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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 10.07.2021 / 10.07.2021
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Normalabfluss - Bedingungen

  • Durchfluss Q ist stationär und gleichförmig
  • Sohlneigung \(J_s\) ist konstant
  • Wandreibung ist homogen verteilt
  • Gerinne prismatisch
  • keine Querschnittsänderung
  • Gerinneachse geradlinig
  • Luftdruck über dem Wasser konstant
  • Fluid ist homogen
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Pumpenkennlinie

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Förderhöhe \(H_P\)

Fördermenge \(Q_P\)

NB: bei konstanter Drehzahl

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\(\Delta h - \text{Verfahren}\)

Verfahren zur Berechnung von Staukurven.

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Speicherschwerpunkt

Der Speicherschwerpunkt entspricht dem Speicherspiegel bzw. der Höhenkote, bei dem genau die Hälfte des nutzbaren Speichervolumens (“Nutzvolumen”) gefüllt ist(= Massenschwerpunkt).

Für gewöhnlich wird das Stauziel als Bezugspunkt für das maximale Nutzvolumen verwendet.

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Staukurvenberechnung

\(\Delta h - Verfahren:\) für gegebene Abschnitte \(\Delta x\) wird die Wassertiefdifferenz \(\Delta h\) iterativ bestimmt. Die Iteration macht diese Methode aufwändig.

\(\Delta x - Verfahren:\) \(\Delta h\) wird angenommen und zugehöriges Längenintervall \(\Delta x\) wird bestimmt. Je kleiner \(\Delta h\) gewählt wird, desto genauer wird die Rechnung. Der Vorteil liegt darin, dass keine Iteration durchzuführen ist. Je kleiner aber \(\Delta h \) gewählt wird, desto aufwändiger wird das Verfahren.

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Fassungstypen an Fliessgewässern

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Seitenentnahme: Kiesschwelle oder Geschiebeabzug

Stirnentnahme: getrennter Einzug von Wasser und Geschiebe

Sohlentnahme: Fallrechenfassung

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Ufersicherung an Fliessgewässern

Bauliche Massnahmen:

  • Ufermauern
  • Buhnen bzw. Leitwerke
  • Blockwurf, Blocksatz
  • Gabionen (Drahtschotterkörbe)
  • Holzkasten (Krainerwand)
  • Lebendverbau
    - Rasen
    - Flechtzaun
    - Weidenspreitlagen
    - Faschinen
    - Senkwalzen, Senkfaschinen
    - Raubbäume
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Rückhalt von Schwemmholz

  • V-förmige, frontal angeströmte Schwemmholzfänge im Fluss
  • Schwemmholznetze
  • Parallel zum Fluss angeordnete Schwemmholzrechen
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Naturgefahren

Gravitative Gefahren

  • Hochwasser
  • Murgänge
  • Rutschungen
  • Stein- und Blockschlag
  • Fels- und Bergstürze
  • Gletschergefahren
  • Lawinen

Klimatische Gefahren

  • Trockenheit
  • Hitze
  • Kälte
  • Sturm
  • Hagel

Tektonische Gefahren

  • Erdbeben
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Wehrarten

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Wehre - Aufgaben

  • Energieerzeugung
  • Wasserversorgung
  • Bewässerung, Brauchwasser, Kühlwasser
  • Binnenschifffahrt
  • Hochwasserschutz
  • Reduktion der Erosionstendenz (durch Verminderung der Fliessgeschwindigkeit)
  • Sauerstoffeintrag
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Wehre - Nachteile

Durch den Bau von Wehranlagen können auch nachteilige Veränderungen entstehen, die bei der Planung bedacht und berückstichtigt werden müssen.

  • Anhebung des Grundwasserspiegels
  • u.U Wegfall der Überflutungsgebiete, Vorländer, Auenlandschaften
  • Störung des Feststofftransports
  • Änderung der Flusscharakteristik und der Dynamik des Flusses
  • Störung der Fischwanderung
  • Störung der Umwelt während des Baus
  • Kolmatierung
  • Reduktion der Abbauvorgänge organischer Stoffe
    (Reduktion der Turbulenz, verminderten Sauerstoffeintrag, erhöhter Wärmeeintrag)
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Kolmatierung

Die Sedimentation der Schwebstoffe "dichtet" die Flussohle ab und bewirkt eine Störung des Grundwasserhaushalts.

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Grosse Wehre - Hochwassersicherheit

Bemessung mit \(HQ_{1000}\)

(n-1)-Regel: Ein Wehrfeld ausser Betrieb

Sicherheitshochwasser mit \(1.2 HQ_{1000}\) und allen Schützen geöffnet.

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\(SHQ\)

Sicherheitshochwasser

\(SHQ = 1.2BHQ\)

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\(BHQ\)

Bemessungshochwasser

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Sedimenttransport

Schwimmstoffe: Umfassen alle Feststoffe, welche leichter als Wasser sind und daher an der Wasseroberfläche aufschwimmen (z.B. Holz, Eis).

Schwebstoffe: Feines Material, welches durch die Turbulenz des Abflusses immer wieder von der Sohle abgehoben wird und längere Zeit in einer gewissen Distanz über der Sohle transportiert wird. Mit grossem Abstand der grösste Teil der Feststofffracht eines Fliessgewässer.

Geschiebe: Umfasst alle Feststoffe, welche durch die Strömung gleitend, rollend oder springend an der Gewässersohle transportiert werden.

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Geschiebetransportgleichungen

Meyer-Peter und Müller  \(( \text{gilt für: } 0.04 \% \leq J \leq 2 \% )\)

Smart und Jäggi \(( \text{gilt für: } 0.5 \% \leq J \leq 20 \% )\)