Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie II

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

1 Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie II
Vorlesung 3-1 Themen: Fließgewässerlandschaften Fließgewässertypen gemäß EG-WRRL Bundesweite Fließgewässertypisierung Fließgewässertypen in NRW Hydrologische Bachtypen

2 Lehrziele der Veranstaltung
erschaffen bewerten analysieren Sie erklären die wesentlichen Unterschiede der Fließgewässertypen und können diese allgemeinverständlich darlegen. anwenden verstehen Sie verstehen die funktionalen Unterschiede der Gewässertypen. Sie verstehen die verschiedenen hydrologischen Bachtypen. erinnern Sie kennen die bundesweiten und NRW-spezifischen Fließgewässerlandschaften.

3 Gewässerlandschaften [nach Briem]
Landschaftsräume, die weitgehend gleiche geologische und geomorphologische Merkmale aufweisen. Gewässerlandschaften basieren auf Relief & Substrat Auf der Grundlage der Gewässerlandschaften erfolgte eine biozönotische Typisierung sowie eine Ermittlung physikalisch / chemischer Referenzbedingungen für die Fließgewässer.

4 Fließgewässerlandschaften in NRW
Bildzitat: MKUNLV

5 Gesamtheit der Fließgewässerlandschaften in NRW
Tiefland Sandgebiete Lößgebiete Niederungsgebiete Verwitterungsgebiete und Flußterassen Mittelgebirge Silikatisches Grundgebirge Vorland des Silikatischen Grundgebirges Vulkangebiete Schwach karbonatisches Deckgebirge Muschelkalkgebiete Verkarstete Kalkgebiete

6 Fließgewässerlandschaften im Tiefland
Sandgebiete Lößgebiete Verwitterungsgebiete und Flussterrassen Niederungsgebiete Bildzitat: MUNLV

7 Fließgewässerlandschaften im Mittelgebirge
Silikatisches Grundgebirge Vorland Silikatisches Grundgebirge Vulkangebiete Schwach karbonatisches Deckgebirge Muschelkalkgebiete Verkarstete Kalkgebiete Bildzitat: MUNLV

8 Fließgewässertypen gemäß EG-WRRL
Für die Bundesrepublik wurden (mit Einführung der EG-WRRL) flächendeckend 23 Fließgewässertypen definiert. Die Typen sind entweder einer der nachfolgenden vier Ökoregionen zugeordnet: Alpen und Alpenvorland Mittelgebirge Norddeutsches Tiefland oder unabhängig von einer derartigen Zuordnung (Ökoregion-unabhängige Fließgewässertypen). Für diese Fließgewässertypen sind die Referenzbedingungen und die Referenz-Lebensgemeinschaften festgelegt worden, um so den guten ökologischen Zustand gemäß der Richtlinie definieren zu können.

9 Bundesweite Fließgewässertypenkarte
Link zu WasserBLIcK Bildzitat: LAWA

10 Fließgewässertypen in NRW
Bildzitat: MKUNLV

11 Fließgewässertypen in NRW gemäß LAWA Typologie
Bildzitat: LANUV

12 Referenzgrößen für Sandgebiete
Fließgewässertyp: Sandgeprägtes Fließgewässer der Sander und sandigen Aufschüttungen Talform Sohlen-Auental Sohlen-Mudental Sohlbreite 1 – 10 m Talbodengefälle 1 – 7 0/00 Hydrologischer Typ: grundwasserarm, grundwassergeprägt, sommertrocken Strömungsbild gemächlich fließend mit Strömungswalzen in Kolken Fließgeschwindigkeit < 0,1 – 0,6 m/s Kritische Sohlschubspannung 2 N/m2 Tiefland

13 Referenzgrößen für Sandgebiete
Laufentwicklung Fließgewässertyp: Sandgeprägtes Fließgewässer der Sander und sandigen Aufschüttungen Varianz der Längsprofiltiefe groß (tiefe Kolke an Prallhängen und hinter Totholzbarrieren, flach überströmte Kies- und Sandbänke sowie Fließstecken mittlerer Tiefe) Bachbettform Kastenform, unregelmäßige Uferlinie, Prall- und Gleithänge ausgeprägt Hydrologischer Typ: grundwasserarm, grundwassergeprägt, sommertrocken Varianz der Querprofilbreite groß Einschnittstiefe 30 – 80 cm Erosion steile Uferwände in Mäanderbögen durch Seitenerosion, kurzzeitige Erosions- ereignisse, vereinzelt Krümmungs- erosion, schwache Breitenerosion Tiefland Ausuferungscharakteristik Ausuferung bei höheren HW

14 Referenzgrößen für Lößgebiete
Fließgewässertyp: Sandgeprägtes Fließgewässer der Sander und sandigen Aufschüttungen Talform Muldental Sohlen-Mudental Sohlbreite 1 – 10 m Talbodengefälle 1 – 12 0/00 Hydrologischer Typ: grundwasserarm, grundwassergeprägt, sommertrocken Strömungsbild gemächlich fließend Fließgeschwindigkeit < 0,1 – 0,6 m/s Kritische Sohlschubspannung N/m2 Tiefland

