Wasserführung

Flüsse haben mehrere Merkmale, nach denen ihre Größe verglichen werden kann. Das augenfälligste Merkmal ist die Breite, die jedoch je nach Fließgeschwindigkeit und Tiefe räumlich und zeitlich stark variieren kann. Sie wird wesentlich bestimmt durch die regelhaftere Wasserführung, die meistens in Kubikmeter pro Sekunde (m³/s) angegeben wird, der mittlere Abfluss (MQ) gelegentlich auch in Kubikkilometern pro Jahr (km³/a). Die Wasserführung kann langfristig veränderlich sein und unterliegt typischen jährlichen Schwankungen, weshalb erst Mittelwerte langjähriger Messreihen aussagekräftig sind. Die Abflussmessung bereitet besonders bei großen Flüssen technische Probleme und wird heute auch durch rechnerische Modellierungen gesamter Flusssysteme abgesichert. So wurde der Abfluss des Amazonas noch um die Mitte des 20. Jahrhunderts auf 100.000 m³/s geschätzt und musste inzwischen auf 209.000 m³/s korrigiert werden (Rhein bei Emmerich, Donau bei Budapest: je gut 2.300 m³/s).

Ergänzend zur mittleren Wasserführung wird oft auch die mittlere Niedrigwasserführung (MNQ) verglichen, die für den Normalzustand eines Flusses typischer sein kann. Immerhin ist bei Passau der Inn nach der mittleren Wasserführung der größere Fluss, nach dem mittleren Niedrigwasser aber die Donau mit ihrem ausgeglicheneren Abflussregime. Auch der Blaue Nil bei Khartum ist im Mittel größer als der Weiße Nil, bei mittlerem Niedrigwasser ist jedoch der Weiße Nil größer. Der Nil ist auch ein Beispiel dafür, dass der den Fluss charakterisierende Abflusswert nicht in jedem Fall der Mündungswert ist, denn sein natürlicher Abfluss ist unterhalb der Atbara-Mündung mit rund 2.700 m³/s noch gut doppelt so groß wie an der Mündung. Erst recht gilt dies für versiegende Flüsse, die durch den Punkt des Maximalabflusses individueller gekennzeichnet werden als durch ihren Endwert Null. Weitere wirtschaftlich interessante Abflusswerte sind das mittlere Hochwasser (MHQ), Hochwasserwerte bestimmter Jährlichkeiten (etwa 10- oder 100-jährlich) und die bisherigen Extremwerte (HHQ und NNQ).

Länge

Die Längenangaben zum gleichen Fluss können aus mehreren Gründen sehr unterschiedlich sein:

• Die Längen von Flüssen selbst können variabel sein, besonders in den Laufabschnitten, in denen sie freie, sich verändernde Mäander bilden.
• Oft werden die kleinen Mäander an Oberläufen nicht gemessen, wohl aber die größeren an Unterläufen.
• Bei Verzweigungen ist nicht immer zu entscheiden, welcher der den Fluss repräsentierende Hauptarm ist.
• Gelegentlich wird nur der eher gestreckte Weg gemessen, dem ein maximales Hochwasser folgen würde.

Daneben gibt es bei Längenangaben definitorische Probleme. Besonders bei allmählich sich aufweitenden Trichtermündungen können die Auffassungen zum Mündungspunkt sehr voneinander abweichen. Gesamtlängen von Flüssen werden teilweise entlang des namentlichen Hauptflusses gemessen und gegebenenfalls zusätzlich entlang des größeren oder aber des längeren von zwei Quellflüssen. Längenangaben zu einzelnen Laufabschnitten unterschiedlichen Namens sind seltener und sagen auch wenig über die Größe des Flusses aus. Selten erfolgt die Längenmessung entlang des flussaufwärts jeweils größten Flusses (hydrologischer Hauptfließweg), am häufigsten wohl entlang des längsten Fließweges. Die wohl bekanntesten Beispiele sind: Red Rock River – Beaverhead – Jefferson – Missouri – Mississippi (6.051 km) und Lloquera – Callamayo – Hornillos – Apurímac – Ene – Tambo – Ucayali – Amazonas (6.448 km).

