasse von Borstgrasrasen zur Entstehung hoher Oberflächenabflüsse. Ein Instrumentarium zur Abschätzung des Oberflächenabflussbeiwertes auf alpinen Boden-/Vegetationskomplexen steht mit der Geländeanleitung des BFW zur Verfügung. [siehe Geländeanleitung]

Oberflächenrauigkeit

Eine oft deutlich unterbewertete Rolle im Einfluss der Vegetation auf die Abflussbildung spielt die Rauigkeit der Oberfläche. Die Geschwindigkeit des Abflusses trägt maßgeblich zur Ausprägung der Abflussganglinie eines Hochwassers bei. Raue Oberflächen dämpfen die Hochwasserwelle. Unterschiedliche Rauigkeiten und damit Fließgeschwindigkeiten wurden über Salz- und Farbtracer-Experimente während Starkregensimulationen gemessen. Ähnlich der Geländeanleitung zur Abflussbeiwertschätzung wurde ein Schema zur Klassifizierung der Rauhigkeit nach Art und Qualität des Bewuchses entworfen.

Erosionsschutz

Der gemessene Bodenabtrag bei simulierten Starkregen hängt wesentlich vom Bedeckungsgrad des Pflanzenbewuchses der Bodenoberfläche ab. Besonders kritisch wird die Situation, wenn nach Rutschungen oder technischen Eingriffen keine Vegetationsschicht mehr vorhanden bzw. deren Bodendeckung nicht ausreichend ist. Pflanzenbewuchs unter 15 Prozent Deckungsgrad zeigt überhaupt keine erosionshemmende Wirkung, für eine deutliche Reduktion der Erosion wird ein Deckungsgrad von mindestens 60-70 Prozent benötigt.

Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
Austria, 1131 Wien, Seckendorff-Gudent-Weg 8 | Tel.: +43 1 878 38-0

Autor: Kohl B.

Quelle/URL: https://bfw.ac.at/rz/bfwcms.web?dok=5753