In dieser Hausarbeit werden verschiedene Belegaufgaben aus dem Bereich Verkehrswasserbau gelöst. Die einzelnen Berechnungen sind dabei folgende: Gerinneströmung in einem gegliederten Querschnitt, Instationäre Strömung, Hydraulische Bemessung eines Dükers, Bemessung eines Deckwerks, Bemessung einer Fischaufstiegsanlage und die Berechnung der Lage der Stauwurzel an einer Stauanlage.
Inhaltsverzeichnis
1. Aufgabe 1: Gerinneströmung in einem gegliederten Querschnitt
2. Aufgabe 2: Instationäre Strömung
3. Aufgabe 3: Hydraulische Bemessung eines Dükers
Zielsetzung & Themen
Dieses Dokument enthält die ausgearbeiteten Lösungen für die Belegaufgaben im Bereich Verkehrswasserbau, wobei verschiedene hydrologische und hydraulische Fragestellungen analysiert und berechnet werden.
- Hydraulische Berechnung von Gerinneströmungen bei verschiedenen Abflussbedingungen
- Modellierung und Berechnung instationärer Füllvorgänge von Schleusenkammern
- Hydraulische Bemessung von Dükeranlagen unter Berücksichtigung von Reibungs- und Krümmerverlusten
- Iterative Verfahren zur Bestimmung von Wasserständen und Durchflussraten
- Anwendung von wasserbaulichen Formeln und Beiwerten
Auszug aus dem Buch
1. Gerinneströmung in einem gegliederten Querschnitt
a) Berechnung des Wasserstands bei vollgefülltem Hauptgerinne. (Manning-Strickler-Beiwert: k=42)
b) Ermittlung des Wasserstands h im Gerinne bei Bemessungs-Hochwasserabfluss BHQ ohne Vorlandbewuchs.
c) Bestimmung des Wasserstands h im Gerinne bei Bemessungs-Hochwasserabfluss BHQ mit Vorlandbewuchs. Für den 1. Iterationsschritt nehmen Sie den unter b) berechneten Wasserstand h an.
(Berechnung z.B. siehe Schneider, K.-J., 2012: Bautabellen für Bauingenieure. Kapitel 13, Abschnitt 3.6.3)
Gegeben: Gegliederter Flussquerschnitt (siehe Skizze). Böschungsneigungen von 1:nh,1 = 1:0, 1:nh,r = 1:2 und 1:v,1 = 1:v,2 = 1:3, eine Sohlneigung von ISo = 0,003, äquivalente Sandrauheiten der Vorländer von ks,v,1 = 170 mm und ks,v,2 = 200 mm. Die Breite des Hauptgerinnes beträgt BH = 50 m und diejenige der Vorländer Bv,1 = 150 m und Bv,2 = 200 m. Der Abfluss im Hauptgerinne bei Vollfüllung beträgt Q= 250 m³/s (Vollfüllung des Hauptgerinnes ohne Überflutung der Vorländer). Der Bemessungs-Hochwasserabfluss beträgt BHQ = 600 m³/s.
Es handelt sich um einzelnstehende Bewuchselemente. Die Bewuchsparameter der Vorländer betragen: Vorland1: ax = 1,5 m, ay = 1,5 m, dp =0,12 m Vorland2: ax = 2,5 m, ay = 2,5 m, dp =0,2 m
Hinweis: Die angegebenen Daten gelten für einen Flussabschnitt von größerer Länge
Zusammenfassung der Kapitel
1. Aufgabe 1: Gerinneströmung in einem gegliederten Querschnitt: Dieses Kapitel berechnet den Wasserstand in einem gegliederten Gerinne bei verschiedenen Abflussszenarien und unter Berücksichtigung von Vorlandbewuchs mittels iterativer Berechnungsverfahren.
2. Aufgabe 2: Instationäre Strömung: Der Fokus liegt hier auf der mathematischen Bestimmung der Gesamtdauer eines instationären Füllvorgangs für eine Sparschleuse unter Vernachlässigung von Reibungseinflüssen.
3. Aufgabe 3: Hydraulische Bemessung eines Dükers: Dieses Kapitel behandelt die hydraulische Auslegung eines Dükers, der einen Schifffahrtskanal unterquert, unter Einbeziehung von Einlauf-, Auslauf- und Reibungsverlusten.
Schlüsselwörter
Verkehrswasserbau, Gerinneströmung, Manning-Strickler-Beiwert, Hochwasserabfluss, Vorlandbewuchs, Iterationsverfahren, Sparschleuse, Füllvorgang, Düker, hydraulische Bemessung, Reibungsverluste, Rohrleitung, Querschnitt, Sohlneigung, Schifffahrtskanal.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Dokument grundsätzlich?
Das Dokument umfasst die Bearbeitung von drei komplexen Belegaufgaben im Bereich des Verkehrswasserbaus.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Themen umfassen die Gerinnehydraulik, instationäre Strömungsprozesse in Schleusenanlagen sowie die hydraulische Dimensionierung von Dükerkreuzungen.
Was ist das primäre Ziel der Aufgaben?
Ziel ist die rechnerische Ermittlung von Wasserständen, Füllzeiten und hydraulischen Verlusten unter Anwendung ingenieurwissenschaftlicher Formeln.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Zur Lösung der Aufgaben werden iterative numerische Annäherungsverfahren sowie klassische hydraulische Ansätze zur Strömungsberechnung verwendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in drei Aufgabenbereiche: Flussströmung mit Vorlandbewuchs, Füllzeiten bei Sparschleusen und die Bemessung von Dükerrohren.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselbegriffe sind unter anderem Verkehrswasserbau, hydraulische Bemessung, instationäre Strömung und Iterationsverfahren.
Wie wurde der Füllvorgang der Sparschleuse modelliert?
Der Füllvorgang wird in zwei Phasen unterteilt, wobei die Öffnungsgeschwindigkeit so gewählt wird, dass der Füllvorgang mathematisch durch den Durchfluss über die Zeit beschrieben werden kann.
Welche Faktoren beeinflussen die Bemessung des Dükers?
Die Bemessung berücksichtigt die notwendige Durchflusskapazität für verschiedene Abflusszustände des Baches sowie die resultierenden Reibungs-, Einlauf-, Auslauf- und Krümmerverluste.
- Arbeit zitieren
- Benjamin Kühl (Autor:in), 2019, Belegaufgaben zu Verkehrswasserbau. Gerinneströmungen, instationäre Strömungen und weitere Rechnungen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/963092
