Eine besondere Eigenschaft der Geographie ist ihre Interdisziplinarität. Dies wird auch beim Thema Hydrogeographie als Teildisziplin deutlich.
Sie basiert auf den Grundlagen der Hydrologie. Es gilt vom Naturraum her die Teilpotentiale des Wassers zu beschreiben und zu erklären.
Weiter befasst sich die Hydrogeographie mit den anthropogenen Einflüssen auf die Ressource Wasser.
In diesem Aufsatz soll ein Überblick über die Bestandteile und deren naturwissenschafltiche Zusammenhänge gegeben werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Klärung von relevanten Begriffen
2.1 Einzugsgebiet
2.2 Niederschlag
2.3 Abfluss und Zufluss
2.4 Evapotranspiration
2.5 Speicher
2.6 Wasserbilanzgleichung
3 Wasserbilanz und Abfluss in Deutschland
3.1 Niederschlag und Verdunstung in Deutschland
3.2 Abfluss in Deutschland
3.3 Einflüsse des Menschen auf die Größen des Wasserhaushalts
3.4 Abschließende Wasserbilanz für Deutschland
4 Fazit
5 Literaturverzeichnis
1 Einleitung
Eine besondere Eigenschaft der Geographie ist ihre Interdisziplinärst. Dies wird auch beim Thema Hydrogeographie, als Teildisziplin deutlich. Sie basiert auf den Grundlagen der Hydrologie, also der Lehre von den physikalisch, chemisch, und biologisch bedingten Erscheinungsformen des Wassers, [...] seiner Verteilung nach Raum und Zeit sowie seiner Wirkungen einschließlich anthropogener Einflüsse.
(Wilhelm 1997: 16)
Somit betrachtet die Hydrologie Wasser als einen Teil der Naturausstattung. Auf den Raum bezogen - als Naturraumausstattung - bildet Wasser mit seinen Eigenschaften und darin gebundenen Energien, ein Naturraumpotential, das Wasserpotential (ebd.: 18).
Daraus erschließen sich die Aufgaben der Hydrogeographie. Es gilt beispielsweise vom Naturraum her die Teilpotentiale des Wassers zu beschreiben und zu erklären. Wasser als Ressource wird hinsichtlich Quantität und Qualität betrachtet. In Bezug auf Quantität zielt sie deshalb auf den Wasserhaushalt, mit den Veränderungen der Speicherinhalte sowie das Abflussverhalten; bei der Qualität dementsprechend auf die Gewässergüte (ebd.: 19). Weiter befasst sich die Hydrogeographie mit den anthropogenen Einflüssen in die Ressource Wasser - hinsichtlich Ansprüchen und Eingriffen - je nach den kulturell und zivilisatorisch verschiedenartigen Gesellschaften, an die vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten des Wassers.
Um die nutzbare Menge des Wassers für einen Raum zu bestimmen und so eine nachhaltige, rationale Nutzung des Wasserhaushalts möglich zu machen gilt es eine Bilanz aufzustellen: die Wasserbilanz.
Auf den folgenden Seiten soll in diesem Sinne dargestellt werden, welche Größen für die Wasserhaushaltsgleichung von Belang sind. Es wird auch auf naturwissenschaftliche Zusammenhänge eingegangen aber auf Grund des begrenzten Umfangs der Arbeit nicht auf absolute Vollständigkeit wertgelegt. Es soll daher eher eine Art Überblick sein.
2 Klärung von relevanten Begriffen
Um die Wasserbilanz näher erörtern zu können muss zunächst der Wasserkreislauf betrachtet werden. Es wird in kleinen, großen und globalen Wasserkreislauf unterschieden, wobei der kleine nur die Festlandfläche einbezieht, der große zusätzlich den Ozean. Der globale Wasserkreislauf zeigt sich als geschlossenes System (Gebhardt et al. 2007: 452).
