Dr. Hans M. Keller
Hydrologischen, aber auch andern mittel- und langfristi-gen Beobachtunlangfristi-gen in der Natur kommt bei der Suche nach statistischen Trends eine wichtige Aufgabe zu. Je länger der Beobachtungszeitraum ist, desto zuverlässiger können allfällige Veränderungen festgestellt werden.
Die Sektion setzte sich im Jahr 1992 vermehrt mit der Analyse langer Datenreihen auseinander. Das Material aus den Versuchsgebieten Rappen- und Sperbelgraben im Emmental, seit Anfang des Jahrhunderts mittlerweile zu einer 90-jährigen Messreihe (Niederschlag, Abfluss, Tem-peratur) angewachsen, eignet sich dazu besonders. Erste Resultate von Untersuchungen dieses Datensatzes wei-sen auf ausgeprägte, relativ kurzfristige Veränderungen hin. Über die ganze Messperiode konnten mit den bisher angewendeten Methoden aber keine Trends gefunden werden. Ein Beispiel für einen positiven Trendhinweis ist das grösstenteils bewaldete Einzugsgebiet Vogelbach im Alptal SZ, wo sich der jährliche Stickstoff-Austrag seit Beginn der Messungen vor bald 25 Jahren nahezu verdop-pelte. Es gehört deshalb zu den wichtigsten Aufgaben der Sektion, alle Anstrengungen zu unterstützen, den Ursa-chen für diesen Sachverhalt auf die Spur zu kommen.
Trotz knapper Ressourcen im In-und Ausland rückten die beiden EG-Projekte EROSLOPE und NITREX-CH der Verwirklichung einen grossen Schritt näher. Für ersteres konnte die Finanzierung gesichert werden, zu letzterem wurden in einem Vorprojekt wesentliche Arbeiten geleistet.
Die Hoffnung, mit einem Beitritt der Schweiz zum EWR würde sich die internationale Zusammenarbeit vereinfa-chen, zerschlug sich leider am Nein des Schweizervolkes vom 6. Dezember 1992.
Die Vorlesung in Forstlicher Hydrologie an der ETH, die Mitwirkung am Wildbachkurs der WSL sowie mehrere Fachreferate im In- und Ausland führten wiederholt zu einer intensiven Auseinandersetzung mit der eigenen For-schungsarbeit. Besondere Bedeutung kam der Öffent-lichkeitsarbeit zu. Mit der Herausgabe der Zusammenstel-lung hydrologischer Arbeiten an der EAFV /WSL von 1891 bis 1991 wurde eine wertvolle Dokumentation realisiert.
In der Gruppe Operationelle Hydrologie konnten die Modellversuche an der VAW, Zürich für eine verbesserte Abfluss-Messstation Vogelbach erfolgreich abgeschlos-sen werden. Der Schlussbericht mit einem Sanierungsvor-schlag liegt seit Juni 1992 vor. Die Finanzierung des Umbaus und der Realisierungstermin sind noch offen.
Mit Einstellung des Betriebssystems NOSNE mussten wir sämtliche Daten (500 MB) und Programme vom RZ-ETH auf die WSL-VAX unter VMS transferieren. Wegen Speicherplatzengpässen kann der Betrieb der hydrologi-schen Datenbank erst wieder Mitte 1993 aufgenommen werden.
Nebst dem Unterhalt unserer 6 Messstationen (Alptal, Schwarzsee) konnten wir bei der Station ccErlenhöhe» ei-nen neuen Grundwasser-Pegel einrichten und an ein be-reits vorhandenes Gerät anschliessen, das Daten automa-tisch abfragt.
Zusätzlich zur standardmässigen Datenaufbereitung und Plausibilisierung wurde die Messperiode 197 4 - 1984 des Lümpenenbach definitiv aufbereitet.
In der Gruppe Qualitative Hydrologie wurden sämtli-che Daten zur Niederschlagssämtli-chemie Alptal (Bulk-, Wet-only-Depositionen) und der drei Alptaler Bäche (Erlenbach, Vogelbach, Lümpenenbach) hinsichtlich ihrer Analysen-qualität geprüft (Ionenbilanzen). Die Resultate dieser me-thodischen Untersuchungen konnten mit Dr. R. Mosello (Hydrobiologisches Institut in Pallanza, Italien) während zwei eintägigen Zusammenkünften je in Birmensdorf und in Pallanza eingehend besprochen und mit langjährigen, gleichartig aufgearbeiteten chemischen Daten aus der Region des Lago Maggiore verglichen werden.
Im Rahmen des Projektes Alptal 2000 wurden die kon-tinuierlichen Erhebungen zum Bestandesklima beim Turm im Alptal weitergeführt. Die überprüften Daten können für jeden Parameter und jedes beliebige Intervall von der VAX abgefragt werden.
Die Auswertungen der Ozon-Konzentrationen erbrach-ten für 1992 im Vergleich zu früheren Jahren einen erfreu-lichen Rückgang. In den Sommermonaten waren aller-dings auch geringere Strahlungswerte zu verzeichnen, was einen eindeutigen Schluss auf geringere Konzentra-tionen an Ozonvorläufersubstanzen erschwert.
Dank eines Kredites des Schweizerischen Schulrates (Kommission zur Förderung internationaler Zusammenar-beit) war es während 8 Monaten mit der Unterstützung von Andreas Lietha möglich, ein Schwergewicht auf das Pro-jekt NITREX-CH (Nitrogen Saturation Experiment) zu le-gen. Im wesentlichen wurden in und um die ehemalige NFP14+-Beobachtungsfläche Alptal drei Experimentier-flächen ausgeschieden und hydrologisch von der Umge-bung abgegrenzt. Von den drei selbst gebauten und im Grosslabor geeichten Messkanälen (0-20 1/sec) wurde einer für den Bau der ersten ccMini»-Abflussmessstationen verwendet. Wenn es 1993 trotz personellen Engpässen gelingt, die beiden andern Stationen in Betrieb zu nehmen, wird man mindestens für die Erforschung von hydro-logischen Prozessen in Kleinsteinzugsgebieten über sehr gute Infrastrukturen verfügen.
