1.

Fluviale Hydraulik
 

1.1.

Strömungslehre
 

-> Laminares Fliessen: Wasserteilchen in parallelen Bahnen
 

-> Turbulentes Fliessen: Wirbel, häufigster Zustand in Natur
 

Stromstrich in Flussmitte an/unterhalb Oberfläche (abh. von Ufer, Boden, innere Reibung), in Biegungen durch Zentrifugalkraft verlagert

Hydraulik des Flussbetts
 

Kontinuitätsgleichung (Rückkopplung!)
                  Abfluss= Breite x Tiefe x Geschwindigkeit
                  (mehr Abfluss -> mehr Breite/Tiefe, wenig mehr Fließgeschwindigkeit)

Flussfracht

ist alles mitgeführtes Material
 

Lösungsfracht (dissolved load): aus chemischer Verwitterung, organische Stoffe, keine Ablagerung
Schwebfracht (suspended load): kleine, leichte Feststoffe (Ton, Schluff aus Böden), Auftrieb und Turbulenz = Schwebkraft, -> aus Spüldenudationsprozessen
Geröllfracht (bed load): am Boden gerollt, geschoben, gesprungen (Sand, Kies, Blöcke), Transport während Hochwasser, -> aus Massenbewegungen

Erosion, Transport und Flussmechanik
 

Erosion ist linienhafter Abtrag (engl. inkl. Denudation)
Tiefenerosion: Nettoabtrag in Lockermaterial, Abrasion in Fels
Seitenerosion: Rückverlegung der Ufer
Arbeit abh. von kinetischer Energie = Scherspannung
        -> Wassertiefe und Gefälle, Fließgeschwindigkeit => Erosionskompetenz
        -> wenn > kritische Scherkraft (von Geröllen etc.) => Erosion/Ablösung
Höchster Wiederstand bei schindelförmiger Lagerung durch ausreichend lange Umlagerung (Imbrication)
 

Tiefenerosion: Hjulströmkurve für Lockermaterial (im Flussbett), für Felsbetten zusätzlich Abrasion, Wirbel- und Kolkbildung:
 

Seitenerosion: v.a. im Unterwasserbereich des Ufers durch Unterschneidung und Massenbewegungen
 

Abfluss und Transportrate
 

engl.: "discharge and sediment load"
Transportrate = ca. Gesamtabtrag in Einzugsgebiet
 

2.

Fluviale Morphologie
 

2.1.

Lokale Formengestaltung des Flussbetts
 

Anteil Ton/Schluff bestimmt Breite und Seitenerosion (-> Tiefe)
 

 
Schotterbett: Schotterbewegung durch Fließgeschwindigkeit -> Turbulenz, Bewegung aus Stromstrich mit Ablagerung, bzw. selbstverstärkender Größensortierung, in Biegungen durch schwankenden Stromstrich Uferbänke (point bars)
Sandbett: Turbulenz erzeugt Kleinrelief (und umgekehrt -> Rückkopplung)
 
Kleinformen in Sandbetten, teils Schotterbetten (-> abh. von Fliessgeschwindigkeit und Rauhigkeit):

Riffles/Stufen und Pools (-> schiessendes und strömendes Fliessen):
auf Auslastungsstrecke sorgt Sekundärzirkulation (Wirbel, Walzen und helikale Turbulenz) für rhythmische (3 x Breite), lokale Abschwächung bzw. Verstärkung der Fliessgeschwindigkeit -> Erosion der Pools (-> mit negativer, selbstbe-grenzender Rückkopplung)
 
Flusstäler

Grundrissform
 

Flussverzweigung
 

Flussmäander
 

Motor für Mäanderbildung ist die Dynamik des turbulenten Fließens:
Kohäsion der Ufer und Breite/Tiefe-Verhältnis konzentrierte, helikale Sekundärzirkulation erzeugt einen einzigen (gekrümmten) Stromstrich
 

2.3

Längsprofil

ist die Gefällslinie des Wasserspiegels
 

Idealform ist konkav, denn durch stromabwärtige erhöhte Schlappkraft (Abfluss und Tiefe) wird immer weniger Gefälle notwendig für Transportenergie
Knickpunkte: Abweichung vom Idealprofil (tektonisch, strukturell, Abflussmenge, Talgenese bzw. rückschreitende Erosion)
Formen und Ursachen von Knickpunkten:

Erosionsbasis steuert Tiefenerosion und Flussarbeit, Schwankungen durch eustatische Meeresspiegelschwankungen, Tektonik, Aufschüttung (regional, überregional), Anzapfungen

Regionale/Lokale Erosionsbasis eines Flusses (base level) ist der Vorfluter bzw. Mündung, bestimmt über Intensität der Formengestaltung (bzw. Aufschüttung und Erosion im Einzugsgebiet (-> jeder Punkt ist temporäre Erosionsbasis), Erosionsbasis des Einzugsgebietes ist Meer oder Endsee 

Konzept des dynamischen Gleichgewichtes
 

Prozessresponssystem ist gesteuert durch negative Rückkopplungen
Beeinflussung in der Realität durch

Längsprofil (Tiefenerosion), Grundrissform (Mäanderbildung), Querprofil (Braiding)...
 

