Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I

Präsentation zum Thema: "Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I"—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I
Themen: Flussordnungszahlen Kategorisierung von Fließgewässern Längszonierung Erosion / Transport / Sedimentation Abiotische und biotische Faktoren

2 Lehrziele der Veranstaltung
erschaffen bewerten analysieren anwenden Sie verstehen die Unterschiede zwischen den abiotischen und biotischen Faktoren eines Gewässers. verstehen Sie verstehen die Zusammenhänge des Stofftransportes entlang eines Gewässerverlaufes. Sie kennen die charakteristischen Kenngrößen, die ein Gewässer beschreiben sowie ihre Zonierung. erinnern

3 Oberirdische Gewässer
Quelle: Dyck/Peschke Fließgewässer Standgewässer natürliche künstliche natürliche künstliche Bäche Be- und Entwässe-rungsgräben Weiher/Teiche Klärteiche Flüsse Schifffahrts-kanäle Seen Flussstauseen Ströme Überleitungs-kanäle Binnenmeere große Stauseen

4 Flussordnungszahlen Die Flussordnungs-zahl ist nicht zu verwechseln mit der Einteilung von Gewässern nach I. und II. Ordnung gemäß LWG. Die Ordnungszahl erhöht sich wenn zwei Gewässer gleicher Ordnungszahl zusammenfließen. 1 1 1 1 2 1 1. Ordnung Quellbäche 1 1 1 2 2. Ordnung Mittelbäche 2 3. Ordnung Hauptbäche 2 1 2 4. Ordnung Flüsse und höher 3 3 Odnungszahl Mindestanzahl Gewässer 1 2 3 n 21-1 = 1 22-1 = 2 23-1 = 4 2n-1 4 1 4 Ordnungssystem nach Horton und Strahler

5 Kategorisierung Bach / Fluss / Strom
Aufgabe: Nach welchen anderen Kriterien kann man Gewässer kategorisieren ? Geben Sie mindestens 3 weitere Unterrscheidungs-merkmale an und tragen Größen-ordnungen für die Werte ein. Kategorie Flussord-nungszahl Quellbach 1 Mittelbach 2 Hauptbach 3 Fluss > 3 Strom

6 Kategorisierung Bach / Fluss / Strom
Die Tabelle verdeut-licht, dass keine scharfe quatitative Abgrenzung zwischen den Kategorien existiert. Die Werte sollen eine Vorstellung zur Abgrenzung vermitteln. Per Definition ist jedoch festgelegt, dass Gewässer ab einer Flussordnungs-zahl von 4 als Flüsse gekennzeichnet werden. Kategorie Flussord-nungszahl MNQ [l/s] MQ [m³/s] Breite [m] Quellbach 1 < 10 0,06 - 0,18 Mittelbach 2 0,30 - 0,70 Hauptbach 3 1,20 - 3,90 < 3 - 5 Fluss > 3 5,00 >= 5 Strom > 5000 >2000 per Definition ein Fluss, der in ein Meer einmündet. Quelle: Klee/ Schönborn/ Uhlmann & Horn/ Otto & Braukmann

7 Hauptzonen der Gewässer
Bildquelle: MMCD GmbH Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung

8 Charakteristischer Gewässerlängsschnitt
Aufgabe: Die Eigenschaften sowie die Prozesse in einem Fließgewässer ändern sich entlang des Gewässerlängs-schnittes in einer charakteristischen Art und Weise. Tragen Sie in das Diagramm die Para-meter ein, die Sie für maßgebend halten und geben Sie deren Veränderung über den Flussverlauf an. Unterlauftyp Mittellauftyp Oberlauftyp Lauflänge

9 Charakteristischer Gewässerlängsschnitt
Unterlauftyp Mittellauftyp Oberlauftyp Gefälle & Fließ-geschwindigkeit Durchfluss & Jahrestemperatur Sauerstoffgehalt Tiefenerosion Seitenerosion Seitenerosion Tiefen-erosion Transport Sedimentation Lauflänge

