Hydrologie: Einzugsgebiete, Flusssysteme und Hochwasserschutz

Arten von Einzugsgebieten

Es gibt drei Arten von Becken bzw. Einzugsgebieten:

• Exoreisch: Entwässerung seiner Gewässer in einen See oder das Meer. Ein Beispiel ist der Rimac River.
• Endoreisch: Strömung in Seen, Lagunen und Salinen, die keinen Abfluss zum Meer haben.
• Arreisch: Das Wasser verdampft oder versickert im Boden, bevor es in einen Abfluss kanalisiert wird. Bäche, Wäschen und Schluchten der zentralen Hochebene Patagoniens sind von diesem Typ, da sie nicht in Flüssen oder anderen hydrographisch bedeutenden Stellen abfließen.

Funktionen des Einzugsgebiets

Hydrologische Funktion

1. Die Aufnahme von Wasser aus verschiedenen Quellen wie Niederschlag und Abfluss aus Quellen, Flüssen und Bächen.
2. Speicherung von Wasser in seinen verschiedenen Formen und über unterschiedliche Zeiträume.
3. Entlastung von Wasser als Abfluss.

Ökologische Funktion

1. Es bietet Lebensraum für Flora und Fauna, welche die biologischen Komponenten des Ökosystems bilden, und erhält die Wechselwirkungen zwischen physikalischen und biologischen Eigenschaften des Wassers aufrecht.

Umweltfunktion

1. Es dient als CO₂-Senke.
2. Beherbergt Genbanken.
3. Reguliert die Wasserneubildung und Stoffkreisläufe.
4. Konserviert die Artenvielfalt.
5. Erhält die Integrität und die Vielfalt der Böden.

Sozioökonomische Rolle

1. Bereitstellung von Mitteln für die Entwicklung produktiver Aktivitäten zur Unterstützung der Bevölkerung.
2. Es bietet Raum für die soziale und kulturelle Entwicklung der Gesellschaft.

Oberflächenwasser, Flüsse und Hochwasserschutz

Ein Hydrograph ist die Aufzeichnung des Flusslaufs im Vergleich zur Zeit und dient dazu:

• Wassereingänge zu studieren:
  • Komponente des Abflusses
  • Komponente des Grundwassers
• Niederschlagsabfluss zu überwachen.
• Maximale und minimale Bewegungswege abzuleiten.

Kapazität: Messung der Strömung in einem Fluss.

Methoden für Studien der Oberflächenhydrologie

Direkte Messung

• Ankerwinden (Flügelräder): Dies sind kleine Mühlen (in der Regel mit Archimedes-Schraube), die in einem Bach unter Wasser in Drehung versetzt werden. Die Geschwindigkeit kann in Abhängigkeit von der Drehzahl (n) der Winde eingestellt werden.
• Tracer-Verfahren: Es besteht in der Einführung eines Tracers (Uranin, Rhodamin, H₃...), um die Konzentration flussabwärts zu messen, woraus sich die Strömung ergibt.
• Messtaster mit Schwimmern: Messen der Oberflächengeschwindigkeit (Vs) als Quotient aus dem Raum, den ein schwimmender Körper durchläuft, und der Zeit.

Indirekte Messung

• Pegelschreiber: Er misst den Füllstand und folgt dem Flussverlauf.

Untersuchung der Strömung in einem Fluss

Dies erfolgt, um Folgendes zu wissen:

• Wie viel Wasser ein Fluss im Durchschnitt führt.
• Wie viel Wasser er bei Hochwasser führen kann.

Abflussbeiwert: Anteil des gesamten Niederschlags, der zum Abfluss wird.

Hochwasser und Schutzmaßnahmen

Hochwasser sind Naturkatastrophen, die menschliche und wirtschaftliche Verluste fordern und oft unvermeidlich sind.

Hochwasserschutz

• Zonierung und Landnutzungsplanung.
• Rückhaltebecken und Abzweigkanäle.
• Kanalisation, Dämme und Reservoirs.

Kanalisierung: Änderung des Kanalabschnitts (Vertiefung und/oder Ausbau) oder der Trassenführung (Beseitigung von Mäandern, Begradigung des Kanals) mit dem Ziel, die Wassergeschwindigkeit zu erhöhen.

