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Questions and Answers
Wie kann der Abfluss eines Fließgewässers in kleinen Gewässern oft direkt erfasst werden?
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Was wird benötigt, um den Abfluss mittels der Eimer-Methode zu messen?
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.
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.
Die Fließgeschwindigkeitsmessung zur Ableitung des Abflusses kann mit Ultraschallverfahren durchgeführt werden.
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Was setzt sich aus dem Bodenvolumen zusammen?
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Welche Faktoren beeinflussen die Größe und Verteilung der Poren in einem Boden?
Welche Faktoren beeinflussen die Größe und Verteilung der Poren in einem Boden?
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Das Gesamtporenvolumen in Tonböden liegt typischerweise zwischen 48-50 Vol.-%.
Das Gesamtporenvolumen in Tonböden liegt typischerweise zwischen 48-50 Vol.-%.
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Die Nutzbare Feldkapazität (nFK) eines Bodens enthält das pflanzenverfügbare Wasser zwischen der Feldkapazität und dem ________.
Die Nutzbare Feldkapazität (nFK) eines Bodens enthält das pflanzenverfügbare Wasser zwischen der Feldkapazität und dem ________.
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Was beschreibt die Infiltration im Boden?
Was beschreibt die Infiltration im Boden?
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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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Description
Dieser Quiz behandelt die Grundzüge der Klima- und Hydrogeographie, einschließlich des Bodenwasserhaushalts. Er richtet sich an Studenten der Geographie im Bachelor-Studiengang.
