Elv

En elv (av norr. alfr = alv) er en strøm av vann som renner gjennom et far i landskapet, på grunn av jordens gravitasjon. En spesielt stor og bred elv kan kalles en flod, et uttrykk som er mest benyttet til å beskrive større flommende elver utenfor Skandinavia. Er vannføringen svært liten, kan spesielt små og smale elver (naturlige vassfar i terrenget) kalles en bekk, mens mer sakteflytende og noe større vannmasser ofte kalles en å. Elver som er farbare for båter, spesielt litt større båter, kan også kalles en vannvei. Vannressursene innenfor samme nedbørsfelt kalles gjerne et vassdrag, og hver av disse ressursene har sine egne økosystemer og består som regel av en rekke ulike habitater. De inngår alle som én i vannets kretsløp.
Elver og innsjøer dannes gjennom tilsig av vann i et nedbørsfelt, fordi vann alltid søker mot det laveste punktet i terrenget. På vei mot det laveste punktet kan vannansamlingene danne bekker og småelver mellom småvann og mindre innsjøer, inntil vannansamlingen blir så stor at vi kaller det en elv. Summen av alt dette kaller man et vassdrag. Nye elver dannes gjerne ved utløpet av en innsjø eller der to elver møtes. Slike møtesteder har derfor ofte fått navnet Åmot (å-møte) på norsk. Stedet der vannet samler seg i terrenget og danner bekker og elver kalles gjerne et bekkefar eller elvefar, alternativt et bekkeleie eller elveleie, eller også et bekkeløp eller elveløp.
Elvene eroderer landskapet og former elvedaler, som kan være både grunne og dype. Grunne elvedaler kan nærmest framstå som sletteland, der elven er omgitt av løsmasser. Dype elvedaler kan være V-formet og derfor kalles en V-dal eller U-formet og kalles en U-dal, kanskje omgitt av åser og bratte fjell og skrenter. I løsmasser vil en kalle sidene av elven for dens bredder. Der kan det dannes såkalte meandere, som er store elvesvinger som er i stadig endring. Om elveløpet tar en ny vei, dannes det en såkalt kroksjø av den gamle elvesvingen. Der vannet i elven har stort fall, eller endog faller loddrett, snakker man om en foss.
Glomma som er Norges største elv, og er hovedelv i Glommavassdraget, som har et totalt areal på 42 441 km² (hvorav 422 km² ligger i Sverige). Den har en middelvannføring på 705 m³/s. Verdens største elv målt i vannføring er Amazonas, beregnet til å ha en middelvannføring 120 000 m³/s. Amazonas har et estimert nedbørsfelt på rundt 6,9 millioner km² og har sin utbredelse på begge sider av ekvator. Ved flom er nedre del av elva nærmere 200 km bred.

Etymologi

Ordet elv er samme ord som det tyske elvenavnet «Elben», i norrønt kalt Saxelfr. Av dette er navnet på landet mellom Glomma og Göta älv kalt Alfheimar. Et annet stedsnavn av samme opprinnelse er Alfarheimr, i dag kalt Elverum, og Alvdal (i betydningen elvedal). Ordet flod kommer av norrønt flóð som betyr oversvømmelse. Ordet å (mindre elv) kommer av norrønt á og har samme opprinnelse som det latinske aqua, som betyr vann.

Norske elver og deres dannelse

Den skjeve landhellingen av Skandinavia i tertiær tid (1,8-65 millioner år siden) har skapt Langfjella med slake skråninger mot øst og sør, og bratte skråninger med daler og fjell mot vest. Siste istid fra 120 000 til 10 000 år siden da Skandinavia lå under den tykke innlandsisen formet landskapet slik som det er i dag. Altså fjell, dype U-daler, Hengedaler, botener og israndavsetninger (morenesand). Alt dette har skapt innsjøer og elver. Tiden fra siste istid er for kort til at vannets erosjon skulle ha klart å jevne ut elevprofiler og dalsider, derfor er trappetrinnprofiler vanlige og i hver av disse er det ofte innsjøer.

