Home | Impressum | Sitemap | KIT

Ergebnisse / RESTER Uni Karlsruhe 2

Verbesserung der Sturmstabilität von Waldbeständen

Der Einfluss von verschiedenen Bestandseigenschaften auf die Strömungsvorgänge um Waldbestände wurde untersucht. Hierfür wurden experimentelle Untersuchungen in einem atmosphärischen Grenzschichtwindkanal und numerische Strömungsberechnungen mit einem RANS-Modell durchgeführt. Folgende Waldkonfigurationen wurden bisher untersucht:

  • Waldanordnungen mit Lichtungen unterschiedlicher Breite und Form
  • Homogene Waldbestände unterschiedlicher Bestandsdichte
  • Gestaffelte Waldanordnungen, die sich aus lichten und dichten Teilbeständen unterschiedlicher Länge zusammensetzen
  • Homogene Waldbestände mit unterschiedlich ausgebildeten luvseitigen Bestandskanten
  • Bewaldete Hügelanordnungen unterschiedlicher Hangneigung
  • Eine Streifenanordnung, die sich aus unterschiedlich hohen Teilbeständen zusammensetzt

Teilergebnisse: Waldanordnungen mit Lichtungen

Der Einfluss der Lichtungsbreite auf den Biegemomentverlauf wurde numerisch untersucht. Die Lichtungsbreite wurde im Bereich a/H = 0 bis a/H = 30 variiert, mit H = mittlere Bestandshöhe.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine Vergrößerung der Lichtungsbreite zu einem Anstieg der auf die Bäume einwirkenden Biegemomente am luvseitigen Bestandsrand der stromab der Lichtung gelegenen Waldfläche W2 führt, siehe Abb. 1. Das mittlere Biegemoment nimmt bei kleinen Lichtungen annähernd linear mit der Lichtungsbreite zu und nähert sich dann einem konstanten Wert an. Die extremen Biegemomente nehmen bei kleinen Lichtungsbreiten rapide zu, bei großen Lichtungen aber nur noch wenig. Bei niedrigen Beständen sind die einwirkenden Biegemomente generell kleiner als bei hohen Beständen.

Größere Biegemomente deuten im Allgemeinen auf eine größere Sturmschadensanfälligkeit hin. Lichtungen sollten daher in Hauptströmungsrichtung so klein wie möglich gehalten werden.

Abb. 1: Waldanordnungen mit Lichtungen: Mittlere und maximale Biegemomente am luvseitigen Bestandsrand des stromab der Lichtung gelegenen Waldbestands W2 in Abhängigkeit von der Lichtungsbreite a/H für zwei unterschiedlich hohe Bestände und Vergleich mit Literaturdaten (uref = 6.7 m/s, H = 15 m / 23 m, Href = 15 m, L1 = L2 = 206 m).

Teilergebnisse: Homogene Waldanordnungen unterschiedlicher Bestandsdichte

Im Windkanal wurden homogene Waldanordnungen unterschiedlicher Bestandsdichte untersucht. Abb. 2 zeigt, dass sowohl die mittlere als auch die maximale Windbelastung in unmittelbarer Kronendachnähe mit abnehmender Bestandsdichte zunimmt. Das Verhältnis der maximalen zur mittleren Windbelastung nimmt jedoch ab. Diese Beobachtungen stimmen tendenziell mit den von GARDINER et al 1996 beobachteten Trends bei den Stammbiegemomenten überein.

Über lichten Beständen werden bereits in geringerer Entfernung stromab der luvseitigen Bestandskante die für die Bestände charakteristischen Gleichgewichtswerte näherungsweise erreicht; der Kanteneffekt ist somit weniger ausgeprägt als bei dichten Beständen.

Abb. 2: Windbelastung in unmittelbarer Kronendachnähe (z/H = 1.13) über homogenen Waldbeständen mit unterschiedlicher Bestandsdichte BD: Mittlere Windbelastung Fmean’ (oben), maximale Windbelastung Fmax’ (Mitte), Verhältnis maximaler zur mittleren Windbelastung Fmax/Fmean (unten). Werte sind normiert mit den Werten der ungestörten Anströmung in gleicher Höhe z (u0 = 5.4 m/s).