HYDRAULIK UND HYDROMECHANIK Übungsteil - Department ...

HYDRAULIK UND HYDROMECHANIK – ÜBUNGSTEIL
Rundkronige und scharfkantige Wehre
Bei jenen Wehrströmungen, bei denen sich entweder nach der Wehrkante ein freier Strahl mit einer
der freien Atmosphäre ausgesetzten Strahlober- als auch -unterfläche ausbildet oder bei denen der
Abfluss unmittelbar über dem Wehrrücken (unterwasserseitig) praktisch drucklos erfolgt und die als
freie Überfallströmungen bezeichnet werden könnten, sind die meisten Berechnungsansätze von
schwach ungleichförmigen Gerinnen jedenfalls nicht zutreffend. Um bei solchen Wehren entweder
bei gegebener Überfallhöhe den Abfluss oder bei gegebenem Abfluss die Überfallhöhe ermitteln zu
können, muss daher entweder die Überfallhöhe-Abfluss-Beziehung (auch als Wehrcharakteristik
bezeichnet) oder zumindest der Überfallbeiwert µ (unter Annahme der Gültigkeit der Poleni-Formel)
bekannt sein.
Breitkronige Wehre
Im Gegensatz zu rundkronigen und scharfkantigen Wehren erfolgt die Überströmung von breitkronigen
Wehren, also z. B. stark überhöhten Sohlschwellen insbesondere mit flachen Rampen, mit
annähernd parallelen Strombahnen und damit ähnlich wie in leicht ungleichförmigen Gerinnen.
Insbesondere kann als erste Näherung angenommen werden, dass sich über dem Wehrrücken die
Grenztiefe einer gleichförmigen Strömung in einem Rechteckprofil mit gleicher Breite einstellt.
Wenn die Zuströmgeschwindigkeit im Oberwasser klein und die Geschwindigkeitshöhe dort vernachlässigbar
ist, sollte die Überfallhöhe etwa der minimalen Energiehöhe über dem Wehrrücken
entsprechen.
62.) Im Zuge einer Flussregulierung ist das bestehende Gefälle durch die Errichtung von
Absturzbauwerken zu verringern.
a) Welches Regulierungsgefälle ist zu wählen, damit in dem 13,50 m breiten Flussbett
ein Hochwasserabfluss von Q = 50 m 3 /s bei einer mittleren Durchflussgeschwindigkeit
von 1,54 m/s gewährleistet ist? Der Rauigkeitsbeiwert nach
STRICKLER kann mit k St = 35,0 angenommen werden. Ufer 1 zu 2,0 geböscht.
b) Wie groß sind die Höhen der Absturzbauwerke mindestens anzuordnen, um eine
wirksame Verminderung der mechanischen Energie zu erreichen?
63.) Um welches Maß steigt bei Hochwasser der Oberwasserspiegel eines Flusses über
die Krone eines 25,50 m breiten, festen Überfallwehres an, wenn der maximale Abfluss
75,00 m 3 /s beträgt? Der Abflussbeiwert ist mit µ = 0,75 anzunehmen.
64.) Der unter 12° geneigte Rechen eines Tiroler Wehres liegt innerhalb eines 2,5 m breiten
Gerinnes mit Rechteckquerschnitt. Die Rechenstäbe sind 2 cm dick und liegen in
4 cm lichtem Abstand. Der Kontraktionsbeiwert µ kann mit 0,9 angenommen werden.
Folgende Fragen sind zu beantworten:
a) Wie lang muss der Rechen werden, wenn Q o = 7,0 m 3 /s zufließen und vollständig
in das abzweigende Gerinne gelangen sollen?
Überfälle S. 85