Der Wasserkreislauf setzt sich grundsätzlich aus den Faktoren Niederschlag (siehe Kap. 2.2), Abfluss (siehe Kap. 2.3) und Evapotranspiration (siehe Kap. 2.4) zusammen. Bei fortführender Betrachtung wird zusätzlich die relative Veränderung von Speichern mit einbezogen. Betrachtet man kein natürliches Einzugsgebiet sondern einen politisch abgegrenzten Raum kommt der Zufluss aus Anliegerstaaten hinzu (ebd.: 452 f.). Auf diese einzelnen Faktoren und Begriffe wird hier im Folgenden eingegangen.
2.1 Einzugsgebiet
Befassen die hydrogeographischen Untersuchungen nur begrenzte Teilabschnitte, die im Gegensatz zum globalen Wasserkreislauf offene Systeme darstellen, dient als Untersuchungseinheit das Einzugsgebiet, wobei zwischen OberflächenEinzugsgebieten und unterirdischen Einzugsgebieten unterschieden wird.
Ober- und unterirdische Einzugsgebiete müssen nicht in ihren Abgrenzungen identisch sein. Generell werden sie von den so genannten Wasserscheiden begrenzt, jenen Isolinien, die die höchsten Punkte der Falllinien verbinden (Wilhelm 1997: 20).
2.2 Niederschlag
Die wichtigste Inputgröße in der Wasserhaushaltsgleichung ist die Niederschlagsmenge.
Niederschlag entsteht - vereinfacht - durch Kondensation oder Sublimation von Wasserdampf in der Atmosphäre (Wilhelm 1997: 40). Klassisch als Niederschlag bekannt sind Formen wie Regen, Schnee und Hagel, hinzuzählen muss man jedoch auch Tau, Reif und die Nebeltraufe, welche durch Kondensieren oder Gefrieren an Pflanzenteilen oder direkt am Boden entstehen (Schönwiese 2008: 82).
Die Messung des Niederschlages wird mit einem Regenmesser oder Totalisator durchgeführt wobei die Niederschlagsmenge in l/m2 angegeben] wird; dies entspricht einer Niederschlagshöhe in mm und wird später so in der Wasserbilanzgleichung als Einheit verwendet (ebd.: 83).
Erreicht der Niederschlag den Boden und bleibt nicht an Oberflächen der Vegetation, kann er in den Boden je nach Substrat infiltrieren oder läuft gleich oberflächig ab. Verdunstet er jedoch an der Vegetation spricht man von Interzeption (Wilhelm 1997: 48).
2.3 Abfluss und Zufluss
Kann der Niederschlag in den Boden eindringen, versickert er in Abhängigkeit der Bodenbeschaffenheit bis eine Wassersättigung des Bodens eintritt. Sind die Fähigkeiten des Bodens hinsichtlich der Infiltrationsrate (Aufnahmefähigkeit in mm/min) gering, so tritt Oberflächenabfluss (Horton’scher Abfluss) ein, ebenso wenn der Boden gesättigt ist (Sättigungsabfluss) (Zepp 2008, 119).
Das Versickern in den weiteren Untergrund kann aufgrund der Bodenhorizonte nicht ungehemmt erfolgen, es kommt zum Zwischenabfluss oder Interflow, der zwischen Bodenoberfläche und Grundwasserspiegel verläuft (Gebhardt et al. 2007, 458). Erreicht das Wasser stauende Schichten bildet sich Grundwasser, das sämtliche Hohlräume im Boden ausfüllt und sich in Richtung der Schwerkraft bewegt. Dies bildet den Basisabfluss (Zepp 2008, 118).
Erreichen die verschiedenen Abflussarten Gerinne, so bilden sich als unmittelbare Reaktion auf das Niederschlagsereignis der Direktabfluss, worauf mit einiger Verzögerung der Zwischenabfluss folgt sowie der Basisabfluss, der zwischen Hochwasserereignissen abfließt.
Während der Direktabfluss große Teile des Oberflächenabflusses enthält wird der Zwischenabfluss überwiegend durch den Interflow gespeist. Der Basisabfluss wird durch das Grundwasser aufrecht erhalten (ebd. 2008, 119).
Ist die Geometrie eines Gerinnebettes bekannt, so wird die Abflussmenge Q (m3 /s) anhand des Fließquerschnitts A (m2 ) und der Fließgeschwindigkeit v (m/s) bestimmt. Die Formel hierzu lautet: Q = A · v (ebd.: 122).
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