Lanes balansekvation
Vattendragsfårans och omgivande svämplans morfologi beror på hur vattnets krafter förhåller sig till det material som det förflyttar och bearbetar på sin väg mot havet. Där vattendraget har en hög lutning och grovt substrat är transportkapaciteten hög och det grövre material som finns kvar befinner sig oftast i ett stabilt tillstånd. Där vattendraget består av finkornigare material är det en mer känslig balans. Där formas och upprätthålls fåran och svämplanet av två saker: flöden och sediment. Som nämnts under sidan dynamisk jämvikt råder det under de flesta opåverkade förhållanden en jämvikt. Jämvikten erhålls genom att fyra faktorer är i balans. Dessa faktorer är sedimenttillskottet, storleken på sedimenten, vattenflödet och fårans lutning. Denna balans kan rubbas och det är viktigt att vid biotopkarteringen kunna se om balansen är rubbad. Balansen kan beskrivas med Lanes balansekvation:
QsD50 ∝ QwS
Qs=Sedimenttillskott
D50=Sedimentens partikelstorlek
Qw=Vattenflöde
S=Fårans lutning
Ekvationen beskriver att sedimenten (tillskott och storlek) står i proportion till flödeseffekten (flödeseffekten representeras här av vattenflödet gånger lutningen). Genom att ändra på någon av faktorerna på någon sida av ekvationen kommer systemet i obalans. Det resulterar då i att någon faktor måste kompensera för detta så att balansen återfås.
När vattendraget strävar efter att återfå balansen involverar det som regel olika erosionsprocesser, vilket innebär en stor påverkan på den lokala biotopen. Dessutom påverkas även biotoper längre ned i systemet då sedimenttillskottet från erosionen skapar obalans på nya platser. Viktigt att tänka på är att med sediment avses inte främst det finare substratet (det som grumlar vattnet såsom ler och silt), utan hela skalan, från finare material till grövre substrat såsom sand, grus och småstenar som främst rör sig utmed botten.
QsD50 ∝ QwS
Qs=Sedimenttillskott
D50=Sedimentens partikelstorlek
Qw=Vattenflöde
S=Fårans lutning
Ekvationen beskriver att sedimenten (tillskott och storlek) står i proportion till flödeseffekten (flödeseffekten representeras här av vattenflödet gånger lutningen). Genom att ändra på någon av faktorerna på någon sida av ekvationen kommer systemet i obalans. Det resulterar då i att någon faktor måste kompensera för detta så att balansen återfås.
När vattendraget strävar efter att återfå balansen involverar det som regel olika erosionsprocesser, vilket innebär en stor påverkan på den lokala biotopen. Dessutom påverkas även biotoper längre ned i systemet då sedimenttillskottet från erosionen skapar obalans på nya platser. Viktigt att tänka på är att med sediment avses inte främst det finare substratet (det som grumlar vattnet såsom ler och silt), utan hela skalan, från finare material till grövre substrat såsom sand, grus och småstenar som främst rör sig utmed botten.
Exempel
Om det blir ett högre och bestående sedimenttillskott till en liten meandrande bäck (kan exempelvis bero på ökad erosion längre upp i systemet) blir det en ökning på vänster sida i ekvationen. Därmed måste något på höger sida också öka. Eftersom vattenflödet inte kan öka av sig självt kommer vattendraget att öka sin lutning. Det gör den i praktiken genom att ändra planformen så att meandringen inte blir lika kraftig.
Exempel
Om vattenföringen ökar på grund av utdikning och hårdgjorda ytor blir det en ökning på höger sida. I sådana situationer kan fåran få en allt lägre lutning (förändrad planform, kraftigare meandring).
Om det blir ett högre och bestående sedimenttillskott till en liten meandrande bäck (kan exempelvis bero på ökad erosion längre upp i systemet) blir det en ökning på vänster sida i ekvationen. Därmed måste något på höger sida också öka. Eftersom vattenflödet inte kan öka av sig självt kommer vattendraget att öka sin lutning. Det gör den i praktiken genom att ändra planformen så att meandringen inte blir lika kraftig.
Exempel
Om vattenföringen ökar på grund av utdikning och hårdgjorda ytor blir det en ökning på höger sida. I sådana situationer kan fåran få en allt lägre lutning (förändrad planform, kraftigare meandring).
Vid arbeten med de vattendrag som har störst potential till förändring och självreglering är det ett måste att alltid ha med sig det tankesätt som representeras av Lanes balansekvation. Står man framför ett vattendrag med mycket bottenerosion och med dålig lateral konnektivitet så underlättas bedömningen om man minns Lanes ekvation. Genom att tänka igenom vad i Lanes balansekvation som har förändrats kan vi förstå vilken effekt påverkan har på balansen och framför allt vilken utveckling vattendraget kommer att ha fram tills att en ny balans har uppnåtts.
Viktigt:
Även om Lanes ekvation ger en bra grund att utgå från är det nödvändigt att i praktiken se lite längre än vad som ryms inom ekvationen. Till exempel kan det många gånger vara så att flera faktorer har förändrats. Dessutom utelämnar balansekvationen ett antal faktorer, till exempel hur olika typer av vegetation inverkar på stabiliteten och på friktionsmotståndet.
Det finns flera andra liknande ekvationer som är viktiga såsom ekvationen för specifik flödeseffekt och Schumms ekvationer (Schumm 1969).
Viktigt:
Även om Lanes ekvation ger en bra grund att utgå från är det nödvändigt att i praktiken se lite längre än vad som ryms inom ekvationen. Till exempel kan det många gånger vara så att flera faktorer har förändrats. Dessutom utelämnar balansekvationen ett antal faktorer, till exempel hur olika typer av vegetation inverkar på stabiliteten och på friktionsmotståndet.
Det finns flera andra liknande ekvationer som är viktiga såsom ekvationen för specifik flödeseffekt och Schumms ekvationer (Schumm 1969).