Schaale-Mäander EarthCache

Dies ist kein schneller Park und Grab. Ihr werdet auf der gesamten Route keine Infotafel finden. Die Gesamtroute beträgt mindestens 25 km, die aber immer mit einem KFZ befahrbar sind, zumindest wenn ihr kein tiefergelegten Golf I fahrt. Ihr braucht ein Hilfsmittel zur Ermittlung der Fießgeschwindigkeit, ein Metermaß zum ermitteln der Stricklänge und eine Stoppuhr für die Zeitmessung. Wir haben uns 2 Hilfsmittel gebaut: das erste aus 3 Korken die wir aneinander gebastelt haben, das zweite besteht aus einem PETling. Wir maßen die Zeit die das Hilfsmittel für 5 Meter Strecke brauchte. Wir wünschen euch viel Spaß am Flußlauf der Schaale.

Die Schaale ist ein ca. 40 Kilometer langer Nebenfluss der Sude und der natürliche Abfluss des Schaalsees.
Die Schaale tritt am Südufer über ein Wehr der stillgelegten Schaalmühle aus dem Schaalsee aus und verläuft zunächst südwärts durch ein Sandergebiet. Dann folgen Zuflüsse des Hammerbachs, die Kleine Schaale, der Faule Bach und die Schilde .
Dann nimmt das Gefälle der Schaale ab und es bilden sich Mäander .
Auf Höhe Zahrensdorf erreicht die Schaale das Elbe – Urstromtal . Ab Hühnerbusch ist der Flusslauf begradigt ist, wobei das ursprüngliche Flussbett erhalten wurde und Nebenarme bildet.

Entstehung

Entstanden ist die Schaale als Schmelzwasserablauf des Eisvorstoßes des frankfurter Stadiums der Weichseleiszeit. Sie verläuft mehrheitlich in einem bis zu zehn Meter in den Sander eingesenkten Kastental mit ausgeprägten, unterschiedlichen alten Gleit-  und Prallhängen sowie Terrassen. Im Flusslauf sind Findlinge und Schotter zu finden die durch Freispülungen saalekaltzeitlicher Moränenzüge entstanden sind.


Historische Nutzung

In der Zeit von 1564 bis 1830 war der Flusslauf durch 13 Stau- und Kastenschleusen geregelt.Die Schaale war bereits im 17. Jahrhundert wichtiger Handelsweg für die Salzschifffahrt, wodurch Zarrentin die Funktion eines Marktfleckens zukam. Ebenfalls wurde die Lüneburger Saline mit am Flusslauf gewonnenen und zum Transport geflößten Holz versorgt. Erst nach Stilllegung der Lüneburger Saline um 1830 kam es zu Wiederaufforstungen.
Zeitweilig wurde in Konkurrenz zum Stecknitz-Kanal der Gedanke verfolgt, Wismar für Zwecke der Schifffahrt mit dem Schaalsee zu verbinden, um über die Schaale zur Elbe zu gelangen. 
Dies scheiterte allerdings an der Uneinigkeit zwischen Herzog Albrecht VII und seinem Bruder Heinrich V.


Mäander 

Mäander ist die Bezeichnung für eine Abfolge von Flussschlingen, die sich in den Abschnitten mit einem geringen Sohlgefälle und gleichzeitig transportiertem Geschiebe (Sand, Kies, Steine) bilden.
Eine einzelne Flussschlinge im Flusslauf wird noch nicht als Mäander bezeichnet.

Gebildet werden Mäander, wenn eine Wasserströmung entlang des Flussbodens von der kurvenäußeren Seite zur kurveninneren Seite fließt und dann auf der Oberfläche zurück fließt. Durch diese Strömung wird Material vom Flussbett nach innen transportiert und die Kurven werden immer weiter.

Diese Strömung entsteht so:

1. Angenommen wir haben ein Kräftegleichgewicht, dann wird der Wasserstand an der kurvenäußeren Seite höher sein, als auf der Kurveninneren Seite. Angenommen im ganzen Kurvenbereich herrscht gleicher Wasserstand: Jetzt herrscht eine Kraft gen Kurveninneren. Allerdings wirkt auf das Wasser die Zentrifugalkraft. Somit hat man eine Strömung um die Kurve, ohne Querzirkulation verursacht zu haben.

2. Da aber nie ein Kräftegleichgewicht herrscht, herrscht am Flussbett eine Reibungskraft. Dies senkt zunächst die Geschwindigkeit am Flußbett. Die Druckkraft bleibt gleich, weil die Oberflächenspannung der Wasseroberfläche hierdurch unverändert bleibt. Allerdings sinkt die Zentrifugalkraft, dadurch erfolgt eine Beschleunigung der Strömung in Richtung Kurveninneres.

3. An der Oberfläche entsteht aus Gründen der Massenerhaltung eine Komponente der Strömung in Richtung Kurvenäußeres. Jeder Flussbootfahrer kennt diese Strömung, die nicht durch die Zentrifugalkraft ausgelöst wird. Diese wird exakt balanciert durch den höheren Wasserstand an der kurvenäußeren Seite.

  


Quelle : Wikipedia


Um diesen Earthcache loggen zu können beantwortet einfach folgende Fragen mit Euren eigenen Worten .


1:      Im Anhang findet Ihr insgesamt 10 Messpunkte, unterteilt in 4 Zonen (1-3 Zone und Finalzone). Baue ein kleines Hilfsmittel ( zb. mehrere Korken, oder PETlinge an einer Angelschnur )und messe die Fließgeschwindigkeit an mindestens einer Messstation pro Zone. 

2:      Am Messpunkt 10, bzw. am Photopoint findest du ein faszinierendes geologisches Phänomen. Beschreibe uns was Du hier sehen kannst, und an Hand dessen die Entstehung des faszinierenden Phänomens.

