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Tutorium Tutorium Physische GeographiePhysische Geographie

Sitzung 6Sitzung 6

Mittwoch 15.45- 17.15 UhrMittwoch 15.45- 17.15 Uhr

Claudia WeitnauerClaudia Weitnauer

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Hydrologie- Hydrologie- ÜbungsfragenÜbungsfragen

Bearbeitungszeit: ca. 30 Bearbeitungszeit: ca. 30 MinutenMinuten

Danach: BesprechungDanach: Besprechung

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Hydrologie- ÜbungsfragenHydrologie- Übungsfragen

1.1. Wie groß ist der Anteil des Süßwassers an den Wie groß ist der Anteil des Süßwassers an den Wasservorräten der Erde?Wasservorräten der Erde?

2.2. Welche vier wesentlichen Größen beschreiben Welche vier wesentlichen Größen beschreiben die Wasserbilanzgleichung?die Wasserbilanzgleichung?

3.3. Welche Aggregatszustände des Wassers kennen Welche Aggregatszustände des Wassers kennen Sie?Sie?

4.4. Ist der Niederschlag größer als die Verdunstung, Ist der Niederschlag größer als die Verdunstung, so handelt es sich um … Gebiete?so handelt es sich um … Gebiete?

5.5. Erklären Sie in Stichworten die Erklären Sie in Stichworten die Niederschlagsbildung.Niederschlagsbildung.

6.6. Was sind die Isohyeten? Isohyeten sind die Was sind die Isohyeten? Isohyeten sind die Linien gleicher NiederschlagshöhenLinien gleicher Niederschlagshöhen

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Hydrologie- ÜbungsfragenHydrologie- Übungsfragen

7.7. Erklären Sie den Unterschied Erklären Sie den Unterschied zwischen Transpiration und der zwischen Transpiration und der EvapotranspirationEvapotranspiration

8.8. Was ist der Firn?Was ist der Firn?

9.9. In welchen geographischen Breiten In welchen geographischen Breiten ist mit den größten ist mit den größten Verdunstungswerten zu rechnen? Verdunstungswerten zu rechnen? Begründen Sie!Begründen Sie!

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Zusammenhang zwischen Energie- Zusammenhang zwischen Energie- und Wasserbilanzund Wasserbilanz

1.1. Hydrologische Energiebilanz der Landflächen:Hydrologische Energiebilanz der Landflächen:Q=W+L+BQ=W+L+B

Q= StrahlungsbilanzQ= StrahlungsbilanzW= Strom fühlbarer WärmeW= Strom fühlbarer WärmeL= Strom latenter Wärme (L=V*L= Strom latenter Wärme (L=V*εεVV))B= Wärmestrom im Boden (oder Wasser, nicht B= Wärmestrom im Boden (oder Wasser, nicht

strömend)strömend)

2.2. Hydrologische Energiebilanz der MeeresflächenHydrologische Energiebilanz der MeeresflächenQ+MQ+MWW= W+L+B= W+L+B

MMWW= Wärmetransport im Meer (v.a. Wärmetransport = Wärmetransport im Meer (v.a. Wärmetransport mit Meeresströmungen)mit Meeresströmungen)

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Zusammenhang zwischen Energie- und Zusammenhang zwischen Energie- und WasserbilanzWasserbilanz

Wasserbilanz: N= V+AWasserbilanz: N= V+AEnergetische Wasserbilanz:Energetische Wasserbilanz:

N*N*εεVV= V*= V*εεVV+ A*+ A*εεV V

((εεVV= Verdunstungsenthalpie)= Verdunstungsenthalpie)

N*N*εεV: V: latente Niederschlagswärmelatente NiederschlagswärmeV*V*εεVV: latente Verdunstungswärme: latente VerdunstungswärmeA*A*εεVV: latente Abflusswärme: latente Abflusswärme

NS- Wärmequotient: N*NS- Wärmequotient: N*εεVV/Q/QVerdunstungswärmequotient: V*Verdunstungswärmequotient: V*εεVV/Q/QAbflusswärmequotient: A*Abflusswärmequotient: A*εεVV/Q/Q

Strahlungstrockenheitsindex: Q/ N*Strahlungstrockenheitsindex: Q/ N*εεV V

(= inverser NS- wärmequotient )(= inverser NS- wärmequotient )

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Zusammenhang zwischen Energie- und Zusammenhang zwischen Energie- und WasserbilanzWasserbilanz

V/N = V*V/N = V*εεVV/ N*/ N*εεVV= V*= V*εεVV/Q * Q/ N*/Q * Q/ N*εεVV

Verdunstungsverhältnis proportional zum Verdunstungsverhältnis proportional zum StrahlungstrockenheitsindexStrahlungstrockenheitsindex

