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August 2012
Mario Oertel
Cross-Bar Block Ramps
Flow Regimes – Flow Resistance – Energy Dissipation – Stability
Die vorliegende Forschungsarbeit befasst sich mit Blocksteinrampen in Riegelbauweise. Diese Art von rauen Rampen kann als Instrument des naturnahen Wasserbaus angewendet werden und ermöglicht den schrittweisen Abbau großer Längsgefälle mit Hilfe von stufenartigen Beckenkonstruktionen. Querriegel unterteilen das Bauwerk dabei in die einzelnen Becken, wobei ergänzend niedrig liegende Öffnungen in den Riegeln zum Abführen von Mindestwassermengen sowie für den Fischaufstieg angeordnet werden.
Neben der Strömungsvisualisierung für unterschiedliche geometrische und hydraulische Randbedingungen _ wie Neigung, Riegelabstand, Riegelhöhe und Durchfluss erfolgt die Entwicklung neuer Berechnungsformeln für die Energiedissipation und Reibungsbeiwerte auf dem Bauwerk. Somit ist es u. a. möglich, die zu erwartenden mittleren Abflusstiefen für variierende Strömungszustände zu berechnen und beispielsweise die Höhe einer anzuordnenden Uferböschung zu ermitteln. Ergänzende Untersuchungen befassen sich mit angreifenden Strömungskräften auf große Störsteine in den Riegeln sowie mit der Stabilität des Sohlmaterials innerhalb der Becken. Auch hier werden neue Berechnungsformeln zur Verfügung gestellt, um die zu erwartenden Kräfte abschätzen und die Durchmesser unterschiedlicher Kornfraktionen des Sohlmaterials dimensionieren zu können.
Eine Beispielberechnung am Ende des Dokuments zeigt dabei die einzelnen Rechenschritte zur Dimensionierung einer Blocksteinrampe in Riegelbauweise auf. Die aufgeführte Vorgehensweise ermöglicht schlussfolgernd eine grundlegende hydraulische Planung derartiger Bauwerke.
Neben der Strömungsvisualisierung für unterschiedliche geometrische und hydraulische Randbedingungen _ wie Neigung, Riegelabstand, Riegelhöhe und Durchfluss erfolgt die Entwicklung neuer Berechnungsformeln für die Energiedissipation und Reibungsbeiwerte auf dem Bauwerk. Somit ist es u. a. möglich, die zu erwartenden mittleren Abflusstiefen für variierende Strömungszustände zu berechnen und beispielsweise die Höhe einer anzuordnenden Uferböschung zu ermitteln. Ergänzende Untersuchungen befassen sich mit angreifenden Strömungskräften auf große Störsteine in den Riegeln sowie mit der Stabilität des Sohlmaterials innerhalb der Becken. Auch hier werden neue Berechnungsformeln zur Verfügung gestellt, um die zu erwartenden Kräfte abschätzen und die Durchmesser unterschiedlicher Kornfraktionen des Sohlmaterials dimensionieren zu können.
Eine Beispielberechnung am Ende des Dokuments zeigt dabei die einzelnen Rechenschritte zur Dimensionierung einer Blocksteinrampe in Riegelbauweise auf. Die aufgeführte Vorgehensweise ermöglicht schlussfolgernd eine grundlegende hydraulische Planung derartiger Bauwerke.
Bericht – Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. A. Schlenkhoff, Wuppertal
Band 20
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