Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I

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

1 Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I
Vorlesung 11 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
Fließgewässer Standgewässer natürliche künstliche natürliche künstliche Bäche Be- und Entwässe-rungsgräben Weiher/Teiche Klärteiche Flüsse Schifffahrtskanäle Seen Flussstauseen Ströme Überleitungs-kanäle Binnenmeere große Stauseen Quelle: Dyck/Peschke

4 Flussordnungszahlen 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 Die Flussordnungszahl ist nicht zu verwechseln mit der Einteilung von Gewässern nach I. und II. Ordnung gemäß LWG. 2 3. Ordnung Hauptbäche 1 2 4. Ordnung Flüsse und höher 3 Ordnungszahl Mindestanzahl Gewässer 1 2 3 n 21-1 = 1 22-1 = 2 23-1 = 4 2n-1 3 4 1 4 Ordnungssystem nach Horton und Strahler

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

6 Kategorisierung Bach / Fluss / Strom
Die Tabelle verdeutlicht, 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 Flussordnungszahl 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
Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung Bildquelle: MMCD GmbH

8 Charakteristischer Gewässerlängsschnitt
Aufgabe: Die Eigenschaften sowie die Prozesse in einem Fließgewässer ändern sich entlang des Gewässer-längsschnittes in einer charakteristischen Art und Weise. Tragen Sie in das Diagramm die Parameter 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 & Fließgeschwindigkeit Durchfluss & Jahrestemperatur Sauerstoffgehalt Tiefenerosion Seitenerosion Tiefen-erosion Seitenerosion 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 Bildquelle: MMCD GmbH Transferzone Depositionszone

12 Erosion / Transport / Sedimentation
0,1 1 10 100 1000 Aufgabe: Tragen Sie in das Diagramm ein, in welchem Bereich Abtrag, Transport bzw. Sedimentation auf Grund des Zusammenhangs zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Sohlsubstratgröße stattfinden wird. Strömungs-geschwindigkeit [cm/s] 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 0,1 1 10 100 1000 Die Abbildung verdeutlicht den Zusammenhang zwischen der Fließgeschwindigkeit und dem resultierenden Partikelzustand je nach der Größenstruktur des Sohlmaterials. Auffällig ist dabei, dass Schluff und Ton (<<0,1mm) durch die Wirkung der Kohäsion teilweise größeren Fließgeschwindigkeiten widerstehen als z.B. Feinkies. Abtrag Strömungs-geschwindigkeit [cm/s] 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 Mittlere Teilchengröße des Untergrundes in [mm]

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 1) Bezieht sich auf die Korngrößen in Klammern Quelle: Nielsen, Rössert, Hynes, Gorman & Karr

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 Sediment- fresser/ Filtrierer Ernährungstypen (Makrobenthos) Überwiegend Zerkleinerer Produktion < Respiration Produktion = Respiration Produktion > Respiration Produktion / Respiration

17 Biotische Faktoren Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung Quelle
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-

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