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Gliederung / Termine
1. Globaler Wasserkreislauf2. Landschaftswasserhaushalt 3. Fließgewässer I4. Abfluss in Ökozonen I5. Abfluss in Ökozonen II6. Fließgewässer II7. Fließgewässer III, Stillgewässer8. Stillgewässer, Gletscher9. Quellen, Grundwasser10. Meere11. Meere
Exkursion: 25.01.08Klausur: 08.02.2008
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Fließgewässer - Qualität
Betrachtungsebenen
1.) Chem. Gewässergüte = Physikochemische Betrachtung Wasserqualität
2.) Biol. Gewässergüte = Betrachtung von Lebensgemeinschaften
3.) Gewässerstrukturgüte = Betrachtung der Gewässerstruktur
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Bewertung der biologischen Gewässergüte
TrophieBiomasse und Umsatz autotropher OrganismenAufbau durch autotrophe Prozesse (Photosynthese)O2-Produktion
SaprobieBiomasse und Umsatz heterotropher OrganismenAbbau organischen MaterialsO2-Zehrung
Steigerung der Saprobie = Adaption der Biozönosen (Selbstreinigung)
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Bewertung der biologische Gewässergüte
Thienemann´sches biozönotisches Grundgesetz:
Je extremer die Lebensbedingungen werden, desto geringer ist die Artendiversität und umso höher die Individuendichte
Zunahme Eutrophierung & Saprobiestufen = weniger Arten & höhere Dichte
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
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Bewertung der biologischen Gewässergüte
Saprobiensystem der Indikatororganismen
Grad organischer Belastung = Vorkommen bestimmter Arten bzw. Biozönosen
Quelle: Kampf et al. (2002): WPU Biologie – Ökosysteme. S. 22.
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Biologische Gewässergüte
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Biologische Gewässergüte
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Quelle: http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/wrrl_ftyp.htm
Typen des Norddeutschen TieflandesTyp 14: Sandgeprägte Tieflandbäche Typ 15: Sand- und lehmgeprägte TieflandflüsseTyp 16: Kiesgeprägte Tieflandbäche Typ 17: Kiesgeprägte Tieflandflüsse Typ 18: Löss-lehmgeprägte TieflandbächeTyp 20: Sandgeprägte Ströme Typ 22: Marschengewässer Typ 23: Rückstau- bzw. brackwasserbeeinflusste Ostseezuflüsse
Ökoregion unabhängige Typen Typ 11: Organisch geprägte Bäche Typ 12: Organisch geprägte Flüsse Typ 19: Kleine Niederungsfließgewässer in Fluss- und StromtälernTyp 21: Seeausflussgeprägte Fließgewässer
Typen der Alpen und des AlpenvorlandesTyp 1: Fließgewässer der Alpen Typ 2: Fließgewässer des Alpenvorlandes
Typ 3: Fließgewässer der Jungmoräne des Alpenvorlandes Typ 4: Große Flüsse des Alpenvorlandes
Typen des Mittelgebirges Typ 5: Grobmaterialreiche, silikatische Mittelgebirgsbäche Typ 5.1: Feinmaterialreiche, silikatische Mittelgebirgsbäche Typ 6: Feinmaterialreiche, karbonatische Mittelgebirgsbäche
Typ 7: Grobmaterialreiche, karbonatische Mittelgebirgsbäche Typ 9: Silikatische, fein- bis grobmaterialreiche Mittelgebirgsflüsse Typ 9.1: Karbonatische, fein- bis grobmaterialreiche Mittelgebirgsflüsse Typ 9.2: Große Flüsse des Mittelgebirges Typ 10: Kiesgeprägte Ströme
Biozönotisch bedeutsame Fließgewässertypen Deutschlands(T. Pottgiesser & M. Sommerhäuser) (Stand: November 2006)
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
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Gewässerstrukturgüte
Wasserhaushaltsgesetz § 1a:
„Die Gewässer sind als Bestandteil des Naturhaushaltes und als Lebensraum für Tiere und Pflanzen zu sichern. Sie sind so zu bewirtschaften, dass sie dem Wohl der Allgemeinheit und im Einklang mit ihm auch dem Nutzen einzelner dienen und vermeidbare Beeinträchtigungen ihrer ökologischen Funktionen unterbleiben“.
