Geschiebe

Der Begriff Geschiebe oder Geschiebe beschreibt Partikel in einer fließenden Flüssigkeit (meist Wasser), die entlang des Flussbettes transportiert werden. Geschiebe ist eine Ergänzung zu Schwebstoffen und Schwemmgut.

Geschiebesediment im Thalweg des Campbell Creek in Alaska.

Geschiebe bewegt sich durch Rollen, Gleiten und/oder Salzen (Hüpfen).

Im Allgemeinen ist das Geschiebe flussabwärts kleiner und runder als das Geschiebe flussaufwärts (ein Prozess, der als „Downstream Fining“ bekannt ist). Dies ist zum Teil auf die Abnutzung und den Abrieb zurückzuführen, die sich aus dem Zusammenprall der Steine untereinander und mit der Flussrinne ergeben, wodurch die raue Textur entfernt (Abrundung) und die Größe der Partikel verringert wird. Aber auch der selektive Transport von Sedimenten spielt eine Rolle bei der stromabwärts gerichteten Verkleinerung: Kleinere Partikel werden leichter mitgerissen als größere, da die zum Mitreißen eines Korns erforderliche Scherspannung linear proportional zum Durchmesser des Korns ist. Der Grad der Größenselektivität wird jedoch durch den von Parker und Klingeman (1982) beschriebenen Verdeckungseffekt eingeschränkt, bei dem größere Partikel aus dem Bett herausragen, während kleine Partikel von größeren Partikeln abgeschirmt und verdeckt werden, mit dem Ergebnis, dass fast alle Korngrößen bei nahezu gleicher Scherbeanspruchung mitgerissen werden.

Experimentelle Beobachtungen deuten darauf hin, dass eine gleichmäßige Freiflächenströmung über ein kohäsionsloses, ebenes Bett nicht in der Lage ist, Sedimente unterhalb eines kritischen Wertes τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} mitzureißen. des Verhältnisses zwischen den Maßen der hydrodynamischen (destabilisierenden) und gravitativen (stabilisierenden) Kräfte, die auf die Sedimentpartikel wirken, der sogenannten Shields-Spannung τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}} . Diese Größe lautet:

τ ∗ = u ∗ 2 ( s – 1 ) g d {\displaystyle \tau _{*}={\frac {u_{*}^{2}}{(s-1)gd}}} ,

wobei u ∗ {\displaystyle u_{*}} die Reibungsgeschwindigkeit, s die relative Teilchendichte, d ein effektiver Teilchendurchmesser, der von der Strömung mitgerissen wird, und g die Schwerkraft ist. Die Meyer-Peter-Müller-Formel für die Geschiebekapazität unter Gleichgewichts- und gleichmäßigen Strömungsbedingungen besagt, dass die Größe des Geschiebeflusses q s {\displaystyle q_{s}} für eine Breiteneinheit proportional zum Überschuss der Schubspannung gegenüber einer kritischen Spannung τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} . Genauer gesagt, q s {\displaystyle q_{s}} ist eine monoton steigende nichtlineare Funktion der überschüssigen Schildspannung ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})} , typischerweise in Form eines Potenzgesetzes ausgedrückt. .