Einfluss der Eigenschaften der Landschaft auf den Wasserkreislauf

Die Landschaften und Wasser-Einzugsgebiete in den verschiedenen Regionen haben verschiedene Eigenschaften. Sie unterscheiden sich in Bezug auf

• die Oberflächenform (Topographie, z.B. flach oder hügelig),

• die Geologie des Untergrundes (z.B. Sedimentgestein oder geklüftetes Festgestein, wasserdurchlässig oder wasserstauend),

• den Böden (z.B. bestehend aus sandigem oder tonigem Material),

• der Vegetation (z.B. Wald oder Wiesen),

• den Eingriff des Menschen (z.B. Nutzung der Landschaft durch Landwirtschaft, Bebauung und Versiegelung in Stadtgebieten).

Abb. 3 - Verschiedene Beispiel-Regionen: Flachland, Hügelland, Gebirge (C. Jülch, nach Baumgartner & Liebscher 1996)

Diese Eigenschaften haben natürlich einen erheblichen Einfluss auf den Wasserhaushalt sowie die Prozesse und Speicher, die Teil des Wasserkreislaufs sind. Auf dieser Seite soll kurz der Einfluss der verschiedenen Eigenschaften der Landschaften auf die Verteilung des Wassers in der Landschaft beschrieben werden.

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Topographie

Die Topographie beeinflusst vor allem die Prozesse, die an der Erdoberfläche ablaufen, also z.B. den Oberflächenabfluss und die Verdunstung. Beispiele für den Einfluss auf den Wasserhaushalt sind:

• Die Form der Erdoberfläche hat z.B. Einfluss auf das Abflussgeschehen. Je stärker ein Hang geneigt ist, um so schneller kann Wasser bergab fließen.

• Wichtig ist auch, ob das auf der Oberfläche fließende Wasser sich in Rinnen sammelt und damit linienhaft abfließt, oder ob es auf der Fläche verteilt abfließt. Linienhafter Abfluss kann zu verstärktem Abtrag von Bodenmaterial durch Erosion führen.
  Eine konvergente Form der Erdoberfläche führt dabei zum Zusammenfließen des Wassers, eine divergente Form zum Auseinanderfließen des Wassers in verschiedene Richtungen.

• Nach Süden geneigte Hänge erfahren in unseren Breiten eine intensivere Strahlung als nach Norden geneigte Hänge. Diese "Exposition" beeinflusst also die Menge eingestrahlter Sonnenenergie und damit auch die Verdunstung (je mehr Energie, desto mehr Verdunstung)!

Geologie

Die geologischen Verhältnisse haben vor allem Einfluss auf die hydrologischen Prozesse, die im Untergrund ablaufen (Grundwasserspeicherung, Grundwasserbewegung), aber auch auf die Bodenbildung und damit in indirekter Weise auf den Wasserkreislauf.

• Wasser fließt im Untergrund in den Hohlräumen, den Poren oder Klüften. Je nach Größe, Form und Verbindung der Höhlräume kann sich Wasser im Untergrund schneller oder langsamer bewegen (in großen Hohlräumen schneller, in kleinen langsamer).

• Entscheidend ist das Porenvolumen auch für die Gesamtmenge an gespeichertem Grundwasserwasser. Je mehr Porenvolumen vorhanden ist, um so ergiebiger ist der Grundwasserleiter.

• Je nach anstehendem Gestein unterscheidet man Porengrundwasserleiter, die für Sedimente im Flachland oder in Talbereichen typisch sind, sowie Kluftgrundwasserleiter und Karstgrundwasserleiter, die im Festgestein vorkommen und eher im Gebirge oder im Mittelgebirge anzutreffen sind.

• Im Festgestein ist von entscheidender Bedeutung, ob das Gestein lösungsfähig ist. Kalkstein z.B. ist lösungsfähig, so dass sich die Klüfte im Gestein nach und nach zu größeren Hohlräumen ausdehnen. Diesen Vorgang nennt man Verkarstung (siehe Schwäbische Alb).

