Hydraulik der Gerinne und Gerinnebauwerke

Inhaltsverzeichnis

• 1. Grundlagen der Gerinnehydraulik.
• 1.1 Die Grundgleichungen der eindimensionalen Strömungsanalyse.
• 1.1.1 Allgemeine Bemerkungen.
• 1.1.2 Die Kontinuitätsgleichung.
• 1.1.3 Die Energiegleichung.
• 1.1.4 Die Impulsgleichung.
• 1.1.5 Zur Anwendung der Grundgleichungen.
• 1.1.5.1 Allgemeines.
• 1.1.5.2 Geschwindigkeitsverteilung.
• 1.1.5.3 Druckverteilung.
• 1.2 Gesetzmäßigkeiten des stark ungleichförmigen Abflusses.
• 1.2.1 Energiebetrachtung; die Grenztiefe.
• 1.2.2 Kontrollbedingungen für den Gerinneabfluß.
• 1.2.3 Impulsbetrachtung; der Wechselsprung.
• 2. Bemessung und Gestaltung von Tosbecken.
• 2.1 Bemessung grundlegender Tosbeckentypen.
• 2.1.1 Allgemeine Bemerkungen.
• 2.1.2 Tosbecken mit positiver Stufe.
• 2.1.3 Tosbecken mit Schwelle und Zahnschwelle.
• 2.1.4 Tosbecken unterstrom eines freien Überfalls.
• 2.1.5 Tosbecken mit Rückstau.
• 2.1.6 Tosbecken besonderer Bauart.
• 2.2 Stabilisierung des Wechselsprungs.
• 2.2.1 Tosbecken mit Prallblöcken oder Schwellen.
• 2.2.2 Tosbecken mit Sohlenvertiefung oder negativer Stufe.
• 2.2.3 Tosbecken mit seitlicher Aufweitung.
• 2.2.4 Tosbecken unterstrom eines geneigten Gerinnes.
• 2.3 Wechselsprung und Luftbeimengung.
• 2.3.1 Einfluß der Vorbelüftung auf den Wechselsprung.
• 2.3.2 Luft- und Sauerstoffeintrag im Wechselsprung.
• 3. Bemessung von Kontrollbauwerken.
• 3.1 Kontrollbauwerke und Abfluß: Anmerkungen zur Koeffizientenhydraulik.
• 3.2 Unterströmte Bauwerke.
• 3.2.1 Tiefschütze.
• 3.2.2 Freispiegelschütze mit freiem Abfluß.
• 3.2.2.1 Das unterströmte Schütz.
• 3.2.2.2 Einfluß der Reynolds-Zahl.
• 3.2.2.3 Maßstabseffekte.
• 3.2.2.4 Unterströmte Freispiegelschütze besonderer Bauart.
• 3.2.3 Freispiegelschütze mit rückgestautem Abfluß.
• 3.3 Überströmte Bauwerke.
• 3.3.1 Wehre und Schwellen mit vollkommenem Überfall.
• 3.3.1.1 Scharfkantige Wehre und Schwellen.
• 3.3.1.2 Wehr mit Überfallrücken.
• 3.3.1.3 Überströmte Wehrverschlüsse besonderer Bauart.
• 3.3.1.4 Breitkroniges Wehr, Venturikanal.
• 3.3.1.5 Maßstabseffekte.
• 3.3.2 Wehre mit unvollkommenem Überfall.
• 3.3.3 Wehre besonderer Art.
• 3.4 Gleichzeitig über- und unterströmte Bauwerke.
• 4. Übergangsbauwerke und Einbauten in Gerinnen.
• 4.1 Örtliche Energieverluste.
• 4.1.1 Allgemeine Bemerkungen.
• 4.1.2 Verlust bei Einbauten (Pfeilerstau).
• 4.1.2.1 Allgemeines.
• 4.1.2.2 Einfluß der Form und der Reynolds-Zahl.
• 4.1.2.3 Rauheits- und Turbulenzeinflüsse.
• 4.1.2.4 Sohlen- und Endeinflüsse.
• 4.1.2.5 Welleneinfluß.
• 4.1.2.6 Einfluß von Bauwerksschwingungen.
• 4.1.2.7 Verbauung und Nachbarbauten.
• 4.1.3 Verlust bei Querschnittsänderungen (strömender Abfluß).
• 4.1.3.1 Allgemeines.
• 4.1.3.2 Querschnittserweiterungen.
