- Bildung von Luftpolsternnach starker Austrocknung bei anschließendem Starkregen
• Eine Niederschlagsintensität von 25mm/h wird grob als ausreichend für die Bildung von Oberflächenabfluss/Spüldenudation angesehen (abhängig von Böden s.o.).
• Der Grenzwert wird auch erreicht bei 12,5mm/30min.
• Daten über Niederschlagsintensitäten sind nicht aus amtlichen Statistiken zu erhalten, Spezialauswertungen daher notwendig.
• Größenfrequenzanalysen geben Hinweise auf Häufigkeit und Stärken von Niederschlägen, die zur Spüldenudation beitragen können. Starkregen Nairobi-Wilson-Airport
Fließgeschwindigkeit von Oberflächenabfluss
• Wichtigen Einfluss auf die Transportrate durch Flächenspülung hat die Fließgeschwindigkeit des Wassers.
• Aufgrund der Seltenheit des Phänomens und der sehr geringen Wassertiefen ist die direkte Messung schwierig.
• Daher wird die Fließgeschwindigkeit mit Hilfe unterschiedlicher Gleichungen berechnet.
• Beispiel: Häufig eingesetzte Manning-Gleichung (nach Manning 1889):
V = n‘ T2/3 S1/2
V = Fließgeschwindigkeit in m/s T = Wassertiefe in m
S = Gefälle, ausgedrückt als Tangens des Neigungswinkels
n‘ = Bodenglättekoeffizient Rauhigkeit), auf natürlichen Bodenflächen gewöhnlich n‘ = 20 oder kleiner
• Hangneigung besitzt großen Einfluss auf Fließgeschwindigkeit und damit auf Transportkraft. • Wirkung steigt exponentiell mit der Neigung an:
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- Wassertiefe (T)
- Kinematische Viskosität des Wassers (sinkt mit steigender Wassertemperatur) (v)
• Diese drei Variablen können in der Reynoldsschen Zahl Re zusammengefasst werden:
Re = VT/v
• Kritische Grenzwert zwischen laminarer und turbulenter Strömung liegt bei Re=500.
• Das Verhältnis zwischen der Fließgeschwindigkeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwellen wird als Froude-Zahl bezeichnet.
• Mit ihr steht ein quantitatives Maß für den jeweiligen Fließzustand zur Verfügung:
Froude-Zahl F = V / g0,5* T0,5
V = Fließgeschwindigkeit (cm/s)
g = Fallbeschleunigung (cm/s²)
T = Wassertiefe (cm)
Für strömendes Fließen gilt: F < 1,0
Für schießendes Fließen gilt: F > 1,0
Grenzwert zwischen beiden: F = 0
•Möglichkeit unterschiedlicher Fließzustände bei gleichen Geschwindigkeiten aber verschiedenen Wassertiefen
• Mehrfacher kleinräumiger Wechsel der Fließbedingungen in einem Gerinne möglich
• Neben den hydrologischen Voraussetzungen ist auch die Erodierbarkeit der Sedimente von Bedeutung. Abfolge zunehmender Verfügbarkeit durch Erosion:
Sedimentologische Voraussetzung für den Beginn fluvialer Abtragung
• Die roten Linien geben jeweils Übergangsbereiche an, sind also keine exakten Grenzen!
• In Abhängigkeit von der Lagerung können Partikel unterschiedlich .....
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• Folge: Entstehung eines konkaven Hangprofils
- Rate der Spüldenudation hängt an jedem Hangpunkt vom Oberflächenabfluss und der Neigung ab
- Nach einer gewissen Zeit stellt sich an jedem Punkt ein dynamisches Gleichgewicht ein
- Folge höherer Abflüsse am Hangfuß ist stärkerer Transport, d.h. geringere Neigung
- Abtrag am Oberhang erfordert größere Neigung, da Abflüsse geringer sind
• Ungleichmäßige Abflussverteilung im Hangprofil: typische Situation in Trockenklimaten aufgrund kurzer Niederschlagsdauer:
Q = lokaler Abfluss entlang des Profils in relativen Einheiten IPAC = charakteristische Niederschlagsdauer
Situation (a): Niederschlagsdauer groß, Abfluss nimmt vom Scheitel bis zum Hangfuß zu (s.o.)
Situation (b): Abflusszunahme vom Scheitel abwärts bis ¾ der Hanglänge
Situation (c): Abflusszunahme nur in der oberen Hälfte des Hanges
Situation (d): Abflusszunahme nur im oberen Viertel des Hanges
• Einfluss der wirksamen Abflussdistanz (zurückgelegte Strecke des Abflusses):
- Wirksamer Abfluss nur am Oberhang: Oberhang konkav, Unterhang konvex!
- Bei kurzzeitigen Regenereignissen Tendenz zu konvexen Formen
- Bei länger andauernden Regenereignissen Tendenz zu konkaven Formen
Klimaeinfluss auf die Hangformung
• Je höher der jährliche Niederschlag ist, desto größer ist die mittlere Dauer der Starkregen (Korrelationskoeffizient r = 0,8!).
• Damit besteht in trockenen Gebieten eine Tendenz zu konvexen Formen – .....
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• Bei geringerer Wasserbedeckung (Normalfall in Außertropen) wird der Abfluss durch die Geländeunebenheiten (z.B. Steine) gelenkt, so dass eine Konzentration auf bevorzugte Fließwege eintritt Damit beginnt die linienhafte Erosion.