Böden

Der Boden setzt sich aus mineralischen Teilchen, organischen Bestandteilen, Wasser und Luft zusammen. Je nach Zusammensetzung hat er sehr unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Wasserspeicherung und der Wasserdurchlässigkeit. Des weiteren hängt die Fähigkeit von Böden, Schadstoffe zu filtern, sehr stark von den im Boden vorhandenen Mineralen und dem Humusgehalt ab.

• Korngrößen: kleine Partikel im Boden sorgen dafür, das Wasser schlechter geleitet werden kann (z.B. Ton), große Partikel (Sand, Kies) sorgen für eine gute Leitfähigkeit. Dies gilt in gleichem Maße auch für die Infiltration.

• Trotz geringer Leitfähigkeit können Böden, die v.a. aus kleinen Partikeln bestehen, eine erhebliche Menge an Wasser speichern. So speichern Ton und Lehm-Böden, die aus kleineren Partikeln bestehen, wesentlich besser Wasser als sandige Böden.

• Tonhaltige Böden haben eine besonders hohe Fähigkeit, Nährstoffe und Schadstoffe zurückzuhalten und zu filtern. Nährstoffe können so den Pflanzen verfügbar gemacht werden, und Schadstoffe können aus dem Wasser entzogen und festgelegt werden.

Vegetation (Pflanzen)

Die Vegetation übt einen entscheidenden Einfluss auf den Wasserkreislauf aus. Die Pflanzen steuern zum einen über die Transpiration die Abgabe von Wasserdampf an die Atmosphäre und schützen zum anderen den Boden vor Abtrag durch Erosion. Entscheidend ist dabei natürlich auch, ob die Pflanzen den Boden das ganze Jahr schützen, oder ob im Winter z.B. Äcker gerade dann ohne eine geschlossene Pflanzendecke brach liegen, wenn der Niederschlag deutlich größer ist als die Verdunstung.

• Je dichter die Vegetation ist, um so mehr Wasser kann bei Niederschlägen zwischengespeichert und danach wieder verdunstet werden (Interzeption).

• Je dichter die Pflanzendecke ist, und je tiefer die Pflanzen den Boden durchwurzeln, um so mehr Wasser kann auch in Zeiten ohne Niederschlag transpiriert werden.

• Je dichter die Vegetationsdecke ist, um so mehr wird auf der Erdoberfläche fließendes Wasser abgebremst.

Mensch

Auch der Mensch greift durch seine Aktivitäten in Einzugsgebieten und Landschaften verändernd in den Wasserkreislauf ein. Er nutzt die Landschaft zum Ackerbau, zum Wohnen, zum Bau von Industrie und Gewerbegebieten und nutzt auch direkt das Wasser als Trinkwasser, Kühlwasser, zur Energiegewinnung, etc.

• Die Bebauung und Versiegelung von Flächen führt zur Reduzierung der Infiltration und damit zur Zunahme des Abflussvolumens sowie zur Beschleuning des Abflussvorgangs. Die Verdunstung wird vermindert.

• Die landwirtschaftliche Nutzung von Flächen führt dazu, dass nicht das ganze Jahr über eine geschlossene Pflanzendecke besteht. Das kann in der vegetationsfreien Zeit zu einer Erhöhung des Abfluss und zu Erosion führen. Im Vergleich zu permanent pflanzenbedeckten Standorten wird zudem die Transpiration reduziert.

• Im Rahmen der Landwirtschaft wird durch Ent- und Bewässerung von Böden auch direkt in den Wasserhaushalt eingegriffen.

• Die Begradigung und Umleitung von Fließgewässern (Flüssen, Bächen, Gräben) führt in der Regel zu einer Beschleunigung des Abflusses im Gewässer. Als Folge davon kann es z.B. zu Erosion und zu verstärkten Hochwasserereignissen kommen.

Alle genannten Auswirkungen der Eigenschaften von Landschaften auf den Wasserkreislauf sind nur Beispiele, eine vollständige Übersicht geben einschlägige Lehrbücher der Hydrologie (z.B. Baumgartner & Liebscher, 1996, Dyck & Peschke, 1995, siehe Quellen).