Hydraulik I W. Kinzelbach Gerinneströmung (2) (mit Reibung)

Präsentation zum Thema: "Hydraulik I W. Kinzelbach Gerinneströmung (2) (mit Reibung)"—  Präsentation transkript:

1 Hydraulik I W. Kinzelbach Gerinneströmung (2) (mit Reibung)

2 Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (1)

3 Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (2)
Spez. Energiehöhe Energiehöhe Sohlgefälle Energieliniengefälle Wasserspiegelgefälle

4 Normalabfluss (1) Stationärer, gleichförmiger Abfluss, bei dem die antreibende Kraft (Hangabtriebskomponente des Fluidgewichts) mit der Reibungskraft aus der Sohlschubspannung im Gleichgewicht steht. Gleichförmiger Abfluss

5 Normalabfluss (2) Impulssatz S1=S2 tom=Mittelwert der
Sohlschubspannung t Lu= benetzter Umfang

6 Hydraulischer Radius rhy=A/Lu
Hydraulischer Radius rhy=A/Lu Fläche benetzter Umfang hydraulischer Radius pd2/4 pd d/4

7 Fliessformel für Normalabfluss (1)
Verlustformel für das rauhe Rohr (Re sehr gross) Rohrdurchmesser durch 4*rhy ersetzt: und Fliessgesetz nach Darcy-Weissbach

8 Fliessformel für Normalabfluss (2)
liefern unter Verwendung der Näherungsformel die Manning-Strickler-Formel kst hat die Dimension m1/3/s kst hängt mit der äquivalen- ten Sandrauhigkeit k zusammen über

9 Rauhigkeitsbeiwerte für Gerinne
kst in m1/3/s Beispiele: Flussbett mit fester Sohle 40 Flussbett mit Geröll Wildbach Erdkanal in festem Material glatt 60 Mauerwerk Zementglattstrich Grobe Betonauskleidung 55 Geschliffener Zementputz Glatte Gerinne weisen grosse, rauhe Geinne kleine kst auf

10 Diagramm zur Bestimmung der Normalabflusstiefe

11 Hydraulisch günstige Gerinneform
Bei konstanter Querschnittsfläche A ist Q am grössten, wenn Lu ein Minimum annimmt. Günstigstes Rechtecksgerinne Günstigstes Trapezgerinne

12 Gegliederte Querschnitte
Näherung: Manning-Strickler in jedem Teilabschnitt gültig Wasserspiegel im Querschnitt horizontal Energiegefälle in jedem Teilabschnitt gleich n Teildurchflussflächen

13 Freispiegelabfluss in kreisförmigen Kanalrohren
Vollfüllung: Teilfüllung:

14 Örtliche Verluste in Gerinnen
Pfeilerstau  = Verbauungsgrad = SbPfeiler/bges d0 = Formbeiwert des Pfeilers

15 Örtliche Verluste in Gerinnen
Sohlschwelle

16 Örtliche Verluste in Gerinnen
Rechenverluste a = lichter Stababstand, b=Stabdicke, b Formbeiwert , d Verlegungsgrad

17 Kontrollbauwerke (1) Unterströmt Überströmt Planschütz Segmentschütz
Messwehr Rundkroniges Wehr

18 Kontrollbauwerke (2) Typische h-Q-Linien Günstiger für Regelung von Q
Günstiger für Regelung von h

19 Kontrollbauwerke (3) Venturi Messgerinne

20 Scharfkantiger Überfall (1)
bzw.

21 Scharfkantiger Überfall (2)
m hängt von relativer Überfallhöhe ab Im linearen Bereich gilt m= h1/w

22 Hydrodynamisch geformter Überfall

23 Überfallbeiwerte rundkroniger Wehre

24 Dreieckswehr Gut für kleine Abflüsse: Spreizung des Messbereichs

25 Breitkroniges Wehr

26 Unterströmtes Schütz mit

27 Abflussmessung (1) - Auslitern
- Geschwindigkeitsmessung und Multiplikation mit zugehörigem Fliessquerschnitt Venturigerinne

28 Abflussmessung (2) - Messwehre Echolot zur Bestimmung von h
Q aus fester Beziehung zwischen Abfluss und Wassertiefe im Oberwasser

29 Ungleichförmige Abflüsse

30 Ungleichförmige Abfüsse

31 Kontinuitätsgleichung
Energiegleichung & Kontinuitätsgleichung

32 Bsp.: strömend zum Wehr

33 Bsp.: ‚frisch schiessend‘

34 Bsp.: schiessend aber weniger steil

35 Bsp.: schiessend, zu wenig steil

36 Bsp.: schiessend, eingestaut