Dannelse av elver i et nedbørfelt

Ved nedbør vil regndråpene væte bakken og infiltrere den. Dette vannet blir til markvann, og det som trenger enda dypere ned blir til grunnvann. Ikke alt vannet går ned i grunnen, og når marken er mettet, altså ikke kan ta opp mer vann, vil nedbøren flyte på bakken. Vannet danner små pytter og renner videre fra pytt til pytt. Etter hver blir vannstrømmen til små bekker, som igjen blir til elver. Jo lenger ned i nedbørfeltet vannet kommer, desto mer markvann og grunnvann følger med ut i bekkene og elvene. Ikke all nedbøren følger med ut i elvene, men vil tas opp i vegetasjonen eller fordampe. Cirka 20 % eller mer blir tatt opp i vegetasjonen.
Forholdene i nedbørsfeltet er avgjørende for en del fysiske egenskaper som en elv har, som vannføring og flom. Løsmasser, vegetasjon, snø og breer vil magasinere vann, og dette vil føre til at vannføringen i elvene ikke nødvendigvis fører med seg alt vannet nedbøren bringer. Et bratt nedbørsfelt i høyfjellet vil således kunne gi rask avrenning og flom ved stor nedbør. Motsatt vil et stort område med mange forskjellige naturtyper gi mer dempet vannføring.

Strømningen i elven

Når vannet strømmer meget sakte og i grunne partier kan en ha det som kalles for laminær strømning. Denne typen veskestrøm er kjennetegnet av at små avsnitt av vannet beveger seg parallelt i strømningsretningen. I en elv vil dette knapt være tilfelle noe sted, derimot er det stort sette alltid turbulente strømninger i en elv. Vann som strømmer slik at en kan få bølger til å forplante seg i overflaten mot strømmen har en strømmende bevegelse. Hvis dette derimot ikke er mulig, er vannstrømmen strykende. Grensen mellom strykende og strømmende hastighet er 3 m/s forutsatt at vanndybde er 1 m.

Oppløst stoff

Via nedbøren kommer grunnstoffene natrium, magnesium og klor, i tillegg til salt fra havet, disse vil være med i vannets kretsløp videre over landjorden. Avstanden fra kysten bestemmer konsentrasjonen av løste stoffer og saltet fra havet vil typisk avta, mens andre typer salt fra landjorden vil kunne komme til etterhvert. Nedbøren over Norge vil typisk ha et saltinnhold på 10 mg/l. Havet har til sammenligning en konsentrasjon på 35 000 mg/l. 
I tillegg til salt i nedbøren, vil den del av regnet som blir til grunnvann få en betydelig større konsentrasjon av mineralsalter. Disse har forbindelser bestående av sulfat og klorid, i tillegg til de som allerede er nevnt over. Vann som beveger seg som mark- og grunnvann får svært stor kontaktflate med mineralene, altså grus, sand og enda mindre finstoffer, dette gir store muligheter for oppløsning i vannet. I tillegg kommer at grunnvannet beveger seg sakte, slik at vannets opphold i jordoverflaten er lang. Konsentrasjonene kan da bli på 100-400 mg/l. I tillegg til salter, vil andre typiske stoffer med høy konsentrasjon i grunnvann være jern, mangan og kalsium. Grunnvann i områder med marin leire vil i tillegg ha store mengder koksalt. Grunnvannet er et viktig bidrag til konsentrasjonene av mineraler og salt i elvevannet, men en stor del av vannet i en elv er allikevel overflatevann med betydelig mindre konsentrasjon av slike stoffer. Ved å måle konsentrasjonen av salter i elvevannet kan en anslå hvor stor del av vannet som er grunnvann og overflatevann. I elva Leira i Akershus fylke er andelen grunnvann funnet til å være omtrent 30 % som årsmiddel. Bidraget av grunnvann vil være mer betydningsfullt om vinteren og en har målt denne til å utgjøre 55 – 90 % i noen elver.

