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Flüsse transportieren das überschüssige Wasser der Landflächen, die sie in größere Gewässer oder direkt in die Ozeane ableiten. Gemeinsam repräsentieren sie die weltweiten WASSERRESSOURCEN, da sie praktisch das gesamte Wasser transportieren, das für die menschliche Bewirtschaftung und Nutzung zur Verfügung steht.
Die vier großen Zivilisationen der frühen Menschheitsgeschichte entwickelten sich in enger Abhängigkeit von den Flüssen und den fruchtbaren, leicht zu bearbeitenden Böden ihrer Auen: die Sumerer (Sumer war die erste städtische Zivilisation in der historischen Region des südlichen Mesopotamiens, des heutigen Südirak, während der Chalkolithikum und der frühen Bronzezeit, und wohl die erste Zivilisation der Welt mit dem alten Ägypten und dem Industal) auf dem TIGRIS (Der Tigris ist das östliche Mitglied der beiden großen Flüsse, die Mesopotamien definieren, der andere ist der Euphrat) und EUPHRATES (der Euphrat ist der längste und einer der historisch wichtigsten Flüsse Westasiens) im Irak (Irak , offiziell bekannt als die Republik Irak ist ein Land in Westasien, grenzt im Norden an die Türkei , im Osten an den Iran , im Südosten an Kuwait, im Süden an Saudi-Arabien, im Südwesten an Jordanien und im Westen an Syrien), die Harrapans am INDUS (The Indus River), auch Sindhū oder Abāsīn genannt, ist ein großer südlicher Fluss in Südasien) in Pakistan (unkontrollierte Region in hellgrün), die Chine
sen auf dem HWANG HO (“Yellow River (The Yellow River oder Huang He ist der zweitlängste Fluss in Asien, dem Jangtse-Fluss und dem sechstlängsten Flusssystem der Welt in der geschätzten Länge von) “) und dem Jangtse-Fluss (Der Jangtse-Fluss), in China bekannt als der Cháng Jiāng oder der Yángzǐ Jiāng, ist der längste Fluss in Asien und der drittlängste in der Welt) in Zentralchina, und die Ägypter am NILE RIVER (The Nile (Eg) in Ägypten (Egypt , offiziell die Arabische Republik Ägypten , ist ein transkontinentales Land, das die nordöstliche Ecke Afrikas und die südwestliche Ecke Asiens durch eine Landbrücke überspannt, die von der Sinai-Halbinsel gebildet wird. Flüsse und ihre Täler haben im Laufe der Geschichte immer wieder eine wichtige Rolle gespielt; die Erforschung eines Großteils Nordamerikas erfolgte über Flussrouten, und die meisten ihrer großen Siedlungen liegen an Flüssen.
Neben der direkten Wasserversorgung von Haushalten, Landwirtschaft und Industrie produzieren Flüsse Energie direkt aus Wasserkraft und liefern das Kühlwasser für viele fossile und nukleare Kraftwerke . Sie dienen als Transportwege, als Träger und natürliche “Behandlungsanlagen” für menschliche Abfälle und als Lebensraum für ökologisch, ökonomisch und erholsam wertvolle Fische und Wildtiere. Die sich ständig verändernde Natur der Flüsse und ihre oft spektakulären landschaftlichen Besonderheiten machen sie zu einer Quelle der Inspiration für viele Schriftsteller und Künstler, aber auch für Gelegenheitsbetrachter.
FLUSSEINLEITUNGEN, NETZE UND EINZUGSGEBIETE
Die Bedeutung von Flüssen als Wasserressource wird weltweit nicht in der Menge an Wasser gemessen, die sie zu einem bestimmten Zeitpunkt enthalten (nur etwa 0,14% des flüssigen Süßwassers der Erde und etwa 0,01% des gesamten Wassers), sondern in ihrem durchschnittlichen Abfluss, der das Gesamtvolumen in einem bestimmten Zeitraum darstellt. Das sind weltweit etwa 39.000 Kubikkilometer pro Jahr oder, anders ausgedrückt, 28 Billionen Gallonen pro Tag. Der Fluss des Amazonas ist etwa fünfmal größer als der des zweitgrößten Flusses, des Kongo, und macht mehr als 17% des gesamten Flussflusses der Welt aus. In der Praxis wird der Abfluss eines Flusses an einem Punkt durch Multiplikation der Oberflächenbreite mit der mittleren Tiefe mit der mittleren Geschwindigkeit bestimmt. In den Vereinigten Staaten werden Flusseinleitungen für etwa 16.000 Stationen vom U.S. Geological Survey gemessen und gemeldet.
