Hydrologie

1. Auflage 2016
ISBN: 978-3-8252-4513-9
Verlag: UTB GmbH

Buch, Deutsch, Band 4513, 320 Seiten, BC, Format (B × H): 149 mm x 216 mm, Gewicht: 594 g

Reihe: Uni-Taschenbücher

Dieses Buch vermittelt die Grundlagen des Wasserkreislaufs mit seinen räumlichen und zeitlichen Mustern. Dabei werden u.a. der Einfluss der Landnutzung und des Klimas beschrieben, landschaftliche und regionale Besonderheiten erläutert und ein Einblick in die hydrologische Praxis der Bewässerung, der Risikovorsorge und des Flussgebietsmanagements gegeben.

Rund 200 Abbildungen und 45 Tabellen veranschaulichen die komplexen Sachverhalte.

Zielgruppe

Hydrologie, physische Geografie, Klimatologie, Umweltnaturwissenschaften, Geologen, Umwelt(natur)wissenschaftler, Geologen, Ingenieure

Autoren/Hrsg.

Fohrer, Nicola

Bormann, Helge

Miegel, Konrad

Casper, Markus

Bronstert, Axel

Schumann, Andreas

Weiler, Markus

Fachgebiete

• Geowissenschaften Geologie Hydrologie, Hydrogeologie

Inhaltsverzeichnis

Vorwort 10
Allgemeine Hydrologie
1 Geschichte der Hydrologie (Georg Hörmann) 13
1.1 Naturmythologie 13
1.2 Naturphilosophie 13
1.3 Hydrologie im Zeitalter der Naturwissenschaften 14
1.4 Wasserwirtschaft 15
2 Wasser als Stoff (Martin Jekel, Andreas Grohmann) 17
2.1 Molekularer Aufbau 17
2.2 Wasser als polares Molekül – Wasserstoffbrückenbindungen 18
2.3 Physikalische Eigenschaften 21
3 Globaler und regionaler Wasserkreislauf
(Markus Weiler, Konrad Miegel) 29
3.1 Wasservorkommen und Wasserkreislauf der Erde 29
3.2 Strahlung als Hauptantrieb des Wasserkreislaufs 34
3.3 Globale Unterschiede des Wasserhaushalts 38
4 Niederschlag (Uwe Haberlandt) 47
4.1 Bildung und Charakterisierung des Niederschlags 47
4.2 Niederschlagsmessung 53
4.3 Gebietsniederschlag 58
4.4 Bemessungsniederschlag 62
4.5 Schneeniederschlag 65
5 Bodenwasserhaushalt (Gerd Wessolek) 69
5.1 Hydraulische Bodeneigenschaften und Kennwerte 69
5.2 Potenzialkonzept, Wasserspannung und Wassergehaltsmessungen 78
5.3 Wasserbewegung im Boden 84
5.4 Infiltration 87
6 Grundwasser (Martin Reiss, Stefan Harnischmacher) 91
6.1 Grundwasser im hydrologischen System 91
6.2 Messung und Kennzeichnung 96
6.3 Grundwasserdynamik 98
6.4 Grundwassernutzung 103
7 Verdunstung (Konrad Miegel) 109
7.1 Die Verdunstung als physikalischer Prozess 109
7.2 Die Verdunstung als hydrologischer Prozess 111
7.3 Experimentell gestützte Erfassung der Verdunstung 116
7.4 Berechnungsverfahren der Verdunstung 121
8 Abfluss im Gewässersystem (Markus Casper, Helge Bormann) 127
8.1 Der Abflussprozess 127
8.2 Messmethoden 134
8.3 Statistische Auswertungen und Berechnungsverfahren 139
9 Abflussbildung in der Landschaft (Axel Bronstert) 143
9.1 Einführung 143
9.2 Abflussbildung als Teil des Wasserkreislaufs 145
9.3 Oberirdische Abflussprozesse 147
9.4 Unterirdische Abflussprozesse 154
9.5 Abflussbildung infolge von Schnee- und Eisschmelze 160
9.6 Abfluss von Siedlungsflächen 163
10 Seen (Brigitte Nixdorf, Björn Grüneberg) 167
10.1 Natürliche Seen 167
10.2 Anthropogene Seen 174
10.3 Limnologische Probenahme- und Messmethoden 176
Spezielle Bereiche der Hydrologie
11 Einfluss von Landnutzung und Landbedeckung auf den Wasserkreislauf (Markus Weiler) 179
11.1 Einführung 179
11.2 Forst 181
11.3 Landwirtschaft 185
11.4 Stadthydrologie 186
12 Einfluss des Klimas und des Klimawandels auf den Wasserkreislauf
(Helge Bormann, Markus Casper) 191
12.1 Einführung 191
12.2 Quantifizierung der Wirkung des Klimas auf den Wasserkreislauf 194
12.3 Hydrologische Signale des Klimawandels 198
12.4 Berechnung des Einflusses des Klimas auf den Wasserkreislauf 199
13 Ökohydrologie (Nicola Fohrer) 203
13.1 Einführung 203
13.2 Ökohydrologie der Landoberfläche: Die Interaktion zwischen Pflanze, Boden und Atmosphäre 204
13.3 Einzugsgebietsökohydrologie: Flüsse und ihre dynamischen Auensysteme 205
13.4 Ökohydrologie von Seen, Ästuarien und Küstenzonen 207
14 Hydrologische Extreme (Andreas Schumann, Lucas Menzel) 211
14.1 Hochwasser (Andreas Schumann) 212
14.2 Merkmale eines Hochwasserereignisses (Andreas Schumann) 217
14.3 Niedrigwasser (Lucas Menzel) 222
14.4 Dürren (Lucas Menzel) 223
Hydrologische Verfahren und Methoden
15 Hydrologische Modelle (Georg Hörmann) 231
15.1 Komponenten und Eingangsdaten von hydrologischen Modellen 231
15.2 Modelltypen 232
15.3 Workflow der Modellierung 234
15.4 Überprüfung der Modellgüte 235
15.5 Probleme und Fehlerquellen bei der Modellierung 236
15.6 Beispiele für hydrologische Modelle 237
16 Tracer in der Hydrologie (Jens Lange) 239
16.1 Künstliche Tracer 239
16.2 Natürliche Tracer 241
16.3 Tracer für hydrologische Systeme 243
17 Fernerkundung in der Hydrologie (Natascha Oppelt) 251
17.1 Was ist Fernerkundung? 251
17.2 Der Einsatz der Fernerkundung in der Hydrologie 256
17.3 Fernerkundung und hydrologische Modellierung 260
17.4 Qualitätsmanagement von Fernerkundungsprodukten 260
Regionale Hydrologie
18 Tieflandhydrologie (Britta Schmalz) 263
18.1 Einführung in das Tiefland als naturräumliche Großregion 263
18.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 264
18.3 Hydrologische Prozesse in Tieflandgebieten 267
18.4 Messungen in und Modellierung von Tieflandgebieten 272
19 Hydrologie der Mittelgebirge (Peter Chifflard) 275
19.1 Einführung in den Naturraum Mittelgebirge 275
19.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 278
19.3 Hydrologische Prozesse der Mittelgebirge 283
20 Hydrologie der Hochgebirge (Kerstin Stahl) 287
20.1 Einführung in den Naturraum Hochgebirge 288
20.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 288
20.3 Hydrologische Prozesse im Hochgebirge 290
20.4 Besonderheiten der Hydrologie vergletscherter Gebiete 294
21 Hydrologie von Trockenregionen (Axel Bronstert, Jens Lange) 299
21.1 Bedeutung der Hydrologie in Trockenregionen 300
21.2 Räumliche Abgrenzung 302
21.3 Niederschlag 303
21.4 Verdunstung 304
21.5 Infiltration und Abflussbildung 305
21.6 Abflussereignisse und –verluste 307
21.7 Grundwasser und Grundwasserneubildung 310
Anwendungen der Hydrolgie
22 Bewässerung (Niels Schütze) 313
22.1 Grundlagen der Bewässerung 313
22.2 Der Betrieb von Bewässerungsanlagen 318
23 Hydrologische Bemessung und hydrologisches Risiko (Bruno Merz) 325
23.1 Einführung 325
23.2 Hydrologische Bemessung 328
23.3 Risikomanagement 333
24 Integriertes Wasserressourcenmanagement (Markus Disse) 337
24.1 Geschichte und Ziele des Integrierten Wasserressourcenmanagements (IWRM) 337
24.2 Die EG-Wasserrahmenrichtlinie als Referenz für erfolgreiches IWRM 340
24.3 Beschreibung der Komponenten wasserwirtschaftlicher Systeme 342
24.4 Optimierung und Beurteilung von integrierten wasserwirtschaftlichen Maßnahmen 344
24.5 Multikriterielle Entscheidungsanalyse 345
25 Partizipation im Wassermanagement (Mariele Evers) 347
25.1 Einführung 347
25.2 Definitionen und Differenzierung des Begriffs 'Partizipation' 348
25.3 Partizipation im Wassermanagement 352
25.4 Methoden und Forschungsansätze 353
Anhang
Symbolliste 359
Literatur 365
Die Herausgeber und Autoren 382
Die Deutsche Hydrologische Gesellschaft (DHG) 384
Register 385

