Hydrologie 2 Flashcards
Wasser und Wasserkreislauf
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Abflusskonzentration
wird die Transformation des abflusswirksamen Niederschlags in eine Ganglinie des horizontale Direktabflusses aus einem oberirdischen Einzugsgebiet zum nächstgelegenen Vorfluter verstanden.
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Abflussganglinie
ersteht man die Darstellung bzw. Aufsummierung beobachteter oder berechneter Abflüsse für einen Pegel in der Abfolge ihres zeitlich differenzierten Auftretens.
Hjulström-Diagramm
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Rheinkorrektur durch Tulla (1828-72)
Rhein war verwildert
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Folgen von Begradigung und Korrektur von Flüssen
Rückgang von Retentionsräumen
Auen dienen unter anderem dem Hochwasserschutz
Trockenlegeung und Begradigung zerstören Auen.
FLussbegradigung folgn (graphisch)
führen zu einem schenllen Abtransport des Hochwassers und damit zu einer steilen und hohen Flutwelle Mändriedende Geweässer nehmen mehr Wasser auf und dämpfen ein Hochwasser.
Eindeichungen verhindern, dass ein Fluss sich bei Hochwasser in seine Aue ausbreiten kann. d.h. die Hochwasserwelle wird steil und hoch
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Anthropogene Veränderungen: Integriertes Rheinprogramm
Ausbau des Oberrheins fließen Hochwassser aus den einmünden Flüssen viel schenller in Richtung Mittelrhein.
Rheinausbau –> Verlust con ca. 120 km^2 Überflutungsfläche
Seit 1982 versuchen Anrainerlander des Oberrheins durch neue Einrichtung von Retentionräumen einen besseren Hochwasserschutz zuerreichen.
Ziele Integriertes Rheinprogramm
Reduktion des 200-jährigen Hochwasserscheitels .
Iffezheim Mündung des Neckars am Pegel Macau von 5.700 m^3/s auf 5000 m^3/s
Pegel Worms von 6.800 auf 6000
Maßnahmen: Frankreich: Bau von Poldern bei Erstein und dem Zufluss Moder
Baden-Württemberg Bau von 13 Poldern
RP: Bau von Poldern und Deichverlegung
Hochwasserschutz (Natürllich)
- Standortgerechte Landbewirtschaftung
- Versickerung von Niederschlagswasser
- flächensparendes Planen und Bauen
- Stilllegung von Ackerflächen
- ökologisch orientierte Waldentwicklung
- Gewässerrenaturierung
- Aufkauf von Uferrandstreifen ( Wiedergewinnung von Retentionsflächen)
Hochwasserschutz (technisch)
- Hochwasserrückhaltebecken und Talsperren
- gesteuerte Rückhalte („Sonderbetrieb“ an Rheinschleusen)
- Schutz durch Bau von Deichen oder Ufermauern
- Vergrößerung der Abflussquerschnitte
turbulentes Strömen
zufällige Verwirbelungen
Reynols-Zahl Re
Re(z) = (4 A p v)/(n U)
n = Viskosität
v = mittl. Stömungsgeschwindigkeit
A = Strömungsquerschnitt
p = Dichte des Fluids
U benetzter Umfang
Wenn die dimensionslose Reynolds-Zahl Re einen Wert von ca. 2300 überschreitet sind die Bedingungen für eine TURBULENTE Strömung gegeben.
Abflussmessung
R= A*v = m *m/s = l/s
MESSUNG MIT MESSFLUGEL
Messung des Abflusses in einem Gerinne
Mit Hilfe von Schwimmer der Ultraschall-Wellen
Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)
Das Gerät sendet eine bestimmte Frequenz aus,, aufgrund des Dopplereffekts, hat die rückgestreute Refelxion eine andere Frequenze. Der Vergleich beider Frequenzen ergibt eine nachdem Dopplergesetz Fließgeschw. Frequenzverschiebung ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.
Messung des Abflusses mit Markierungsstoffen (Tracern)
Tracer sollen konservativ sein also keine Reaktion mit dem Trägermedium eingehen. Bei turbulenten Fliesen und wenn der Fließquerschnitt nicht bekannt ist wird an einer Stelle in dem Wasserstrom ein Tracer eingebracht, eri word darin verdünnt und seine Konzentration weiter im Gerinne gemessebn.