Begriffe wie Fluss, Bach und Bach wurden historisch verwendet; die hydrologische Unterscheidung zwischen ihnen ist vernachlässigbar. Obwohl ein Fluss gemeinhin als lineares Merkmal (Linearität ist die Eigenschaft einer mathematischen Beziehung oder Funktion, was bedeutet, dass er grafisch als gerade Linie dargestellt werden kann) betrachtet wird, handelt es sich in Wirklichkeit um ein baumartiges Verzweigungsnetz. Die kleinsten Zweige, die keine Nebenflüsse haben, werden als Ströme erster Ordnung bezeichnet. Wo zwei Ströme erster Ordnung zusammenkommen, bilden sie einen Strom zweiter Ordnung; die Verbindung zweier Ströme zweiter Ordnung bildet einen Strom dritter Ordnung und so weiter. Wenn Bäche von etwa 1,6 km Länge als erste Ordnung betrachtet werden, ist der Mississippi ein Strom zehnter Ordnung; wenn kleinere Bäche und Schluchten als erste Ordnung betrachtet werden, ist die Ordnung des Mississippi viel höher. Mehrere Studien haben gezeigt, dass es in einer bestimmten Region in der Regel drei- bis fünfmal so viele Ströme einer Ordnung gibt wie in der nächsthöheren. Auch die durchschnittliche Länge der Bäche und die durchschnittliche Größe ihrer Einzugsgebiete nehmen von Auftrag zu Auftrag regelmäßig zu. Überraschenderweise sind diese regelmäßigen Beziehungen das Ergebnis zufälliger Prozesse in der geologischen Entwicklung von Flussnetzen.
Die Fläche, die Wasser in ein Flussnetz oberhalb eines bestimmten Punktes eines Flusses einbringt, wird als Einzugsgebiet oder Wasserscheide des Flusses an diesem Punkt bezeichnet. Ein solches Gebiet wird im Allgemeinen auf der Grundlage der Topographie definiert, indem Entwässerungslinien, die das Gebiet, das zu einem Flussnetz beiträgt, von dem, das zu einem anderen beiträgt, auf einer topografischen Karte getrennt werden.
In einem bestimmten Gebiet ist das durchschnittliche Abflussvolumen an einem bestimmten Punkt eines Flusses direkt proportional zur Fläche des Einzugsgebietes oberhalb dieses Punktes. Wird dieser Abfluss durch die Entwässerungsfläche geteilt und werden entsprechende Umrechnungen von Maßeinheiten vorgenommen, kann der Abfluss als Tiefe pro Zeiteinheit ausgedrückt werden. Auf diese Weise lässt sich der durchschnittliche Abfluss von Bächen unterschiedlicher Größe vergleichen, und der Abfluss kann direkt mit dem Niederschlag (Niederschlag oder Schmelzwasser) verglichen werden, der die ultimative Quelle des gesamten Flusswassers ist. Für die Vereinigten Staaten als Ganzes beträgt die durchschnittliche Durchflussrate etwa 23 cm/Jahr, was etwa 30% des durchschnittlichen Niederschlags von 76 cm/Jahr (30 in/Jahr) entspricht. Durchschnittliche Fließgewässer überschreiten in der Regel 25 cm/Jahr östlich des Mississippi-Flusses (der Mississippi-Fluss ist der Hauptfluss des größten Entwässerungssystems auf dem nordamerikanischen Kontinent) und steigen auf 100 cm/Jahr (40 in/yr) in Berggebieten. Die Rate für den größten Teil der Region zwischen dem Mississippi und den Bergen des Fernen Westens liegt bei etwa 2,5 cm/Jahr, erreicht aber 50 cm/Jahr in höheren Teilen der Rocky Mountains (die Rocky Mountains, allgemein bekannt als die Rockies, sind eine wichtige Gebirgskette im westlichen Nordamerika ). Im pazifischen Nordwesten (der pazifische Nordwesten, manchmal auch als Cascadia bezeichnet, ist eine geographische Region im westlichen Nordamerika , die vom Pazifischen Ozean im Westen und lose von den Rocky Mountains im Osten begrenzt wird), können die Raten bis zu 200 cm/Jahr (80 in/yr) betragen.