Gewässerstrukturgüte
• Erfassung der strukturellen, ökomorphologischen Gewässergüte
• Bewertungsgrundlage für Gewässerentwicklung
• Formulierung Strukturgütezielen
• Effizienznachweis ausgeführter Rückbaumaßnahmen
• Voraussetzung: Definition von Referenzgewässern
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Gewässerstrukturgüte
Spezifische Leitbilder - hpnG
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Gewässerstrukturgüte
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Gewässerstrukturgüte
• Schadparameter
•Querbauwerke, Verrohrung
•Uferverbau, Sohlenverbau
• Wertparameter
•Strömungs-, Substratdiversität
•Breiten-/Tiefenvarianz
•Laufkrümmung, Uferbewuchs
•Sohlen-, Laufstrukturen
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
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Gewässerstrukturgüte - Strukturgüteklassen
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Einführung in die Hydrogeographie7. Fließgewässer III
Stehende Gewässer / Stillgewässer
Klassifizierung
• Seen (ausreichende Tiefe für Temperaturschichtung)
• Flachgewässer (Wasserkörper wird häufig umgeschichtet)
• Weiher (Flachwasserseen mit ständiger Wasserführung)
• Tümpel (flache, periodisch austrocknende Wasseransammlungen)
• Lachen, Laken, Pfützen (episodisch wasserführend)
• Teiche (künstlich geschaffene Flachgewässer)
• Sölle (durch eiszeitliches Toteis entstanden)
• Altarme, Altwasser (abgeschnürte Mäander)
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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0,00011,7Flüsse
0,00113Wasserdampf in Atmosphäre
0,00450Wasser in Biomasse
0,007105Salzseen
0,009125Seen (Süßwasser)
0,01150Bodenfeuchte
0,517.000Grundwasser
1,8726.000Eiskappen, Gletscher
97,581.350.400Salzwasser der Ozeane
in Prozent %Menge in 103 km2Vorkommen
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Seen
Definition nach A. Forel (1901):
„allseitige geschlossene, in einer Vertiefung des Bodens befindliche, mit dem Meer nicht in direkter Kommunikation stehende stagnierende Wassermasse“
Voraussetzungen
• Vorhandensein einer geschlossenen Hohlform (Wanne) in Landoberfläche
• mindestens zeitweilige Füllung dieser Hohlform mit Wasser
im geologischem Sinne nur vorübergehende, kurzlebige Gebilde
• Seenalterung
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
50 km550 km695 m29.604AfrikaMalawisee
175 km320 km446 m31.329NordamerikaGroßer Bärensee
74 km650 km1637 m31.500AsienBaikalsee80 km650 km1417 m32.893AfrikaTanganjikasee
190 km494 km281 m57.757NordamerikaMichigansee160 km400 km229 m59.570NordamerikaHuronsee
15 m65.527AsienAralsee240 km337 km81 m69.484AfrikaVictoriasee260 km560 km405 m82.103NordamerikaOberer See
436 km1210 km1025 m371.793AsienKaspisches Meer
max. Breite
max. Länge
größte Tiefe
Größe in km²KontinentSee
Die größten Seen der Welt
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Seen
Entstehung von Seen
• natürlich entstanden
• künstlich angelegt
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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Natürlich entstandene Seen
• Glazialseen
• Tektonische Seen
• Abdämmungsseen
• Karstseen
• Vulkanische Seen (Kratersee, Maare)
• Kraterseen durch Meteoriten
• Altwasserseen
• Thermokarstseen
1. Eintiefungshohlformen (endogen (konstruktiv) oder exogen (destruktiv))
2. Abdämmungshohlformen (endogen (konstruktiv) oder exogen (obstruktiv))
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Glazialseen• abtragende / aufstauende Wirkung von Gletschern / Schmelzwasser
• weltweit häufigster Seentyp (Große Seen, meisten deutschen Seen)
- Glaziale Erosionsseen (Seen Nordeuropas, Bodensee)
- Moränenseen (Grundmoränensee: ChiemseeEndmoränensee: Norddeutschland)
- Toteisseen/Sölle (Norddeutschland)
- Karseen (Alpen, Gebirge)
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Glazialer Erosionssee / Zungenbeckensee
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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Tektonische Seen• Grabenbrüche, Risse
• Baikalsee, ostafrikanischer Grabenbruch
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Abdämmungsseen• entstehen durch Abschnürung von Meeresbuchten (Strandseen) oder
Bergstürze in Gebirgen
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Karst- / Erdfallseen• Subrosion (Lösung von Kalk/Salz im Untergrund
• Nachsacken der Erdobefläche, Entstehung Senke
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
• durch vulkanische Eruptionen o. Explosionen (Krater & Maare)
• durch nachträgliches Einstürzen über Ausbruchzentren (Calderen)
• meist kreisrund
• klein & tief
Vulkanische Seen
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Vulkanische Seen - Maare
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Meteoritenfallseen
Tütensee, Nähe Chiemsee
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Altwasser
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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Seenmorphometrie
Mittlere Tiefe
Relative Tiefe
Uferentwicklung
Umgebungsfaktor
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
),( FlächeAVolumenVAVzmean ===
)(%)(62,88 .max. flächeSeespiegelAs
Aszzrel ==
AsUs
gKreisumfanUferlängeU
⋅⋅==
π2
)()(
2
2
mSeeflächemietflächeEinzugsgeb
Wasserhaushalt
Wasserzufuhr und WasserabgabeWasserzufuhr:
1. Niederschlag auf Seenoberfläche (N)2. Oberirdischer Zufluss (Zo)3. Unterirdischer Zufluss (Zu)
Wasserabgabe:
1. Verdunstung (V)2. Oberirdischer Abfluss (Ao)3. Unterirdischer Abfluss (Au)
Wasserhaushaltsgleichung:
N + Zo + Zu = V + Ao + Au
Wasserhaushalt
Verweilzeit
Seenalterung
Alter von Seen:Bodensee: ca. 10.000-12.000 J.Baikalsee: ca. 25 – 30 Mio. J.
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Ökosystem See – topographische u. biotische Gliederung
Epipelagial
Bathypelagial
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Ökosystem See – Litoral
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
BENTHON
NEKTON
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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StoffkreisläufePelagial
Nahrungsnetze
Benthal
Destruenten
Ökosystem See – abiotische Umweltfaktoren
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Zirkulation• Klassifikation von Seen nach Anzahl der Vollzirkulationen im Jahr
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
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Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Nährstoffe• Klassifikation von Seen nach dem Nährstoffangebot
- Oligotrophe Seen
- Mesotrophe Seen
- Eutrophe Seen
- Hypertrophe Seen
Einführung in die Hydrogeographie7. Stehende Gewässer
Nährstoffe• Klassifikation von Seen nach dem Nährstoffangebot
- Dystrophe Seen (Braunwasserseen, Humusstoffe)
- Alkalitrophe Seen (hoher Kalkgehalt)
- Argillotrophe Seen (hoher Tongehalt)
- Siderotrophe Seen (hoher Eisengehalt)
- Acidotrophe Seen (extrem sauber, pH < 5,5)