Diese Seminararbeit erläutert wesentliche Vorgänge und Einflussfaktoren, die bei der Sedimentation eine Rolle spielen, um dann unterschiedliche Sedimentationsprozesse und -milieus in der Aue allgemein zu beleuchten.
Unter Sedimentation versteht man physikalisch-allgemein das Absetzen von Teilchen aus einer Flüssigkeit oder einem Gas. In der Geologie fallen darunter eine ganze Reihe von Ablagerungsprozessen, von denen in diesem Beitrag nur die fluviatile Sedimentation, d.h. die Ablagerung durch fließende Gewässer betrachtet wird.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Die Physik fließenden Wassers
3. Sedimente im Fluss
4. Sedimentation und Auenbildung
5. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit verfolgt das Ziel, die grundlegenden physikalischen und geomorphologischen Prozesse der fluviatilen Sedimentation zu erläutern und deren Einfluss auf die Auenbildung sowie die Verteilung von Sedimenten zu beleuchten.
- Physikalische Grundlagen des Fließverhaltens in Gewässern
- Mechanismen des Sedimenttransports und die Rolle der Erosionsschwelle
- Differenzierung zwischen Flussbett- und Auenablagerungen
- Einflussfaktoren auf die Sedimentationsrate in Auen
- Zusammenhang zwischen Fließgeschwindigkeit und Korngrößensortierung
Auszug aus dem Buch
3. Sedimente im Fluss
Stoffe können in einem Fluss grundsätzlich auf drei verschiedene Arten transportiert werden: als Bodenfracht (bed load), in Suspension (suspended load) oder in Lösung (dissolved load). Während im Wasser gelöste Stoffe i.d.R. in Lösung bis ins Meer gelangen, können etwas größere Teilchen als Suspensionsfracht, Bodenfracht oder mal auch gar nicht transportiert werden. Bevor der Transport eines solchen Teilchens jedoch überhaupt in Gang kommt, muss es erst einmal vom Gewässergrund oder –rand gelöst werden. Dazu ist ein gewisses Maß an Energie notwendig, um die so genannte Erosionsschwelle (entrainment threshold) zu überwinden, die abhängig ist von der Korngröße, der Lagerungsdichte und bei Schluff und Ton auch von der Kohäsion zwischen den Teilchen. Abhängig von diesen Eigenschaften lässt sich für jede Korngröße eine kritische Scherspannung errechnen, die in der laminaren Grenzschicht am Gewässergrund herrschen muss, damit ein Teilchen dieser Größe vom Boden abgelöst wird (ZEPP, 2002). Da die Scherspannung abhängig ist von der Fließgeschwindigkeit des Wassers bietet sich als Alternative dazu die empirische Ermittlung einer Grenzgeschwindigkeit des Wassers, die z.B. im Hjulström-Diagramm dargestellt ist, an.
Grundsätzlich gilt, dass je schneller das Wasser, desto größer die Teilchen, die es zu lösen und zu transportieren im Stande ist. Allerdings bewirken die mit abnehmender Korngröße steigende Kohäsion zwischen Ton- und Schluffpartikeln, dass diese wesentlich schwieriger erodiert werden können. Befinden sie sich aber einmal im Fluss, werden sie nur bei sehr geringer Fließgeschwindigkeit abgelagert. Die Fähigkeit eines Fließgewässers zu erodieren nennt man Kompetenz. Sie wird als größte noch erodierbare Korngrößenklasse angegeben.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Thematik der Sedimentation und Eingrenzung auf den geologischen Prozess der fluviatilen Ablagerung.
2. Die Physik fließenden Wassers: Untersuchung der strömungsmechanischen Grundlagen, insbesondere der Schwerkraftwirkung, der Reibung sowie des Übergangs von laminarem zu turbulentem Fließen.
3. Sedimente im Fluss: Analyse der Transportarten von Sedimenten, der Erosionsschwelle sowie der Abhängigkeit der Transportkapazität von der Fließgeschwindigkeit.
4. Sedimentation und Auenbildung: Darstellung der Ablagerungsprozesse innerhalb und außerhalb des Flussbetts sowie der morphologischen Gestaltung der Auenlandschaft.
5. Zusammenfassung: Synthese der wesentlichen Faktoren wie Fließgeschwindigkeit, Abfluss und Sedimentfracht als Steuerungsgrößen für die Sedimentationsprozesse.
Schlüsselwörter
Sedimentation, Fließgewässer, Auenbildung, Bodenfracht, Suspensionsfracht, Erosionsschwelle, Hjulström-Diagramm, Scherspannung, Laminares Fließen, Turbulentes Fließen, Kompetenz, Kapazität, Geomorphologie, Korngröße, Flussdynamik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit den physikalischen und geomorphologischen Prozessen, die zur Sedimentation in Flüssen und deren Auen führen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen sind die Strömungsphysik von Gewässern, die verschiedenen Transportmechanismen von Sedimenten und die daraus resultierende Auenbildung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die Einflussfaktoren auf Sedimentationsprozesse verständlich darzulegen, um die Entstehung von Ablagerungsmilieus in Auen besser nachvollziehen zu können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Arbeit, die auf geomorphologischen Fachmodellen, wie dem Stoke'schen Gesetz und dem Hjulström-Diagramm, basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die physikalischen Grundlagen des Fließens, die Arten des Sedimenttransports und die spezifischen Ablagerungsprozesse in Auenbereichen.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Sedimentation, Fließgeschwindigkeit, Auenbildung, Erosionsschwelle und Transportkapazität.
Warum ist die Trennung zwischen Flussbett- und Auenablagerung wichtig?
Die Differenzierung ist entscheidend, da in beiden Bereichen unterschiedliche Strömungsbedingungen herrschen, die zu einer spezifischen Sortierung des Materials führen.
Welche Rolle spielt die "wash load" bei der Schadstoffbelastung?
Schadstoffe binden sich häufig an die feinen Partikel der sogenannten "wash load", die aufgrund ihrer geringen Größe oft erst bei Hochwasser in den Auen abgelagert werden.
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- Anonym (Author), 2006, Fluviatile Sedimentationsprozesse in den Auen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/87789