Bunntransport

Stein og grus fraktes med strømmen i bunnen av elvene. Desto større fart, desto større steiner kan flyttes, og ved flom kan en høre steiner rumle og buldre. Med en hastighet på vannet på 2 m/s vil steiner på rundt 1 cm i diameter kunne flyttes. Vannstrømmen fører til at steiner både skyves og ruller. Med sterk strøm og mye turbulens virker det som om steinene hopper i elva. Disse hoppebevegelsene kan være så sterke at det virker som om stein beveger seg mer som ved suspensjon.

Sedimentasjon

Sedimentene blir fraktet nedover elven og blir lagt igjen lengre nede hvor elven renner langsomt og ikke lenger har sterk nok strøm til å holde partiklene i bevegelse. Denne sonen kalles sedimentasjonssonen. Ofte er denne sonen preget av våtmarksområder, dammer, meandere og elvedelta hvor elva møter havet. Dette er den mest næringsrike delen av en elv og  her finnes det største antallet organismer. De bentiske organismene blir her utkonkurrert av andre organismer i og utenfor elven.

Flom

I Norge er Storofsen den mest kjente flomkatastrofen i juli 1789 der 68 mennesker omkom. Vannføringen var da sannsynligvis 5 000 m³/s ved Øyeren og nedover. Flom i en elv er forøvrig karakterisert av at vannføringen er uvanlig stor, og at elva går over sine bredder. Fra tidligere tider er det en rekke historier og mytologiske fortellinger om flom. En av de verste katastrofene fra moderne tid er flom i Yangtze i 1931 der fire millioner mennesker omkom på grunn av hungersnød da risavlingene ble ødelagt. Aller størst flomvannføring har Amazonas som er målt til 279 000 m³/s, imidlertid antaes det at høyest flom vil kunne bli mellom 310 og 320 000 m³/s. Et spesielt fenomen er Jökulhlaup som skjer når bredemte innsjøer på Island plutselig tappes. Vulkanen Katla har ved utbud forårsaket Jökulhlaup med en vannføring i tilhørende elv som kortvarig sannsynligvis kan være på 100 000 m³/s. 
I Norge forekommer de største flommene når snøsmeltingen om våren skjer samtidig med kraftig regn. Storofsen i Glomma i 1995 er et eksempel. Noe som bidrar til å gjøre denne typen flommer store er at marken er mettet og lite vann kan infiltrere. Dessuten har snøen som allerede er fuktig på denne tiden av året liten evne til å ta opp ytterligere vann fra nedbøren.

Høst- og vårflom

Vårflommene har sammenheng med snøsmeltingen og er karakterisert ved store døgnvariasjoner i vannføringen i vassdraget. Typisk har vårflommen sitt høydepunkt i april-juni i norske vassdrag. Vassdragene som munner ut i Oslo-fjorden har sitt maksimale vannføring senere enn vassdragene på Vestlandet. I mai og juni oppstår en ny flom når snøen i fjellområdene og høyereliggende skogsområder på Østlandet smelter. Store vårflommer er typiske for de store nedbørsfeltene som en finner på Østlandet og i Finnmark. Langs kysten fra Troms og sørover er det derimot høst- og vinterflommene som er størst. Her er det gjerne slik at mye snø smelter i løpet av vinteren, dermed kommer det flere mindre flommer utover vinteren. En annen grunn er ujevn fordeling av nedbøren over året, slik at det kommer med nedbør om høsten enn om våren. 
Snøsmeltingen er en viktig prosess for vårflom, og inntreffer når hele snødekket har fått en temperatur på 0 °C. Før dette inntreffer er det gjerne en del vann som er kapillært bunnet i de øverste lagene av snømassene. Hurtigheten for avgivelse av smeltevann er avhengig av solstråling, konveksjon med luft, kondensasjon til luften fra snøoverflaten, varmeledning fra bakken og varmetilskudd fra nedbør. Albedo for nysnø er høy, rundt 90 %, men for gammel skitten snø er denne gjerne 50 %. Solstråling, selv på overskyete dager, har stor betydnin for energitilførselen til smelteprosessen. Den konveksjon betyr også mye, spesielt ved vind, mens ved stille være er den ubetydelig. De to siste faktorene for snøsmeltingen har mindre betydning, men regnvære kommer som et tillegg til selve smeltevannet. Ved snøsmelting i klart vær vil det oppstå to maksima, dette første er midt på dagen når solstrålingen er mest intens. Det andre inntreffer på ettermiddagen når lufttemperaturen er størst. Spesielt store vårflommer kan inntreffe når snøsmelting og sterk nedbør inntreffer samtidig på slutten av perioden for snøsmelting. Snøsmeltingen kan bli kraftig på grunn av varmetilførselen i regnet. Samtid har snøen nå liten evne til å akkumulere vann, og en tredje faktor er at bakken gjerne er mettet av vann, spesielt om det er tele. Under Vesleofsen var forholdene mer eller mindre som dette.

