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Lexikon der Geographie: Fluvialerosion

Fluvialerosion, Erosion durch fließendes Wasser. Bei Flüssen wird häufig die Seitenerosion von der Tiefenerosion bzw. der rückschreitenden Erosion unterschieden. Grundsätzlich hängt die Erosionskompetenz eines Flusses, d.h. seine Fähigkeit, Gerölle bestimmter Größenordnung in Bewegung zu setzen, von seiner Strömungsenergie ab. Diese ergibt sich aus der Menge des Abflusses und dessen kinetischer Energie. Der Abfluss (Q) lässt sich über die allgemeine Abflussgleichung:
Q=B·T·V
ermitteln, mit B=Breite des Flusses, T=mittlere Tiefe des Flusses im betrachteten Flussabschnitt und V=mittlere Fließgeschwindigkeit im betrachteten Flussabschnitt. Die kinetische Energie
Ek=1/2·m·V2
ergibt sich aus der bewegten Wassermasse (m) und ihrer Fließgeschwindigkeit (V). V hängt vor allem von der Wassertiefe und dem Längsgefälle ab (Basisdistanz, potenzielle Energie), sodass die kinetische Energie des fließenden Wassers dem Produkt aus Wassertiefe (T) und dem Gefälle (S) direkt proportional ist. Diese Beziehung entspricht der Definition der Scherspannung
τ=Γ·T·S
von Du Boys (1879) wobei Γ gleich dem spezifischen Gewicht des Wassers ist. Demnach wird ein Geröll der Masse m in einem Fluss bewegt, wenn die vorhandene Scherkraft des Wassers mindestens gleich der für die Bewegung dieses Gerölls nötigen kritischen Scherkraft ist. Dieser Wert wird als Erosionsschwellenwert bezeichnet. Die kritische Scherkraft hängt neben der Masse des Gerölls vor allem von seiner Korngröße, seiner äußeren Form und seiner Lagerung im Flussbett ab. Die von der Strömung ausgehenden Kräfte sind in der Abbildung dargestellt. Die resultierende Schleppkraft eines Flusses ist etwa dem Quadrat der Fließgeschwindigkeit proportional und kann innerhalb eines Gerinnes oder in der Aue (bei Hochwasser) sehr unterschiedlich sein. Ein mehr oder weniger qualitatives Maß für Erosionskompetenz eines Flusses ist das Belastungsverhältnis als Quotient von Last zu Schleppkraft. Wichtig ist weiter die Zusammensetzung des Bett- bzw. des Ufermaterials und der Flussfracht. Es muss zwischen nicht-kohäsivem (rolligem) und kohäsivem (bindigem) Material unterschieden werden. Im kohäsiven Material hängt der Widerstand gegen die Erosion mehr von der Stärke der interpartikulären Kohäsionskräfte ab, sodass der Erosionsprozess komplizierter abläuft. Neben den genannten Faktoren wird die Fluvialerosion auch beeinflusst durch: a) Klima, v.a. Niederschlagsverteilung und -intensität sowie die Dauer und Häufigkeit von Tagen mit Frost, b) Vegetation, v.a. Vegetationstyp, -dichte und Wurzelsystem, c) Tierwelt, v.a. Einflüsse durch Tierbauten und Trittschäden, d) Gestein, v.a. Gesteinslagerung und dessen morphologische Härte, e) Relief, v.a. Tallängsprofil, Talquerprofil und Gerinnegeometrie, e) Böden, v.a. Permeabilität sowie direkte und indirekte menschliche Einflussnahmen, v.a. Landnutzung im Einzugsgebiet sowie wasserregulierende und -bauliche Maßnahmen. Der Fluvialerosion folgt der fluviale Transport und die Fluvialakkumulation.

OB


Fluvialerosion: Fluvialerosion: Auftriebs- und Scherkräfte, die nach Überwindung der Scherspannung zur Erosion von Partikeln führen können: 1) dynamischer Auftrieb infolge Überströmens des Partikels; 2) turbulenter Auftrieb infolge von Wirbelbildung auf der stromabwärts gerichteten Seite; 3) Schleppkraft (Scherkraft), resultierend aus der kinetischen Energie des fließenden Wassers.
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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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