• 4.1.3.3 Quer schnittsverengungen.
• 4.1.3.4 Einlaufverlust.
• 4.1.3.5 Brückenwiderlager und eingestaute Brücken.
• 4.1.4 Umlenk- und Verzweigungsverluste (strömender Abfluß).
• 4.1.4.1 Krümmungen.
• 4.1.4.2 Verzweigungen und Vereinigungen.
• 4.2 Übergangsbauwerke für strömenden Abfluß.
• 4.2.1 Allgemeine Bemerkungen.
• 4.2.2 Gerinneverengungen und Einlaufbauwerke.
• 4.2.3 Gerinneerweiterungen und Auslaßbauwerke.
• 4.2.4 Gerinnekrümmungen.
• 5. Bemessung und Gestaltung von Schussrinnen.
• 5.1 Richtungsänderungen bei schießendem Abfluß.
• 5.1.1 Allgemeine Bemerkungen.
• 5.1.2 Plötzliche Richtungsänderung.
• 5.1.3 Allmähliche Richtungsänderung.
• 5.1.4 Reflexion und Interferenz stehender Wellen.
• 5.2 Gerinnebauwerke für schießenden Abfluß.
• 5.2.1 Gerinneverengungen und Einlaufbauwerke.
• 5.2.2 Gerinneerweiterungen und Auslaßbauwerke.
• 5.2.3 Gerinnekrümmungen und -vereinigungen.
• 5.2.3.1 Strömungsverhältnisse in Krümmungen.
• 5.2.3.2 Gestaltung von Gerinnekrümmungen und -vereinigungen.
• 6. Berechnung des Gleichförmigen Abflusses.
• 6.1 Kritische Betrachtung der Abflußformeln.
• 6.1.1 Ausbildung und Arten des Normalabflusses.
• 6.1.2 Das Widerstandsgesetz.
• 6.1.3 Flächen- und Formrauheit.
• 6.1.4 Die Abflußformeln.
• 6.2 Gerinne mit besonderen Randbedingungen.
• 6.2.1 Teilgefüllte Rohre und Stollen.
• 6.2.2 „Hydraulisch günstigste“ Fließquerschnitte.
• 6.2.3 Gerinne mit unterschiedlicher Rauheit.
• 6.2.4 Gerinne mit gegliedertem Querschnitt und Vegetation.
• 6.2.5 Gerinne mit beweglicher Sohle.
• 6.3 Gerinne mit schießendem Abfluß.
• 6.3.1 Froude-Wellen und Strömungswiderstand.
• 6.3.2 Gerinneabfluß mit Luftaufnahme.
• 6.3.2.1 Allgemeines.
• 6.3.2.2 Die Abflußformel.
• 6.3.2.3 Die Luftkonzentrationsverteilung.
• 7. Berechnung des Ungleichförmigen Abflusses.
• 7.1 Leicht ungleichförmige Gerinneströmung.
• 7.1.1 Die Grundlagen.
• 7.1.2 Klassifikation der Wasserspiegelprofile.
• 7.1.3 Voranalyse der Wasserspiegelberechnung.
• 7.2 Ungleichförmige Gerinneströmung mit Selbstbelüftung.
• 7.2.1 Grenzschichtentwicklung und Belüftungsbeginn.
• 7.2.2 Die Luftkonzentrationsverteilung.
• 7.2.3 Berechnung des selbstbelüfteten Abflusses.
• 7.2.4 Die Energie- und Impulsgleichung.
• 7.3 Gerinneströmung mit seitlichem Zufluß.
• 7.3.1 Problemstellung.
• 7.3.2 Die Grundgleichungen.
• 7.3.3 Berechnung der Wasserspiegellage.
• 7.4 Gerinneströmung mit seitlichem Abfluß.
• 7.4.1 Die Grundgleichungen.
• 7.4.2 Streichwehre und seitliche Abzweigungen.
• 7.4.3 Bodenauslässe (Tiroler Wehre).
• 7.5 Einsatz des Rechners bei Wasserspiegelberechnungen.
• 7.5.1 Grundgleichungen und Lösungsverfahren.
• 7.5.2 Ermittlung der Profilkennwerte.
• 7.5.3 Durchführung der Berechnungen.
• 7.5.4 Festlegung der Abflußbeiwerte.
• 7.5.5 Einsatz von Taschenrechnern.
• Literatur.
• Namensverzeichnis.