rwth aachen ingenieurhydrologie - vorlesung hydrologie i: flussordung
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RWTH Aachen - Ingenieurhydrologie Vorlesung Hydrologie I Themen: Flussordnungszahlen Kategorisierung von Fließgewässern Längszonierung Erosion / Transport / Sedimentation Abiotische und biotische FaktorenTRANSCRIPT
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Flussordnungszahlen
Kategorisierung von Fließgewässern
Längszonierung
Erosion / Transport / Sedimentation
Abiotische und biotische Faktoren
Vorlesung 11
Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I
Themen:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Quelle: Dyck/Peschke
Fließgewässer Standgewässer
natürliche
Bäche
Flüsse
Ströme
künstliche
Be- und Entwässe-
rungsgräben
Schifffahrts-kanäle
Überleitungs-kanäle
natürliche
Weiher/Teiche
Seen
Binnenmeere
künstliche
Klärteiche
Flussstauseen
große Stauseen
Oberirdische Gewässer
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Die Ordnungszahl erhöht sich, wenn zwei Gewässer
gleicher Ordnungszahl zusammenfließen.
1. Ordnung Quellbäche
2. Ordnung Mittelbäche
3. Ordnung Hauptbäche
4. Ordnung Flüsse und höher
OdnungszahlMindestanzahl
Gewässer
1
2
3
n
21-1
= 1
22-1
= 2
23-1
= 4
2n-1
Ordnungssystem nach Horton und
Strahler
Die Flussordnungs-zahl ist nicht
zu verwechseln mit der Einteilung
von Gewässern nach I. und II.
Ordnung gemäß LWG.
11
1
1
1
11
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
4
4
Flussordnungszahlen
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KategorieFlussord-nungszahl
Quellbach 1
Mittelbach 2
Hauptbach 3
Fluss > 3
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.
Kategorisierung Bach / Fluss / Strom
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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.
Quelle: Klee/ Schönborn/
Uhlmann & Horn/
Otto & Braukmann
KategorieFlussord-nungszahl
MNQ [l/s]
MQ [m³/s]
Breite [m]
Quellbach 1 < 10 0,06 - 0,18
Mittelbach 2 10 -100 0,30 - 0,70
Hauptbach 3 10 -100 1,20 - 3,90 < 3 - 5
Fluss > 3 100 - 500 5,00 >= 5
Strom > 5000 >2000
per Definition ein Fluss, der in ein Meer
einmündet.
Kategorisierung Bach / Fluss / Strom
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Bildquelle: MMCD GmbH
Oberlauf
MittellaufUnterlauf
Mündung
Hauptzonen der Gewässer
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UnterlauftypMittellauftypOberlauftyp
Lauflänge
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.
Charakteristischer Gewässerlängsschnitt
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Tiefen-erosion Transport
Sedimentation
Gefälle & Fließ-geschwindigkeit
Durchfluss & Jahrestemperatur
Tiefenerosion
Seitenerosion
UnterlauftypMittellauftypOberlauftyp
Lauflänge
Sauerstoffgehalt
Seitenerosion
Charakteristischer Gewässerlängsschnitt
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Blöcke
Schotter
Kies
Sand, Schlick
Quelle Mündung
Oberlauf UnterlaufMittellauf
Korndurchmesser des Sohlsubstrates
Korndurchmesser des Sohlsubstrates
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Bildquelle: MMCD GmbH
Produktionszone
Transferzone
Depositionszone
Bildquelle: MMCD GmbH
Hauptzonen der Gewässer
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0,1
1
10
100
1000
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Mittlere Teilchengröße des Untergrundes in [mm]
Feinsand
Grobsand
Feinkies
Grobkies
Steine/Blöcke
Strömungs-geschwindigkeit
[cm/s]
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.
Erosion / Transport / Sedimentation
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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.
0,1
1
10
100
1000
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Mittlere Teilchengröße des Untergrundes in [mm]
Feinsand
Grobsand
Feinkies
Grobkies
Steine/Blöcke
Strömungs-geschwindigkeit
[cm/s]
Abtrag
Transport
Sedimentation
Quelle: Schmitz/Morisawa/Brehm/ Schönborn/
Uhlmann&Horn
Erosion / Transport / Sedimentation als Funktion der Fließgeschwindigkeit
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Korngröße
(Durchmesser in mm)
Deutsche Bezeichnung Englische Bezeichnung Wird transportiert ab einer Geschwindigkeit (cm/s)
von1
:
<0,002 Ton Clay
0,002 - 0,06 Schluff Silt
0,06 - 0,2 (0,2) Feinsand Fine sand 10
0,2 - 0,6 Mittelsand Medium sand 17
0,6 -2 (1,3) Grobsand Coarse sand 25
2 - 6 (5,0) Feinkies Gravel 50
6 - 20 (11,0) Mittelkies Gravel 75
20 - 60 (45,0) Grobkies Pebble 150
>60 (80) Steine Stones 200
(180) Block Rock 300
Quelle: Nielsen, Rössert, Hynes, Gorman & Karr1
) Bezieht sich auf die Korngrößen in Klammern
Korngrößen
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Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Gefälle
Wasserführung Wassertrübung
Nährstoffgehalt
Bodenart
Maximale Temperatur
Sauerstoff- gehalt
Nimmt stetig ab
Nimmt stetig zu
Fels, Steine
<10°C
gering
Steine, Kies
Kies, Sand, & Feinsediment
Sand, Feinsediment
<15°C >15°C <20°C >20°C
geringer geringerHoch, mit ausgeprägten Jahres- und
Tagesamplituden
Abiotische Faktoren
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Hauptnahrungs-quelle für
Wirbellose
Ernährungstypen
(Makrobenthos)
Produktion / Respiration
Falllaub
Überwiegend Zerkleinerer
Produktion
<
Respiration
Falllaub und Aufwuchsalgen
Zerkleinertes Falllaub
(Feindetritus &
Aufwuchsalgen)
Phytoplankton Phytoplankton
überwiegend Weidegänger
und Sediment-fresser/
Filtrierer
überwiegend Sediment-
fresser/ Filtrierer
Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Produktion
=
Respiration
Produktion
>
Respiration
Biotische Faktoren
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Zerkleinerer
Weidegänger und
Filtrierer
Filtrierer
Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Biotische Faktoren
Bildquelle Abbildungen: LfU Bayern
Ernährungstypen
(Makrobenthos)
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Fließgewässerzone
Fischregion
Leitfische
Fischregion
Gewässerzone
Quelle Oberlauf Mittellauf Unterlauf Mündung
Forelle Äsche Barbe Brachse
Kaulbarsch/ Flunder
Salmoniden Brackwasser
Rhitral Potamal
Epi- Meta- Hypo- Epi- Meta- Hypo-
Krenal
Cypriniden
Zonierung von Fließgewässern