Flash floods and their effects on the development in El-Qaá plain area in South Sinai, Egypt [Elektronische Ressource] : a study in applied geomorphology using GIS and remote sensing / vorgelegt von Youssef Shawky Youssef Sherief

Sherief

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• Publié par: johannes_gutenberg-universitat_mainz
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 74
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Extrait

FLASH FLOODS AND THEIR EFFECTS ON THE DEVELOPMENT
IN EL-QAÁ PLAIN AREA IN SOUTH SINAI, EGYPT,
A STUDY IN APPLIED GEOMORPHOLOGY USING GIS AND
REMOTE SENSING


Dissertation
Zur Erlangung des Grades
“Doktor der Naturwissenschaften”
im Promotionsfach Geographie



am Fachbereich Chemie, Pharmazie, Geowissenschaften
der Johannes Gutenberg- Universität Mainz



Vorgelegt von
YOUSSEF SHAWKY YOUSSEF SHERIEF
Geboren in Sharqia, Ägypten



Mainz, 2008




II

Tag der mündlichen Prüfung: 20/10/2008


















Erklärung:
Ich versichere hiermit, die vorliegende Arbeit selbständig und unterVerwendung der
angegebenen Quellen und Hilfsmittel verfaßt zu haben.
Assertion:
All views and results presented in this thesis are those of the author unless stated
otherwise





III

Dedication

TO MY HOMELAND: EGYPT
TO MY WIFE AND CHILDREN
TO MY BIG FAMILY
AS A CONFESSION OF KINDNESS

TO ALL PEOPLE WHO HAD DAMAGE FROM FLOODS
WITH MY BEST WISHES AND BETTER FUTURE






















IV
Zusammenfassung
Die Trockengebiete der Erde sind in viel stärkerem Maße von extremen
Naturereignissen betroffen als die humiden Klimaregionen. Obwohl Ägypten ganz
überwiegend im ariden Klimabereich liegt, wird es im Norden häufig von stärkeren
Winterregen betroffen, die insbesondere auf der Halbinsel Sinai Wadifluten hervorrufen
können. Solche Fluten sind gekennzeichnet durch hohe Geschwindigkeit bei kurzer Dauer und
einen hohen Maximalabfluss. Durch Wadifluten werden meist auch große Sedimentmengen
transportiert, wodurch Felder und Siedlungen beschädigt oder gar zerstört werden, ja es kann
sogar zu Todesopfern unter der ansässigen Bevölkerung kommen. Der lokale Charakter
seltener Starkregen, der bei den Menschen der Wüste bekannt ist, macht eine wirksame
Vorhersage fast unmöglich. Obwohl eine Fülle an Messdaten aus dem Gelände vorliegt,
werden die Möglichkeiten, ein Frühwarnsystem für Wadifluten einzurichten, eher
zurückhaltend beurteilt. Die meist nur kurzzeitige Abflussspitze als ein Charakteristikum von
Wadifluten bedeutet eine zusätzliche Unsicherheit der Schadensabschätzung in einem
Vorwarnsystem.
Die vorliegende Dissertation ist nach der Einführung in 5 Kapitel gegliedert. Im ersten
Kapitel wird die physisch-geographische Ausstattung des Untersuchungsraumes beschrieben.
Dabei geht es vor allem um die Gesteine und ihre Lagerung, einschließlich der Darstellung des
Kluftnetzes, und die Lockersedimente. Im speziellen Fall wurden die sandigen Sedimente des
kleinen Wadi Moreikh genau untersucht, um die Ablagerungsprozesse und die
paläoklimatischen Bedingungen zu erforschen. Das Alter der Sedimente wurde mit Hilfe
mehrerer OSL-Datierungen ermittelt. In Kapitel 1 wird außerdem das heutige Klima,
gegliedert nach Temperatur und Feuchtegang, Windverhältnisse und Verdunstung beschrieben.
Weiterhin geht es um die Darstellung von Wüstenböden und der in geringem Maße
vorhandenen Vegetation, deren Dichte über Satellitenbildauswertung ermittelt wurde.
In Kapitel 2 wird eine morphometrische Analyse der Einzugsgebiete der großen Wadis
im Untersuchungsgebiet vorgenommen. Sie ist in drei Teile gegliedert: Der erste Teil enthält
die morphometrische Analyse der Wadinetze, die aus zwei Hauptquellen, topographischen
Karten und DEMs übernommen wurden. Wadi- bzw. Gewässernetze werden als wichtige
Einflussfaktoren von Wadifluten angesehen. Eine Reihe statistischer Größen, wie etwa
Gewässerordnung, Bifurkationsgrad, Gewässerlänge, Gewässerdichte und Gewässergeometrie
werden im Einzelnen untersucht. Im zweiten Teil dieses Kapitels wird die morphometrische
Analyse der Einzugsgebiete, beruhend auf Relief, Ausdehnung und Grundrissform vorgestellt.

