Geographie: Klima- und Hydrogeographie
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Questions and Answers

Wie kann der Abfluss eines Fließgewässers in kleinen Gewässern oft direkt erfasst werden?

  • Durch Darcy-Gleichung
  • Durch Fließgeschwindigkeitsmessung
  • Durch Abflusskurve
  • Mit dem Eimer-Methode (correct)

Was wird benötigt, um den Abfluss mittels der Eimer-Methode zu messen?

Zeit

Für Teilflächen Ai in Form von Lamellen werden aus Geschwindigkeitsprofilen die mittleren Geschwindigkeiten vi und Teilflächenabflüsse __________ ermittelt.

Qi

Die Fließgeschwindigkeitsmessung zur Ableitung des Abflusses kann mit Ultraschallverfahren durchgeführt werden.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Was setzt sich aus dem Bodenvolumen zusammen?

<p>Das Bodenvolumen setzt sich aus dem Volumen der Festphase und des Porenraums zusammen.</p> Signup and view all the answers

Welche Faktoren beeinflussen die Größe und Verteilung der Poren in einem Boden?

<p>Bodenart (C)</p> Signup and view all the answers

Das Gesamtporenvolumen in Tonböden liegt typischerweise zwischen 48-50 Vol.-%.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Nutzbare Feldkapazität (nFK) eines Bodens enthält das pflanzenverfügbare Wasser zwischen der Feldkapazität und dem ________.

<p>Permanenter Welkepunkt</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Infiltration im Boden?

<p>Eindringen von Wasser von oben in den Boden (C)</p> Signup and view all the answers

Study Notes

BODENWASSERHAUSHALT

  • Das Bodenvolumen setzt sich aus dem Volumen der Festphase und des Porenraums zusammen.
  • Der Porenraum ist mit Wasser und/oder Gas gefüllt und die prozentualen Volumenanteile schwanken stark je nach Jahreszeit und Witterung.
  • Die Größe und Verteilung der Poren hängt ab von der Bodenart, dem Bodengefüge und der Anordnung bzw. Lagerung der Bodenpartikel (Trockenrohdichte ρTD in g/cm³).
  • Die hydraulischen Bodeneigenschaften lassen sich mit zwei Funktionen beschreiben: der Wasserretentionskurve (pF-Kurve) und der Wasserleitfähigkeit in Abhängigkeit von der Wasserspannung (pF-Wert = Saugspannungswert).

Kennwerte der pF-Kurve

  • Gesamtporenvolumen (GPV): Summe aller Hohlräume; ca. 48–50 Vol.-% in Tonböden, 40–45 Vol.-% in Schluffen und 38–42 Vol.-% in Sanden.
  • Feldkapazität (FK): wenn Grobporen eines Bodens durch die Wirkung der Schwerkraft entwässert sind (nur noch Wasser in den Mittel- und Feinporen).
  • Nutzbare Feldkapazität (nFK): Porenanteil der Mittelporen, der das pflanzenverfügbare Wasser enthält = Wassermenge zwischen Feldkapazität und PWP.
  • Luftkapazität (LK): Porenanteil zwischen GPV und FK.
  • Permanenter Welkepunkt (PWP): wenn Grob- und Mittelporen entwässert → Pflanzen welken (Totwasser).

Bestimmung der pF-Kurve

  • Für den Bereich pF < 2,0 werden wassergesättigte Bodenproben (Stechzylinder) schrittweise mittels Unterdruck entwässert.
  • Danach wird über eine Wägung der verbleibende Wassergehalt im Boden bestimmt.
  • In höheren pF-Stufen werden die Proben in einen speziellen Drucktopf eingebracht und mit Überdruck entwässert.
  • HYPROP© Verdunstungsverfahren: zwei Tensiometerzellen in unterschiedlichen Höhen → Aufzeichnung von Gewichtsveränderungen und Wasserspannungen.

Messung der Bodenfeuchte

  • TDR-Verfahren (Time-Domain Reflectometry): die Laufzeit der elektromagnetischen Welle im Boden wird gemessen.
  • Die Geschwindigkeit der Welle ist von der Dielektrizitätskonstante (Ɛ0) des Bodens abhängig.
  • Da die Dielektrizitätskonstante von Wasser (Ɛ0 = ~ 81) deutlich größer ist als die von mineralischen Partikeln (Ɛ0 = 2–5) und Luft (Ɛ0 = 1), steigt Ɛ0 des Bodens mit zunehmendem Wassergehalt.

