Kritische Schubspannung

Kritische Schubspannung
Kritische Schubspannung

Der Erosionsbeginn setzt dann ein, wenn die Strömungskraft des fließenden Wassers die Widerstandskraft des Sohlenmaterials übersteigt. Der Zeitpunkt, ab dem die Bodenteilchen gerade in Bewegung gesetzt werden, wird als kritischer Zustand bezeichnet. Die zu diesem Punkt autretende Schubspannungwird kritische Schubspannung (tc) genannt.

Die kritische Schubspannung ist demnach der Grenzwert, bei dem Gerölle bestimmter Größe in Bewegung gesetzt werden.

Die kritische Schubspannung für einige Subtrate sind in nebenstehender Tabelle angegeben (vergleiche Tabelle).

Die für die Geröllbewegung benötigte kritische Schubkraft ist abhängig von verschiedenen Faktoren:

  • Masse des Gerölls
  • Form des Gerölls
  • Lagerung des Gerölls im Flussbett; dass heißt, von seiner der Strömung ausgesetzten Angriffsfläche

Die Lagerung in Schotterbänken ist meist schindelförmig: Die größte Achse der Gerölle liegt quer zur Fließrichtung, die zweitgrößte in Fließrichtung, mit flussaufwärts gerichtetem Einfallen. Diese schindelförmig Lagerung bietet besonders hohen Widerstand gegen Erosion. Sie bildet sich aus, indem die Gerölle so lange bewegt werden, bis sie diese stabilde Lage erreicht haben.

Der Einfluss der Geröll-Ansammlungen im Flussbett auf die Flussarbeit besteht in zweierlei:

  • Einerseits erhöhen Gerölle die Rauhigkeit der Flussbettsohle. Damit vermindert sich gemäß der Mannig-Gleichung die Fließgeschwindigkeit.
  • Andererseits bewirkt jedes aus der Flussbettsohle herausragende Geröll, dass die Stromlinien des Wassers um dieses Hinernis herum und vor allem auch darüber hinweg gekrümmt werden. Dadurch verengt sich die Strömung an der Oberseite der Gerölle und die lokale Fließgeschwindigkeit wird daher erhöht. Es entsteht dabei ein aufwärts gerichteter Sog, der kritische Schubkraft vermindert und die Beweglichkeit des Gerölls erhöht.

--> Dies verdeutlicht, dass im fluvialen System eine wechselseitige Beziehung zwischen Strömung und Geröll besteht!