Empfehlungen zum Bau von Sohlgleiten in Schleswig-Holstein

ε
0
=
∑
A
A
0, s
0, ges
Gleichung C-8
ε
v
=
∑
V
V
= eingetauchtes Volumen der Störsteine
ges
s
Gleichung C-9
=
=
∑
∑
l
u
V
A
A ⋅ l
0, s
⋅ l
s
=
mit: λges = Gesamtwiderstandsbeiwert
[-]
λ0 = Widerstandsbeiwert der
Sohle [-]
λs = Widerstandsbeiwert der
Störsteine [-]
rhy = A/lu = hydraulischer Radius [m]
ks = äquivalente Sohlrauheit [m]
As = ds *h’ = angeströmte Fläche der
Störsteine [m²]
h’ = Eintauchtiefe der Störsteine
[m]
ds = mittlerer Durchmesser der
Störsteine
cw≈ 1,5 = Formwiderstandsbeiwert [-]
Sollen in unterschiedlichen Profi labschnitten
unterschiedliche Steingrößen verwendet werden,
so müssen λ s , ε o und ε v entsprechend
Gleichung C-6, Gleichung C-8 und Gleichung
C-9 ermittelt werden.
Für die praktische Anwendung zur Ermittlung
der erforderlichen Störsteinanzahl und -größe
kann der Gesamtwiderstandsbeiwert aus der
Superposition des Sohl- und des Störsteinwiderstandes
gebildet werden:
λ = λ + λ
ges s 0
Gleichung C-10
Diese Beziehung kann auch zur Bemessung
von Profi len mit unterschiedlicher Störsteingröße
in verschiedenen Profi labschnitten (NQ,
MQ, ...) angewendet werden. Hierbei ist der
Störsteinwiderstand getrennt für die Profi labschnitte
mit den jeweils relevanten Wassertiefen
zu ermitteln.
Es wird darauf hingewiesen, dass zur Ermittlung
der Wasserspiegellagen bei Bemessungsabfl
uss HQ 100 oder HQ 50 der im DVWK-Merkblatt
232 angegebene Anwendungsbereich
h m /h s < 1,5 in der Regel überschritten sein
wird. Das DVWK-Merkblatt lässt die Frage
offen, wie in diesem Fall der Reibungsansatz
zu wählen ist, weshalb auch im Rahmen der
=
Grundfläche
der Störsteine
=
betrachtete
Gesamtgrundfläche
betrachtetes
Gesamtvolumen
Empfehlung keine über das DVWK-Merkblatt
232 hinaus gehenden Empfehlungen gegeben
werden können.
λ = 4c
s w
s
a x a y
Gleichung C-11
mit: A s = d s *h’ = angeströmte Fläche der
Störsteine [m²]
c w ≈ 1,5 = Formwiderstandsbeiwert
[-]
a x = mittlerer Abstand der Störsteine
in Fließrichtung [m]
a y = mittlerer Abstand der Störsteine
quer zur Fließrichtung,
bei nur einem Stein im
Querschnitt ist a y gleich der
Gerinnebreite [m]
Die maximale Fließgeschwindigkeit in den
Engstellen zwischen den Störsteinen kann mit
der folgenden Formel abgeschätzt werden:
v
max
Gleichung C-12
A
v m
=
∑ A
1−
A
ges
s
mit: vmax = maximale Geschwindigkeit
[m/s]
vm = mittlere Geschwindigkeit
[m/s]
ΣAs = Summe der angeströmten
Störsteinfl ächen [m²]
Ages = Fließquerschnitt [m²]
Da die Störsteine unregelmäßig zu verteilen
sind, ist von einer hohen Strömungsdiversität
innerhalb der Sohlgleite auszugehen. Bei
einem maximal zulässigen Anteil der Störsteinfl
äche innerhalb der Sohlgleite von 20%
(Draufsicht), liegt die maximale Geschwindigkeit
zwischen den Störsteinen v max auch
ca. 25% über dem geforderten v m . Bei der
Betrachtung einzelner Profi le kann es zu einer
darüber hinausgehenden Erhöhung von v m
kommen. Es wird aufgrund der hohen Strömungsdiversität
davon ausgegangen, dass hier
keine separate Forderung für die Geschwindigkeit
in den Engstellen aufgestellt werden
muss, da bei der geschütteten Bauweise anders
als bei der Riegelbauweise kein Flaschenhalseffekt
auftritt.
Ein Nachweis der FROUDE-Zahl ist aufgrund der
geforderten vergleichsweise geringen Fließgeschwindigkeiten
und der erwarteten hohen
Strömungsdiversität nicht erforderlich.
Die oben genannten Berechnungsformeln sind
nach dem derzeitigen Kenntnisstand nur in den
folgenden Bereichen gültig:
33