Gewässerbett

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Das Gewässerbett (manchmal auch Gerinnebett[1]) ist der Teil eines Fließgewässers, der das fließende Wasser nach unten und zu den Seiten begrenzt. In der Hydraulik wird das Gewässerbett als Gerinne bezeichnet.

Es besteht aus der Gewässersohle – dem Grund des Gewässers – und dem Ufer[2], je nach Definition bis zur Böschungsoberkante oder bis zur Mittelwasserlinie. Das Gewässer besteht aus dem Wasserkörper (dem Wasservolumen selbst), dem Gewässerbett (der Umfassung des Wassers aus Sohle und Ufer) und dem zugehörigen Grundwasserleiter.[3]. Die Untersuchung und Beschreibung von Gewässerbetten ist Aufgabe der Hydromorphologie. Gewässerbetten bilden sich im komplexen Zusammenspiel von lokalem Klima, Geologie und Geomorphologie, Vegetation und Einflüssen der menschlichen Nutzung. Die natürlichen gewässerbettbildenden Prozesse sind Abtragung (Erosion), Transport und Auflandung von durch durch das fließende Wasser mitgeführten Sedimenten (Geschiebe genannt). Beschrieben werden Gewässerbetten u.a. durch Längs- und Querprofil und die Linienführung (Laufform). Wechselwirkungen bestehen zum natürlichen Überschwemmungsgebiet, der Aue. Diese wird aber nicht zum Gewässerbett gerechnet.

Die Ausprägung des Gewässerbetts wird im angewandten Zusammenhang, vor allem bei Renaturierungen, als Gewässerstruktur umschrieben (vgl. Artikel Gewässerstrukturgüte).

Für Ufer und Sohle von stehenden Gewässern ist der Begriff nicht üblich.

Wird die Gewässersohle bei einem katastophenartigen Ereignis durchbrochen, spricht man von einem Sohldurchschlag.

Gewässerbettbildung[Bearbeiten]

Die Energie für die Bildung des Gewässerbetts liefert das der Schwerkraft folgend abfließende Wasser selbst, die am Gewässerbett angreifende Kraft wird als Schubspannung bezeichnet. Die Transportkraft des Wassers ist dabei direkt von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig, diese steigt mit steigendem Gefälle und mit steigender Wasserführung an. Durch die bei Hochwasser stark ansteigende Wasserführung sind daher im natürlichen Zustand Hochwässer meist für die Bettbildung verantwortlich. Außerdem hängt die Transportkraft für Feststoffe stark von deren Korngröße ab. Grobes Material wird als Geschiebe auf der Gewässersohle mitgeführt, feines wird als im Wasser suspendierter Schwebstoff mitgeführt. Der tatsächliche Transport hängt außerdem davon ab, wie viel Feststoffe das fließende Wasser bereits mitführt. Je nach Strömungsgeschwindigkeit werden an Sohle und Ufer anstehende Feststoffe also abgetragen (erodiert), mit dem fließenden Wasser transportiert oder wieder abgelagert; dabei werden sie bei abnehmender Strömung nach Korngrößen sortiert. Die Sohle bremst das Wasser je nach ihrer Rauheit ab, wodurch zum Beispiel bei gleicher Wassermenge schmale und tiefe Gewässer schneller fließen als breite (bis zu einer optimalen Breite, unterhalb derer der Einfluss der Ufer bestimmend wird). Eine sehr breite Sohle bleibt allerdings nicht eben; bereits kleine Störungen führen zu Unregelmäßigkeiten, die schließlich zu Kiesbänken und Inseln anwachsen. Auch die Vegetation wirkt sich auf die Rauheit aus. Wesentlich für die natürliche Gewässerbettbildung sind also: Gefälle, Lokalklima (bestimmt Niederschlagsmenge und - verteilung und damit die Wassermenge), Geologie des Einzugsgebiets (Verwitterungsbeständigkeit der Gesteine und resultierende Korngrößen).