Transportgleichgewicht
 

Erosionsgleichgewicht
 

R= A + E (Fortdauernde Hebung verstärkt Erosion -> Erosionsrate holt Hebungsrate ein)

Flussterrassen
 

Terrasse ist Verebnung im Hang, begrenzt durch Böschungen, beschreibt Form nicht Sedimentkörper
Flussterrasse ist Rest ehemaligen Talbodens Denudationsterrasse
Felssohlenterrasse: maximal durch dünne Schotterlage bedeckt, meist tektonisch bedingt durch Tiefenerosion - Seitenerosion - Tiefenerosion (-> Hebung - Pause - Hebung)
Aufschüttungsterrasse: mehrphasige Entstehung, oft Seitenerosion zwischengeschaltet, durch Tiefenerosion - Aufschüttung - Tiefenerosion
Lage von Terrassen je nach Erhaltung bzw. Reliefvoraussetzung: Breittäler, Gleithang, Ecksporne, je höher desto älter
Ursachen der Terrassenbildung als Voraussetzung für Terrassenkorrelation (durch Höhenlage und Kreuzungen, Schotteranalyse)

Schwemmfächer und Deltas
 

Schwemmfächer (alluvial fan) ist Aufschüttungsform eines Flusses (?) bei Austritt aus Gebirge in Vorland
Ablagerung durch Abnahme der Transportkapazität
Vorkommen in allen Klimazonen
Prozesse von gravitativen Denudationsprozessen über Muren (Murkegel) bis hin zu alluvialen und fluvialen Prozessen (meist gröberer Korngröße)
 
Entstehung durch Gefällsabnahme (und verminderte Transportkapazität), Aufschüttung, dadurch Gefällserhöhung flussabwärts etc. (dynamisches Gleichgewicht), Erhöhung solange bis Übertritt in alternativen Kanal, Prozess sehr ähnlich der Flussverzweigung -> sukzessiver Aufbau eines Halbkreises
Alternative Entstehung durch enorme Verbreiterung des Querschnitts (damit Abnahme der Transportkapazität)
 
Wachstum nimmt normalerweise schrittweise ab (da Fläche wächst und Nachschub meist gleich bleibt), es kommt zu rückschreitender Aufschüttung eines Aufschüttungstalbodens
Zusammenwachsen von Schwemmfächern im ariden Raum nennt man Bajada, in größerem Maßstab auch Piedmont Alluvial Plains
Zerschneidung durch Änderung im Verhältnis von Abfluss und Geröllfracht (Anzapfung, Klimawechsel, Tektonik)
 
Gefälle steigt mit steigender Korngröße, Sedimentfracht und nimmt ab mit steigendem Abfluss
 

Delta: -förmige, verzweigt Flussmündung, ins stehendes Gewässer (Meer od. See) sedimentierter Schwemmfächer, Absetzten des Gerölls in Böschungsschichten u. der Schwebfracht in Bodenschichten, am offenen Meer: Abführung des Materials durch Strömung, an Seen, Rand- u. Binnenmeeren mit geringer Strömung und Tidenhub intensive Deltabildung
Deltatypen (meist Mischtypen, Bsp. Orinoko, Po, Donau)
 

Fluss- und Talnetze
 

Gewässerdichte variiert je nach Durchlässigkeit der Gesteine im Untergrund, Alter des Netzes, Klima -> Gliederung in hierarchischen Ordnungssystemen, z.B. nach Strahler, Horton
Grundrissmuster von Fluss- und Talnetzen (zur verbalen Beschreibung, erst dann Kausalbeziehungen)

Veränderung von Flusssystemen durch
 

Fluvialmorphologie in Mitteleuropa
 

Talbildung im Pleistozän
Reliefbildende Kraft im Holozän gering, Talbildungen sind meist pleistozäne Vorzeitbildungen Frostverwitterung stellt große Schuttmassen bereit, wird durch Solifluktion und Runsenspülung in Täler transportiert, Umlagerung und Akkumulation der Geschiebe durch Pendeln des Hauptstroms über den ganzen Talgrund (braided river), im Interglazial Hangschutt durch Vegetation festgelegt, daher weniger Geschiebenachlieferung, Aufnahme der Gerölle aus der Sohle und Einschneidung des sich verlagernden unverzweigten Flusses, Terrassenbildung, mehrfacher Klimawechsel - mehrere Terrassenniveaus

Auelehmbildung
Aue: regelmäßig überfluteter Bereich des Talbodens, mind. 1x jährlich, oder größter je überschwemmter Bereich
Auelehm: feinkörnige Hochwasserablagerung (Feinsand, Schluff, Ton) Bildung nach Freilegen des Bodens seit dem Neolithikum (6000 BP) u. verstärkt im Mittelalter durch Abspülung von Boden und Ablagerung in der Aue, einige Autoren halten Auelehm nicht für anthropogen verursacht, sondern nur verstärkt und beschleunigt. Auelehm kommt besonders in Einzugsgebieten mit Löß oder feinkörnig verwitterndem Gestein vor, in anderen Gebieten kein Auelehm, Bsp. Norddt. Tiefland

Eingriffe in Fließgewässer
Seit der Römerzeit, im Mittelalter, größere Veränderungen erst in der Neuzeit, Schwerpunkt 19. u. 20. Jh.: Regulierung der großen Flüsse, Ausbau für Schifffahrt, Hochwasserschutz, Erschließung der Auen (Folgen der Begradigung: Verkürzung der Laufstrecke -> Eintiefung der Flüsse)