Musterlösung Aufgabe 1 - Technische Universität Braunschweig

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Bachelorklausur Hydromechanik SS 2013 8 Bei Hochwasserabflüssen (HQ) kann die an den „Hosenbeinkanal“ angrenzende Vorlandfläche um 0,5 m überflutet werden (s. Abb. 4.2). Gegeben: g = 9,81 m/s² h Vorl = 0,5 m h HQ = 2,2 m B Vorl. = 10,0 m B HQ = 12,0 m k st,Vorl = 15 m 1/3 /s k st,HQ = 40 m 1/3 /s I = 1,3 ‰ für das gesamte gegliederte Gerinne Hochwasserzustand HQ = ? m³/s RWS 1:6 h Vorl k st,Vorl h HQ k st,HQ B Vorl B HQ Abb. 4.2: Gesamtquerschnitt des „Hosenbeinkanals“ mit Vorlandflächen e) Berechnen Sie für den gegliederten Gesamtquerschnitt mit der Vorlandfläche (s. Abb. 4.2) den bei einem Wasserstand von h HQ maximal möglichen Gesamtabfluss HQ, sowie die mittleren Fließgeschwindigkeiten im Hauptquerschnitt und in dem Vorlandbereich mit unterschiedlichen Rauheiten, die mit dem Strickler-Beiwert berücksichtigt werden (k st,Vorl = 15 m 1/3 /s im Vorlandbereich und k st,HQ = 40 m 1/3 /s im Hauptquerschnitt). Führen Sie die Berechnung mit einem Gefälle I = 1,3 ‰ für den Fließquerschnitt des gesamten gegliederten Gerinnes durch.
Bachelorklausur Hydromechanik SS 2013 9 <strong>Aufgabe</strong> 5: Zeit: 18 min. Ein Gewässer wird an einem Wehr mit Tosbecken auf eine Wassertiefe h o = 3,6 m aufgestaut. Im Unterwasser beträgt die Wassertiefe h u = 1,2 m. Der Boden unterhalb des Wehres ist in zwei Grundwasserleiter mit unterschiedlichen Durchlässigkeitsbeiwerten k f,1 und k f,2 mit den jeweiligen Längen L 1 und L 2 unterteilt. Die Grundwasserleiter werden nach unten durch eine wasserundurchlässige Schicht begrenzt und haben dadurch jeweils eine Mächtigkeit von h B = 5,2 m. Das Wehr bindet mit h Wehr = 1,9 m in den Untergrund ein (s. Abb. 5.1). Gegeben: ρ = 1000 kg/m³ g = 9,81 m/s² L 1 = 7,5 m k f,1 = 6 6, 2 10 m / s k f,2 = 3 210 m/s L 2 = 6,2 m h o = 3,6 m h u = 1,2 m h B = 5,2 m h Wehr = 1,9 m I krit = 0,9 (krit. Gradient) h o h u h Wehr Wehr mit Tosbecken h Wehr h B h B L 1 L 2 Grundwasserleiter 1 k f,1 Grundwasserleiter 2 k f,2 wasserundurchlässige Schicht Abb. 5.1: Wehr und Baugrundverhältnisse a) Berechnen Sie die jeweiligen Druckhöhen, die in den einzelnen Grundwasserleitern 1 und 2 abgebaut werden, die Filtergeschwindigkeiten v f sowie den spezifischen Grundwasserdurchfluss Q [m³/sm]. Zeichnen Sie den Verlauf der Druckhöhe über die Sickerstrecke L ges = L 1 + L 2 qualitativ in Abb. 5.1 ein. Berechnen Sie den äquivalenten Durchlässigkeitsbeiwert k f,äqui über die gesamte Sickerstrecke L ges .
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