Laufentwicklung[Bearbeiten]

verzweigtes Gewässerbett mit rautenförmigen Kiesinseln: Der Lech in Österreich
mäandrierendes Gewässerbett mit Altarmen auf der Jamal-Halbinsel, Sibirien

Je nach Gefälle führt das Zusammenspiel aus Erosion und Akkumulation von Sedimenten zu einer völlig unterschiedlichen Gestalt der Gewässerbetten.[4]

  • gerade. In sehr steilen Gewässern ist die Transportkraft so hoch, dass quasi kein Geschiebe abgelagert wird, es resultiert ein dem Talgefälle folgender, gerader Gewässerlauf (kann auch bei geringeren Fließgeschwindigkeiten auftreten, wenn die Feststofffracht sehr gering ist, zum Beispiel im Ausfluss von Seen)
  • verzweigt. Bei etwas geringerem Gefälle wird viel grobes Geschiebe mitgeführt, dass in Bereichen mit geringfügig abgesenkter Fließgeschwindigkeit wieder sedimentiert. Die Sedimente bilden Sand- oder Kiesbänke, die bei sinkendem Wasserstand als Inseln trockenfallen. Innerhalb des breiten, gerade begrenzten Hochwassergerinnes fließt das Gewässer dann in einem System untereinander verbundener Rinnen, die ein charakterisches, rautenförmiges Muster von Inseln umfließen. verzweigte Gerinne treten typischerweise bei Gefälle etwa zwischen 4 und 2 Prozent auf.
  • mäandrierend. Bei sehr geringem Gefälle überwiegt die Krümmungserosion außen an Biegungen des Gewässers, während die Gewässersohle kaum noch erodiert wird. Dadurch verstärken sich alle Krümmungen nach und nach von selbst, so dass das Gewässer in weiten Bögen und Schlingen schleifenförmig fließt. Dabei können sich zwei gegenüberliegende Schleifen aufeinander zu bewegen, bis das dazwischenliegende Ufer ganz abgetragen ist. Es kommt zum Mäanderdurchbruch, wobei die alten, nicht mehr durchflossenen Schlingen als Altwasser abgeschnürt werden. Zur typischen Mäanderbildung kommt es nur bei Gefälle von weniger als 2 Prozent.

In der Realität sind diese idealtypischen Formen durch Mischformen und Übergänge miteinander verbunden.

Lauftypen[Bearbeiten]

Neben der Charakterisierung von Gewässerbetten als gerade, verzweigt oder mäandrierend sind zahlreiche weitere Typologien entwickelt worden, die eine feinere Differenzierung ermöglichen. Weite Verbreitung gefunden hat zum Beispiel die Typologie nach Montgomery und Buffington für Gebirgsbäche[5][6]. Sie unterscheiden zunächst nach dem Charakter des Materials, in das das Gewässer einschneidet:

  • anstehendes Gestein (bedrock). Gewässer mit Sohle im Anstehenden kommen in sehr steilen Gewässern vor, deren Transportkraft im Verhältnis zum Sedimentangebot hoch ist.
  • Kolluvium. Gewässer in kolluvialen Hangsedimenten (die nicht vom Gewässer selbst abgelagert wurden) sind in der Regel kleine Quellbäche und Bachoberläufe.
  • Alluvium. typisch für alle größeren Gewässer ist der Verlauf in von ihnen selbst abgelagerten Sedimentbetten.

