Aufgabe 1 (10 Punkte)

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Wasserbau I & Wasserwirtschaft I, Teil: Wasserbau I (PO 2004, FH, BA, UNI) Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen 27.07.2009, Seite 2 Aufgabe 2 (20 Punkte) Dargestellt ist der Pfeiler-Grundriss einer Brücke über die Sieg bei Betzdorf dargestellt. Die Pfeilerquerschnitte besitzen – wie abgebildet - unterschiedliche Formen. Die Wasserspiegeltiefe im unbeeinflussten Bereich des Rechteckquerschnittes vor und hinter der Brücke liegt bei h1 = h2 = 2,50 m. Die Gesamtrauheit der Sohle beträgt kst = 35 m 1/3 /s, das Gefälle wurde mit I = 0,15% gemessen. ρ = 1000 kg/m³, g = 9,81 m/s² 26,50 3,50 4,50 4,50 5,00 5,00 4,00 3,50 0,90 Alle Maße in Meter! a) Wie groß ist der Durchfluß Q an der Brücke? b) Erfolgt der Abfluss zwischen den Pfeilern „strömend“ oder „schiessend“? c) Ermitteln Sie den zu erwartenden Pfeilerstau vor der Brücke!
Wasserbau I & Wasserwirtschaft I, Teil: Wasserbau I (PO 2004, FH, BA, UNI) Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen 27.07.2009, Seite 3 Aufgabe 3 (15 Punkte) Die alte Wassermühle in Bertsendorf in Sachsen-Anhalt soll im Rahmen der Attraktivitätssteigerung im Bereich Tourismus restauriert werden. Der Fokus liegt hierbei auf der Instandsetzung des oberschlächtigen Wasserrades. Da jedoch kein Bedarf an der damals betriebenen Gerteidemühle besteht, soll das Wasserrad lediglich zur Stromerzeugung genutzt werden. Für den Bertsebach, aus dem das Betriebswasser abgeleitet werden soll, liegen aus den hydrologischen Jahrbüchern mittlere Abflussmengen der letzten 10 Jahre vor. Unterschreitungstage Abfluss [d] [m³/s] 364 0,758 350 0,239 300 0,096 210 0,043 100 0,018 50 0,013 10 0,008 1 0,005 Als Auflage der zuständigen Unteren Wasserbehörde darf nur so viel Wasser aus dem Bertsebach entnommen werden, dass eine Mindestabflussmenge von 10 Liter/Sekunde unterhalb der Entnahmestelle nicht unterschritten wird. Das Wasserrad wird nach Angaben des Herstellers ein maximales Schluckvermögen von Qmax = 100 Liter/Sekunde bei einem Durchmesser von d = 2,0 m haben. Der Wirkungsgrad beträgt inklusive aller elektrischen Komponenten η = 0,70. ρWasser = 1000 kg/m³, g = 9,81 m/s² a) Stellen sie den Zufluss der effektiv von dem Wasserrad genutzt werden kann bzw. darf in dem vorgegeben Diagramm dar! Die aufzutragenden Abflussmengen sind in der Einheit und Skalierung günstig zu wählen. b) Ermitteln Sie das Jahresarbeitsvermögen des Wasserrades! Abfluss [?] 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Abflussdauerlinie Wasserrad 0 50 100 150 200 250 300 350 Unterschreitungstage [d]
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