Regnflom

Regnflommer kommer hurtig, spesielt i flomelver, karakterisert med små nedbørfelt og få innsjøer. Et eksempel på en stor flomelv er Saltdalselva i Nordland. Et mål på bidraget fra et nedbørfelt og en mulighet for å sammenligne flommer i forskjellige elver er spesifikk flomavløp. Dette måles i liter vann per sekund og per kvadratkilometer. På vestlandet kan de største flomavløpene oppstå i elver som har bratte, små nedbørsfelt med liten vegetasjon. Det er for slike elver funnet at avløpet fra felten kan være 3 000 l/s km². Enda større avløp vil en finne i byer, og i Oslo ble det 13. juli 1984 målt 10 300 l/s km² fra et område i vestre Vika. Til sammenligning var avløpet fra nedbørfeltene til Glomma under Storofsen ikke mer enn 120 l/s km².

Flom og betydning for livet i elvene

Som nevnt er ofte flomperioder både på våren og høsten hvor elvene renner over sine bredder og legger igjen sedimenter på flomsletta. Her tar de også med seg nye sedimenter nedover elva igjen. Den utveksler da næringsstoffer og sediment med flomsletta, noe som er viktig for det terreste system.

Flom på grunn av klimaendringer

De siste årene har det vært hyppige flommer i Norge som relateres til klimaendringer. NVE har gjort studier for å si noen om hyppigheten, størrelsen og konsekvenser på lang sikt Sannsynligheten for slike hendelser er prognosert til å øke. Der årets største flom er en regnflom, kan flommene komme til å bli større. Langs kysten vil flommene komme til å øke med 20 – 60 % mot slutten av dette århundre. Lokale ekstreme flommer der små bratte elver får svært stor vannføring kortvarig vil  kunne øke.

