Fließgeschwindigkeit von Gewässern

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Mit Fließgeschwindigkeit wird bei Gewässerläufen die durchschnittliche Geschwindigkeit bezeichnet, mit der sich das Wasser eines Fließgewässers durch sein Bett bewegt. In Flüssen variieren die Fließgeschwindigkeiten ungefähr zwischen 0,1 und 6 m/s. In Bezug auf die Erosionswirkung und die Zerstörungskraft von Hochwasser ist zu beachten, dass die kinetische Energie einer gegebenen Wassermenge im Quadrat zur Geschwindigkeit zunimmt.[1] Die transportierte Wassermenge selbst ist wiederum abhängig von der Fließgeschwindigkeit. Führt ein Fluss Hochwasser, so nimmt sowohl die Fließgeschwindigkeit als auch der Strömungsquerschnitt zu, d. h. die Zerstörungskraft eines Hochwasser führenden Flusses steigt also mehr als kubisch mit der Fließgeschwindigkeit.

Grundlagen[Bearbeiten]

Die Fließgeschwindigkeit eines Gewässers als offenes Gerinne, aber auch in vadose Höhlen hängt von folgenden Faktoren ab:

  • Gefälle des Gewässers. Je größer das Gefälle, desto größer ist die Fließgeschwindigkeit.
  • Unstetigkeiten. (=Sprünge siehe Wasserfall). Das Wasser schlägt am Boden senkrecht auf die Wasseroberfläche auf und kann deshalb keine gerichtete waagerechte Bewegung erzeugen. Diese Fallhöhe geht dem übrigen Gewässerlauf als Höhendifferenz verloren. Daher fließen, bei gleicher Höhendifferenz, Flusse mit gleichmäßigem Gefälle schneller als Flüsse mit Wässerfällen, die z. B. an Wehren zu finden sind.
  • Strömungswiderstand des Bettes. Gibt es in einem Gewässer viele Hindernisse wie z. B. Felsen oder Bauwerke (Brückenpfeiler), so kommt es zu Verwirbelungen, wodurch dem Wasser Bewegungsenergie verloren geht. Daher ist auch hier die Geschwindigkeit geringer. Staustufen sind feste Mauern, die auf die Strömungsgeschwindigkeit einen ähnlichen Einfluss haben wie die oben beschriebenen Unstetigkeiten. Diese Fallhöhe geht dem übrigen Gewässerlauf als Höhendifferenz verloren.
  • Lage im Flussbett: Die Fließgeschwindigkeit ist innerhalb eines Querschnitts durch das Flussbetts verschieden. Sie nimmt im Allgemeinen wegen der abnehmenden Reibung zur Strommitte hin und mit steigender Höhe über Grund zu. In Flussschlingen verschiebt sich der Stromstrich allerdings aus der Mitte in Richtung auf den Außenbogen.

Weiteres[Bearbeiten]

Ähnlich verhält es sich bei geschlossenen Gerinnen (phreatische Höhlen, unterirdische Abschnitte), gänzlich anders aber im Grundwasser oder Versickerungsabschnitten. Ist die Fließgeschwindigkeit null, spricht man von Totwasser.

Bestimmung[Bearbeiten]

Aus dem Produkt von Fließgeschwindigkeit und Fliessprofil (Querschnitt des Gewässers) ergibt sich der Durchfluss. Die Abschätzung der Fließgeschwindigkeit erfolgt durch:

  • Direkte Messung:
    • Flügelmessung
    • ADCP-Messboot
    • H-ADCP
    • Ultraschall Laufzeitanlage
    • Doppler-Radar
  • Messung des Durchflusses bei bekanntem Querschnitt:
Lässt man ein Gewässer durch eine Röhre oder eine Wehrschleuse fließen, so kann man dort den Durchfluss messen. Die Fließgeschwindigkeit ergibt sich dann aus dem Durchfluss und dem Querschnitt des Gewässers in der Nähe der Messanlage. So z. B. der Querschnitt im Unterwasser einer Staustufe.
  • Berechnung:
Empirische Fließformeln berücksichtigen den Zusammenhang von Fließprofil, Gefälle und Reibung.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Hans Georg Wunderlich: Einführung in die Geologie, Band I, Exogene Dynamik, Bibliographisches Institut Mannheim/Wien/Zürich, B.I.-Wissenschaftsverlag, Mannheim, 1968, S. 78