DARCY-WEISBACH-GLEICHUNG
ist eine Formel in der Hydrualik für die Strömungen in geschlossenen Rohren oder Gerinnen. Verluste durch die Reibung auf der egegebene Länge eines Gerinnens die Geschwindigkeit berechenet werden.
h**f =λ*(L/D)*v^2/(2g)
h = Druckverlust zwischen Ein und Ausgang
λ = Reibungsfaktor bzw. Rauigkeisbeowert
L = Länge eines ROhres bzw. Gerinnes
D = Durchmesser eines Rohres
v = Geschwin
g = Gravitationskraft
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hydraulische Durchmesser
theorethische Größe, um Berechungen an Rohren oder Gerinnen mit nicht kreisförmigen Querschnitt durchzuführen
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Manning-Stickler-Gleichung
einfach Handhabung weite Verbreitung in der Hydraulik gefunden.Mit ihr kann die Geschwindigkeit unter Einbeziehung der Reibungsverluste auf der gegebenen Länge eines Rohres bzw. Gerinneabschnittes berechnet werden.
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k = Reibung oder Rauhigkeitswerte
r = hydraulischer Radius
s = Sohlengefälle
v Geschwindigkeit
Beispielrechnung Manning-Strickler-Gleichung
Interzeption Def
Die vorübergehende Speicherung von gefallenem oder abgesetztem Niederschlag (Regen, Schnee, etc.) an Pflanzenoberflächen wird Interzeption genannt.
In Pflanzenbeständen gelangt dieser Niederschlag entweder als Stammabfluss oder mit dem Kronendurchlass auf den Boden oder er unterliegt der Verdunstung.
Da das verdunstende Wasser nicht mehr für die Grundwasserneubildung oder das Pflanzenwachstum zur Verfügung steht, hat sich dafür die Bezeichnung Interzeptions- verlust oder auch Interzeptionsspeicher eingebürgert.
Stammabfluss Pst
ist das Wasser, das bei Niederschlägen an Ästen entlang zum Stamm und an diesem entlang zum Boden fließt. Bei Laubbäumen stehen die Äste im allgemeinen schräg nach oben vom Stamm ab, so dass das “Einzugsgebiet” des Stammes einen großen Teil des Astbereiches umfasst. Der Stammablauf ist daher deutlich größer als bei Nadelbäu- men. Bei diesen hängen die Äste eher nach unten, weshalb das „EZG“ des Stammes nur einen geringen Teil des Ast- bereichs umfass.
Kronendurchlass Pk
ist das Wasser, das bei Niederschlägen zwischen den Bäumen hindurch direkt auf den Boden trifft. Er hängt in erster Linie von der Wuchsdichte des Bestands ab.
Beestandniederschlag Pb
ergibt sich dann als Summe der drei Komponenten PK*, *PSt und P**a
Interzeptions
als Summe der zwei Interzeptionskomponen- ten Iv (Interzeptionsverdunstung) und Is (Interzeptionsspeicher).
- Interzeption I* =P−Pb*=*Iv+*Is*
mit: *PK**= Kronendurchlass (auch durchtropfender N.) * - P**St* = Stammablauf
- P**a* = abtropfender Niederschlag
- P* = Freilandniederschlag
- I**v* = Verdunstung
- I**s* = Speicherung ayf der Vegetationsoberfläche
Interzeptionsverlus
Differenz zwischen dem Niederschlag im Bestand und Niederschlag im Freiland. Er setzt sich aus der Verdunstung Ivvon und der vorübergehenden SpeicherungIs auf Vegetationsoberfläche, d.h. Blatt-, Nadel- und Rindenoberflächen zusammen.
Messung von Interzeption
Mesung mit LAI (Leaf Area Index)
Gesamtsume der Blattoberflächen/Landoberfläche
Fischaugenoptik wird Starhlungsintensität gemessen.
NDVI
Normalised Differnece Vegetation Index
Quotienten der Kanäle Rot und nahes Infrarot NDVI = (NIR-Red)/(NIR+Red)
TSAVI
Transforme Soil Adjusted Vegetation Index (NDVI + Einfluss des unbewachsenen Bodens)
Stammabfluss
Der **Stammabfluss **setzt erst ein, wenn der Stamm komplett benetzt ist; dies hängt wiederum von der Rauhigkeit der Borke ab. Die Niederschlagsgrenzwerte, bei denen Stammabfluss einsetzt, sind daher nach Baumart unterschiedlich. Prinzipiell gilt, dass der Stammablauf nur in Buchenbeständen einen signifikanten Beitrag zum Bestands- niederschlag beiträgt.
