Hydraulik I W. Kinzelbach Gerinneströmung (2) (mit Reibung)
Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (1)
Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (2) Spez. Energiehöhe Energiehöhe Sohlgefälle Energieliniengefälle Wasserspiegelgefälle
Normalabfluss (1) Stationärer, gleichförmiger Abfluss, bei dem die antreibende Kraft (Hangabtriebskomponente des Fluidgewichts) mit der Reibungskraft aus der Sohlschubspannung im Gleichgewicht steht. Gleichförmiger Abfluss
Normalabfluss (2) Impulssatz S1=S2 tom=Mittelwert der Sohlschubspannung t Lu= benetzter Umfang
Hydraulischer Radius rhy=A/Lu Hydraulischer Radius rhy=A/Lu Fläche benetzter Umfang hydraulischer Radius pd2/4 pd d/4
Fliessformel für Normalabfluss (1) Verlustformel für das rauhe Rohr (Re sehr gross) Rohrdurchmesser durch 4*rhy ersetzt: und Fliessgesetz nach Darcy-Weissbach
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
Rauhigkeitsbeiwerte für Gerinne kst in m1/3/s Beispiele: Flussbett mit fester Sohle 40 Flussbett mit Geröll 30 Wildbach 20 Erdkanal in festem Material glatt 60 Mauerwerk 60 Zementglattstrich 100 Grobe Betonauskleidung 55 Geschliffener Zementputz 100 Glatte Gerinne weisen grosse, rauhe Geinne kleine kst auf
Diagramm zur Bestimmung der Normalabflusstiefe
Hydraulisch günstige Gerinneform Bei konstanter Querschnittsfläche A ist Q am grössten, wenn Lu ein Minimum annimmt. Günstigstes Rechtecksgerinne Günstigstes Trapezgerinne
Gegliederte Querschnitte Näherung: Manning-Strickler in jedem Teilabschnitt gültig Wasserspiegel im Querschnitt horizontal Energiegefälle in jedem Teilabschnitt gleich n Teildurchflussflächen
Freispiegelabfluss in kreisförmigen Kanalrohren Vollfüllung: Teilfüllung:
Örtliche Verluste in Gerinnen Pfeilerstau = Verbauungsgrad = SbPfeiler/bges d0 = Formbeiwert des Pfeilers
Örtliche Verluste in Gerinnen Sohlschwelle
Örtliche Verluste in Gerinnen Rechenverluste a = lichter Stababstand, b=Stabdicke, b Formbeiwert 1.7-2.5, d Verlegungsgrad
Kontrollbauwerke (1) Unterströmt Überströmt Planschütz Segmentschütz Messwehr Rundkroniges Wehr
Kontrollbauwerke (2) Typische h-Q-Linien Günstiger für Regelung von Q Günstiger für Regelung von h
Kontrollbauwerke (3) Venturi Messgerinne
Scharfkantiger Überfall (1) bzw.
Scharfkantiger Überfall (2) m hängt von relativer Überfallhöhe ab Im linearen Bereich gilt m=0.611+0.075 h1/w
Hydrodynamisch geformter Überfall
Überfallbeiwerte rundkroniger Wehre
Dreieckswehr Gut für kleine Abflüsse: Spreizung des Messbereichs
Breitkroniges Wehr
Unterströmtes Schütz mit
Abflussmessung (1) - Auslitern - Geschwindigkeitsmessung und Multiplikation mit zugehörigem Fliessquerschnitt Venturigerinne
Abflussmessung (2) - Messwehre Echolot zur Bestimmung von h Q aus fester Beziehung zwischen Abfluss und Wassertiefe im Oberwasser
Ungleichförmige Abflüsse
Ungleichförmige Abfüsse
Kontinuitätsgleichung Energiegleichung & Kontinuitätsgleichung
Bsp.: strömend zum Wehr
Bsp.: ‚frisch schiessend‘
Bsp.: schiessend aber weniger steil
Bsp.: schiessend, zu wenig steil
Bsp.: schiessend, eingestaut