Hydrologie

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studienanfänger der Natur- und Ingenieurswissenschaften. Es gibt eine grundlegende Einführung in die Elemente des Wasserkreislaufs. Erläutert werden der Einfluss von Landnutzung und Klima, Hochwasser und Dürre sowie moderne Verfahren zur Quantifizierung hydrologischer Prozesse. Schließlich wird ein Einblick in die hydrologische Praxis und die Risikovorsorge gegeben.Rund 200 Abbildungen und 45 Tabellen veranschaulichen die komplexen Sachverhalteim Glossar werden wichtige Fachbegriffe erklärtideal für die Prüfungsvorbereitung im Haupt- und Nebenfach

Vorwort 10Allgemeine Hydrologie1 Geschichte der Hydrologie (Georg Hörmann) 131.1 Naturmythologie 131.2 Naturphilosophie 131.3 Hydrologie im Zeitalter der Naturwissenschaften 141.4 Wasserwirtschaft 152 Wasser als Stoff (Martin Jekel, Andreas Grohmann) 172.1 Molekularer Aufbau 172.2 Wasser als polares Molekül ¿ Wasserstoffbrückenbindungen 182.3 Physikalische Eigenschaften 213 Globaler und regionaler Wasserkreislauf(Markus Weiler, Konrad Miegel) 293.1 Wasservorkommen und Wasserkreislauf der Erde 293.2 Strahlung als Hauptantrieb des Wasserkreislaufs 343.3 Globale Unterschiede des Wasserhaushalts 384 Niederschlag (Uwe Haberlandt) 474.1 Bildung und Charakterisierung des Niederschlags 474.2 Niederschlagsmessung 534.3 Gebietsniederschlag 584.4 Bemessungsniederschlag 624.5 Schneeniederschlag 655 Bodenwasserhaushalt (Gerd Wessolek) 695.1 Hydraulische Bodeneigenschaften und Kennwerte 695.2 Potenzialkonzept, Wasserspannung und Wassergehaltsmessungen 785.3 Wasserbewegung im Boden 845.4 Infiltration 876 Grundwasser (Martin Reiss, Stefan Harnischmacher) 916.1 Grundwasser im hydrologischen System 916.2 Messung und Kennzeichnung 966.3 Grundwasserdynamik 986.4 Grundwassernutzung 1037 Verdunstung (Konrad Miegel) 1097.1 Die Verdunstung als physikalischer Prozess 1097.2 Die Verdunstung als hydrologischer Prozess 1117.3 Experimentell gestützte Erfassung der Verdunstung 1167.4 Berechnungsverfahren der Verdunstung 1218 Abfluss im Gewässersystem (Markus Casper, Helge Bormann) 1278.1 Der Abflussprozess 1278.2 Messmethoden 1348.3 Statistische Auswertungen und Berechnungsverfahren 1399 Abflussbildung in der Landschaft (Axel Bronstert) 1439.1 Einführung 1439.2 Abflussbildung als Teil des Wasserkreislaufs 1459.3 Oberirdische Abflussprozesse 1479.4 Unterirdische Abflussprozesse 1549.5 Abflussbildung infolge von Schnee- und Eisschmelze 1609.6 Abfluss von Siedlungsflächen 16310 Seen (Brigitte Nixdorf, Björn Grüneberg) 16710.1 Natürliche Seen 16710.2 Anthropogene Seen 17410.3 Limnologische Probenahme- und Messmethoden 176Spezielle Bereiche der Hydrologie11 Einfluss von Landnutzung und Landbedeckung auf den Wasserkreislauf (Markus Weiler) 17911.1 Einführung 17911.2 Forst 18111.3 Landwirtschaft 18511.4 Stadthydrologie 18612 Einfluss des Klimas und des Klimawandels auf den Wasserkreislauf(Helge Bormann, Markus Casper) 19112.1 Einführung 19112.2 Quantifizierung der Wirkung des Klimas auf den Wasserkreislauf 19412.3 Hydrologische Signale des Klimawandels 19812.4 Berechnung des Einflusses des Klimas auf den Wasserkreislauf 19913 Ökohydrologie (Nicola Fohrer) 20313.1 Einführung 20313.2 Ökohydrologie der Landoberfläche: Die Interaktion