Besonders zu den Längenangaben sind Ranking-Listen verbreitet, die zu zweifelhaften Längenangaben motivieren können. So waren eine Zeitlang weit überhöhte Werte zum Missouri-Mississippi verbreitet, und noch 2008 wurden (technisch korrekte) Werte zum Amazonas veröffentlicht, die auf längstmöglichem Weg auch noch das benachbarte Mündungsgebiet des Tocantins einbeziehen.

Wie bei den Quellästen lässt sich auch bei den Verzweigungen, die viele Flüsse am Ende ihres Laufes bilden, der wasserreichste und der längste Arm bestimmen, der dann meist auch in die Längenangabe des gesamten Flusses eingeht.

Einzugsgebiet

Das Einzugsgebiet eines Flusses ist gekennzeichnet durch eine Landoberfläche, die im Allgemeinen gleichsinnig zum Endpunkt des Flusses (meistens die Mündung) hin geneigt ist, weshalb das abfließende Wasser das Gebiet dort zu einem Vorfluter oder zum Meer hin verlässt. Es ist zu benachbarten Einzugsgebieten hin durch Wasserscheiden begrenzt. Nur bei ähnlichen klimatischen Bedingungen stehen die Größen von Einzugsgebieten und den sie entwässernden Flüssen in vergleichbarem Verhältnis. Die Wassermenge, die als Fluss einem Einzugsgebiet entströmt, ist im Wesentlichen Ausdruck der klimatischen Situation. In humiden Klimaten wie den Tropen oder der gemäßigten Zone sind bei gleichem Einzugsgebiet die Flüsse deutlich größer als unter ariden Klimabedingungen etwa der Subtropen. Das Verhältnis von Einzugsgebietsfläche und Abfluss wird in der mittleren Abflussspende (Mq) ausgedrückt.

Das Einzugsgebiet (AE) ist bei unebenem Relief über undurchlässigem Gestein und humidem Klima eindeutig zu ermitteln. Dagegen können sich bei ebenem Relief Wasserscheiden abhängig von Wasseranfall oder Abflusshindernissen verschieben (küstennahe Marschen, Nebenflüsse im Amazonas- oder Orinoco-Gebiet). Bei durchlässigen Gesteinen (Sande, Karst-Gebiete) hat das oberirdische Einzugsgebiet (AEO) seinen Einfluss weitgehend an das unterirdische Einzugsgebiet (AEU) verloren. In ariden Gebieten erreichen viele Flüsse nicht das Meer, weil sie vorher verdunsten. Solche sogenannten abflusslosen Gebiete können kompliziert verzahnt sein mit den Einzugsgebieten großer Flüsse wie dem Nil oder dem Niger, deren Fläche darum nur annähernd bestimmt werden kann. Besonders großflächige Einzugsgebiete können mehrere Klimazonen umfassen, deren Effekte sich dann im Abflussregime eines Flusses überlagern.

Unterscheidung nach Wasserführung

Zu Zeiten geringen Abflusses kann es zum Versiegen eines Flusses kommen mit einschneidenden Folgen auf das ökosystemare Wirkungsgefüge. Man unterscheidet daher:

• perennierende oder Dauer-Flüsse: ständige Wasserführung
• intermittierende, periodische oder saisonale Flüsse: jahreszeitlich begrenzte Wasserführung (während der Regenzeit oder Schneeschmelze).
  • Führen diese nur gelegentlich Wasser, spricht man von episodischen Flüssen (Wadis, Creeks, Fiumare, Riviere).

Unterscheidung nach Fließweg

Man unterscheidet in der Hydrogeographie folgende vom Fließweg her charakterisierte Typen:

• Exorheischer Fluss: Der Fluss mündet ins Meer.
• Endorheischer Fluss: Die Flüsse entspringen im humiden Randbereich einer Trockenregion, verlieren das Wasser beim Durchfließen der ariden Region (Verdunstung größer als Niederschlag) oder münden in einen Endsee, aus dem das Wasser gänzlich verdunstet. Die im Wasser enthaltenen Salze reichern sich an und bilden landwirtschaftlich schwer oder nicht nutzbare Salzkrusten (z. B. viele Flüsse am Rand der Wüste Gobi).
• Diarheischer Fluss: Diese Flüsse haben ihr Quell- und Mündungsgebiet in humiden Regionen (Niederschlag größer Verdunstung), durchfließen aber unter erheblichem Wasserverlust aride, wüstenhafte Gebiete (z. B. Nil, Niger). Sie werden auch als Fremdlingsflüsse oder allochthone Flüsse (altgr. ἄλλος állos „anders“, „verschieden“ und χθών khthṓn „Erde“; also etwa „fremd“, „auswärtig“) bezeichnet, da ihre Wasserführung in den ariden Regionen nicht den dortigen klimatischen Bedingungen entspricht.
• Arheischer Fluss: Diese Wasserläufe entspringen und enden in ariden Gebieten, sind von ihrer Wasserführung her episodisch (z. B. Wadis in Nordafrika, Humboldt River im Großen Becken der USA).