Gemeinsamer Term in energetischer Wasserbilanz und Gemeinsamer Term in energetischer Wasserbilanz und Energiebilanz:Energiebilanz:

Strom latenter Wärme: L= V*Strom latenter Wärme: L= V*εεVV

V*V*εεVV== N*N*εεV V -- A*A*εεV V = Q- W = L= Q- W = L

Klimatonomie- Gleichung nach Lettau:Klimatonomie- Gleichung nach Lettau:

Q/ N*Q/ N*εεV V = (1 – A/N) * (1 + W/L)= (1 – A/N) * (1 + W/L)

Strahlungstrockenheitsindex hängt ab von Abflussverhältnis Strahlungstrockenheitsindex hängt ab von Abflussverhältnis (zum NS) und Bowen- Verhältnis (Verhältnis von sensibler (zum NS) und Bowen- Verhältnis (Verhältnis von sensibler zu latenter Wärme)zu latenter Wärme)

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Der AbflussDer Abfluss

DefDef.: Unter dem Abfluss versteht .: Unter dem Abfluss versteht man in der Hydrologie das man in der Hydrologie das Wasservolumen, das pro Zeiteinheit Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten oberirdischen einen definierten oberirdischen Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) durchfließt.durchfließt.

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Abflussspende: Die Abflussspende wird zum Vergleich von Einzugsgebieten ermittelt.

Sie ist der Quotient aus dem Abfluss und dem zugehörigen Einzugsgebiet.

Abflussverhältnis: Anteil des Niederschlags, der dem Abfluss zugeführt wird.

Globales Abflussverhältnis: 0,36Globales Verdunstungsverhältnis: 0,64

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Hauptwerte des AbflussHauptwerte des Abfluss

AbkürzungAbkürzung BezeichnungBezeichnungQQ AbflussAbflussWW WasserstandWasserstandMQMQ mittlerer Abfluss, z.B. über 1 Jahrmittlerer Abfluss, z.B. über 1 JahrMWMW mittlerer Wasserstandmittlerer WasserstandMHQMHQ mittlerer Hochwasserabflussmittlerer HochwasserabflussMHWMHW mittlerer Hochwasserstandmittlerer HochwasserstandHHQHHQ höchster jemals gemessener höchster jemals gemessener

HochwasserabflussHochwasserabflussHHWHHW höchster jemals gemessener Hochwasserstandhöchster jemals gemessener Hochwasserstand(M)NQ(M)NQ (mittlerer) Niedrigwasserabfluss(mittlerer) NiedrigwasserabflussMNWMNW mittlerer Niedrigwasserstandmittlerer NiedrigwasserstandNNQNNQ niedrigster jemals gemessener niedrigster jemals gemessener

NiedrigwasserabflussNiedrigwasserabflussNNWNNW niedrigster jemals gemessener niedrigster jemals gemessener

NiedrigwasserstandNiedrigwasserstand

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Der AbflussprozessDer Abflussprozess

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Begriffe:Begriffe: Stromlinien:Stromlinien: Linien, die überall tangential zu Linien, die überall tangential zu

den örtlichen Geschwindigkeitsvektoren den örtlichen Geschwindigkeitsvektoren verlaufen.verlaufen.

Bahnlinien:Bahnlinien: Linien, die zeigen, wo das Wasser Linien, die zeigen, wo das Wasser längs fließt, konstruiert aus den Stromlinien.längs fließt, konstruiert aus den Stromlinien.

turbulent:turbulent: Betrag und Richtung der Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren ändern sich ständigGeschwindigkeitsvektoren ändern sich ständig

laminar:laminar: Betrag und Richtung der Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren bleibt gleichGeschwindigkeitsvektoren bleibt gleich

Bewegungszustand für eine Bewegungszustand für eine Gerinneströmung bezogen auf den Abfluss Gerinneströmung bezogen auf den Abfluss Q(t): Q(t): stationär:stationär: Wassergehalt ändert sich während Wassergehalt ändert sich während des Bewegungsablaufes nicht des Bewegungsablaufes nicht instationär:instationär: ständige ständige Wassergehaltsänderungen, ausgleichende Wassergehaltsänderungen, ausgleichende Wasserbewegungen zur Wiederherstellung des Wasserbewegungen zur Wiederherstellung des Potentialgleichgewichts.Potentialgleichgewichts.

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Laminares und turbulentes StrömenLaminares und turbulentes Strömen

Bei der laminaren Strömung nimmt Bei der laminaren Strömung nimmt die Geschwindigkeit der die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsschichten von der Wand Flüssigkeitsschichten von der Wand bis zur Achse des Rohres hin bis zur Achse des Rohres hin kontinuierlich zu. Steigt die kontinuierlich zu. Steigt die Geschwindigkeit der Strömung an, Geschwindigkeit der Strömung an, beginnen sich die beginnen sich die Flüssigkeitsschichten zu verwirbeln Flüssigkeitsschichten zu verwirbeln und es entsteht eine turbulente und es entsteht eine turbulente Strömung. Strömung.

