Geographische Aspekte der Hydrologie

Sie haben zu tun mit der räumlichen Verteilung hydrologischer Größen und der Klassifikation von Einzugsgebieten nach hydrologischen Eigenschaften. Zwei Beispiele hierfür sind das Abflußregime und der Hydrologische Atlas.

Abflußregime

Die dazugehörige Frage lautet: Ist es möglich, Einzugsgebiete quasi unabhängig von ihrer Größe nach hydrologischen Eigenschaften zu klassifizieren, also verschiedenen Klassen zuzuordnen? Diese Frage ist ähnlich der der Klimaklassifikation in der Klimatologie. Zur Behandlung braucht man zunächst eine oder mehrere Größen, nach denen man klassifiziert (in der Klimatologie z.B. Temperatur und Niederschlag).

In der Hydrologie bedient man sich häufig des Abflußkoeffizienten. Er geht vom Verhältnis des mittleren monatlichen Abfluß zu mittlerem Jahresabfluß an einem Pegel aus und ist ein Maß für dessen Variabilität über das Jahr hinweg. Er ist wie folgt definiert:

    MQ =Arithmetisches Mittel der Abflüsse in m³s^-1, mo = Monat, a = Jahr

Es entsteht so eine Zeitreihe von normierten monatlichen Werten, die Regimekurven bilden.

 
HG7-1: Einfluß von Regen, Schneefall und Verdunstung auf die Formen der Regimeganglinien des Abflusses (WILHELM, S.76)

Der Abflußkoeffizient wird wesentlich durch die monatliche Wasserbilanz eines Einzugsgebietes bestimmt. In ihr spiegelt sich die relative Bedeutung der verschiedenen saisonalen Wasserspeicher sowie die zeitliche Verteilung des Niederschlages und der Verdunstung. Die saisonalen Wasserspeicher sind:

• Bodenwasser (durch Niederschlag gefüllt und hauptsächlich durch Strahlung geleert)
• Schnee (durch Niederschlag gefüllt und hauptsächlich durch Temperatur geleert)

Theoretischer, exemplarischer Verlauf des Abflusses über das Jahr:

• Einzugsgebiet mit konstantem Niederschlag und milden Wintern
• Einzugsgebiet mit konstantem Niederschlag und kühlen Wintern

Einzugsgebiet mit Niederschlägen hauptsächlich im Sommer und kalten Wintern:

• Einzugsgebiet mit Gletschern

PARDE (1960) hat diesem einfachen Verlauf noch jährliche Koeffizienten hinzugefügt. Sie berechnen sich zu:

K1 = mittleres jährliches Hochwasser zu mittlerem Abfluß K2 = mittleres jährliches Niedrigwasser zu mittlerem Abfluß K3 = mittleres jährliches Hochwasser zu mittlerem jährlichen Niedrigwasser

Die Verteilung des Abflußkoeffizienten K₃ sieht in Deutschland (alt) wie folgt aus:

HB7-1: Verhältnis Sommer- zu Winterabfluß [%]

auffällig ist dabei, dass:

• in Deutschland in der Regel im Sommer weniger Wasser abfließt als im Winter (BLAU). Dies liegt am gemäßigten, humiden Klima, in dem die Verdunstung im Sommer den Bodenspeicher entleert.
• der Rhein ab dem Bodensee ein ausgeglichenes Verhalten zeigt (BRAUN). Dies liegt am großen Speicher des Bodensees und ist besonders auffällig, wenn man den Alpenrhein betrachtet (TIEFROT). Erst ab der Rheinischen Bucht dominiert der Sommerabfluß wieder leicht
• Das Einzugsgebiet der Donau sehr heterogen (und damit interessant) ist. Hier findet man alle Farben. Die nördlichen Zuflüsse zeigen Dominanz des winterlichen Abflusses, die südlichen Zuflüsse (Inn, Isar, Lech) sind von den Alpen dominiert. Hier spielen im Sommer die Auflösung von Schnee- und Gletscherspeichern neben der hohen Sommerniederschläge die dominierende Rolle für die Abflußbildung.

HB7-2, HB7-3: Mittlerer Anteil der Schneemenge am Gebietsniederschlag [%] und Mittleres Verhältnis der Sommer zu Winterniederschlägen [%]

• Diese beiden Karten zeigen getrennt die Sonderstellung der beiden Faktoren Schneespeicher und hoher sommerlicher Niederschlagsanteil bei der Entstehung der hohen Abflußkoeffizienten der Donau vor allem im Alpenvorland im Verhältnis zu den Mittelgebirgen mit relativ niedrigen sommerlichen Niederschlagsanteilen. 
• Zu sehen ist in Abb. HB7-1 auch die ausgleichende Wirkung der Seen auf den jahreszeitlichen Verlauf des Abflusses im Alpenvorland. Sie bilden auch hier Speicher, wenn auch nicht so groß, wie der Bodensee. Die grundwassergespeißten Flüsse des Alpenvorlandes zeigen ein sehr ausgeglichenes Verhalten.