Flussnetze

Je nach Entstehung der Landoberfläche, der Entwicklungsdauer des Flussnetzes und der dabei freigelegten Gesteinsstrukturen entstehen gelegentlich typische Muster von Entwässerungsrichtungen und Flussverläufen.

Auf einen noch geringen Entwicklungsgrad der Flussnetze deuten Strukturmuster hin, die parallel sein können (auf jungen, weitflächig geneigten Landoberflächen), radial (auf jungen, dom- oder kegelförmigen Großformen) oder chaotisch (in jungen Aufschüttungslandschaften). Auf freigelegte Strukturen des Untergrundes wie Schichtstufen oder -kämme, Faltungen oder Verwerfungs- und Kluftmuster reagieren Flussnetze mit ringförmigen, nahezu rechtwinkligen oder spalierförmigen Strukturen. Besonders über gleichmäßig ausräumbaren Gesteinen kann sich das Flussnetz mit der Zeit optimieren und eine baumförmige, dendritische Struktur bekommen. Hierbei sind die Fließstrecken nahezu minimiert, was allerdings die Hochwassergefahr erhöht. Etappen auf dem Weg zu einem derart geformten Flussnetz sind Flussanzapfungen. An sehr flachen Wasserscheiden können ihnen Gabelungen vorausgehen, sogenannte Bifurkationen. Ein aus zahlreichen, sehr unterschiedlich alten Flussumlenkungen hervorgegangenes und darum irregulär erscheinendes Entwässerungsnetz charakterisiert beispielhaft das Flusssystem des Rheins.

Flussverläufe

Das durch die Erdschwere abfließende Wasser nimmt mit zunehmend gebündeltem Lauf Bewegungsenergie auf und bringt so im zunächst erodierenden, dann auch um- und ablagernden Einwirken auf den Gesteinsuntergrund Strömungs- und Geländeformen hervor, die für den jeweiligen Flussabschnitt (Oberlauf, Mittellauf und Unterlauf) typisch sind. Das zunächst hohe Gefälle nimmt regelhaft im Verlauf deutlich ab, wobei sich das Längsprofil theoretischen Gleichgewichtslinien zwischen Transport- und Erosionskraft annähert. Die tektonischen und klimatischen Veränderungen führen jedoch zumeist zu wechselnden Phasen von Aufschüttung und Abtragung, die an terrassenförmigen Resten einstiger Talfüllungen und Erosionskanten ablesbar sind. Die wechselnden Verhältnisse von Transport- und Erosionsleistung lassen typische Formen von Flussbetten entstehen. Verschiedene entsprechend geartete Abschnitte können ineinander übergehen (siehe auch: Talform).