Wasserbewegung im Boden

  • Die Intensität der Wasserbewegung wird durch das antreibende Potenzialgefalle und die Wasserleitfähigkeit bestimmt.
  • Dieser Zusammenhang wurde erstmals von dem französischen Ingenieur Henry Darcy (1803–1859) mathematisch beschrieben (Darcy-Gleichung).
  • Die gesättigte und die ungesättigte Wasserleitfähigkeit eines Bodens werden von der Anzahl, Größe und Form der Poren beeinflusst, durch die das Wasser fließt.

Infiltration

  • Infiltration beschreibt den Fließvorgang von Wasser, das von oben in den Boden eindringt.
  • Infiltrationsrate = abhängig von der Wasserleitfähigkeit im Porenraum (insb. Makroporen) + Anfangswassergehalt.
  • Messung z.B. mit Doppelringinfiltrometer → Feuchteprofil.

Hydrophobie, Verschlämmung und Verdichtung

  • In hydrophoben Böden treten erhöhte Oberflächenabflüsse, präferenzielle Fließwege und eine Verminderung der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens auf.
  • Einige Böden (z.B. Lössböden) neigen dazu an der Oberfläche zu verschlämmen → Krustenbildung → Oberflächenabfluss → Stoffverluste und Bodenerosion.
  • Eine Verdichtung des Oberbodens (z.B. durch Befahren) → verminderte Infiltration bzw. Oberflächenabfluss.

GRUNDWASSER

  • Grundwasser = unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Lithosphäre zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegungsmöglichkeit ausschließlich durch die Schwerkraft bestimmt wird (DIN 4049).
  • Bereich des Grundwassers = gesättigte oder phreatische Zone (gr. Phréar = «Brunnen»).

Grundwasserabfluss und hydraulische Leitfähigkeit

  • Grundwasserabfluss (QGw), Berechnung auf Basis des Darcy-Gesetzes.
  • Die Verweildauer des Grundwassers im Grundwasserleiter, d.h. die Zeitspanne zwischen Eintritt und Austritt, ist je nach Typ des Grundwasserleiters sehr unterschiedlich.

Formen der Speicherung von Grundwasser in Gesteinen

  • Porenhohlräume: typisch für Lockergesteine (z.B. Sandstein).
  • Klufthohlräume: typisch für nicht verkarstete Festgesteine; Fugen bzw. Trennflächen aufgrund tektonischer Beanspruchung.
  • Karsthohlräume: typisch für wasserlösliche Gesteine (z.B. Kalk- und Dolomitgestein).

Grundwasserstockwerke

  • Freier Grundwasserleiter: Grundwasseroberfläche nicht nach oben durch einen Grundwasserstauer begrenzt.
  • Gespannter bzw. halbgespannter Grundwasserleiter: wird nicht nur nach unten durch einen liegenden, sondern auch nach oben durch einen Grundwasserstauer begrenzt → Überdruck → ggf. artesischer Brunnen.

Abfluss im Gewässersystem

  • Der Abflussprozess unterliegt einer zeitlichen Dynamik.
  • Je nachdem, in welchem Bereich des Einzugsgebiets wie viel Abfluss gebildet wird, verändert sich der Abfluss am Einzugsgebietsauslass (Abflussganglinie).
  • Abflussregimes.

Abflussmessung

  • Die Messung des Wasserstands erfolgt an einem Pegel.
  • Nur sehr selten kann der Abfluss eines Fließgewässers direkt erfasst werden.
  • In kleinen Gewässern kann an einem Überfallwehr oder am Ende eines verrohrten Gewässerabschnitts die Eimer-Methode angewendet werden.

Abflussbildung in der Landschaft

  • Abflussbildung als Teil des Wasserkreislaufs.
  • Oberirdische Abflussprozesse.
  • Die Rolle der Makroporen.
  • Unterirdische Abflussprozesse: Zwischenabfluss („interflow“).
  • Unterirdische Abflussprozesse: Grundwasserabfluss.

ABFLUSSBILDUNG IN DER LANDSCHAFT

  • Abfluss von Siedlungsflächen.

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Quiz Team

Description

Dieser Quiz behandelt die Grundzüge der Klima- und Hydrogeographie, einschließlich des Bodenwasserhaushalts. Er richtet sich an Studenten der Geographie im Bachelor-Studiengang.

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