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Weitere Begriffe:Weitere Begriffe: OberflächenabflussOberflächenabfluss, oberirdischer Abfluss QO, , oberirdischer Abfluss QO,

(engl. surface runoff) [m³/s]:(engl. surface runoff) [m³/s]:• Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als

Reaktion auf ein auslösendes Ereignis Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die Bodenoberfläche unmittelbar zugeflossen ist.Bodenoberfläche unmittelbar zugeflossen ist.

ZwischenabflussZwischenabfluss Q Interflow (engl. interflow) Q Interflow (engl. interflow) [m³/s]:[m³/s]:• Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als

Reaktion auf ein auslösendes Ereignis Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus den (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus den oberflächennahen Bodenschichten zugeflossen oberflächennahen Bodenschichten zugeflossen ist.ist.

Direktabfluss Direktabfluss QD = QO + Q Interflow (engl. QD = QO + Q Interflow (engl. direct runoff)direct runoff)

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Basisabfluss QI (engl. base flow) [m³/s]:Basisabfluss QI (engl. base flow) [m³/s]:• auch Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist. auch Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist.

Grundwasserbürtiger Abfluss (engl. groundwater Grundwasserbürtiger Abfluss (engl. groundwater outflow) ist der Basisabfluss, der dem Vorfluter aus dem outflow) ist der Basisabfluss, der dem Vorfluter aus dem Grundwasser zugeflossen ist.Grundwasser zugeflossen ist.

Trockenwasserabfluss QT (engl. dry weather Trockenwasserabfluss QT (engl. dry weather flow) [m³/s]:flow) [m³/s]:• Abfluss nach einer längeren Zeitspanne ohne Abfluss nach einer längeren Zeitspanne ohne

Effektivniederschlag, der nur aus grundwasserbürtigem Effektivniederschlag, der nur aus grundwasserbürtigem Abfluss besteht. Trockenwetterganglinie (engl. dry Abfluss besteht. Trockenwetterganglinie (engl. dry weather flow hydrograph) ist die Ganglinie des QT.weather flow hydrograph) ist die Ganglinie des QT.

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AbflussregimeAbflussregime

Der charakteristische mittlere Der charakteristische mittlere Jahresgang des Abflusses eines Jahresgang des Abflusses eines Fließgewässers wird Abflussregime Fließgewässers wird Abflussregime genannt.genannt. Das Abflussregime ist durch die Das Abflussregime ist durch die klimatologischen, geologischen, klimatologischen, geologischen, pedologischen, geomorphologischen, pedologischen, geomorphologischen, vegetativen und anthropogenen vegetativen und anthropogenen Umweltfaktoren des betrachteten Umweltfaktoren des betrachteten Einzugsgebietes bedingt. Die einzelnen Einzugsgebietes bedingt. Die einzelnen Faktoren sind häufig miteinander Faktoren sind häufig miteinander gekoppelt. gekoppelt.

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Die Regimeklassifikation nach Die Regimeklassifikation nach PardéPardé (1933) (1933) basiert auf:basiert auf:

der Speisungsart der Flüsseder Speisungsart der Flüsse

• pluvial (durch Regen gespeist) pluvial (durch Regen gespeist) • nival (durch Schnee) nival (durch Schnee) • glazial (durch Gletscher) glazial (durch Gletscher) • Kombinationen z.B. nivo-pluvial, pluvio-nival, Kombinationen z.B. nivo-pluvial, pluvio-nival,

nivo-glazial nivo-glazial der Anzahl der Abflussminima und -der Anzahl der Abflussminima und -

maxima maxima dem Schwankungskoeffizienten der dem Schwankungskoeffizienten der

monatlichen Abflüsse: SK=MQ monatlichen Abflüsse: SK=MQ Monat/MQ JahrMonat/MQ Jahr

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Es wird unterschieden zwischen:Es wird unterschieden zwischen:

Einfachen Regimen:Einfachen Regimen: pluvial oder pluvial oder nival oder glazial gespeist nival oder glazial gespeist

Original-komplexen Regimen:Original-komplexen Regimen: zwei oder selten drei Peaks, deren zwei oder selten drei Peaks, deren Ursache noch erkennbar sind Ursache noch erkennbar sind

Komplexen Regimen im Komplexen Regimen im eigentlichen Sinn:eigentlichen Sinn: im Flussverlauf im Flussverlauf wechselnde komplexe Regime. wechselnde komplexe Regime.

2020

Vielen Dank für die Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!