In der Gruppe Quantitative Hydrologie wurden 1992 zwei Projekte abgeschlossen (3. 73.409, 3.82.414, siehe unten). Mit dem Eintritt von Dieter Rickenmann Anfang 1992 konnten die Arbeiten auf dem Gebiet des Geschie-betransportes wieder intensiviert werden. Die Auswertung der Hydrophon-Daten (4jährige Messreihe) für den Erlen-bach (Alptal) brachte erfreulich gute Resultate, welche einen Einsatz dieser Messmethode auch an anderen Wild-bächen als sinnvoll erscheinen lassen. Weitergehende Untersuchungen sind im Rahmen des bewilligten Europa (ECE) Projektes EROSLOPE (instability, erosion and solid transport on steep mountain slopes, combined laboratory and field investigations) vorgesehen.
In einem internen Bericht wurden die Resultate und Erfahrungen der WSL-Anwendungen des Wasserhaus-haltsmodelles BROOK zusammengestellt. Im Hinblick auf die Simulation von Einzelereignissen in kleinen Einzugs-gebieten (F < ca. 2 km2) wurden neuere, für grössere Einzugsgebiete hergeleitete Hochwasserabschätzverfah-ren getestet. Die erstmalige Anwendung des
BROOK-Niederschlag (P) und Abfluss (Q) im Sperbelgraben, 1910-1990 (Jahresdifferenzen)
P-Q (mm) P-Q (mm)
1 0 0 0 r - - - , - - - - , - - - ~ - - - - ~ 1000
800 800
600 600
400 400
- P-Q im 5J-Mittel - - P-Q Jahreswerte
2 0 0 ~ - ~ - - ~ - - ~ - - ~ - - ~ - - ~ - - ~ - ~ 2 0 0 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Jahre
Abb. 6. Die Differenzen zwischen Niederschlag und Abfluss im Einzugsgebiet des Sperbelgrabens (Emmental) weisen seit 1910 grosse jährliche Schwankungen auf. Ein steter Anstieg in den 20er Jahren kontrastiert mit den wenig variablen Zeiten der 60er und 70er Jahre. Ob diese Variabilität allein auf Witterung und Klima zurückzuführen ist oder ob auch Veränderungen des Waldzustandes mitbeteiligt sind, lässt sich aus dieser Analyse nicht ableiten.
Modells für den Erlenbach mit einem Zeitschritt von 1 Stunde (bisher 1 Tag) zeigte, dass für die Modellierung von Einzelereignissen massgebende Funktionen angepasst werden müssen.
Weiter sei erwähnt, dass die regulären Geschiebeku-baturmessungen an verschiedenen Bächen weitergeführt wurden und die Unwetter 1992 keine aussergewöhnlichen Vorkommnisse zeigten.
Quantitative Hydrologie Dr. Hans M. Keller Laufende Projekte
3.74.560: Geschiebetransportmessungen in Wildbächen 3. 79.593: Unwetterschäden in der Schweiz
3.85. 726: Hydrologische Simulationsmodelle 3.90.696: 90 Jahre Emmental
3.92.758: Sensitivität von Wildbächen
3.92. 759: EROSLOPE (Erosion and Transport of Sediment Materials due to Water Flow on Steep Slopes), schwei-zerischer Beitrag zum gleichnamigen EG-Projekt.
Abgeschlossene Projekte
3.73.409: Starkniederschläge im Schweizer Mittelland und Jura
Mit der Publikation des Bandes 9 «Starkniederschläge»
ist die Schweiz flächendeckend dokumentiert. Eine sehr langfristige, rund 20jährige umsichtige Arbeit ist damit zum Abschluss gekommen. Im hydrologischen Atlas der Schweiz, der mit 18 Tafeln im Sommer der Öffentlichkeit vorgestellt wurde, ist als ein wichtiges Resultat des genannten Projektes eine Tafel den Stark-niederschlägen gewidmet.
3.82.414: Hochwasserpegel
Zur Ableitung von relevanten hydrologischen zusam-menhängen versuchten wir während Jahren, maximale Hochwasserstände und Punktniederschläge mit einfa-chen Mitteln zu erheben. Dabei zeigte sich einerseits, dass die regelmässigen Ablesungen durch Drittper-sonen nicht mit der dazu nötigen konstanten Zuverläs-sigkeit gemacht wurden. Andererseits mussten die nach wie vor bestehenden Unsicherheiten bei der Um-rechnung von Pegelwerten in Abflüsse zur Kenntnis genommen werden. Die Idee extensiv geführter Beob-achtungsreihen soll deshalb in Zukunft nur noch in bereits gut instrumentierten Gebieten beiläufig weiterver-folgt werden. Das bisherige Projekt wurde eingestellt.
Operationelle Hydrologie HansBurch
Laufende Projekte 3.70.722: Wasserbilanz
3.85.723: Hydrologische Datenbank
Qualitative Hydrologie Dr. Peter Klöti
Laufende Projekte 3. 70. 725: Stoffbilanz 3.90. 724: Alptal 2000 3.92.767: Ozonmessungen
3.92.768: CH-NITREX (Nitrogen Saturation Experiment), schweizerischer Beitrag zum EG-Projekt NITREX.