• Hangdenudation geht fließend in lineare fluviale Hangformung über.
• Aus vielen verzweigten kleinen Erosionsrinnen werden langsam größere Einschnitt, die dann das Landschaftsbild dominieren
• Übergang von flächenhafter zu linienhafter Formung ist erreicht, wenn die tributären Hänge der Kerbe steiler als das Gefälle der Tiefenlinie sind (nach Louis).
Auswirkung früherer Formungsprozesse auf die Höhe der aktuellen Erosion
• Die heute gemessenen Erosionsraten können nur richtig interpretiert werden, wenn man auch die Formung in der Vergangenheit berücksichtigt:
- Im Pleistozän wurden große Mengen an Lockersedimenten abgelagert, die in der Folgezeitausgeräumt werden.
- In glazialen Erosionsgebieten wurde das Lockermaterial durch die Gletscher entfernt, neuer Verwitterungsschutt muss erst entstehen (z.B. Hochlagen Skandinaviens)
- Starke Bodenerosion nach unkontrollierten Eingriffen (z.B. Entwaldung im Mittelmeerraum) wird deutlich abnehmen, wenn Böden abgetragen sind.
Möglichkeiten des Schutzes vor Bodenerosion
• Schonende Bodenbearbeitung (geringe Verdichtung bei Einsaat etc.)
• Bodenbedeckende Bepflanzung oder auch Mulchen
• Zwischensaaten
• Terrassierung von Hängen, Heckenpflanzungen
• Tiefwurzelnde Pflanzen zur Verbesserung der Wasserleitung und Bodenstabilisie.....
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Schubkraft: hangparallel, kann in lockermaterial durch Porenwassersättigung erhöht werden
Druckkraft durch aufliegender Partikel (im rechten Winkel zum Hang)
Kohäsions- und Adhäsionskräfte zwischen benachbarten Bodenteilchen (für Zusammenhalt)
Hänge, umso anfälliger:
Je steiler sie sind
Je geringer innere Reibung ist (eckige Körner größere Reibung als runde)
Je geringer Kohäsion des Materials ist (v. a. durch Wassergehalt beeinflusst, Haftwasser größerer Zusammenhalt, Porenwasser → Gewichtskräfte werden größer)
Hangbewegung meist periodisch oder episodisch aufgrund Auslöser z. B. Niederschlagsereignis (Erdbeben, Versteilung des Hanges durch fluviale Kräfte oder Küstenerosion, anthropogene Einflüsse)
Sturzdenudation
An steilen Felswänden, die durch Verwitterungsprozesse aus festen Gesteinverband gelockert wurden
Am Ende des Hangs bildet sich Sturzhalde (Schutthalde) → meist Kegelform
Mehrere Schutthalden wachsen zusammen = Haldenhang
Materialsortierung → grobe Blöcke kommen erst am Fuß der Sturzhalde → wg. Trägheit ihrer großen Massen können sie besonders weit springen
Kleineren Teile bilden höhere Abschnitte
Hier Unterscheidung zur Ablagerung durch fließendes Wasser → feinste Partikel am weitesten transportiert
Wandabtragung meist auf einzelne Rinnen konzentriert, die z. B. Klüfte haben
Ste.....
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Dadurch laterale Bewegungskomponente → Partikel werden hangabwärts versetzt
Prozess wächst mit Hangneigung, mit zunehmender Volumenvergrößerung und mit Häufigkeit von Expansion und Kontraktion
Prozess wird auch Bodenkriechen genannt
Denudation durch Rutschen und Gleiten
Unterschiedliche Geschwindigkeit
Kompakte Einheit bewegt sich auf Gleitfläche hangabwärts
Innerhalb Rutschmasse bleibt Lagerungsverhältnisse erhalten
Gleitflächen entstehen v. a. auf wasserdurchlässigen Tonen
Scherwiderstand nach Wassersättigung so weit herabgesetzt, dass die hangabwärts ansetzende Scherspannung kritischen Wert erreicht
Kontakt zwischen Rutschmasse und unterlagerndem Material reißt ab → Translationsrutschung
Rotationsrutschung: in plastisch verformbaren Material
Bildung von konkav gekrümpte, zylindrischen Gleitflächen
Hangparallele rotierende Bewegung gegen den Hang
Unterscheidung nach Abriss-, Bewegungs- und Akkumulationsgebiet
Bei Felschrutschungen sind die Anbruchsnische und die Gleitbahnd i.d.R. durch Klüfte, Störungen, Schichtflächen oder Materialwechsel vorgezeichnet
Häufig spielen anthropogene Einflüsse eine Rolle
Fließungen
Durchtränkungs- und Übersättigungsfließen, wenn feinerdreiches Material vollständig, nicht nur oberhalb einer Gleitfläche, wassergesättigt ist
Kohäsion des Materials wird durch Wasseraufnahme herabgesetzt bis Fließgrenze überschritten wird und M.....
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Einführung: Mediävistik: medium aevum; Germanistik und Wissenschaft des Mittelalters in Europa; 300/500 -1500 n Chr; 750-1050 (ahd); Althochdeutsch löst Latein als Schriftsprache ab. Althochdeutsch: Bildungsreform Karl des Großen; Karolinsche Renaissance; Erben der Antike -> Antike Literatur…
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