Inhalte und Gliederung Kapitel 2 Flußbau - Grundlagen - Institut für ...

Wasserwirtschaft 

und allgemeiner Wasserbau 

LVA 816.110 

HS EH01 Montag, 8:30 – 11:45 

Bernhard PELIKAN 

Department für Wasser – Atmosphäre – Umwelt; 

Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau – IWHW. 

Universität für Bodenkultur Wien. Muthgasse 18, A-1190 Wien. 

Tel: ++43 – 1 – 36006 – 5513 e-mail: bernhard.pelikan@boku.ac.at Web: http://iwhw.boku.ac.at/ 

Inhalte und Gliederung Kapitel 2 

Flußbau - Grundlagen 

2.1 Hydraulische Grundlagen 2.1.1 Strickler-Formel 

2.1.2 Absolute und relative Rauhigkeiten 

2.1.3 einfache Spiegellagenberechnung 

2.2 Längsschnitt 2.2.1 Bettstabilität 

2.2.2 Schleppspannungen 

2.2.3 Erosion, Sedimentation 

2.3 Linienführung & Querschnitt 2.3.1 Spiralströmung 

2.3.2 Fargue`sche Gesetze 

2.3.3 Laufentwicklung und Talentwicklung 

2.4 Hydrologie 2.4.1 Hauptwerte 

2.4.2 Ganglinie, Dauerlinie 

2.4.3 Abflußspende 

2.4.4 Hydrologischer Längsschnitt 

Bernhard PELIKAN LVA 816.110 Wasserwirtschaft und allgemeiner Wasserbau WS 2005/2006 

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2.1 Hydraulische Grundlagen (1) 

2.1.1 Strickler – Formel 

v = k st x R 2/3 x I 1/2 

Empirische und nicht abgeleitete Formel 

v = mittlere Geschwindigkeit [ m/s ] 

k = Strickler Beiwert nach Liste [ m 5/2 /s ] 

I = mittleres Gefälle 

Vorteil: einfach 

Nachteile: R charakterisiert Profil unvollständig 

k st nur Erfahrungswerte 

I Näherung 

Eindimensionale Strömumgsannahme 

Anwendung akzeptabel wenn aus absoluter Rauhigkeit rückgerechnet 




2 

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2.1.2 Absolute und relative Rauhigkeiten 

Absolute Rauhigkeit in Längeneinheit, z.B. k-Wert aus der Rohrhydraulik 

s-Wert 

Jedenfalls eine sichtbare Größe 

Relative Rauhigkeit ist dimensionslos! 

Bezug zum Querschnitt z.B. k/d aus der Rohrhydraulik 

bisweilen auch Kehrwert (d/k) 

Für flußbauliche Anwendung: d = 4R 



2.1.3 Einfache Spiegellagenberechnung zur Näherung 

Standard step Verfahren 

1: Profilfestlegung 

2: Schätzung Ausgangswasserspiegel, Ermittlung von A, U, R 

3: 1.Schätzung WSP in Profil 2, Ermittlung von A, U, R 

4: Ermittlung eines fiktiven mittleren Profils 

5: Berechnung der Fließverluste unter Annahme des mittleren Profils 

6: Vergleich des Ergebnisses mit WSP-Annahme in Profil 2 

7: Bei Korrektur Neubeginn bei Punkt 3, 

8: bei Übereinstimmung Weiterrechnung mit Profil 3 

Einfachste Form einer 1D-Berechnung 

Vielzahl moderner Berechnungsverfahren (z.B.HEC-RAS), 2D und 3D 

(Berücksichtigung der tatsächlichen Strömungsrichtungen) 


3 

3


1 2* 3* 4* 5* 6* 7 8* 9 10 11 12 13 14 15 16* 17* 18* 19 20 21 

P-Nr Fluß-km h/So b/So Bö/l Bö/r h/WSP hw t F Fm U Um Rm 4Rm s/So s/Bö/l s/Bö/r s sm kst 

km m.ü.A. m n n m.ü.A. m m m² m² m m m m m m m m m 

1 0 10 7.6 1.5 2.5 11.40 1.40 14.56 13.89 0.200 0.200 0.200 0.20 

0.53 14.56 13.89 1.05 4.19 0.200 27 

2 0.25 10.53 7.6 1.5 2.5 11.93 1.40 14.56 13.89 0.200 0.200 0.200 0.20 

0.04 10.97 11.72 0.94 3.75 0.20 27 

3 0.4 11 7.6 0 0.01 11.97 0.97 7.38 9.54 0.200 0.200 0.200 0.20 

75.33 21.70 3.47 13.89 0.20 27 

22 23* 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37* 38* 39 

s/4Rm Q v Fr vm vm²/2g Re/10^6 L L/4R lambda hr v²/2g d v²/2g hw WSP U/l U/r P-Nr 

m³/s m/s m/s m m m m m m m.ü.A. m.ü.A. m.ü.A. 

