Contribution
Das Längsprofil der Flüsse
[Longitudinal sections of rivers]
Hormann, Klaus
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 9 Issue 4 (1965), p. 437 - 456
23 références bibliographiques
publié: Dec 11, 1965
ArtNo. ESP022000904003, Prix: 29.00 €
Kurzfassung
Um den Begriff „Gleichgewicht” zu definieren, werden nicht zwei Begriffe (Kapazität und Kompetenz) verwendet, sondern nur einer, nämlich der der Transportkapazität, bei der sowohl die Menge als auch die Größe der Kieselsteine zu berücksichtigen sind. Das Gleichgewicht der Transportkapazität eines Flusses wird wie folgt definiert: Ein Fluss ist im Gleichgewicht, wenn bei gleicher Verteilung der Korngröße der transportierten Ladung nicht mehr transportiert werden kann. Corrasion bedeutet Aktion gegen molekulare Gravitationskräfte. Mit einer festen Erosion bedeutet Einwirkung gegen molekulare Gravitationskräfte. Bei einem festen Felsuntergrund können die Flüsse nur einen sehr geringen Teil ihrer überschüssigen Energie in Erosionsaktivität umwandeln.Bei der Erklärung der mehr oder weniger meist konkaven Form der Flussabschnitte muss zwischen Gleichgewichts- und Widerstandstrecken unterschieden werden. Bei Ausgleichsabschnitten ist das Gefälle so angelegt, dass die Fracht gerade noch transportiert werden kann (Umsetzung der Transportgleichung). Für die Gestaltung des Gefälles und die Form der Widerstandsabschnitte ist die Geschwindigkeit der Einschnürung entscheidend. Das Gefälle variiert im Laufe der Zeit auch bei konstanter Wasser- und Frachtabgabe.Die Längsabschnitte der Flüsse werden wie folgt klassifiziert: A, Ausgleichsabschnitte. Sie sind insofern ein Sonderfall, als sie sich nicht durch fortgesetzte Erosion in festem Gestein, sondern nur durch Akkumulation (die beispielsweise durch Klima oder Tektonik gesteuert werden kann). Auf ausgeglichenen Abschnitten wird die Steigung durch die Transportgleichung IA= FA (Q, G, d, Pr) angegeben. Alle nicht ausgeglichenen Flussabschnitte sind B, Widerstandstrakte, bei denen das Gefälle kontinuierlich höher ist als bei einem ausgeglichenen Trakt mit dem gleichen Wasser- und Kiesabfluss und der gleichen Breite des Flussbettes: IR > FA (Q, G, d, Pr). Bei der Entwicklung von Widerstandstrakten lassen sich zwei Stadien unterscheiden:Stadium 1, in dem die Geschwindigkeit der Erosion zunimmt. Bei homogenem Gestein bedeutet Stadium 1 gleichzeitig einen konvexen Längsschnitt. Stadium 2, in der die Geschwindigkeit der Erosion abnimmt und bei homogenem Gestein der Längsschnitt konkav ist. Mit kontinuierlicher Abnahme der Erosionsgeschwindigkeit in Stufe 2 nähert sich der Fluss dem Gleichgewichtszustand, ohne ihn jedoch jemals erreichen zu können, solange er in festem Gestein erodiert. Schließlich ist das Gefälle in Stufe 2 vielleicht nur wenig höher als das, was gerade zum Transport der Feststofffracht ausreichen würde, aber es ist immer noch größer. Ein qualitativer Unterschied zwischen Beinahe-Gleichgewicht und höherem Ungleichgewicht ist nicht definierbar. Gleichgewichtsabschnitt und Widerstandsabschnitt (mit Stufe 1 und 2) sind Zustände, die in der Natur tatsächlich erreicht werden und nachgewiesen werden können. Der Fluss nähert sich dem Gleichgewichtszustand mit festem Flussbett – wie es sich die Befürworter des abgestuften Flusses vorstellen – mit ungestörter Entwicklung nur asymptotisch, ohne ihn jemals zu erreichen.