Über Autor(innen)

Bormann, Helge
Prof. Dr. Helge Bormann lehrt an der Jade-Hochschule Wilhelmshafen im Fachbereich Bauwesen und Geoinformation und an der Universität Siegen.

Schumann, Andreas
Prof. Dr. Andreas Schumann lehrt Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik an der Ruhr-Universität Bochum.

Fohrer, Nicola
Prof. Dr. Nicola Fohrer lehrt am Institut für Natur- und Ressourcenschutz an der Universität Kiel.

Bronstert, Axel
Prof. Dr. Axel Bronstert ist Professor für Geoökologie an der Universität Potsdam.

Casper, Markus
Prof. Dr. Markus Casper lehrt Physische Geographie an der Universität Trier.

Miegel, Konrad
Prof. Dr. Konrad Miegel lehrt Hydrologie an der Universität Rostock.

Weiler, Markus
Prof. Dr. Markus Weiler ist Professor für Hydrologie an der Universität Freiburg/Br.

Prof. Dr. Nicola Fohrer lehrt am Institut für Natur- und Ressourcenschutz an der Universität Kiel.

Prof. Dr. Konrad Miegel lehrt Hydrologie an der Universität Rostock.

Prof. Dr. Markus Casper lehrt Physische Geographie an der Universität Trier.

Axel Bronstert ist Professor für Geoökologie an der Universität Potsdam.

Prof. Dr. Andreas Schumann lehrt Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik an der Ruhr- Universität Bochum.

Prof. Dr. Markus Weiler ist Professor für Hydrologie an der Universität Freiburg/Br.