15 Referenzgrößen für Lößgebiete
Laufentwicklung Fließgewässertyp: Sandgeprägtes Fließgewässer der Sander und sandigen Aufschüttungen Varianz der Längsprofiltiefe mäßig bis groß (bei Lößaggregation: Wechsel von Schnellen und Stillen, bei großen FG tiefe Kolke hinter Totholz- barrieren, überwiegend Fließstrecken mittlerer Tiefe) Bachbettform Kastenform, unregelmäßige Uferlinie, stabile Steilhänge und Uferunterspülungen Hydrologischer Typ: grundwasserarm, grundwassergeprägt, sommertrocken Varianz der Querprofilbreite gering Einschnittstiefe 40 – 150 cm Erosion vornehmlich Tiefenerosion, stetige Erosion der Sohle auch bei Niedrigwasser- führung; beidseitig stabile, gleichförmige Ufer; keine bis schwache Krümmungs- erosion, keine Breitenerosion Tiefland Ausuferungscharakteristik Überflutung der Aue bei langjährigem HW

16 Referenzgrößen für Silikatisches Grundgebirge
Fließgewässertyp: Kerbtalbach im Grundgebirge Talform Kerbtal Sohlbreite < 2 m Talbodengefälle > 40 0/00 Hydrologischer Typ: permanent (oberflächenwasser-geprägt) Strömungsbild turbulent und schnell fließend, z.T. schießend Fließgeschwindigkeit < 0,1 – > 1,0 m/s Kritische Sohlschubspannung N/m2 Mittelgebirge

17 Referenzgrößen für Silikatisches Grundgebirge
Fließgewässertyp: Kerbtalbach im Grundgebirge Laufentwicklung Varianz der Längsprofiltiefe gering bis vereinzelt groß Bachbettform flache, breite strukturreiche Profile Hydrologischer Typ: permanent (oberflächenwasser-geprägt) Varianz der Querprofilbreite gering bis vereinzelt groß Einschnittstiefe 0 – 20 cm Erosion vorwiegend Tiefenerosion Mittelgebirge Ausuferungscharakteristik keine Ausuferungen

18 Referenzgrößen für schwach-karbonatisches Deckgebirge
Fließgewässertyp: Kerbtalbach im Grundgebirge Talform Muldental Kerbsohlental, Sohlen-Auental Sohlbreite m Talbodengefälle /00 Hydrologischer Typ: permanent (oberflächenwasser-geprägt) Strömungsbild gemächlich bis schnell fließend, an Schnellen turbulent Fließgeschwindigkeit < 0,1 – 0,8 m/s Kritische Sohlschubspannung N/m2 Mittelgebirge

19 Referenzgrößen für schwach-karbonatisches Deckgebirge
Laufentwicklung Fließgewässertyp: Kerbtalbach im Grundgebirge Varianz der Längsprofiltiefe gering bis vereinzelt groß Bachbettform flache Kastenform, in lößbeeinflussten Regionen steilere Ufer Varianz der Querprofilbreite gering bis sehr groß Hydrologischer Typ: permanent (oberflächenwasser-geprägt) Einschnittstiefe 0 – 60 cm Erosion geringe Seiten- und Tiefenerosion Ausuferungscharakteristik kurzzeitige Ausuferungen um wenige Meter bei hohem HW, größere Ausuferungsamplitude nur bei Spitzen- Hochwasser, schnell ablaufend Mittelgebirge

20 Leitbild kiesgeprägtes Fließgewässer
Kiesgeprägte Fließgewässer der Verwitterungsgebiete und Flussterrassen Kies Sand/Kies Sand Steine/Kies Steine Detrius Falllaub Totholz Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

21 Leitbild loß-lehmgeprägtes Fließgewässer
Loß-lehmgeprägte Fließge-wässer der Bördenland-schaften mit ausgeprägter Karstform Lehm/Mergelstein Mergelplatten Mergelsteine Detrius Fallaub Totholz Megel-/Lehmbank Baum Strömung Böschung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

22 Leitbild Kerbtalbach im Grundgebirge
großes plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm) anstehender Fels Schotterbank Steine Totholz Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

23 Kleiner Talauebach im Grundgebirge
plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm) Schlamm/Detrius Schotterbank unüberspült Steine Totholz Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

24 Großer Talauebach im Grundgebirge
Kleiner Talauebach im Grundgebirge großes plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm) Verhackener Schotter Schlamm/Detrius Steine Totholz Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

25 Leitbild colliner Bach
Colliner Bach mit unregelmäßigem Kastenprofil und Mittelgebirgsbach mit feinkörnigen Sohlsubstraten plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm) Schlamm/Detrius Falllaub Steine Totholz Schotterbank unüberspült Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

26 Leitbild kleiner Talauebach im Deckgebirge
Plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm) Sand Steine Totholz Schotterbank unüberspült Sandbank unüberspült Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

27 Leitbild großer Talauebach im Deckgebirge
Schotter (>2cm) Schotter (1-2cm) Schlamm/Detrius Falllaub Steine Totholz) Baum Strömung Bildzitat: LUA Merkblatt 17