Abstract
To define the concept of “balance” not two concepts (capacity and competence) but only one are used, that of the transport capacity at which the quantity as well as the size of the gravels are to be considered. The balance of the transport capacity of a river is defined in this way: A river is balanced if with the same distribution of grain size of the transported load no more can be transported. Corrasion means action against molecular gravitational forces. With a solid rock basis the rivers can turn only a very small proportion of their superfluous energy into corrasion activity. At explaining the more or less mostly concave shape of the river sections a difference must be made between balance- and resistance tracts. With sections of balance the gradient is established in such a way that the load just can be transported (effectuation of the transport equation). As to the establishment of the gradient and shape of the resistance tracts the speed of downcutting is decisive. The gradient varies in the course of time even with constant water and load discharge. The longitudinal sections of the rivers are classified in the following way: A, Balanced tracts. They are an exceptional case in as much as they cannot develop by continued corrasion in solid rock but only by accumulation (which for example can be controlled by climate or tectonics). On balanced sections the gradient is given by the transport equation IA = FA (Q, G, d, Pr). All not balanced river tracts are B, Resistance tracts with which the gradient is continually higher than with a balanced tract with the same water- and gravel discharge and the same width of the bed: IR > FA (Q, G, d, Pr). As to the development of resistance tracts two stages can be discerned: Stage 1 in which the speed of downcutting is increasing. With homogeneous rock stage 1 means at the same time a convex longitudinal section. Stage 2 in which the speed of downcutting decreases and with homogeneous rock the longitudinal section is concave. With continuous decrease of the speed of downcutting in stage 2 the river is approaching the condition of balance but without ever being able to attein it as long as it is eroding in solid rock. At last the gradient in stage 2 may be only a little higher than that which would be sufficient just to transport the solid load, but it is still greater. A qualitative difference between almost-balance and higher non-balance is not definable. Balance section and resistance section (with stage 1 and 2) are conditions which in nature are attained actually and can be proved. The river is approaching the condition of balance with solid river bed bottom — what is imagined by the advocates of the graded stream — with undisturbed development only asymptotically without ever attaining it.
Résumé
Un fleuve est chargé à la limite, si, sans changement de la composition granulométrique des cailloux, il est incapable de transporter une quantité plus grande de cailloux. Un fleuve qui exerce une corrasion sur son lit rocheux ne peut pas être chargé à la limite. La corrasion sur un lit rocheux exige du “travail de corrasion”, c’est-à-dire du travail contre des forces d’attraction moléculaires. Les fleuves peuvent transformer en travail de corrasion seulement une partie très restreinte de leur énergie excédentaire. L’explication de la forme concave des profils en long des cours d’eau est différente suivant qu’il s’agit de “Auslastungsstrecken” (fleuves chargés à la limite) ou de “Resistenzstrecken” (fleuves non chargés à la limite). La pente des Auslastungsstrecken est déterminée par l’équation de transport, la pente des Resistenzstrecken varie en fonction du temps. Les profils en long des cours d’eau sont classifiés de la manière suivante: A. Auslastungsstrecken. Elles constituent une exception en ce sens qu’elles ne peuvent pas se former par corrasion mais qu’elles se forment par suite d’un remblaiement (causé par exemple par un changement climatique ou tectonique). La pente des Auslastungsstrecken est déterminée par l’équation de transport: IA = FA (Q, G, d, Pr). Tous autres traits de profils sont des B. Resistenzstrecken. Leur pente est toujours plus grande que celle d’une Auslastungsstrecke du même débit liquide et solide et de la même largeur du lit: IR > FA (Q, G, d, Pr). Dans leur développement, on peut distinguer deux phases: Première phase: La vitesse d’enfoncement augmente avec le temps. Si la rodie sousjacente est homogène, le profil en long est convexe. Seconde phase: La vitesse d’enfoncement diminue, le profil en long sur roche homogène est concave. Avec la diminution de la vitesse d’enfoncement dans la seconde phase, le fleuve s’approche de plus en plus de l’état, où il serait chargé à la limite. La différence entre la pente réelle et la pente minima qui suffirait pour transporter les débris peut être, théoriquement, infime; il est néansmoins impossible de définir une différence entre “presque chargé à la limite” et “non chargé à la limite”. Le “profil d’équilibre”, qui devrait représenter un fleuve chargé à la limite ayant un lit rocheux, constitue un état, dont les différents fleuves se rapprochent d’une manière plus ou moins parfaite, mais qu’ils ne peuvent atteindre par voie de corrasion.
Mots-clefs
river • balance • transport • erosion