Hydrologie

Eine Arbeitsgemeinschaft der Verlage

Böhlau Verlag · Wien · Köln · Weimar

Verlag Barbara Budrich · Opladen · Toronto

facultas · Wien

Wilhelm Fink · Paderborn

A. Francke Verlag · Tübingen

Haupt Verlag · Bern

Verlag Julius Klinkhardt · Bad Heilbrunn

Mohr Siebeck · Tübingen

Nomos Verlagsgesellschaft · Baden-Baden

Ernst Reinhardt Verlag · München · Basel

Ferdinand Schöningh · Paderborn

Eugen Ulmer Verlag · Stuttgart

UVK Verlagsgesellschaft · Konstanz, mit UVK/Lucius · München

Vandenhoeck & Ruprecht · Göttingen · Bristol

Waxmann · Münster · New York

Nicola Fohrer (Hrsg.), Helge Bormann, Konrad Miegel, Markus Casper, Axel Bronstert, Andreas Schumann, Markus Weiler

Hydrologie

Mit Beiträgen von:

Helge Bormann, Axel Bronstert, Markus Casper, Peter Chifflard, Markus Disse, Mariele Evers, Nicola Fohrer, Andreas Grohmann, Björn Grüneberg, Uwe Haberlandt, Stefan Harnischmacher, Georg Hörmann, Martin Jekel, Jens Lange, Lukas Menzel, Bruno Merz, Konrad Miegel, Brigitte Nixdorf, Natascha Oppelt, Martin Reiss, Britta Schmalz, Andreas Schumann, Niels Schütze, Kerstin Stahl, Markus Weiler und Gerd Wessolek

Haupt Verlag

1. Auflage 2016

Die Realisierung dieses Buches wurde unterstützt durch die Deutsche Hydrologische Gesellschaft (DHG)

Die Deutsche Bibliothek – CIP Einheitsaufnahme

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.deabrufbar.

2016 © by Haupt, Bern

Das Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

Umschlaggestaltung und Satz: Atelier Reichert, Stuttgart

Umschlagbild: © OliverSved / shutterstock.com

UTB-Band-Nr.: 4513

ISBN: 978-3-8252-4513-9

eBook-Herstellung und Auslieferung:

Brockhaus Commission, Kornwestheim

www.brocom.de

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Allgemeine Hydrologie

1 Geschichte der Hydrologie (Georg Hörmann)

1.1 Naturmythologie

1.2 Naturphilosophie

1.3 Hydrologie im Zeitalter der Naturwissenschaften

1.4 Wasserwirtschaft

2 Wasser als Stoff (Martin Jekel, Andreas Grohmann)

2.1 Molekularer Aufbau

2.2 Wasser als polares Molekül – Wasserstoffbrückenbindungen

2.3 Physikalische Eigenschaften

3 Globaler und regionaler Wasserkreislauf (Markus Weiler, Konrad Miegel)

3.1 Wasservorkommen und Wasserkreislauf der Erde

3.2 Strahlung als Hauptantrieb des Wasserkreislaufs

3.3 Globale Unterschiede des Wasserhaushalts

4 Niederschlag (Uwe Haberlandt)

4.1 Bildung und Charakterisierung des Niederschlags

4.2 Niederschlagsmessung

4.3 Gebietsniederschlag

4.4 Bemessungsniederschlag

4.5 Schneeniederschlag

5 Bodenwasserhaushalt (Gerd Wessolek)

5.1 Hydraulische Bodeneigenschaften und Kennwerte

5.2 Potenzialkonzept, Wasserspannung und Wassergehaltsmessungen

5.3 Wasserbewegung im Boden

5.4 Infiltration

6 Grundwasser (Martin Reiss, Stefan Harnischmacher)

6.1 Grundwasser im hydrologischen System

6.2 Messung und Kennzeichnung

6.3 Grundwasserdynamik

6.4 Grundwassernutzung

7 Verdunstung (Konrad Miegel)

7.1 Die Verdunstung als physikalischer Prozess

7.2 Die Verdunstung als hydrologischer Prozess

7.3 Experimentell gestützte Erfassung der Verdunstung

7.4 Berechnungsverfahren der Verdunstung

8 Abfluss im Gewässersystem (Markus Casper, Helge Bormann)

8.1 Der Abflussprozess

8.2 Messmethoden

8.3 Statistische Auswertungen und Berechnungsverfahren

9 Abflussbildung in der Landschaft (Axel Bronstert)

9.1 Einführung

9.2 Abflussbildung als Teil des Wasserkreislaufs

9.3 Oberirdische Abflussprozesse

9.4 Unterirdische Abflussprozesse

9.5 Abflussbildung infolge von Schnee- und Eisschmelze

9.6 Abfluss von Siedlungsflächen

10 Seen (Brigitte Nixdorf, Björn Grüneberg)

10.1 Natürliche Seen

10.2 Anthropogene Seen

10.3 Limnologische Probenahme- und Messmethoden

Spezielle Bereiche der Hydrologie

11 Einfluss von Landnutzung und Landbedeckung auf den Wasserkreislauf (Markus Weiler)

11.1 Einführung

11.2 Forst

11.3 Landwirtschaft

11.4 Stadthydrologie

12 Einfluss des Klimas und des Klimawandels auf den Wasserkreislauf (Helge Bormann, Markus Casper)

12.1 Einführung

12.2 Quantifizierung der Wirkung des Klimas auf den Wasserkreislauf

12.3 Hydrologische Signale des Klimawandels

12.4 Berechnung des Einflusses des Klimas auf den Wasserkreislauf

13 Ökohydrologie (Nicola Fohrer)

13.1 Einführung

13.2 Ökohydrologie der Landoberfläche: Die Interaktion zwischen Pflanze, Boden und Atmosphäre

13.3 Einzugsgebietsökohydrologie: Flüsse und ihre dynamischen Auensysteme

13.4 Ökohydrologie von Seen, Ästuarien und Küstenzonen

14 Hydrologische Extreme (Andreas Schumann, Lucas Menzel)

14.1 Hochwasser (Andreas Schumann)

14.2 Merkmale eines Hochwasserereignisses (Andreas Schumann)

14.3 Niedrigwasser (Lucas Menzel)

14.4 Dürren (Lucas Menzel)

Hydrologische Verfahren und Methoden

15 Hydrologische Modelle (Georg Hörmann)

15.1 Komponenten und Eingangsdaten von hydrologischen Modellen

15.2 Modelltypen

15.3 Workflow der Modellierung

15.4 Überprüfung der Modellgüte

15.5 Probleme und Fehlerquellen bei der Modellierung

15.6 Beispiele für hydrologische Modelle

16 Tracer in der Hydrologie (Jens Lange)

16.1 Künstliche Tracer

16.2 Natürliche Tracer

16.3 Tracer für hydrologische Systeme

17 Fernerkundung in der Hydrologie (Natascha Oppelt)

17.1 Was ist Fernerkundung?

17.2 Der Einsatz der Fernerkundung in der Hydrologie

17.3 Fernerkundung und hydrologische Modellierung

17.4 Qualitätsmanagement von Fernerkundungsprodukten

Regionale Hydrologie

18 Tieflandhydrologie (Britta Schmalz)

18.1 Einführung in das Tiefland als naturräumliche Großregion

18.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen

18.3 Hydrologische Prozesse in Tieflandgebieten

18.4 Messungen in und Modellierung von Tieflandgebieten

19 Hydrologie der Mittelgebirge (Peter Chifflard)

19.1 Einführung in den Naturraum Mittelgebirge

19.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen

19.3 Hydrologische Prozesse der Mittelgebirge

20 Hydrologie der Hochgebirge (Kerstin Stahl)

20.1 Einführung in den Naturraum Hochgebirge

20.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen

20.3 Hydrologische Prozesse im Hochgebirge