Abfluss in Ökozonen I

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1 Gliederung / Termine 1. Globaler Wasserkreislauf 2. Landschaftswasserhaushalt 3. Fließgewässer I 5. Abfluss in Ökozonen II 6. Fließgewässer II 7. Grundwasser, Quellen 8. Stillgewässer, Seen 9. Gletscher 10. Meere 11. Regionaler Landschaftswasserhaushalt (Fallbeispiel Rhein) Exkursion: Klausur: Fließgewässer I Rückblick: - Besonderheiten - Strömung -Erosion - Hjulström - Diagramm - Gewässerlängsverlauf - Gewässerquerschnitt - Mäanderbildung -Talformen - Einzugsgebiete Hierarchie: administrativ - hydrographisch - Gewässernetztypen Gliederung / Termine 1. Globaler Wasserkreislauf 2. Landschaftswasserhaushalt 3. Fließgewässer I 5. Abfluss in Ökozonen II 6. Fließgewässer II 7. Grundwasser, Quellen 8. Stillgewässer, Seen 9. Gletscher 10. Meere 11. Regionaler Landschaftswasserhaushalt (Fallbeispiel Rhein) Abfluss in Ökozonen I Exkursion: Klausur:

2 Abfluss (Q) Wasservolumen, das aus einem Einzugsgebiet unter Einfluss der Gravitationsenergie in einer bestimmten Zeiteinheit abfließt 1.) Direkter Abfluss (Q D ) 1.) Direkter Abfluss (Q D ) Oberflächenabfluss (overland flow) + Zwischenabfluss (Interflow) nur geringe zeitliche Verzögerung erzeugt Hochwässer Abhängig von: Niederschlag, Evapotranspiration, Interzeption, Infiltration, Relief entspricht dem effektiven Niederschlag (h NE ) 2.) Verzögerter Abfluss (= Basisabfluss) Q D = h NE h NE = h N -(h V + (I-Q e )) Q D = Direkter Abfluss h NE = effektiver Niederschlag h N = Gesamtniederschlagshöhe h V = Oberflächenverdunstung I = Infiltrationshöhe Q e = Zwischenabfluss Oberflächenabfluss (Q o ) Q o = h N (h V + I) Maximalzonen 1. Wechselfeuchte Tropen kaum Bodenbedeckung hohe Niederschlagsintensitäten 2.) Verzögerter Abfluss (= Basisabfluss) Zufluss aus dem Grundwasser Rücklagen (Schnee, Eis) formt Niedrigwasserabfluss 2. randpolare Permafrostzone Permafrostboden taut nur oberflächennah auf 2

3 Abfluss (Q) Abflussmessung Für kleine Gerinne werden Messwehre eingesetzt Messung an Pegeln: - Wasserstand - Durchflussgeschwindigkeit - Durchfluss (Q) Q = v * A Quelle: Wilhelm (1997): Hydrogeographie. S. 61. Q = Durchfluss (m³/s) v = gemittelte Fließgeschwindigkeit (m/s) A = Abflussquerschnitt (m²) Messwehr Messflügel Quelle: Quelle: Feldmethode: Schwimmkörper - mittlere Fließgeschwindigkeit (Vm) = ca. 85 % der Oberflächengeschwindigkeit - Abschätzung der Sohlenform, Berechnung von A Pegel Lattenpegel Pegel Registrierende Pegel Pegel Köln Quelle: Pegelhaus Lattenpegel Quelle: Quelle: Quelle: 3

4 Abflussganglinie Abflussganglinie Darstellung von Abflüssen an einem Pegelort in der Abfolge ihres zeitlichen Auftretens Quelle: Wilhelm (1997): Hydrogeographie. S. 58. Quelle: Schwoerbel (1999): Einführung in die Limnologie. S. 30. Grundwasserabfluß Abfluss Quelle: Wilhelm (1997): Hydrogeographie. S

