Protokoll zum Unterseminar Geomorphologie vom

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1 Unterseminar Geomorphologie Wintersemester 2001/2002 Dr. A. Daschkeit Protokollant: Helge Haacke Protokoll zum Unterseminar Geomorphologie vom Fluvialgeomophologie Fluvial ( lat. fluvius = Fluß ) Die morphologische Arbeitsleistung eines Flusses hängt von seiner Lage und dem Flußverlauf ab. Von Bedeutung ist sein Gefälle und der Abfluß, worunter man die an einer bestimmten Stelle ausfließende Wassermenge in Kubikmetern pro Sekunde versteht. Er ist zum einen von der Flächengröße und zum anderen vom Wasserhaushalt, bzw. der Wasserbilanz des fluvialen Einzugsgebietes abhängig. Übersicht: die Wasserbilanz der Erde: Obwohl sich der Größte Anteil Wasser in den Meeren befindet, nehmen die Flüsse eine bedeutende Stellung ein, denn ein großer Anteil des Wasser fließt in die Meere zurück. Komponenten des Wasserhaushaltes sind: Interzeption: Niederschlag wird von den Pflanzen abgefangen Infiltration: Versickerung des Niederschlages im Boden Interflow: ( Zwischenabfluß ) Der Oberboden ist durchlässiger, als der Unterboden! der Niederschlag fließt durch den durchlässigen Boden hindurch, stößt auf den undurchlässigeren Boden und fließt ab. Dieses Abfließen heißt Interflow. Das bedeutet, daß sich der Abfluß der Flüsse aus mehreren Komponenten zusammensetzt. Dem Direktabfluß, das ist das Wasser, welches ohne Infiltration direkt von den Hängen in den Fluß fließt, und der Interflow, der langsamer fließt und der noch einige Zeit nachdem es geregnet hat in den Fluß fließt.

2 Berechnung des Abflußes: A = N + Z o + Z u V I S o die vereinfachte Formel lautet: A = N V ( langjähriges Mittel ) A = Abfluß N = Niederschlag Z o = oberflächlicher Zufluß Z u = Zufluß aus Grundwasser oder Interflow V = Verdunstung ( Evapotranspiration ) I = Infiltration S o = Speicherung in Hohlformen an der Oberfläche Grundwasser und Quellen Das Grundwasser füllt die Hohlräume im Gestein, die Poren, Höhlen und Spalten bis zum Grundwasserspiegel. Der Grundwasserspiegel ist abhängig von der Wasserzufuhr durch Niederschlag und dem Grundwasserentzug durch Brunnen und Quellen. Das Grundwasser führende Gestein heißt Aquifer ( Grundwasserleiter ) [ lat. aqua = Wasser, ferre = tragen ]. Das darunterliegende undurchlässige Gestein, heißt Aquiclude ( Grundwasserstauer ) [ lat. cludere / claudere = schließen ]. Quellentypen Hangschuttquellen, Schichtquellen, Verwerfungsquellen, Artesische Quellen, Karstquellen, Geysire Nachzulesen in Ahnert ( ). Abflußregime Der Abfluß ist gebunden an seine jeweiligen hydroklimatischen Bedingungen, z.b. der Niederschlagsverteilung ( Schneeschmelze ). Als Abflußregime bezeichnet man den im Jahresmittel berechneten Abflußgang. Wichtige Hinweise über die Spannweite der Abflußschwankungen eines Gewässers bieten die Hauptzahlen. Die internationale Bezeichnung von Hauptzahlen des Wasserstandes sind:

3 In vielen Trockengebieten ist es möglich, daß der Fluß nicht mehr das Meer erreicht, sondern in einem Inlandsbecken oder in einem Endsee enden. Sie können aber auch ganz verdunsten. Diese Flüsse nennt man endorheisch ( griech. endon = innen, nach innen; rhein = fließen ). Ein Beispiel sind die Flüsse Wolga und Jordan, die im Toten Meer enden, bei dem es sich um einen Endsee handelt. Das Gegenteil sind die exorheischen Flüsse ( griech. exo = außen, nach außen ); sie enden im Meer. Die diarheischen Flüsse kommen im Feuchtklima vor; sie durchqueren die Wüste und münden ins Meer, ein Beispiel wäre der Nil. Für die Morphologie ist die Größenfrequenzanalyse wichtig, bei der die geomorphologischen Erosions- und Transportarbeiten der Abflußereignisse erfaßt werden. Sie dient der Hochwasseranalyse. Die Größenfrequenz des Abflusses ist ein wichtiger Anzeiger für das fluviale Morphoklima. Um eine verwertbare Aussage über die Größenfrequenz des Abflusses zubekommen, muß eine ganzjährige Größenfrequenzanalyse durchgeführt werden, die mit einer Bestimmung des Abflußregimes verknüpft wird. Flußanordungen Wasserbewegungen kann man in laminar oder turbulent unterteilen. Laminar ( lat. lamina = Blatt ) heißt, daß die Wasserteilchen sich in parallelen Bahnen bewegen, im Fluß bewegen sie sich gleichsam sowohl in parallelen, als auch in konzentrisch gebogenen Schichten ( wie gegeneinander verschobenen Blätter eines Buches ). Turbulente Wasserbewegung enthalten Wirbel ( lat. turbare = aufwühlen ). Entscheidend dafür, ob ein Wasser laminar oder turbulent ist, sind drei Variablen: Die Fließgeschwindigkeit ( V ), die Wassertiefe ( T ) und die kinematische Viskosität ( v ) des Wassers. Die drei Variablen bilden die Reydnoldsche Zahl Re [ Re = VT / v ] Der kritische Grenzwert zwischen laminarer und turbulenter Strömung liegt für natürliche Flußbetten bei etwa Re < 500.

4 Hydraulische Geometrie des Flußbetts A = B * T * V A = Abfluß B = Breite des Flusses ( m ) T = mittlere Tiefe des Flusses in einem Querschnitt ( m ) V = mittlere Fließgeschwindigkeit in diesem Querschnitt ( m/s ) In einer Flußstrecke ohne zusätzliche Wasserzufuhr und ohne Wasserverlust bleibt der Abfluß ( A ) und damit das Produkt ( BTV ) konstant. Jegliche Veränderung einer der Komponenten B, T oder V bedingt daher eine kompensierende Veränderung der anderen Komponenten. Wenn sich z.b. die Flußbreite vermindert, dann wird die Wassertiefe größer. Das führt dazu, daß sich die Geschwindigkeit im Flußbett erhöht. Die erhöhte Geschwindigkeit bedingt gleichzeitig die Ufererosion und der Fluß kann sich weiter verbreitern. Es ist ersichtlich, daß alle drei Komponenten in einer Rückkopplung miteinander verbunden sind. Arten der Flußfracht Die Flußfracht umfaßt sämtliches Material, welches von den Flüssen und Bächen mitgeführt wurde. Sie besteht a ) aus der Lösungsfracht b ) der Schwebfracht c ) der Geröllfracht a) Die Lösungsfracht ( engl. dissolved load ) ist ein Produkt der chemischen Verwitterung. Es handelt sich um gelöstes, organisches sowie anorganisches Material. Die Lösungsfracht der gelösten Stoffe wird in ppm ( parts per million, was im Fall von Wasser dsasselbe ist wie Milligramm pro Liter ) angegeben. b) Die Schwebfracht ( engl. suspended load ) besteht aus Feststoffpartikeln; sie sind klein genug, um durch die Kraft des Stromes in der Schwebe gehalten und mittransportiert zu werden. c) Die Geröllfracht ( engl. bedload ) besteht überwiegend aus Schottern ( Kies und Blockschutt ). Dieser wird zum größten Teil über den Boden des Flußbettes bewegt, teils gerollt, teils geschoben. Weshalb man auch gelegentlich von Flußgeschiebe spricht. Die Bestimmung des Geröllfrachttransports ist schwieriger als die der Lösungs- und Schwebfracht. Der Transport wird mit Geröllfallen gemessen. Da diese jedoch das lokale Strömungsmuster verändern und damit den Gerölltransport, welchen sie messen sollen, stören, ist dieses eine schwierige Angelegenheit. Erosion verschiedener Korngrößen Seit 1935 wissen wir von einer eindeutigen Beziehung zwischen den Korngrößen des erodierten Materials und der Fließgeschwindigkeit des Wassers. In der Abb. Ahnert 1999, Seite 94 hat man zwei logarithmische Achsen, in der die große Spannweite der Korngrößen und die Fließgeschwindigkeiten erfaßt werden, verwendet.

5 aus Ahnert 1999, Seite Kopierte Grafiken vom dienten zum Ergänzen der Referate: Talformen + Mäander und Talterrassen!

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