Wasser kann in das Flussnetz eindringen, indem es direkt auf eine Wasseroberfläche fällt, als Überlandströmung von der Oberfläche des Einzugsgebietes oder als Untergrundströmung (in der Hydrologie ist dies die Wasserströmung unter der Erdoberfläche als Teil des Wasserkreislaufs) unter dem Einzugsgebiet. Etwa ein Drittel des Abflusses der Flüsse der Welt stammt aus dem Untergrund, was für die Aufrechterhaltung des Flussflusses zwischen Regen und Schneeschmelze von entscheidender Bedeutung ist. Nahezu alle verbleibenden zwei Drittel stammen aus dem Landverkehr. In Trockengebieten und urbanisierten Gebieten kann fast das gesamte Einzugsgebiet zu dieser Strömung beitragen, während in feuchten Gebieten in der Regel nur die niedrigen, an Bachläufe angrenzenden Gebiete sie versorgen. In diesen Bereichen liegt der Grundwasserspiegel typischerweise nahe an der Bodenoberfläche und steigt bis zum Eindringen von Regen oder Schneeschmelze an. Wenn es an die Oberfläche gelangt, kann keine weitere Infiltration stattfinden, und der Regen oder die Schneeschmelze auf diesen Flächen fließt als Überlandströmung schnell in den Bach ab. Im übrigen Einzugsgebiet (Ein Einzugsgebiet ist jedes Gebiet, in dem sich Niederschläge sammeln und in einen gemeinsamen Abfluss, z.B. in einen Fluss, eine Bucht oder ein anderes Gewässer, abfließen), insbesondere wenn es bewaldet ist, der Boden ist so durchlässig und das Grundwasser (Grundwasser ist das Wasser, das unter der Erdoberfläche in den Porenräumen des Bodens und in den Brüchen der Gesteinsformationen vorhanden ist) so weit unter der Oberfläche, dass praktisch der gesamte Niederschlag eindringt.
FLUSSKANÄLE
Im Allgemeinen bildet ein Fluss seinen eigenen Kanal. Meistens ist der Abfluss jedoch deutlich geringer als der zur Befüllung des Kanals erforderliche Abfluss und übersteigt nur gelegentlich die Kapazität des Kanals. Diese allgemeine Diskrepanz zwischen Abfluss- und Kanalkapazität entsteht, weil die Kanalgröße durch mäßig große Abflüsse bestimmt wird, die relativ häufig (alle 2 bis 3 Jahre) auftreten; sehr große Überschwemmungen leisten viel Erosionsarbeit, sind aber zu selten, um eine langfristige Wirkung auf die Kanalgröße zu haben, während die kleinen Abflüsse in den meisten Fällen wenig Arbeit leisten. Da die Kanalkapazität (in der Elektrotechnik, Informatik und Informationstheorie ist die Kanalkapazität die enge Obergrenze für die Geschwindigkeit, mit der Informationen zuverlässig über einen Kommunikationskanal übertragen werden können) durch Strömungen bestimmt wird, die alle paar Jahre auftreten, überlaufen die meisten Flüsse natürlich alle 2 bis 3 Jahre ihre Ufer.
Wenn sich die Geschwindigkeit, mit der das Wasser in einen Kanal geleitet wird, ändert, passt der Fluss seinen Abfluss an, indem er seine Geschwindigkeit, seine Tiefe und seine Breite ändert. Die größte Veränderung ist in der Regel in der Tiefe, da sowohl das Scheuern des Kanalbodens als auch die Anpassung des Wasserspiegels erfolgt. Die zweitgrößte Anpassung an eine Änderung im Auslauf ist die Geschwindigkeit und die kleinste die Breite. Da man jedoch stromabwärts in einem Flussnetz voranschreitet, wird der mit der Vergrößerung des Einzugsgebietes fast immer einhergehende Anstieg des Abflusses meist durch eine Vergrößerung der Breite und eine geringere Zunahme der Tiefe kompensiert. Damit werden Flüsse sowohl relativ als auch absolut breiter als man flussabwärts fährt. Auch die Durchschnittsgeschwindigkeit steigt in einem Flusssystem in der Regel flussabwärts an, allerdings mit langsamer Geschwindigkeit. Ausnahmen von der nachgeschalteten Erhöhung der Abflussmenge, die die meisten Stromnetze kennzeichnet, treten in trockenen Regionen auf. Die Kanäle bleiben dort fast das ganze Jahr über trocken. Während eines Regensturms kommt es zu einem schnellen Abfluss, der manchmal zu einem FLASH FLOOD führt (eine Sturzflut ist eine schnelle Überschwemmung von geomorphen, tief liegenden Gebieten: Wässern, Flüssen, trockenen Seen und Becken). Während das Wasser entlang des zuvor trockenen Kanals fließt, sickert es allmählich ein, wodurch der Abfluss stromabwärts abnimmt.
