Experimentelle Untersuchungen zur Rillenerosion auf landwirtschaftlich genutzten Böden in Kanada und der Volksrepublik China:
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Freiburg i.Br.
Inst. für Physische Geographie der Albert-Ludwigs-Univ.
1993
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| adam_text | Titel: Experimentelle Untersuchungen zur Rillenerosion auf landwirtschaftlich genutzten Böden in Kanada un
Autor: Merz, Wolfgang
Jahr: 1993
II
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG............................................ 1
1.1 Terminologie.......................................... 1
1.2 Bedeutung der Rillenerosion ................................ 3
1.3 Begründung und Ziele der vorliegenden Arbeit..................... 9
2 JÜNGSTE FORTSCHRITTE IN DER RILLENEROSIONSFORSCHUNG .... 10
2.1 Mechanismen der Rillenbildung .............................. 10
2.2 Kritische hydraulische und bodenphysikalische Bedingungen für die Bildung
von Rillen ........................................... 15
2.2.1 Hangneigung und Froude-Zahl.......................... 16
2.2.2 Abflußraten (Volumenstrom) ........................... 18
2.2.3 Schleppspannung und Schleppspannungsgeschwindigkeit.......... 19
2.2.4 Fließleistung..................................... 23
2.3 Zusammenfassung....................................... 26
3 ARBEITSHYPOTHESEN UND PROBLEMSTELLUNGEN .............. 28
3.1 Arbeitshypothesen....................................... 28
3.2 Zu untersuchende Fragestellungen............................. 28
4 METHODEN UND TECHNIKEN ............................... 30
4.1 Versuchsaufbau ........................................ 30
4.1.1 Feldversuche..................................... 30
4.1.2 Laborversuche.................................... 33
4.2 Böden und Untersuchungsgebiete ............................. 36
4.2.1 Kanada......................................... 36
4.2.2 China ......................................... 40
4.3 Meßmethoden und Zuverlässigkeit der gewonnenen Daten.............. 42
4.3.1 Scherwiderstand des Bodens ........................... 42
4.3.2 Bodenfeuchte und Bodendichte.......................... 44
4.3.3 Abflußraten und Sedimentkonzentrationen................... 45
IH
4.3.3.1 Abflußraten und Sedimentkonzentrationen
am Gerlach-Trog ............................ 45
4.3.3.2 Lokale Abflußraten und Sedimentkonzentrationen
innerhalb der Parzellen......................... 45
4.3.4 Fließgeschwindigkeit................................ 51
4.3.4.1 Konventionelle Farb-Tracer-Methode................ 51
4.3.4.2 Die Salz-Tracer-Methode ....................... 53
4.3.5 Abflußtiefe und hydraulischer Radius...................... 60
4.3.6 Temperatur...................................... 61
4.3.7 Hangneigung..................................... 62
4.3.8 Rillenbildung..................................... 62
5 DATENAUSWERTUNG UND INTERPRETATION ................... 63
5.1 Veränderungen des Bodenscherwiderstandes ...................... 66
5.1.1 Die Beziehung Bodenfeuchte - Scherwiderstand ............... 66
5.1.2 Scherwiderstand, Bodendichte und Rillenbildung............... 71
5.1.3 Ergebnisse ...................................... 79
5.2 Abflußentwicklung und Sedimenttransport am Gerlach-Trog ............ 80
5.2.1 Abflußraten und Sedimentkonzentrationen................... 80
5.2.2 Das Verhältnis Abflußraten - Erosionsraten.................. 88
5.2.3 Der Vergleich von Labor- und Feldsimulationen............... 93
5.2.4 Abflußbedingungen und Rillenbildung ..................... 97
5.2.5 Ergebnisse ..................................... 100
5.3 Lokale Abflußentwicklung und Sedimenttransport.................. 102
5.3.1 Lokale hydraulische Bedingungen....................... 105
5.3.2 Der kritische Parameter Einheitsabflußrate q ................ 115
5.3.3 Der kritische Parameter Schleppspannungsgeschwindigkeit v....... 118
5.3.4 Der kritische Parameter Einheitsfließleistung w............... 119
5.3.5 Abfluß und Sedimenttransport in Flächenspülung, an
Knickpunkten und in Rillen........................... 121
5.3.6 Ergebnisse ..................................... 125
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ........................ 128
7 LITERATURVERZEICHNIS................................. 137
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