5 1.) Hydrologische Flusstypen Abflusstyp betrachtet mehr die Wirkung wie fließt Wasser ab Abflussregime betrachtet mehr die Ursache die gemittelte, regelhafte und jahreszeitliche Abfolge von Schwankungen den charakteristischen Gang des Abflusses Abflußregime Klassifizierung der Abflussregime nach PARDÉ Einfache & komplexe Regime 1. & 2. Grades Grundlage: - Jahresgang des Abflusses - Anzahl und Lage von Maxima und Minima - Speisungsart - Abflusskoeffizient Abflußkoeffizient: Regimefaktoren: Klima Geomorphologie Geologie / Hydrologie Böden Vegetation Mensch K = MQ Mo MQ a MQ Mo = mittlerer Abfluss eines Monats MQ a = mittlere jährlicher Abfluss Abflußregime Einfache Regime - ein Abflussmaximum (Tropen 2) - große Schwankungen zwischen HW &NW Abflußregime Komplexe Regime - zwei- bis dreigipfelig - geringe Schwankungen zwischen HW &NW a. Nivales R. b. Glaziäres R. c. Ozeanisches R. d. Tropisches R. Quelle: Wilhelm (1997): Hydrogeographie. S. 68. Quelle: Wilhelm (1997): Hydrogeographie. S

6 2.) Klimatische Flusstypen Gliederung nach Wasserführung 2.) Klimatische Flusstypen Gliederung nach Wasserführung A) Perennierende bzw. permanente Flüsse ständige bzw. ausdauernde Wasserführung mit Schwankungen Verbreitung: humide Außertropen und immerfeuchte Tropen B) Periodische Flüsse fallen zeitweilig trocken (>= 1 Monat / Jahr) Verbreitung: wechselfeuchte Tropen und Subtropen C) Episodische Flüsse unregelmäßige Wasserführung Verbreitung: Trockengebiete Autochthone Flüsse Eigenbürtige Flüsse Allochthone Flüsse Fremdbürtige Flüsse - Endorheische Flüsse (hineinfließende) - Diarheische Flüsse (durchfließende) Klimatische Flusstypen Beispiel Nil 1. permanent 2. allochthon, diarheisch Amazonas - permanent - weltgrößtes Einzugsgebiet km² - komplett im tropischen Klima - Abfluss: m³/sec - Lauflänge: 6400 bis 6800 km* * Datenquelle: : Quelle: 6

7 Amazonas Amazonas Schwarzwasser des Rio Negro Manaus, Amazonas, Brazil Mündung des Amazonas Quelle: Quelle: Rio Negro Quelle: Amazonas Amazonas Probleme der Abholzung Quelle: Quelle: Quelle: 7

8 Beispiel Riviere - Namibia Riviere - Namibia episodische ephemere Gewässer 12 atlantikorientierte Einzugsgebiete (Quelle: Jacobson et al. (1995): Ephemeral Rivers and their Catchments. S. 14.) Hoanib bei Khowarib, Namibia Rivierbett im Querschnitt Hoanib Sickerquelle, Khowarib Hoanib, Khowarib (Quelle: Jacobson et al. (1995): Ephemeral Rivers and their Catchments. S. 29.) 8

9 Beispiel Riviere - Namibia Sesfontein 19 07' 20'' S '' 19'' E (565 m NN) Ongongo-Quelle Ongongo-Bach Niederschlag (mm) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Monat Verteilung der Monatsniederschläge am Standort Sesfontein im Zeitraum (Quelle: DRFN 2000) Niederschlag bei Sesfontein Quelle: (Quelle: Jacobson et al. (1995): Ephemeral Rivers and their Catchments. S. 18.) 9

10 Hoanib, Khowarib Beispiel Etoscha-Pfanne -Namibia (Quelle: Jacobson et al. (1995): Ephemeral Rivers and their Catchments. S. 8.) (Quelle: Jacobson et al. (1995): Ephemeral Rivers and their Catchments. S. 14.) Etoscha-Pfanne Quelle: in: Google Earth Etoscha-Pfanne Quelle: 10

11 Ephemere Bäche in der Pfalz - Hahnenbach - Ephemere Bäche in der Pfalz - Hahnenbach - Der Hahnenbach - warum so wenig Wasser? Der Hahnenbach warum so wenig Wasser? 11

12 3. Fließgewässer I 3. Fließgewässer I Hydrogeologie des Pfälzerwaldes Winter Hydrogeologie des Pfälzerwaldes Sommer 12