Die alluvialen Gewässer bilden eine Vielzahl weiterer morphologischer Typen, die vor allem vom Gefälle bestimmt werden:

  • Kaskaden (cascade). In sehr steilen Gewässerbetten mit eingelagerten Felsblöcken mit schießendem bis turbulentem Abfluss bilden sich kaskadenartige Fließstrecken.
  • Sohlstufen (step pool). Bei etwas geringerem Gefälle bilden sich in kleineren Gewässern hinter größeren Hindernissen wie Felsbrocken in recht regelmäßigen Abständen ruhige Fließstrecken oder sogar beckenartige Aufweitungen, die in die Kaskade eingestreut sind.
Kaskaden-Fließstrecke mit kleinen Sohlstufen: Der Teichbach im Schwarzwald
  • ebenes Gewässerbett (plane). Wird das Gefälle etwas geringer, fließt das Gewässer turbulent über eine fast ebene Sohle aus Sand, Kies und Steinen. Die rhythmische Abfolge von Kaskaden mit schießender Strömung und ruhigen Aufweitungen fehlt. Typisch ist eine armierte Gewässersohle, bei der ein freierodiertes Pflaster aus grobem Geröll darunterlagerndes Feinmaterial vor Ablagerung schützt. Diese werden nur bei sehr starken Hochwässern noch umgelagert.
  • Furten und Kolke[7] (alternativ: Schnellen und Stillen) (pool-riffle): Bei noch geringerer Neigung, unterhalb ca. 1,5 Prozent Sohlgefälle, bilden die Gewässer meist keine geraden, sondern etwas gewundene Laufformen aus. Das Gewässerbett bildet eine rhythmische Abfolge aus überströmten Sand- oder Kiesbänken (Furten), in die, recht regelmäßig mit etwa fünf- bis siebenfacher Gewässerbreite Abstand, ruhige Aufweitungen, die Kolke, eingeschaltet sind. Kolke bilden sich an der Außenseite von Krümmungen oder hinter Hindernissen quer zur Gewässerachse wie Baumstämmen (Totholz). Sedimente werden bei Hochwasser von Kolk zu Kolk transportiert.
  • Dünen und Riffeln (dune-ripple): Vor allem in langsam fließenden Gewässern mit sandiger Sohle bildet das Sediment Transportkörper mit welliger Oberfläche, die bei Abmessungen im Zentimeter- bis Dezimeterbereich Riffeln, im Dezimeter- bis Meterbereich Dünen genannt werden. Wandern sie bei höherer Fließgeschwindigkeit stromaufwärts, spricht man von Antidünen. Typischerweise kommt es bereits bei geringen Fließgeschwindigkeiten zur Umlagerung von Sediment. Tritt diese auch bei Niedrigwasserführung auf, was meist auf menschliche Störungen zurückgeht, spricht man von "Sandtreiben". Gewässer mit Sandtreiben sind biologisch besiedlungsfeindlich.

Quellen[Bearbeiten]

  • Heinz Patt, Peter Jürging, Wener Kraus: Naturnaher Wasserbau. Springer Verlag, 1998. ISBN 3 540 61666 7

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Eintrag im Lexikon der Geographie, Spektrum.de
  2. DIN 4047 Teil 5: Landwirtschaftlicher Wasserbau, Begriffe: Ausbau und Unterhaltung von Gewässern
  3. DIN 4049 Teil 1: Hydrologie, Grundbegriffe.
  4. begründet durch Luna Leopold & M. Gordon Wolmann: River Channel Patterns: Braided, meandering and straight. US Department of the Interior, Geological Survey Professional Papers 282 B, 1957.
  5. David R. Montgomery & John M. Buffington (1997): Channel-reach morphology in mountain drainage basins. Geological Society of America Bulletin vol. 109, no. 5: 596–611.
  6. Peter A. Bisson, David R. Montgomery,John M. Buffington: Valley Segments, Stream Reaches, and Channel Units. Chapter 2 in F. Richard Hauer and Gary A. Lamberti (editors): Methods in Stream Ecology, Second edition, Academic Press; Elsevier. 23-49. ISBN 978 0123329080
  7. Brunke, M., Purps, M., Wirtz. C. (2012): Furten und Kolke in Fließgewässern des Tieflands: Morphologie, Habitatfunktion für Fische und Renaturierungsmaßnahmen. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 56 (3): 100-110.

Siehe auch[Bearbeiten]