9.3 Elver og innsjøer

Vannveiene tilbake til havet

Elver og innsjøer utgjør bare rundt 0,3 % av jordens ferskvann -- men de er ekstremt viktige. De er de synlige delene av vannkretsløpet som transporterer vann tilbake til havet, former landskapet, og er livsviktige for mennesker og økosystemer. For Norge er de spesielt verdifulle: vannkraft fra elvene gir hele 97 % av landets elektrisitet.

For å forstå elver må vi starte med nedbørfeltet -- et landområde der all nedbør som ikke fordamper, drenerer til samme utløp, enten en elv, en innsjø eller direkte til havet. Grensene mellom nedbørfelt kalles vannskiller og følger høydedrag i terrenget. All nedbøren som faller i et nedbørfelt, samler seg altså til slutt i samme elv. La oss følge vannveiene fra nedbørfeltet og til havet.

Vannføring og avrenning

Det sentrale målet på en elv er vannføringen -- mengden vann som passerer et punkt per tidsenhet, målt i m³/s og ofte kalt $Q$. Glomma fører rundt 700 m³/s ved utløpet, Drammenselva rundt 300, og en liten bekk kanskje 0,1--1. Vannføringen varierer gjennom året: vårflom fra snøsmelting gir den største vannføringen i lavlandet, sommeren gir lavvann (lite nedbør, mye fordampning), høsten kan gi store flommer på Vestlandet, og vinteren gir lavvann fordi nedbøren lagres som snø.

Vannføringen henger sammen med avrenningen. Spesifikk avrenning er avrenningen per arealenhet ($q = Q/A$), og avrenningskoeffisienten ($c = Q/P$) viser hvor stor del av nedbøren som blir avrenning, på en skala fra 0 til 1. Vestlandet har høy koeffisient (0,7--0,8), Østlandet lavere (0,4--0,6), og tørre områder under 0,1. Vestlandet har høy avrenningskoeffisient fordi det får mye nedbør (mer enn fordampningen kan ta unna), har bratte fjellsider som gir rask avrenning, og tynt jordsmonn med lite vegetasjon i fjellet.

Elvens arbeid og løpstyper

Elver former landskapet gjennom erosjon, transport og avsetning -- prosesser vi kjenner fra tidligere. Elven eroderer ved hydraulisk kraft, abrasjon og kjemisk korrosjon, mest i yttersvinger, ved høy vannføring og i bratte partier. Den transporterer materiale som bunnlast (ruller langs bunnen), suspensjon (svever) og løsning (oppløste stoffer) -- sammenhengen mellom kornstørrelse, erosjon og avsetning beskrives i Hjulströms diagram. Og den avsetter materiale når hastigheten avtar, og danner vifter, delta, elvesletter og kroksjøer.

Elver har ulike løpstyper. Et rettlinjet løp er sjeldent og ustabilt. Et meandrerende løp bukter seg med erosjon i yttersving og avsetning i innersving, og kan danne kroksjøer. Et forgrenet løp har flere løp med banker mellom, vanlig i elvemunninger. Og et flettet løp har mange grunne løp som flettes sammen, typisk foran isbreer med mye sediment. Husk også skillet fra tidligere: V-daler er formet av elveerosjon, U-daler av isbreer.

La oss regne på vannføring. En elv har et tverrsnitt med bredde 15 m og gjennomsnittlig dybde 1,2 m, og middelhastigheten er målt til 0,8 m/s. Tverrsnittsarealet er $A = 15 \times 1{,}2 = 18$ m². Etter kontinuitetsligningen $Q = A \times v = 18 \times 0{,}8 = 14{,}4$ m³/s. Per døgn gir dette $14{,}4 \times 86\,400 \approx 1{,}2$ millioner m³ -- en anselig vannmengde fra en helt vanlig elv.

Innsjøer og vassdragsregulering

Innsjøer er stående ferskvann i fordypninger i terrenget, og de dannes på flere måter. Tektoniske innsjøer ligger i gravsenkninger (som de store afrikanske sjøene), glasiale innsjøer er utgravd eller demmet av isbreer (de fleste norske innsjøer), vulkanske innsjøer ligger i kratere, og kunstige innsjøer er demmet for vannkraft (som Blåsjø). Innsjøer spiller flere roller: de er vannmagasin som demper flommer, sedimentfeller, økosystemer og klimaregulatorer. Om sommeren kan de bli lagdelt, med et varmt overflatelag (epilimnion), et sprangsjikt (metalimnion) og et kaldt bunnlag (hypolimnion).

Norge har omfattende vassdragsregulering for vannkraft. Reguleringsmagasiner holder tilbake vann under flomperioder og tappes for kraftproduksjon ved behov, noe som gir jevnere vannføring nedstrøms. Fordelene er store: fornybar energi (97 % av strømmen), flomdemping, sikker vannforsyning og regulerbar produksjon som tilpasses etterspørselen. Men det har også miljøkonsekvenser: endret vannføringsmønster, tørre elveleier, hindret fiskevandring, endret sedimenttransport, vannstandsvariasjoner og isskuring i strandsonen. Derfor brukes miljøtiltak som minstevannføring (sikrer liv i elven), fisketrapper, skånsom manøvrering og biotopjusterende tiltak -- en balanse mellom fornybar energi og hensynet til økosystemene.

Oppsummering

Elver og innsjøer er de synlige vannveiene tilbake til havet. Et nedbørfelt drenerer til samme utløp, og vannføringen ($Q$, m³/s) varierer med årstidene -- størst ved vårflom. Avrenningskoeffisienten viser hvor stor del av nedbøren som blir avrenning, høyest på Vestlandet.

Elver former landskapet ved erosjon, transport og avsetning, i ulike løpstyper (rettlinjet, meandrerende, forgrenet, flettet). Vannføringen beregnes som $Q = A \times v$. Innsjøer dannes oftest av isbreer i Norge og kan bli lagdelt. Vassdragsregulering gir fornybar vannkraft, men har miljøkonsekvenser som motvirkes med minstevannføring og fisketrapper.