23.0 1.58 0.4 0.127 11.40 1 

0.048 1.58 0.127 4.14 250.00 59.64 0.070 0.530 0.000 0.53 

23.0 1.58 0.4 0.127 11.93 2 

0.053 2.10 0.224 4.91 150.00 40.05 0.074 0.661 -0.368 0.29 

23.0 3.12 1 0.495 12.22 3 

0.014 0.31 0.005 2.65 -400.00 -28.80 0.043 ##### 0.494 0.49 



Ungenauigkeiten und Fehlerquellen 

Stoßverluste 

Krümmungsverluste (Richtungsänderung) 

Schwebstoff- und Geschiebetrieb 

Luftaufnahme 

Unerkannte Hindernisse 

Wellenschlag 

…… 

…… 


4 

4

2.2.1 Bettstabilität 

2.2 Längsschnitt (1) 

Bettstabilität ist abhängig von der Grenzschleppspannung τ krit 

bzw. von der Grenzgeschwindigkeit v krit 

Unter Annahme, daß keine Geschiebezufuhr vorliegt soll gelten: 

τ vorh ≤ τ krit und v vorh ≤ v krit 

Berechnung: 

τ vorh = ρ.g.r hy .I vorh 

oder näherungsweise 

ρ.g.h.I vorh (bei breiten Querschnitten R h) 




5 

5







6 

6

2.2.3 Erosion, Sedimentation 


Ausgleichsgefälle: dynamisches 

Gleichgewicht zwischen Schleppspannung und 

Widerstand der beweglichen Sohle 

Ausgangspunkte sind Talgefälle und 

Linienführung 

Einflußfaktoren sind Q, Geschiebezufuhr, 

Querschnitt 


2.3 Linienführung und Querschnitt (1) 

Funktionen des Querschnittes 

• Schadlose Abfuhr von Wasser, Geschiebe und Eis 

• kleine Q bei großen t und große Q bei kleinem t 

• τmax und vmax wird bei keinem Q überschritten 

• keine zu tiefen Kolke und keine zu große Ablagerungen in 

Krümmungen 

• Anpassung an Topographie 

• Nutzung der lokal verfügbaren Baustoffe 

• harmonische Einfügung in das Landschaftsbild 

• Lebensraum für vielfältige Fauna und Flora schaffen oder erhalten 

• Wirtschaftlichkeit (Kosten versus Schadensvermeidung) 


7 

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2.3.1 Spiralströmung 

Bei natürlichen Wasserläufen dominieren Krümmungen mit wechselnden 

Wassertiefen. (Furten, Kolke, Prall- und Gleitufer) 

Das Wasserspiegelquergefälle beträgt näherungsweise 

I qu = v m ²/g.r 

V m = mittlere Fließgeschwindigkeit 

g = Gravitation 

r = Radius der Gewässerkrümmung in m 




8 

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2.3.2 Fargue‘sche Gesetze 

Gesetze von FARGUE aus 1868 

Tiefstellen der Kolke: 2B flußab von Krümmungsscheitel 

Furten: B flußab der Wendepunkte 

Tiefe der Kolke: proportional zur Krümmung 

stetiger Talweg: nur wenn Krümmungen in einander übergehen 

Die Bögen sollen stetig veränderlichen Radius haben (Klotoiden). 

Die Breiten sind im Wendepunkt am geringsten, in den Scheitelpunkten 

der Krümmung am größten. 

Grundsatz: keine strengen geometrischen Formen 

(freihändiger Entwurf!) 


9 

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10 

10 

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Furten und Kolke 

Der Niederwasserspiegel hat über der Furt das größte und über 

dem Kolk das kleinste Gefälle. 

Bei Hochwasser ist die Schleppspannung vorwiegend eine 

Funktion der Tiefe, bei Niederwasser vorwiegend eine Funktion 

des Gefälles. 

Bei Hochwasser werden Kolke vertieft und Furten aufgehöht, bei 

Niederwasser werden Furten erodiert und Kolke aufgefüllt. 




11 

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2.3.3 Flußentwicklung, Laufentwicklung und Talentwicklung 

Flußentwicklung eF = (lF – c)/c (Flußlänge – Luftlinie) / Luftlinie 




Laufentwicklung eL = (lF – lT)/lT (Flußlänge – Tallänge) / Tallänge 


12 

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Talentwicklung eT = (lT – c)/c (Tallänge – Luftlinie) / Luftlinie 

2.4.1 Hauptwerte 


HQ10 

HQ30 

HQ50 

HQ100 

2.4 Hydrologie (1) 

NQ10 

NQ30 

NQ50 

NQ100 


13 

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Abflussganglinie (hydrograph) ist die Darstellung bzw. von 

beobachteten oder berechneten Abflüssen für einen Pegelstandort in der 

Abfolge ihres zeitlichen Auftretens. 

(Jahres-, Monats-, Tages-, Hochwasser-, Bemessungs-,…) 

Unterschiedliche Abflußregime: 





14 

14 

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5.00 

4.00 

3.00 

2.00 

1.00 

0.00 

2.4.3 Abflußspende 


Gurgler Ache - Station Obergurgel 

Pinka - Station Woppendorf 

0 100 200 300 400 

Überschreitungsdauer [d] 



Um den Abfluss aus Einzugsgebieten unterschiedlicher Größe 

vergleichen zu können, wird der Abfluss durch die zugeordnete 

Einzugsgebietsfläche geteilt. 

Die Abflussspende wird angegeben in Litern pro Sekunde und 

Quadratkilometer (l/skm²). 

Zum Vergleich mit dem Niederschlag kann die Abflussspende 

umgerechnet werden in Millimeter Wasserhöhe pro Stunde (mm/h). Ein 

mm/h entspricht einer Abflussspende von rund 278 l/skm². 

Hq bis 2000 l/skm² 

Mq etwa 10 bis 40 l/skm² 

q = Q / A E 


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2.4.4 Hydrologischer Längsschnitt 



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Inhalte und Gliederung Kapitel 2 Flußbau - Grundlagen - Institut für ...

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