3:      Bringe die vorher empirisch ermittelten Werte in Korrelation zu der obigen Aufgabe.


4:      Warum entsteht gerade hier das Phänomen, und erkläre dies anhand eines kleinen Modells .

5:      Über ein kreatives Foto von Euch und/ oder Eurem Modell würden wir uns sehr freuen.
Mailt eure Antworten bitte an:Earthcache@kultiviert-cachen.de oder über unser Profil und vergesst bitte nicht euren Nick mit anzugeben. Außerdem gilt natürlich, jedes Team mailt seine Antworten selber. 

This isn't a quick park and grab You won't find any Infoboard at the entire route. The route is at least 25 km long, but it is totally passable with a car, at least if you don't drive tuned Golf I ;). You need a tool to determine the flow rate,a measuring tape to determine the length of the rope and a stopwatch for the timing. We have built two tools: the first made of 3 cork we have tinkered together, the second consists of a PETling. We measured the time that the tools needed for a 5 meters distance. We wish you so much fun on the river of Schaale.

The Schaale is a 40 km long tributary of the Sude and the natural flow out of the Schaalsee.
The Schaale occurs over a weir at the closed Schaalmill on the south bank of the Schaalsee, and runs south through a sand area. During its flow Hammerbach, the kleine Schaale, the Faule Bach and the Schilde.
Shortly after the estuary of the Schilde the incline flattens and it forms meanders.
On reaching the height Zahrensdorf Schaale reaches the Elbe Urstrom. From Hühnerbusch is the river had been straightened, the original river bed had been kept and builds side arms.

Formation

Meander formation is a result of natural factors and processes. The waveform configuration of a stream is constantly changing. Once a channel begins to follow a sinusoidal path the amplitude and concavity of the loops increase dramatically due to the effect of helical flow sweeping dense eroded material towards the inside of the bend, and leaving the outside of the bend unprotected and therefore vulnerable to accelerated erosion, forming a positive feedback loop. In the words of Elizabeth A. Wood:

... this process of making meanders seems to be a self-intensifying process ... in which greater curvature results in more erosion of the bank, which results in greater curvature ...

Flow of a fluid around a bend is vortex flow in order to conserve angular momentum. The speed of flow on the inside of the bend is fastest, and on the outside of the bend is slowest. The water surface is also super-elevated towards the outside of the bend, so on the floor of the channel the water pressure is greater on the outside of the bend than on the inside of the bend. This pressure gradient drives a cross-current towards the inside of the bend.

In order for a flow to have a curved path there must be a centripetal force inward that is present (this is similar to spinning a bucket on a string, but here we do not have solid body rotation ie. a spinning record). The force presents itself as a pressure gradient outwards (larger pressure on the outside of the bend then inside) or from a change in elevation at the free surface (larger elevation on the outside of the bend). At the free surface of the river the pressure must be constant, equal to atmospheric pressure, so the elevation must change to maintain the curved flow. In the middle (in the vertical) of the river a pressure gradient is present to maintain the curved flow. At the floor of the river, the no slip condition requires no velocity. This sets up a situation that has lower velocity at the floor which is not enough to overcome the pressure gradient and a secondary cross flow develops (into the bend at the floor). The secondary flow into the bend at the floor due to the pressure gradient must eventually go up due to conservation of mass and the flow is outward above the floor. This entire situation is very similar to theTea leaf paradox. This secondary flow caries sediment from the outside of the bend to the inside making the river more meandering.

It is a misconception that the flow at the outside is faster then the inside (which would be true for solid body rotation which we don't have here), it is actually the opposite. We consider the flow to be irrotational for the most part here, which requires the flow outside to be slower than the flow inside (otherwise the flow would not be irrotational).

The cross-current along the floor of the channel is part of the secondary flow and sweeps dense eroded material towards the inside of the bend. The cross-current then rises to the surface near the inside of the bend and, moving near the surface, flows towards the outside of the bend, forming a helical flow. The greater the curvature of the bend, and the faster the flow, the stronger is the cross-current and the stronger the sweeping of dense eroded material along the floor of the channel towards the inside bank.

The question of formation is why streams of any size become sinuous in the first place. There are a number theories, not necessarily mutually exclusive.

History

Between 1564-1830 the river had been contained with 13 dams and locks.In the 17^th Century the Schaale was an important trade route for salt shipping, and Zarrentin got the function of a market town. The Lüneburg saline was supplied with along the river timbered and rafted wood. The closure of the Saline Lüneburg in 1830 led to reforestation.

At this time, there had been the idea, connecting Wismar with the Schaalsee, to have the connection towards the Elbe.
This failed, through the disagreement between Duke Albrecht VII and his brother Henry V.

Meander

Meander is the name for a series of river bends, that form in the sections with flatten bed slope and sediment transported at the same time (sand, gravel, stones).
A single loop in the river flow isn't called meanders.

Source: Wikipedia

To log this cache, simply answer the following questions with your own words.

1: In the appendix you will find a total ammount of 10 measuring points, divided into 4 zones (1st-3rd zone and Final Zone).Build yourself a small tool (eg some whine-corks, or PET Preforms on a fishing line) and measure the flow rate at least one measuring station in each zone.

2: At the measuring point 10, or on the Photo Point you'll find a fascinating geological phenomenon.Describe what you're seeing here, and how this fascinating phenomenon has been formed here.

3: Bring the previously empirically determined values ​​in correlation with the above task.

4: Why is this phenomenon right here and explain this using a small model.

5:We would be very happy about a creative photo of you and / or your model.

Mail your answers to: Earthcache@kultiviert-cachen.de or through our profile and please do not forget to indicate your nick. Finaly please remember, each team send its own answers.