Dämme: Erhöhung der Ufer des Flusses.

• Effekte: Ein wirksamer Schutz vor Ort, aber kritisch für den nachgeschalteten Bereich.
• Risiko: Wenn sie brechen, kann der Schaden größer und länger anhaltend sein, als wenn sie nicht gebaut worden wären.

Sedimenttransport

Grundschleppfracht (Geschiebe)

• Masse: Die Masse bewegt sich am Boden.
• Springen (Saltation): Die Partikel rollen, rutschen und springen.

Schwebstofftransport

Ein Gleichgewicht zwischen Sedimentation und Turbulenzen.

Definitionen

• Last: Gesamtbetrag der eingetragenen Feststoffe.
• Kapazität: Menge an Sedimenten, die potenziell transportiert werden kann.
• Kompetenz: Maximale Abmessungen von Sedimenten, die bewegt werden können.

Binnengewässer und Flusssysteme

Binnengewässer liegen auf den Kontinenten. Wenn ihr Salzgehalt durch Verdunstung verloren geht, gehen sie in einen gasförmigen Zustand über, wobei jede feste Substanz natürlich gereinigt wird. Aufgrund dieser Qualität wird es als Süßwasser bezeichnet, ist gut trinkbar und hat für den Menschen einen süßlichen Geschmack, im Gegensatz zum Salzwasser der Ozeane.

Flüsse

Flüsse sind Ströme, die auf den Kontinenten vom Hochland ins Tiefland fließen. Das Relief ist der Faktor, der alle Funktionen am stärksten bestimmt – von kleinen namenlosen Bächen bis zu den größten Flüssen der Erde wie dem Amazonas oder dem Kongo. Das Becken ist die Region, die durch Berge oder Hügel begrenzt wird und das Wasser in die Bäche leitet. Der höchste Teil des Einzugsgebietes ist die Wasserscheide, an der der Regen das Wasser zwischen zwei Flusssystemen trennt.

Das Relief bestimmt auch die Größe und Form des Beckens sowie die Wassermenge, die ein Fluss erhält (den Durchfluss). Je größer die Wasserscheide, desto größer ist tendenziell die Strömung eines Flusses. Die Geschwindigkeit und Stärke variieren entlang der Mittellinie des Kanals. Diese Unterschiede werden als Abfluss berechnet, indem das Volumen des Wassers im Verhältnis zur Länge der Strecke gesetzt wird. Wasser fließt in der Mitte an der Oberfläche am schnellsten, während es am Boden und an den Ufern aufgrund von Reibung langsamer fließt.

Der Durchfluss variiert über das Jahr. Der minimale Stand wird als Trockenzeit bezeichnet. In trockenen Gebieten können Flüsse dann versiegen; diese werden als intermittierende Flüsse bezeichnet. Bei plötzlichen Überschwemmungen können diese Flüsse neue Wege oder Kanäle bilden, was landwirtschaftliche Flächen oder Grenzen zwischen Ländern beeinflussen kann.

Das Alter von Flüssen

Das Relief bestimmt auch das Alter eines Flusses:

• Junge Flüsse: In bergigen Gebieten mit steilem Relief. Sie fließen mit großer Kraft und bilden tiefe Schluchten mit senkrechten Wänden. Sie sind nützlich zur Stromerzeugung, aber kaum schiffbar.
• Reife Flüsse: In Gebieten mit sanftem Relief. Sie sind breiter und tiefer, fließen langsamer und bilden breite Täler, die ideal für die Landwirtschaft und die Schifffahrt mit mittleren Schiffen sind.
• Alte Flüsse: Auf flachem, stark erodiertem Land. Sie haben ein hohes Volumen bei niedriger Geschwindigkeit. Sie bilden Mäander und Hufeisenseen. Sie sind hervorragend für die Schifffahrt geeignet.

Um das Alter und die Eigenschaften zu bestimmen, wird das Längsprofil berechnet – eine Linie, welche die durchschnittliche Höhe der Unebenheiten des Flusses bis zur Basisebene (Mündung in einen See oder das Meer) darstellt.