• Gerader Fluss: Er hat ein Flussbett und einen Flusslauf. Ein gerader Fluss entsteht vor allem bei großer Tiefenerosion. Seitenerosion spielt nur eine untergeordnete Rolle. Material wird nicht oder nur ganz vereinzelt abgelagert. Diesen Flusstyp findet man vor allem in Gebirgen, Berg- und Hügelländern, bei denen die Flüsse ein recht großes Gefälle haben.
• Mäandrierender Fluss: Er hat ebenfalls ein Flussbett und einen Flusslauf, mäandriert jedoch. Von mäandrierenden Flüssen spricht man ab einem sogenannten Sinuositätsindex von 1,3, wobei gerade Abschnitte eingeschaltet sein können. Die Seitenerosion überwiegt die Tiefenerosion deutlich. Die Mäanderbögen verlagern sich langsam und stetig flussab und in Richtung der außen liegenden Prallufer. Gelegentlich kommt es zu abkürzenden Mäanderhalsdurchbrüchen. Am innen liegenden Gleitufer lagern sich Sedimente in grobbogiger Schrägschichtung ab, bei der die Korngröße nach oben hin abnimmt. Im Flussbett finden sich nur wenige Kies- und Sandbänke. Der Fluss wird von natürlichen Wällen gesäumt und überflutet bei Hochwasser die Auen. Das Gefälle ist mittel bis gering.
• Verflochtener Fluss: Er hat ein Flussbett, aber mehrere Flussläufe. Ein verflochtener Fluss ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flussläufe und -rinnen häufig und unsystematisch verlagern. Er führt viel, größtenteils aus Sanden und Kiesen bestehende Sedimentfracht mit sich, die vor allem bei Niedrigwasser abgesetzt wird. Die Wasserführung ist jahreszeitlich konzentriert, beispielsweise auf die Schneeschmelze, was zu starken Hochwässern führt. Die Flussbettsedimente sind horizontal geschichtet und weisen keine Sortierung nach Korngrößen auf. Dieser Flusstyp ist in Hochgebirgen sowie in ariden und arktischen Gebieten verbreitet. Das Gefälle kann sehr unterschiedlich sein, ist aber oft hoch.

• Anastomosierender Fluss: Er hat mehrere, untereinander verbundene (Anastomose) Flussbetten mit einem gemeinsamen Überschwemmungsgebiet. Der anastomosierende Fluss führt vor allem Sande und Schluffe mit sich. Durch das geringe Gefälle erodiert er nicht, sondern baut in die Höhe. Die Sedimente sind horizontal geschichtet. Des Weiteren wird ein anastomosierender Fluss von ausgedehnten Auen begleitet und hat ausgeprägte Uferdämme. Letztere bewirken, dass Nebenflüsse längere Strecken parallel fließen, bevor sie schließlich entweder in den Fluss oder parallel zu diesem ins Meer münden. Dieser Typ tritt in Ebenen und in Mündungsgebieten in Erscheinung und hat ein sehr geringes Gefälle, weshalb Vermoorungen typisch sind. Anastomosierende Flüsse werden fälschlicherweise oft als Binnendeltas bezeichnet, obwohl verzweigter Dammuferfluss zutreffender ist.

Bei der Mündung von Flüssen ins Meer überwiegt entweder die Formung durch abgelagertes Flusssediment, die ein Flussdelta entstehen lässt, oder die umlagernde Formung durch die Gezeiten, die die Flussmündung zu einem Ästuar aufweitet. Zwischenformen finden sich am Rheindelta und an der Mündung des Amazonas.

Manche Flüsse haben vor der Mündung unter dem Meer Flussrinnen gebildet (Kongo-Rinne), die teils zu Zeiten eiszeitlicher Meerestiefstände erodiert wurden, teils durch Suspensionsströme entstehen.

Merkmale und Typen von Flussbetten

Der Querschnitt eines Flusses wird in den Wasserkörper, die Gewässersohle und das Ufer bis zur Böschungsoberkante unterteilt. Ausgedehnte Uferbereiche in einer Flussaue werden auch als Vorländer bezeichnet und dienen im natürlichen Fall als Überschwemmungsfläche bei Hochwasser.

Nahezu jeder Fluss transportiert an der Gewässersohle zerkleinerte Gesteine, sogenanntes fluviales Sediment oder Fluss-Geschiebe. Menge und Transportgeschwindigkeit sind unter anderem von der Schleppkraft des Flusses abhängig. Die hierfür entscheidende Fließgeschwindigkeit hängt ab von Gefälle, Untergrund und Wasservolumen. (Sie kann beispielsweise durch eine Geröllsperre verringert und durch eine Befestigung des Flussufers erhöht werden.) Innerhalb des Flussabschnittes ist die Fließgeschwindigkeit unterschiedlich. Sie ist an der Gewässersohle am niedrigsten und einige Zentimeter unterhalb der Wasseroberfläche am höchsten, wobei eine Flussbiegung die Linie der größten Geschwindigkeit, den Stromstrich, nach außen verschiebt.

Eine besondere Form der Flussbettformung können Wasserfälle darstellen: Wenn Prozesse vorherrschen, die eine Gefällestufe akzentuieren, kann dort die allgemeine Tendenz zum Ausgleich des Flusslängsprofils unterbrochen sein.

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Kategorie:Fluss in der Schweiz