Vorlesung 4 Flashcards
Welche zwei Mechanismen bei Sedimenten in der Wassersäule, die als Suspension transportiert werden, gibt es?
a) Diffusion infolge Turbulenz: Hierbei wird jedes Sedimentkorn durch die turbulenten Bewegungen transportiert. Dieser Mechanismus hat untergeordnete Bedeutung
b) Konvektion infolge der vertikalen Geschwindigkeitsgradiente: Hierbei wird das Sedimentkorn von der Sohle auf die Höhe z gebracht
Wie kann man Auflandungen vermeiden?
• Vergrößerung der wirksamen Schleppspannung durch
• Sohlgefällevergrößerung infolge Laufzeitverkürzung
• Wasserspiegelerhöhung infolge Verengung des Querschnitts (z.B. Buhnen)
• Vergrößerungen des Abflusses
• Verringerung des Sohlwiderstands
• Entnahme von Geschiebe
• Verringerung der Geschiebezufuhr durch Kiesentnahme
• Geschieberetention
Welche Möglichkeiten zur Vermeidung von Erosion gibt es?
1.) Verkleinerung der wirksamen Schleppspannung durch
• Sohlgefälleverringerung durch Bau von Abstürzen, Sohlgleiten
• Bau von eng aufeinander folgenden Sohlschwellen
• Bau von Staustufen
• Laufverlängerung (künstliche Mäandrierung)
• Wasserspiegelabsenkung infolge Vergrößerung der Sohlbreite
• Ableitung von Teilwassermengen
• Rückhalt von Hochwasserspitzen
2.) Erhöhung des Sohlwiderstandes
• Sohlabdeckung durch Schüttsteine (d>dm)
• Streuung von Einzelsteinen auf die Sohle (d»_space; dm)
• Sohlpanzerung
3.) Erhöhung der Geschiebefracht
• Künstliche Beschickung mit Geschiebe
• (Beispiel: Geschiebezugabe bei Iffezheim rd. 170000m3 jährlich)
Welche Probleme bringen Sedimente mit sich?
Sediment kann den Nutzen von Stauseen erheblich einschränken:
➔ reduzierter Hochwasserschutz
➔ reduzierter Speicherraum für Bewässerung/Trinkwasserbereitstellung
➔ reduzierter Speicherraum für Spitzenstromerzeugung oder saisonale Speicherung
➔ reduzierte Biodiversität innerhalb des Speicherraums
Welche Probleme bringt Sedimentmangel mit sich?
• Sedimentmangel kann im Flussverlauf mittelbar führen zu:
▪ Sohl- und Ufererosion
▪ Standsicherheitsproblemen an Wasserbauten
▪ Substratdefizit
▪ und im Küstenbereich zu:
▪ Landverlusten
▪ Reinfiltration von Salzwasser ins Grundwasser
Welche Frachtarten gibt es?
• Bodenfracht
• Suspensionsfracht
• Schichtenfracht
Welche Feststofftransportarten gibt es?
• Geschiebetransport (sohlnaher Transport)
• Schwebstofftransport
• Schwimmstoffe
Was ist Geschiebetransport?
Transport von Festkörpern durch Mechanismen wie z.B. Rollen, Rutschen, Springen. Wesentliche Faktoren sind der Abfluss, das Gefälle, die Sohlenstruktur und das Feststoffangebot
Was ist Schwebstofftransport?
• Feststoffe, die im Wasser suspendiert sind
• Diffusion infolge Turbulenz, Konvektion infolge vertikalen Geschwindigkeitsgradienten
• Kein Kontakt zur Sohle
• wesentliche Faktoren sind die Sinkgeschwindigkeit und die Strömungsparameter
Wovon hängt die Geschiebetransportrate ab?
• Fluideigenschaft
• Feststoffeigenschaft
• Geometrische Parameter im Gerinne ohne Ufereinfluss
• kinematische Parameter
Wann kann die Formel von Meyer-Peter und Müller besonders gut angewendet werden?
In alpinen und Voralpenlandes Flüssen für die Ermittlung der Transportraten
Welche Lösungen gibt es bisher bezüglich der Stauraumverlandung?
▪ Öffnen des Grundablasses
Hierbei werden periodisch große Wassermengen durch eine Dammöffnung am Kraftwerk vorbei in den Unterlauf abgelassen und so Sedimente vor dem Grundablass abgespült. Vorteil: keine weiteren Kosten; zu beachten: Das Wasser geht für die Nutzung verloren. Das Verfahren funktioniert erst, wenn die Sedimentation bereits den Grundablass erreicht hat und dann zumeist nur in dessen unmittelbarer Nähe.
▪ Manuelle Entnahme
Das Sediment kann mittels Saugbagger oder Radlader manuell entnommen und muss dann häufig entsorgt werden; zu beachten: Die Verfahren sind aufwendig und kostspielig.
▪ Direkte Weiterförderung
Das Sediment wird zusammen mit einem Triebwasserstrom durch einen Saugbagger entnommen und das Gemisch über den Damm abgepumpt oder manuell unterhalb wieder zugegeben. zu beachten: rechtlich häufig nicht trivial; das Wasser geht für die Nutzung verloren.
Von welchen Größen hängt die theoretische Berechnung der Geschiebefracht ab?
• Dichte des Wassers
• Kinematische Viskosität des Wassers
• Dichte des Feststoffes
• Korndurchmesser
• Wassertiefe
• Energieliniengefälle
• Erdbeschleunigung
Anhand welcher weiterer Formeln kann neben der Formel von Meyer-Peter und Müller die Geschiebefracht ermittelt werden?
• Einstein
• Engelund/Hansen