Isdannelse

I elver skjer isdannelsen når det er vedvarende kulde og temperatur rundt null. Prosessen kalles kjøving og skjer ved at det på overflaten dannes en meget tynn film av is. I en elv er det til enhver tid turbulent strømning, om en ser vekk fra de stille partier i elva. Dermed vil isfilmen meget snart blandes ned i elvevannet. Her vil iskrystallene enten bli til flytende starr, fast is eller bunnis. Sarr og bunnis er helt helt forskjellig fra stålis som dannes på stille vann. Isen som dannes i bunne av en elv er grovkornet og svampaktig. I elven er det gjerne også underkjølt vann, altså vann med temperatur under 0 °C. Iskrystaller som strømmer i vannet vil dermed virke som krystallisasjonskjerner som stadig mer is danner seg rundt. 
Isdannelsen i elv er sterkt avhengig av strømningshastighet og temperaturen. Ved moderate strømningshastigheten vil is vokse ut fra breddene av elva og ut. Er det tilstrekkelig kald er det sarr i overflaten av vannet og denne fester seg på isen som har vokst ut fra breddene på langs. Er farter til vannet mindre en ca. 0,4 m/s vil sarr også feste seg på is som ligger på langs av elva. Er vannhastigheten større en ca. 0,5 – 0,8 m/s vil det ikke være sarr i overflaten. All star flyter i vannmassene, men noe av dette vil kunne feste seg på bunnen i strykpartiene. Der det er grunt og på tverrgående partier vil det dannes øyer av is. Disse kan utvikle seg videre til isdammer som bygger seg opp og får vannet til å bli mer rolig, dermed fortsetter prosessen enda hurtigere. Elva kan det dannes mange slike dammer som ser ut som terrasser. 
Videre tilfrysing stopper opp når det er etablert terrasser. På grunn av den lille oppvarming av vannet som skjer på grunn av kinetisk energi som strømmende vann har, vil det dannes passasjer gjennom terrassene. Om lufttemperaturen er stabil utover vinteren vil også isforholdene i elven være stabile. Endres derimot temperatur eller vannføringen i elva kan isdemmningene briste, is farer med strømmen og tar med seg nedenforliggende isdammer. Dette det kan bli større eller mindre flommer av is og vann, noe som kalles for isganger. En stor mengde is flyter nedover i elva og stopper ikke opp før det er noe som holder isen tilbake, for eksempel at elva skifter retning. Om det nå fremdels er kald være vil den isfrie elva få stor produksjon av starr. Dette kan igjen feste seg i demningen av is som ble dannet av isgangen. Dermed kan en få en ny og enda større oppdemning.

Livet i elvene

Næringsinnholdet i elven bestemmes som oftest av hva som skjer oppstrøms i elvesystemet. Etterhvert som elva renner mot havet samles næringsstoffer opp og elva blir mer og mer næringsrik. Norske elver er som regel svært næringsfattige, de har sitt utspring i fjellene og har en svært kort transportsone før de møter havet. Næringen i de norske elvene kommer som oftest fra døde organismer (detritus) fra planter fra det terreste systemet og døde organismer som omkom oppstrøms. En annen ting som skjer i større elvesystemer er at temperaturen stiger når elven kommer nærmere kysten. 
Dette gjør elven til et spesielt og variert system med mange forskjellige habitater. De mange habitatene betyr at biodiversiteten i elvene kan være stor. Som nevnt er temperaturen i vannmassene stort sett de samme i et tverrsnitt av elva, en annen spesielt ting med elvene er at de er oksygenrike hele året. 
Fordi bunnmaterialet stadig er i bevegelse og vannet gjerne har stor hastighet, er det færre dyr og planter enn i innsjøer og dammer. Større panter vil for eksempel derfor ha vanskelig for å finne feste og slå rot. Allikevel finnes det mange spesialiserte organismer i elvene og spesielt ned mot bunnen der strømningene er mindre og der stein og grus gir beskyttelse. Larver av steinflue, døgnflue og knott er vanlige i elver. I mer sakte rennene partier finnes planter som tjønnakse og elvesnele, inn mot land er det ofte gress, mose og starregress, foruten bjørkeskog og andre lauvtrær. Selv i breelver som har stor transport av sedimenter kan det være tykke mosetpper. Mosen nyttiggjør seg av karbondioksin i atmosfæren som elvevannet stadig blander ned i vannmassene. 
Typiske fugler som holder til i elver er ender, sniper og spover, og den norske nasjonalfuglen fossekall. Fossekallene er tilpasset et liv i elver og finner maten sin der. Den kan lukke ører og nesebor når den piler bortover elvebunnen på jakt etter steinfluelarver, småkreps og snegler. Fossekallen kan stoppe letingen på elvebunnen brått, dukke opp på overflaten og fly øyeblikkelig bort. Oter og bever er eksempler på dyr som er spesialisert seg på et liv i og nært rennende vann. 
I anadrome vassdrag kommer det fisk fra havet for å gyte, de vanligste er laksefisk som laks, sjøørret og sjørøye. Disse fiskene har yngelstadiet sitt i elvene, men lever vanligvis hele livet sitt ute i havet. Foruten disse fiskene er ørret, røye, gjedde , abbor og mort spesialisert til kun å leve i ferskvann i elver, bekker og innsjøer.