Wie das Wasser seinen Weg bahnt

1. Wie das Wasser seinen Weg bahnt Anwendungsbeispiele von Optimal Channel Networks und ander Simulationsversuche

2. Neuseeland, Flußnetzwerk des Ashley River Anwendung eines OCN und eines physikalischen Modells Venice Lagoon, Kanalnetzwerk in der Gezeitenzone rien ne va plus und doch

3. Ashley River 121 km2 Einzugsgebiet 500-1800 m über MSL Die Landschaftsdaten stammen aus einem DTM mit 250 m horz. und 10 m vert. Auflösung Bergrücken in Nord-Süd Richtung Jahresniederschalg: west 1800 mm/a - 900 mm/a ost Errosion ~ 0.5 mm/a Hebung 1 Ma ~ 3 mm/a 4 Ma ~ 0.1 mm/a

4. Die Leistungsfähigkeit zweier Modelle soll anhand der Daten der realen Landschaft getestet werden. Kriterien sind: Abbildung der zwei Hauptflüsse und des zentralen Bergrückens Übereinstimmung in der Statisk

5.

6. ? Steigung-Flächen Beziehung Steigung im link in Bezug auf die Fläche des Einzugsgebietes des links repräsentiert das sich einstellende Gleichgewicht zwischen Tektonik, Erosion und Transport ? wird hier als geomorphologische Information für SIBERIA benötigt

8. OCN SimulationBasic Procedure Regen und Tektonik sind homogen Fast alle links werden über Diagonalen hergestellt Diese sind energetisch günstiger, wenn ihre Distanz nicht mit ?2 berechnet wird.

9. OCN Simulation?2 Procedure Das optimierte Netzwerk enthält sehr viel mehr gerade links Ausbildung von zwei Hauptflüssen Bergrücken nur ansatzweise abgebildet

10. OCN Simulation?2 Procedure mit anfänglicher Erzwingung eines zentralen Bergrückens Deutlichere Ausbildung von zwei Hauptflüssen Bergrücken bleibt trotz weiterer Optimierung des Netzwerkes bestehen

11. SIBERIA Simulation 6 Homogener Regen zusätzliche tektonische Hebung

12. Test Statistik OCN Energie Weite-Funktion Konvergenz (C) Höhere Konvergenz, oder steiler ansteigende Weitefunktion, führen zu einer schnelleren Sättigung des Einzugsgebietes. (Verbindung mit dem instantaneous unit hydrograph)

13. Statistische Ergebnisse

14. Interpretation der OCN Ergebnisse Die falsche Repräsentation der diagonalen Entfernung durch 1 statt ?2 führt zu falscherweise höherer Konvergenz und niedrigerer OCN Energie Die Neuberechnung der Abflußrichtungen entlang des mit ? rekonsturierten „steepest slope“ führt zu verbesserten Wiedergabe der 3 dimensionalen Eigenschaften Die höhere Energie des Ashley River DTM könnte durch eine noch nicht abgeschlossene Entwicklung der Links 1. Ordnung erklärt werden. Schlechte Übereinstimmung in der Statistik, die von der Landschaftsform abhängt, kann von der mangelnden Auflösung des DTM herrühren.

15. Interpretation der SIBERIA Ergebnisse Nach der Steigungs-Flächen Beziehung scheint eine realistische Tektonik den größten Einfluß auf die Ergebnisse zu haben. Die Verwendung eines OCN und des aktuellen Netzwerkes als Startbedingungen führten zu verbesserten Ergebnissen. Die Einführung des Regen-Gradienten ergab keine verbesserte Wiedergabe der Ausbildung von zwei Hauptflüssen.

16. Gezeitenkanäle der Lagune von Venedig Das extrem flache Gebiet wird 2 Mal täglich überflutet. Neben dem Abfluß bestimmen wiederkehrende Fluten, Wind, Wellen, Bewuchs und Sedimentbeschaffenheit die Formung der Landschaft Kanäle -0.4 bis -2 m amsl Watt und Salzmarschen +0.30 m amsl sehr unterschiedliche hydraulische Widerstände in Kanälen und auf Flächen

17. Kanalnetzwerk Aus sehr detailerte Höhendaten wurde das Kanalnetz extrahiert. meandrierender Kanalverlauf Probleme der eindeutigen Verknüpfung in den flachen kleinenräumigen Skalenbereichen.

18. Wo geht‘s im Watt den Berg hoch? Nahezu keine Neigung auf den Watt und Marschflächen Der treibende Gradient für die Bewegung des Wassers ist die Neigung der Wasserfläche

19. Modellierte Wasseroberflächeüberhöht

20. Wenn Sonne und Mond über die Einzugsgebiete einer durchgehenden Wasserfläche streiten? Obwohl während der Flut eine durchgehende Wasseroberfläche entsteht können theoretisch über die Fließwege Einzugsgebiete ausgewiesen werden. Der relative Stand von Sonne und Mond bestimmt die Fluthöhe, Zeiten und somit die Gradienten und tatsächliche Wasserbewegung. Die Ausweisung von Einzugsgebieten kann also nur modellhaft sein.

21. Weitefunktion

22. Hack‘s law Hack‘s law schein in Gezeiten-Netzwerken keine Gültigkeit zu haben.

23. Keine Potenzgesetze?

24. Kanalquerschnitt ? und Abfluß Q ? ~ Q? ?= 0.85...1.2 Wasser-Volumen, das abfließt ist abhängig von: Wasserstand überstauter Fläche entlang des Kanals letzteres verursacht Nichtlinearitäten und damit ein grundlegend anderes Verhalten als ein Flußeinzugsgebiet bei +/- gleichmäßigem Regen

25. Abfluß und Tide

26. Und doch...

27. .... na also

28. Simulation in Gezeiten-Kanal-Netzwerken Trotz erhebliche Vereinfachungen sagt das Modell erfolgreich die Spitzen Flüsse bei Ebbe und Flut im nördlichen Teil der Lagune von Venedig vorher. Die beobachtete Varianz ist größer als in fluvialen Systemen. Für größere Skalenbereiche konnten auch in Gezeiten-Kanal-Netzwerken Potenzgesetze gefunden werden.

29. Fragen ?

30. References Ibitt, R.P., Willgoose, G.R. and Duncan, M.J. (1999): Channel network simulation models compared with data from the Ashley River, New Zealand. Water Resources Reserach 35, 3875-3890. Fagherazzi, S., Bartoluzzi, A., Dietrich, W.E., Adami, A., Lanzoni, S., Marani, M. and Rinaldo, A. (1999): Tidal Networks 1. Automatic network extraction and preliminary scaling features from digital terrain maps. Water Resources Research 35, 3891-3904. Rinaldo, A., Fagherazzi, S., Lanzoni, S., Marani, M. and Dietrich, W.E. (1999): Tidal Networks 2. Watershed delineation and comparative network morphology. Water Resources Research 35, 3905-3917. Rinaldo, A., Fagherazzi, S., Lanzoni, S., Marani, M. and Dietrich, W.E. (1999): Tidal Networks 3. Landscape-forming discharges and studies in empirical geomorphic relationships. Water Resources Research 35, 3919-3929.