V
Der dritte Teil enthält die morphometrische Analyse der Schwemmfächer, aus der sich die El-
Qaá -Ebene zusammensetzt.
Kapitel 3 enthält die Darstellung des Oberflächenabflusses bei Starkregen sowie der
Versickerungsverluste. In erster Linie geht es um die detaillierte Beschreibung der Genese
und der Intensität von Regenfällen. Sie sind neben den Substratbedingungen die
Hauptursache für Wadiabfluss. Alle wichtigen Parameter werden untersucht, wie etwa
Niederschlagstyp, -verteilung, -intensität, -dauer, und -häufigkeit sowie die enge
Beziehung zwischen Niederschlag und Abflussgeschehen. Im zweiten Teil dieses Kapitels
werden Abschätzungen zu den Wasserverlusten durch Verdunstung und Infiltration
vorgenommen, da sie einen unmittelbaren Einfluss auf die Abflusshöhe haben. Im dritten
Teil des Kapitels werden alle abflusserzeugenden Faktoren zusammenfassend erläutert.
Kapitel 4 enthält grundlegende Aussagen zur Abschätzung von Flutereignissen; dies
ist wichtig, um eine Karte der von Fluten evtl. betroffenen Gebiete zu erstellen. Das
Kapitel besteht aus vier Teilen. Im ersten Teil geht es um die Abflussschätzung, die hierfür
verwendeten unterschiedlichen Methoden und deren Variablen, wie etwa Abflussbeginn,
Hauptabfluss, Abflussmenge sowie um eine Häufigkeitsanalyse von Wadifluten. Im
zweiten Teil wird eine Untersuchung extremer Abflussereignisse vorgestellt. Der dritte
Teil enthält die Karte der von Wadifluten betroffenen Bereiche, gegliedert nach
Wadieinzugsgebieten und nach Fluthöhe. Hierfür wurde ein DEM benutzt, um die
Abflussbahnen genau zu erfassen, vor allem aber um die Hauptabflussrinnen festzulegen,
die erfahrungsgemäß bei Fluten am gefährlichsten sind. Als Synthese wird im vierten Teil
die Risikokarte des gesamten Untersuchungsgebietes präsentiert, die von großer
Bedeutung für die Planung in der Region sein dürfte.
Im fünften und letzten Kapitel werden Ausführungen zur möglichen Dämpfung von
starken Abflussereignissen gemacht. Es besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil geht es um
eine Methode, die geeignet erscheint, Wadifluten voherzusagen. Im zweiten Teil geht es
um die Diskussion der Vor- und Nachteile von Methoden, die helfen könnten, die
Auswirkung von Flutereignissen abzumildern. Hier sind im Wesentlichen technische
Eingriffe gemeint. Zum Schluss werden im dritten Teil die Entwicklungsperspektiven für
das Untersuchungsgebiet, die El-Qaá -Ebene aufgezeigt, die in der ägyptischen
Landesplanung einen hohen Stellenwert besitzen.


VI
Summary
The arid regions are dominated to a much larger degree than humid regions by
major catastrophic events. Although most of Egypt lies within the great hot desert belt;
it experiences especially in the north some torrential rainfall, which causes flash floods
all over Sinai Peninsula. Flash floods in hot deserts are characterized by high velocity
and low duration with a sharp discharge peak. Large sediment loads may be carried by
floods threatening fields and settlements in the wadis and even people who are living
there.
The extreme spottiness of rare heavy rainfall, well known to desert people
everywhere, precludes any efficient forecasting. Thus, although the limitation of data
still reflects pre-satellite methods, chances of developing a warning system for floods in
the desert seem remote. The relatively short flood-to-peak interval, a characteristic of
desert floods, presents an additional impediment to the efficient use of warning
systems.
The present thesis contains introduction and five chapters, chapter one points
out the physical settings of the study area. There are the geological settings such as
outcrop lithology of the study area and the deposits. The alluvial deposits of Wadi
Moreikh had been analyzed using OSL dating to know deposits and palaeoclimatic
conditions. The chapter points out as well the stratigraphy and the structure geology
containing main faults and folds. In addition, it manifests the pesent climate conditions
such as temperature, humidity, wind and evaporation. Besides, it presents type of soils
and natural vegetation cover of the study area using unsupervised classification for
ETM+ images.
Chapter two points out the morphometric analysis of the main basins and their
drainage network in the study area. It is divided into three parts: The first part manifests
the morphometric analysis of the drainage networks which had been extracted from two
main sources, topographic maps and DEM images. Basins and drainage networks are
considered as major influencing factors on the flash floods; Most of elements were
studied which affect the network such as stream order, bifurcation ratio, stream lengths,
stream frequency, drainage density, and drainage patterns. The second part of this