10 Korndurchmesser des Sohlsubstrates
Blöcke Schotter Kies Sand, Schlick Quelle Mündung Oberlauf Unterlauf Mittellauf

11 Hauptzonen der Gewässer
Bildquelle: MMCD GmbH Produktionszone Transferzone Depositionszone Bildquelle: MMCD GmbH

12 Erosion / Transport / Sedimentation
Aufgabe: Tragen Sie in das Diagramm ein, in welchem Bereich Abtrag, Transport bzw. Sedimentation auf Grund des Zusammen-hangs zwischen Strömungsgeschwindig-keit und Sohlsubstrat-größe stattfinden wird. Strömungs-geschwindigkeit [cm/s] 0,1 1 10 100 1000 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 Feinsand Grobsand Feinkies Grobkies Steine/Blöcke Mittlere Teilchengröße des Untergrundes in [mm]

13 Strömungs-geschwindigkeit [cm/s]
Erosion / Transport / Sedimentation als Funktion der Fließgeschwindigkeit Die Abbildung verdeutlicht den Zusammenhang zwischen der Fließgeschwindigkeit und dem resultieren-den Partikelzustand je nach der Größen-struktur des Sohlmaterials. Auffällig ist dabei, dass Schluff und Ton (<<0,1mm) durch die Wirkung der Kohäsion teilweise größeren Fließgeschwindigkeiten widerstehen als z.B. Feinkies. Strömungs-geschwindigkeit [cm/s] 0,1 1 10 100 1000 Abtrag Transport Sedimentation 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 Feinsand Grobsand Feinkies Grobkies Steine/Blöcke Mittlere Teilchengröße des Untergrundes in [mm] Quelle: Schmitz/Morisawa/Brehm/ Schönborn/ Uhlmann&Horn

14 Korngrößen Korngröße Deutsche Bezeichnung Englische Bezeichnung
(Durchmesser in mm) Deutsche Bezeichnung Englische Bezeichnung Wird transportiert ab einer Geschwindigkeit (cm/s) von1: <0, Ton Clay 0, , Schluff Silt 0,06 - 0,2 (0,2) Feinsand Fine sand 0,2 - 0, Mittelsand Medium sand 0,6 -2 (1,3) Grobsand Coarse sand 2 - 6 (5,0) Feinkies Gravel (11,0) Mittelkies Gravel (45,0) Grobkies Pebble >60 (80) Steine Stones (180) Block Rock Quelle: Nielsen, Rössert, Hynes, Gorman & Karr 1) Bezieht sich auf die Korngrößen in Klammern

15 Abiotische Faktoren Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Nimmt stetig ab Gefälle Wasserführung Wassertrübung Nährstoffgehalt Nimmt stetig zu Kies, Sand, & Feinsediment Bodenart Fels, Steine Steine, Kies Sand, Feinsediment Maximale Temperatur <10°C <15°C >15°C <20°C >20°C Sauerstoff- gehalt Hoch, mit ausgeprägten Jahres- und Tagesamplituden gering geringer geringer

16 Biotische Faktoren Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Hauptnahrungs-quelle für Wirbellose Zerkleinertes Falllaub (Feindetritus & Aufwuchsalgen) Falllaub und Aufwuchsalgen Falllaub Phytoplankton Phytoplankton überwiegend Weidegänger und Sediment-fresser/ Filtrierer Überwiegend Zerkleinerer überwiegend Sediment- fresser/ Filtrierer Ernährungstypen (Makrobenthos) Produktion < Respiration Produktion = Respiration Produktion > Respiration Produktion / Respiration

17 Weidegänger und Filtrierer
Biotische Faktoren Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung Ernährungstypen (Makrobenthos) Zerkleinerer Filtrierer Weidegänger und Filtrierer Bildquelle Abbildungen: LfU Bayern

18 Zonierung von Fließgewässern
Fließgewässerzone Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung Kaulbarsch/ Flunder Fischregion Forelle Äsche Barbe Brachse Leitfische Fischregion Salmoniden Cypriniden Brackwasser Gewässerzone Krenal Rhitral Potamal Epi- Meta- Hypo- Epi- Meta- Hypo-