Oberflächenwasserhydrologie
Die Oberflächenwasserhydrologie untersucht das an der Landoberfläche fließende und gespeicherte Wasser, insbesondere in Flüssen und Kanälen, einschließlich der Entstehung, Weiterleitung und Messung von Abflüssen sowie der Charakterisierung extremer Hochwasserereignisse.
Definition
Die Oberflächenwasserhydrologie ist der Zweig der Hydrologie, der sich mit dem Vorkommen, der Bewegung, der Messung und der Statistik von Wasser an der Erdoberfläche befasst, hauptsächlich mit dem Abfluss in Flüssen und Kanälen sowie den von ihnen transportierten Hochwasser- und Sedimentfrachten.
Scope
Dieser Bereich umfasst den Abfluss in offenen Gerinnen und dessen Hydraulik, den Sturmhymnograph und die Abflussregime von Flüssen, die statistische und physikalische Charakterisierung von Hochwasserereignissen sowie den Sedimenttransport, der die Gerinne formt. Der Fokus liegt auf dem Wasser, sobald es sich in Gerinnen und an der Oberfläche konzentriert hat, während die Hanggenerierung von Abfluss unter den Prozessen des Einzugsgebiets und des Abflusses sowie der unterirdische Abfluss unter Grundwasser behandelt werden.
Sub-topics
Core questions
- Wie wird der Abfluss erzeugt, durch Gerinne geleitet und gemessen?
- Was verrät die Form eines Hydrographen über die Reaktion eines Einzugsgebiets auf Niederschlag?
- Wie werden Hochwassergrößen und ihre Wahrscheinlichkeiten für Planung und Risiko geschätzt?
- Wie reißen fließende Flüsse Sedimente mit, transportieren sie und formen ihre Gerinne?
Key concepts
- Abfluss und Durchfluss
- Hydraulik offener Gerinne
- Der Sturmhymnograph
- Abflussdauer und Abflussregime
- Hochwasserhäufigkeit und Wiederkehrperiode
- Sedimenttransport und hydraulische Geometrie
Key theories
- Fließverhalten in offenen Gerinnen und hydraulische Geometrie
- Der Abfluss in Gerinnen wird durch die Hydraulik offener Gerinne beschrieben, und die empirische hydraulische Geometrie setzt Breite, Tiefe und Geschwindigkeit in Beziehung zum Abfluss, was systematische Beschreibungen liefert, wie sich Gerinne an das von ihnen geführte Wasser anpassen.
- Hochwasserfrequenzanalyse
- Hochwassergrößen werden statistisch charakterisiert, indem Wahrscheinlichkeitsverteilungen an jährliche Spitzenabflüsse angepasst werden, was Hochwasserquantile und Wiederkehrperioden ergibt, die die Grundlage für die Ingenieurplanung und das Hochwassermanagement bilden.
Clinical relevance
Die Oberflächenwasserhydrologie bildet die Grundlage für die Planung von Dämmen, Brücken, Durchlässen und Hochwasserschutzvorschriften, den Betrieb von Stauseen und Wasserversorgungen, die Hochwasservorhersage und -warnung sowie die Bewirtschaftung von Flüssen für Schifffahrt, Ökologie und Wasserqualität.
History
Die systematische Abflussmessung und die Klassifizierung von Flüssen entwickelten sich im 19. und 20. Jahrhundert parallel zur Hydraulik offener Gerinne; die Mitte des 20. Jahrhunderts brachte den Unit-Hydrographen, die statistische Hochwasserfrequenzanalyse und die quantitative Geomorphologie von Leopold und Kollegen, die die Gerinneform mit dem Abfluss verknüpfte.
Key figures
- Luna B. Leopold
- Ven Te Chow
- David R. Maidment
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- chow1988
- leopold1953
Frequently asked questions
- Wie wird der Flussabfluss tatsächlich gemessen?
- Der Abfluss wird typischerweise durch Messung der Wassergeschwindigkeit über einen Querschnitt und Multiplikation mit der Fläche bestimmt, dann in Beziehung zu einem kontinuierlich aufgezeichneten Wasserstand über eine Abflusskurve gesetzt, so dass der Abfluss allein aus dem Wasserstand geschätzt werden kann.
- Was bedeutet ein 100-jährliches Hochwasser?
- Es handelt sich um eine Hochwassergröße mit einer geschätzten einprozentigen Wahrscheinlichkeit, in einem bestimmten Jahr erreicht oder überschritten zu werden, abgeleitet aus der Hochwasserfrequenzanalyse; es ist eine Wahrscheinlichkeitsaussage, keine Garantie, dass solche Hochwasser nur einmal pro Jahrhundert auftreten.