zwischen Pflanze, Boden und Atmosphäre 20413.3 Einzugsgebietsökohydrologie: Flüsse und ihre dynamischen Auensysteme 20513.4 Ökohydrologie von Seen, Ästuarien und Küstenzonen 20714 Hydrologische Extreme (Andreas Schumann, Lucas Menzel) 21114.1 Hochwasser (Andreas Schumann) 21214.2 Merkmale eines Hochwasserereignisses (Andreas Schumann) 21714.3 Niedrigwasser (Lucas Menzel) 22214.4 Dürren (Lucas Menzel) 223Hydrologische Verfahren und Methoden15 Hydrologische Modelle (Georg Hörmann) 23115.1 Komponenten und Eingangsdaten von hydrologischen Modellen 23115.2 Modelltypen 23215.3 Workflow der Modellierung 23415.4 Überprüfung der Modellgüte 23515.5 Probleme und Fehlerquellen bei der Modellierung 23615.6 Beispiele für hydrologische Modelle 23716 Tracer in der Hydrologie (Jens Lange) 23916.1 Künstliche Tracer 23916.2 Natürliche Tracer 24116.3 Tracer für hydrologische Systeme 24317 Fernerkundung in der Hydrologie (Natascha Oppelt) 25117.1 Was ist Fernerkundung? 25117.2 Der Einsatz der Fernerkundung in der Hydrologie 25617.3 Fernerkundung und hydrologische Modellierung 26017.4 Qualitätsmanagement von Fernerkundungsprodukten 260Regionale Hydrologie18 Tieflandhydrologie (Britta Schmalz) 26318.1 Einführung in das Tiefland als naturräumliche Großregion 26318.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 26418.3 Hydrologische Prozesse in Tieflandgebieten 26718.4 Messungen in und Modellierung von Tieflandgebieten 27219 Hydrologie der Mittelgebirge (Peter Chifflard) 27519.1 Einführung in den Naturraum Mittelgebirge 27519.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 27819.3 Hydrologische Prozesse der Mittelgebirge 28320 Hydrologie der Hochgebirge (Kerstin Stahl) 28720.1 Einführung in den Naturraum Hochgebirge 28820.2 Charakteristika hydrologischer Steuergrößen 28820.3 Hydrologische Prozesse im Hochgebirge 29020.4 Besonderheiten der Hydrologie vergletscherter Gebiete 29421 Hydrologie von Trockenregionen (Axel Bronstert, Jens Lange) 29921.1 Bedeutung der Hydrologie in Trockenregionen 30021.2 Räumliche Abgrenzung 30221.3 Niederschlag 30321.4 Verdunstung 30421.5 Infiltration und Abflussbildung 30521.6 Abflussereignisse und ¿verluste 30721.7 Grundwasser und Grundwasserneubildung 310Anwendungen der Hydrolgie22 Bewässerung (Niels Schütze) 31322.1 Grundlagen der Bewässerung 31322.2 Der Betrieb von Bewässerungsanlagen 31823 Hydrologische Bemessung und hydrologisches Risiko (Bruno Merz) 32523.1 Einführung 32523.2 Hydrologische Bemessung 32823.3 Risikomanagement 33324 Integriertes Wasserressourcenmanagement (Markus Disse) 33724.1 Geschichte und Ziele des Integrierten Wasserressourcenmanagements (IWRM) 33724.2 Die EG-Wasserrahmenrichtlinie als Referenz für erfolgreiches IWRM 34024.3 Beschreibung der Komponenten wasserwirtschaftlicher Systeme 34224.4 Optimierung und Beurteilung von integrierten wasserwirtschaftlichen Maßnahmen 34424.5 Multikriterielle Entscheidungsanalyse 34525 Partizipation im Wassermanagement (Mariele Evers) 34725.1 Einführung 34725.2 Definitionen und Differenzierung des Begriffs «Partizipation» 34825.3 Partizipation im Wassermanagement 35225.4 Methoden und Forschungsansätze 353AnhangSymbolliste 359Literatur 365Die Herausgeber und Autoren 382Die Deutsche Hydrologische Gesellschaft (DHG) 384Register 385