Experimentelle Untersuchungen zum Oberflächenabfluss auf natürlichem Grünland bei Starkregen

Starkniederschläge und Sturzfluten verursachen regelmäßig gravierende Überschwemmungen mit erheblichen Sachschäden und Gefährdung von Menschenleben. Starkregengefahrenkarten auf Basis hochaufgelöster 2-D-Strömungsmodelle können eine wichtige Grundlage für zielgerichtete Vorsorgemaßnahmen darstellen [1]. Die hierzu in der Praxis eingesetzten Simulationsverfahren wurden ursprünglich jedoch für die Fließgewässerhydraulik entwickelt. Ihre Anwendung zur Modellierung des Oberflächenabflusses u. a. auf steilen Hanglagen mit Fließtiefen von teilweise wenigen Zentimetern unterliegt noch großen Unsicherheiten [2]. So gibt es insbesondere zur Festlegung der Fließwiderstandsparameter kaum Erfahrung, und es ist davon auszugehen, dass hierbei auch kleinskalige Prozesse (Abflusskonzentration und -rückhalt infolge Mikrotopografie, Morphodynamik, Vegetationseinflüsse) in besonderem Maße zu berücksichtigen sind und keine direkte Übertragung der Erfahrungswerte aus der Fließgewässerhydraulik möglich ist [3]. Die Bestimmung der Rauheitsparameter für Dünnschichtabfluss basiert bisher hauptsächlich auf Feldversuchen oder Laborexperimenten. In Feldversuchen mit Beregnungsmaschinen wurden jedoch i. d. R. hydrologische Parameter (z. B. OAK, Infiltration, Erosion) untersucht und hydraulische Prozesse nur teilweise beleuchtet [4], [5], [6]. In Laborexperimenten hingegen wurden diese zwar detailliert untersucht, allerdings unter Verwendung zumeist synthetischer Materialien (z. B. Kunstrasen) und abstrahierter Randbedingungen [7], [8], [9].