Plastic waste as a persistent contaminant of our environment is a matter of increasing concern due to the largely unknown long-term effects on biota. Although freshwater systems are known to be the transport paths of plastic debris to the ocean, most research has been focused on marine environments. In recent years, freshwater studies have advanced rapidly, but they rarely address the spatial distribution of plastic debris in the water column. A methodology for measuring microplastic transport at various depths that is applicable to medium and large rivers is needed. We present a new methodology offering the possibility of measuring microplastic transport at different depths of verticals that are distributed within a profile. The net-based device is robust and can be applied at high flow velocities and discharges. Nets with different sizes (41 µm, 250 µm, and 500 µm) are exposed in three different depths of the water column. The methodology was tested in the Austrian Danube River, showing a high heterogeneity of microplastic concentrations within one cross section. Due to turbulent mixing, the different densities of the polymers, aggregation, and the growth of biofilms, plastic transport cannot be limited to the surface layer of a river, and must be examined within the whole water column as for suspended sediments. These results imply that multipoint measurements are required for obtaining the spatial distribution of plastic concentration and are therefore a prerequisite for calculating the passing transport. The analysis of filtration efficiency and side-by-side measurements with different mesh sizes showed that 500 µm nets led to optimal results.

A comprehensive monitoring programme focusing on bedload transport behaviour was conducted at a large gravel‐bed river. Innovative monitoring strategies were developed during five years of preconstruction observations accompanying a restoration project. A bedload basket sampler was used to perform 55 cross‐sectional measurements, which cover the entire water discharge spectrum from a 200‐year flood event in 2013 to a rare low flow event. The monitoring activities provide essential knowledge regarding bedload transport processes in large rivers. We have identified the initiation of motion under low flow conditions and a decrease in the rate of bedload discharge with increasing water discharge around bankfull conditions. Bedload flux strongly increases again during high flood events when the entire inundation area is flooded. No bedload hysteresis was observed. The effective discharge for bedload transport was determined to be near mean flow conditions, which is therefore at a lower flow discharge than expected. A numerical sediment transport model was able to reproduce the measured sediment transport patterns. The unique dataset enables the characterisation of bedload transport patterns in a large and regulated gravel‐bed river, evaluation of modern river engineering measures on the Danube, and, as a pilot project has recently been under construction, is able to address ongoing river bed incision, unsatisfactory ecological conditions for the adjacent national park and insufficient water depths for inland navigation. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.

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ZusammenfassungIn vielen Flusseinzugsgebieten ist eine zunehmende Diskrepanz zwischen Überschuss und Defizit an Sedimenten zu beobachten. Dies führt zu einem Anstieg des Hochwasserrisikos, einer Einschränkung der Schifffahrtsmöglichkeiten und der Stromerzeugung aus Wasserkraft und wirkt sich negativ auf die Ökologie aus. Eine Hauptaufgabe des Wasserbaus ist daher die Verbesserung des Sedimentmanagements und der Flussmorphologie. Um bestehende Wissenslücken zu schließen, wurden entlang der gesamten Donau quantitative Sedimentdaten erhoben und analysiert. Es wurde eine Sedimentbilanz erstellt, die die Probleme aufzeigt, die sich aus der Sedimentdiskontinuität ergeben. Das Einzugsgebiet der Donau stellt insbesondere aufgrund der Unausgewogenheit des Sedimentregimes ein stark gestörtes System dar. Der Eintrag von Schwebstoffen in das Schwarze Meer wurde beispielsweise von rund 40 bis 60 Mio. Tonnen pro Jahr auf etwa 15 bis 20 Mio. Tonnen pro Jahr verringert, was zu einer verstärkten Küstenerosion führte. Darüber hinaus wurden in den letzten 200 Jahren lange Abschnitte der Donau eingeengt, reguliert und von den Überflutungsflächen abgetrennt sowie morphologisch degradiert. Dies hat zu erhöhten Sohlschubspannungen und in der Folge zu einer erhöhten Sedimenttransportkapazität geführt. Als Folge der longitudinalen und lateralen Unterbrechungen des Sedimentkontinuums und der zusätzlichen Auswirkungen der Regulierung sind die verbleibenden frei-fließenden Abschnitte der Sohlerosion ausgesetzt. Dies führt im Allgemeinen zu einem Verlust von Strukturen im Fluss, mit einem Verschwinden von Kiesbänken an der oberen Donau und Veränderungen von Sandbänken an der unteren Donau. In den Stauräumen herrscht das Gegenteil, nämlich Sedimentation, die teilweise auch Hochwasserschutzprobleme mit sich bringt. Da die Donau ein in Summe gestörtes Sedimentregime aufweist wurde im dritten Donau-Flussgebietsbewirtschaftungsplan die Änderung der Sedimentverhältnisse als signifikantes Wasserbewirtschaftungsthema verankert. Mögliche Antworten auf diese Probleme werden durch einen Maßnahmenkatalog gegeben.

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