28 Leitbild sommertrockener Muschelkalkbach
Versinterte Kalksteine Schotter (1-2cm) Sand Schlamm/Detrius Steine Totholz Baum Falllaub Bildzitat: LUA Merkblatt 17

29 Karstbach Karstbach großes plattiges Geschiebe Schotter (1-2cm)
Falllaub Steine Totholz Baum Bildzitat: LUA Merkblatt 17

30 Hydrologische Bachtypen
permanent temporär grundwassergeprägt sommertrocken grundwasserarm/ oberflächenwassergeprägt ephemer

31 Grundwassergeprägte Bäche
jahreszeitlich wenig schwankende Abflüsse das Abflussregime weißt keine ausgeprägten Hoch- oder Niedrigwasserphasen auf ausgeglichener Jahresgang der Temperatur mit Schwankungen zwischen 5° C im Winter und 15° C im Sommer geringe jahreszeitliche Schwankung der Sohlschubspannung in grundwassergeprägten Gewässern findet man Organismen mit speziellen Lebensraumanforderungen (z. B. steno-therme Arten, die nur schmale Temperaturbänder erwarten) Relation MQ / MNQ: MQ < 3 x MNQ

32 Grundwassergeprägte permanente Gewässer
Definition Verhältnis zwischen Mittelwasserabfluss und Niedrigwasserabfluss sehr ausgeglichen, Abfluss geprägt durch Zutritt von gespanntem Tiefengrundwasser Relation MQ : MNQ ≤ 3 : 1 Abflussspende Zunahme über den Porengrundwasserleiter in Gewässerabschnitten ohne Einmündung von Seitenbächen Eigenschaften des GW-Leiters hohe Speicherfähigkeit und Durchlässigkeit des Porengrundwasser-leiters Abflussregime SKmax ≤ 1,5 SKmin > 0,4 Monate mit den geringsten Abflüssen Aug. - Sept. Monate mit den höchsten Abflüssen Dez. - März

33 grundwasserarme / Oberflächenwasser geprägte Bäche
das Abflussregime weist deutliche Unterschiede zwischen dem Winter- und Sommerhalbjahr auf (hohe Abflüsse im Winter, niedrige Abflüsse im Sommer) das Verhältnis zwischen dem mittleren jährlichen Abfluss (MQ) und dem mittleren Niedrigwassabfluss hat eine deutlich größere Spannweite als bei den grundwassergeprägten Bächen die Schwankungsbreite der Sohlschubspannungen variiert über das Jahr stärker als bei grundwassergeprägten Bächen Relation MQ / MNQ: MQ > x MNQ

34 Grundwasserarme / Oberflächenwasser geprägte Gewässer
Definition regelmäßig geringer Trockenwetterabfluss im hydrologischen Sommerhalbjahr, Abfluss geprägt durch Oberflächenabfluss und Zwischenabfluss (Interflow) Relation MQ : MNQ ≤ 3 : 1 Abflussspende Abnahme in Gewässerabschnitten ohne Einmündung von Seitenbächen Eigenschaften des GW-Leiters geringe bis mäßige Speicherfähigkeit und Durchlässigkeit der Grundwasserleiter Abflussregime SKmax 1,5 (große Einzugsgebiete) – 2,1 (kl. EG) SKmin 0,2 (große Einzugsgebiete) – 0,4 (kl. EG) Monate mit den geringsten Abflüssen Aug. - Sept. Monate mit den höchsten Abflüssen Dez. - März

35 Temporäre sommertrockene Gewässer
Definition Periodisches Absinken des Wasserspiegels unter die Bachbett-oberfläche im hydrologischen Sommerhalbjahr; im Winterhalbjahr perennierend; in der Regel vegetationsgesteuert (Verdunstung), daher hohe Vorhersagbarkeit der Austrocknung Relation MQ : MNQ 8 Abflussspende im Sommer von der Quelle abwärts auf längeren Strecken auf Null zurückgehend, sonst wie im oberflächenwassergeprägten Typ Eigenschaften des GW-Leiters geringe Mächtigkeit des Grundwasserleiters Abflussregime SKmax > 2,1 SKmin < 0,25 Monate mit den geringsten Abflüssen Juni - Okt. Monate mit den höchsten Abflüssen Dez. - März

36 Ephemere Gewässer Definition
wasserführend nur nach starken Regenfällen oder während der Schneeschmelze; Gebietsabfluss überwiegend unterirdisch im Karstaquifer; keine bis geringe Vorhersagbarkeit der Austrocknung Relation MQ : MNQ 8 Abflussspende auf längeren Strecken ohne Abfluss, hohe Intensität der Austrocknung Eigenschaften des GW-Leiters hohe Durchlässigkeit des Kluftgrundwasserleiters Abflussregime SKmax >> 2,1 SKmin <<0,25 Monate mit den geringsten Abflüssen nicht vorhersagbar, abhängig von den aktuellen Niederschlägen Monate mit den höchsten Abflüssen

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