Die Neigung eines Flusskanals nimmt zwischen seiner Quelle und seiner Mündung ab, und das Längsprofil eines gut etablierten Baches ist somit eine glatte, nach oben konkave Kurve. Die Neigung ändert sich auch mit der Zeit, als Reaktion auf Veränderungen im Abfluss des Flusses, der Sedimentbelastung und dem BASELEVEL (dem Niveau, auf dem er in ein großes stehendes Gewässer, wie z.B. einen Ozean, eintritt). Bei einem Hochwasser beispielsweise hat ein Fluss eine hohe Geschwindigkeit und ist in der Lage, mehr Sediment als normal zu transportieren. Er senkt sich daher in den Flussboden, nimmt mehr Sediment auf und verringert sein Gefälle, bis seine Geschwindigkeit seiner Sedimentbelastung entspricht. Wenn das Hochwasser endet und sich der Abfluss wieder normalisiert, befreit sich der Fluss vom überschüssigen Sediment, indem er es wieder in den Kanal einlagert und seine Neigung aufbaut, bis Geschwindigkeit und Sedimentbelastung wieder im Gleichgewicht sind. Der Fluss tendiert also ständig zum Ideal eines abgestuften Baches, in dem Steigung und Geschwindigkeit perfekt auf die Sedimentbelastung abgestimmt sind. Da der Grundpegel (der Grundpegel eines Flusses oder Baches ist der tiefste Punkt, zu dem er fließen kann, oft als “Mündung des Flusses” bezeichnet), der Abfluss und die Sedimentbelastung sehr unterschiedlich sind, ist dieser Prozess nie abgeschlossen.
Flusskanäle zeigen eine Vielzahl von Mustern, wenn sie aus der Luft oder auf einer Karte betrachtet werden. Ein BRAIDED STREAM (Nicht zu verwechseln mit dem River Braid, Ballymena, Nordirland) besteht aus einem Netz von miteinander verbundenen Kanälen mit zahlreichen Bars und Inseln dazwischen. In der Regel Bäche mit relativ steilen Hängen tragen sie eine beträchtliche Menge an Sand oder Kies oder beides. Mäander sind Reihen von eher regelmäßig angeordneten symmetrischen Biegungen, die in Bächen mit niedrigen Hängen und Kanälen aus Schluff (Schluff ist ein körniges Material von einer Größe zwischen Sand und Ton, dessen mineralischer Ursprung Quarz und Feldspat ist) und Ton auftreten. Das Verhältnis des Krümmungsradius (In der Differentialgeometrie ist der Krümmungsradius der Kehrwert der Krümmung) der Kurven und der “Wellenlänge (in der Physik ist die Wellenlänge einer Sinuswelle die räumliche Periode der Welle – der Abstand, über den sich die Wellenform wiederholt)” der Kurven zur Strombreite bleibt von Strom zu Strom ziemlich konstant. Der genaue Mechanismus, der Mäander erzeugt, ist unbekannt, aber sie sind ein gemeinsames Merkmal vieler Arten von Strömungen, einschließlich Schmelzwasserbächen auf Gletschern und dem Golfstrom, und sind wahrscheinlich dü zur Wirkung von korkenzieherartigen Strömungen, die auch in geraden Strömungen existieren. Auch unregelmäßig gekrümmte Flusskanäle treten auf.
FESTSTOFFKONZENTRATIONEN
Flüsse transportieren gelöste und suspendierte Feststoffe sowie Wasser. In den Vereinigten Staaten reicht die durchschnittliche Konzentration an gelösten Feststoffen im natürlichen (unverschmutzten) Flusswasser von etwa 50 mg/l (0,06 oz/gal) in den feuchten westlichen Bergen und den Appalachen bis zu 1.000 mg/l (1,3 oz/gal) in den trockenen, nicht bergigen Regionen des Westens.
Die durchschnittliche Konzentration an suspendierten Feststoffen beträgt 100 mg/l (0,13 oz/gal) oder weniger in feuchten Wäldern, aber bis zu 100.000 mg/l (133 oz/gal) in Wüstengebieten.
Für einen gegebenen Strom nehmen die Konzentrationen an gelösten Feststoffen im Allgemeinen mit zunehmendem Abfluss ab, während der umgekehrte Fall bei den Konzentrationen an suspendierten Feststoffen der Fall ist. Flüsse spielen somit eine wichtige geologische Rolle als Träger der Produkte der Gesteinsverwitterung und der mechanischen Erosion.