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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:

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 Faktoren

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Flussordnungszahlen

Kategorisierung von Fließgewässern

Längszonierung

Erosion / Transport / Sedimentation

Abiotische und biotische Faktoren

Vorlesung 11

Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I

Themen:

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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