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Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Ermittlung ausgewählter

Ermittlung ausgewählter Eingangsgrößen 80 _________________________________________________________________________ auch der Fliessgeschwindigkeit im Oberwasser kann der Durchfluss mit Hilfe verschiedener hydraulischer Berechnungsansätze bestimmt werden. Eine Zusammenfassung der Gleichungen geben z. B. BOLLRICH & PREISSLER (1992). Sind in Seeabläufen bereits geeignete Wehre vorhanden, wird eine relativ gute Abschätzung des Durchflusses aus der variablen Überfallhöhe, die sich als Differenz aus Wasserspiegel- und Wehrkronenhöhe ergibt, möglich. Die in einem offenen Gerinne in einer Zeiteinheit abfließende Wassermenge kann in einem Venturikanal aus der durchflussabhängigen Wasserspiegeldifferenz an einer Querschnittsver- engung bestimmt werden. Aufgrund der vergleichsweise einfachen Berechnung werden bevor- zugt Recht- oder Dreieckprofile gebaut. Im Längsverlauf sind der Einlauf- bzw. Beruhigungsteil, die Einschnürungsstrecke und ein Nachlaufabschnitt vorzusehen (DYCK & PESCHKE 1995). Liegen für einen Abflussquerschnitt hinreichend viele, möglichst über einen großen Teil der vor- kommenden Durchflüsse streuende Messwerte vor, können Wasserstands-Durchfluss- Beziehungen erstellt werden. Sie ermöglichen es, einem gegebenen Wasserstand einen bestimmten Durchfluss zuzuordnen. Voraussetzung ist ein unveränderter Abflussquerschnitt, der weder durch Ablagerungen oder Auskolkungen verkleinert oder vergrößert, noch in seinen hydraulischen Eigenschaften modifiziert (auch Wasserpflanzen, ober- und unterstromige Staue, Verengungen, Erweiterungen etc.) sein darf. Liegt eine abgesicherte Beziehung vor, kann die Messung und Ableitung der Fließgeschwindigkeiten und Durchflüsse in der Routine der Beobachtung entfallen und durch simple Pegelablesungen oder -aufzeichnungen ersetzt werden. Es sind lediglich turnusmäßig Kontrolluntersuchungen durchzuführen, in denen sowohl der Messquerschnitt, als auch die Eichfunktion überprüft werden. Die Wasserstands-Durchfluss- Beziehungen können in graphischer (Durchflusskurve), tabellarischer (Abflusstafel) oder analy- tischer Form (statistische Eichfunktion) dargestellt und aufbereitet werden. Probleme bereiten dabei meist weniger die Abflüsse innerhalb eines durchschnittlichen Schwankungsrahmens, die Wasserstands-Durchfluss-Beziehungen sind vielmehr im Bereich extremer Abflüsse oft nur bedingt zu belegen. Dies resultiert vor allem aus einer meist geringen Messwertdichte für Zeiten mit Niedrig- oder Hochwasserführung sowie aus der Ausuferung der Flüsse und der Hysterese der Durchflusskurve bei Hochwasser (DYCK & PESCHKE 1995).

Sonderfälle 81 _________________________________________________________________________ 6 Sonderfälle der Gewässerverdunstung und ihrer Ermittlung 6.1 Der Einfluss des Salzgehaltes und der Ionenzusammensetzung Über Salzlösungen ist der Sättigungsdampfdruck herabgesetzt. Aufgrund des geringeren Sättigungsdefizites sinkt die Verdunstung. Hinzu kommen Veränderungen der physikalischen Eigenschaften des Wassers, insbesondere seiner Oberflächenspannung, der Dichte und der Viskosität, die insgesamt zu einer weiteren Herabsetzung der Verdunstung führen (GAT 1979 u. a.). Die Verringerung (n) des Sättigungsdampfdruckes über Salzlösungen gegenüber reinem Wasser wird in den Gleichungen 6.1-1 und 6.1-2 dargestellt. Dabei ist: (6.1-1) n = (E0fr - E0sal) / E0fr mit: E0fr ... Sättigungsdampfdruck über reinem Wasser, E0sal ... Sättigungsdampfdruck über einer Salzlösung und (6.1-2) Esal / Efr = (1 - n)(E0sal - eL) / (E0fr - eL) mit: Esal ... Verdunstung über Salzlösungen und Efr ... Verdunstung über reinem Wasser. Die Verdunstungsminderung n variiert dabei mit der Ionenzusammensetzung der Salzlösung. Sie nimmt in der Reihe MgCl2 > NaCl > KCl > Na2CO3 > Na2SO4 ab. Unter Berücksichtigung der Windfunktion f(u) ergibt sich nach SALHOTRA (1985): (6.1-3) mit: Esal = α f(u) (E0 - eL) (6.1-4) bzw. α = Esal / Efr (vgl. 6.1-2) (6.1-5) Esal = f(u) (β E0 - ez) mit: β .... Quotient der Wasserdampfdrücke über der Salzlösung mit einem Salzgehalt S und über reinem Wasser, β entspricht 1 - n. Dabei wird β zum Beispiel für das Tote Meer mit ca. 0,83 angegeben. Die Abhängigkeit der Verdunstungsminderung von der Ionenzusammensetzung wird auch daran ersichtlich, dass eingedampftes Seewasser mit der gleichen Salzkonzentration einen Wert von β = 0,87 aufweist (SALHOTRA 1985).

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