Fluviale Morphodynamik in einer bergbaulich beeinflussten Region am Beispiel der Wurm

Veränderungen in der Gewässermorphologie kleiner Fließgewässer im Kontext zeitlicher und räumlicher Belastungshistorien der Technosphäre unter besonderer Berücksichtigung der Montanindustrie

 

Mäanderschlinge der Wurm (links) und Profilgrube mit in Sediment versunkenem Teil des Westwalls (rechts) (Fotos: Michael Buchty).

Zusammenfassung

Die Wurm umfasst bei einer Länge von 56,4 km ein Einzugsgebiet von 354 km² und entspringt im Aachen-Limburger Kreidehügelland. Der Oberlauf verläuft durch eine früh industrialisierte Region, deren Bergbaugeschichte frühzeitig auf die Morphodynamik des Flusses einwirkte. Zwischen Aachen und Herzogenrath weist die Wurm als einer von wenigen Flüssen in Deutschland eine naturnahe Gewässerstruktur auf. Die Flussaue bietet in diesem Bereich Sedimentfallen, die als Archive sowohl für die Landschaftsgeschichte als auch für die Belastungshistorie anthropogener Kontaminanten aus Bergbau und kommunalen Einleitungen dienen. Zudem bietet die das Wurmtal kreuzende Wehranlage des Westwalls die Möglichkeit, bergbaubedingte Senkungsprozesse zu quantifizieren und durch die Erfassung anthropogener Kontaminanten zeitlich aufzuschlüsseln.

Das Forschungsprojekt soll klären, inwiefern der anthropogene Einfluss das Flussverhalten modifiziert hat. Beispiele der Auswirkungen sind u.a. Veränderungen des Sedimenttransport, der Gerinnestabilität, des Hochwasserrisikos und der biologischen Vielfalt. Kernfragen sind, welche Mengen historischer Schadstoffe heutzutage noch in der Flussaue vorhanden sind, inwieweit diese Schadstoffe bei Hochwasser remobilisiert werden und zu ökologischen Schäden führen können und inwiefern eine Verlagerung der Kontaminanten flussabwärts stattfindet. Bergbaubedingte Subsidenzerscheinungen sind in ihrer Schadwirkung auf Gebäude mehrfach untersucht worden, jedoch hat bisher keine systematische Erfoschung der Auswirkungen der neotektonischen Senkungserscheinungen auf die Gewässermorphologie stattgefunden. Es ist zu erwarten, dass die Senkung von Flussauen und Deichen zu einer Zunahme des Hochwasserrisikos sowie zu einer Zunahme der Akkumulation von (kontaminierten) Sedimenten in Flussauen führt. Andererseits ist zu erwarten, dass eine lokale Senkung der Flusssohle zu Änderungen in der Gerinnegeometrie, der Mäandermigration, der Sohlbeschaffenheit und der Ökologie führen kann. Die mit der Senkung zusammenhängenden Sedimentations- und Erosionsprozesse werden sich durch das Flusssystem ausbreiten und das morphologische Gleichgewicht des Flusses langfristig und großräumig zerstören. Es ist bis jetzt unbekannt, wie groß diese Effekte sind und in welcher Relaxationszeit der Fluss wieder zu einem Gleichgewichtszustand zurückkehrt.

Grundlage für das Projekt ist die Aufnahme von Bodenprofilen in der rezenten Aue und die laboranalytische Aufarbeitung der Sedimente mittels sedimentologischer, elementanalytischer und organogeochemischer Methoden. Durch Bohrungen und Kartierungen werden die Daten verdichtet und zu einem umfangreichen Bild der Sedimentations- und Belastungsgeschichte zusammengestellt. In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Geologie, Geochemie und Lagerstätten des Erdöls und der Kohle sowie dem Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft wird erstmals ein interdisziplinärer Ansatz verfolgt, der die geowissenschaftliche Perspektive durch ein hydromorphologisch-numerisches Modell zur Simulation der Erosions- und Sedimentationsprozesse sowie der Hochwasserdynamik ergän

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Beginn: Oktober 2013