Fließgewässer

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Kapitel 1. Einführung

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   ‚Ein Fluss, betrachtet man ihn von seiner Quelle bis zum Meer, ist ein Bild der verschiedenen Lebensalter des Menschen: Am Anfang ist er beinahe nichts, er entspringt der Erde, aber er nimmt seinen Ursprung aus dem Himmel. Seine Kindheit ist scherzhaft und launisch, er kann eine Mühle antreiben, er spielt zwischen den Blumen auf der Wiese. Seine Jugend ist ungestüm und aufbrausend, er erregt Anstoß und reißt Wurzeln aus, er verblüfft.

3. Kapitel 2. Wasserstand und Abfluss

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Das Augenscheinlichste, was wir von der Dynamik eines Gewässers wahrnehmen, ist der Wasserstand. Bei Hochwasser ist er so hoch, das es zu Überschwemmungen kommt, bei Niedrigwasser bleibt von manchem Fluss nur noch ein Rinnsal übrig oder er versiegt ganz. In beiden Fällen sind menschliches Leben und Kulturgüter in Gefahr: Hochwasser tötet Menschenleben, verwüstet Äcker und zerstört Gebäude.

4. Kapitel 3. Das Gefälle des Flusses

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Sofern Wasserbau sich nur auf den Schutz vor Hochwasser bezog, reichten einfache Pegelmessungen als Datengrundlage aus: Man addiert zum höchsten Hochwasserstand ein gewisses Freibord und erhält so die erforderliche Deichhöhe.

5. Kapitel 4. Die Beschreibung der Rauheit

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Nachdem du Buat vehement betritt, dass der Strömungswiderstand eines Gerinnes etwas mit der der Beschaffung der Wände zu tun habe, dauerte des eine ganze Weile, bis man sich von dieser durchaus wohl begründeten, aber falschen These vollkommen verabschiedete. Es brauchte erst die Einführung der Bazinschen Gerinnekategorien als erfolgreiches, auch in der wasserbaulichen Praxis anwendbares Konzept, dass der Zusammenhang zwischen Sedimentbeschaffenheit und Rauheit allgemein anerkannt wurde.

6. Kapitel 5. Ungleichförmige Gerinneströmungen

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Im Vergleich zu einem technischen Gerinne erscheint ein natürlicher Flussverlauf erst einmal ungleichförmig, organisch gewachsen. Die Fließformeln des 18. und 19. Jahrhunderts waren aber nur auf Normalabflussverhältnisse beschränkt, die dann vorliegen, wenn Wasserspiegel und Sohle einen parallelen Verlauf nehmen. Obwohl sie große Dienste in der wasserbaulichen Planung leisteten, musste die Theorie auf ungleichförmige Gerinneströmungen erweitert werden.

7. Kapitel 6. Der Überfall über Wehre

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Bringt man in eine Rinne ein über die ganze Breite gehendes Hindernis in Form einer Sohlschwelle ein, so wird sich das Wasser vor dieser so lange stauen, bis es eine neue Gleichgewichtshöhe erreicht hat, mit der es über dieses Hindernis strömt. Ist das Hindernis einfach eine scharfkantige, hohe Platte, dann fällt das Wasser über dieses Hindernis, weshalb man diese Art von Strömung auch als Überfall (frz. l’écoulement en deservoir) bezeichnet hat.

8. Kapitel 7. Das Hubschütz als unterströmtes Wehr

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Jedes Kind hat schon beobachtet, dass sich das Wasser vor der in ein fließendes Gewässer eingetauchten Hand aufstaut. Diese grundlegende Erfahrung wird beim unterströmten Wehr (engl. underflow gate, sluice gate), welches man auch als Hubschütz bezeichnet, dazu verwendet, denn Wasserstand im Oberlauf desselben zu steuern. Ein Schütz besteht also aus einer vertikal beweglichen Tafel, die von oben in einen Graben oder ein kleineres Fließgewässer herabgelassen wird, um dieses aufzustauen oder ganz abzusperren.

9. Kapitel 8. Hydrologie des Flusseinzugsgebiets

   Andreas Malcherek

   Zusammenfassung

   Im seinem Einzugsgebiet nimmt der Fluss nur einen kleinen Teil der Gesamtfläche ein. Der meiste Niederschlag geht daher über Landflächen nieder und fließt dem Fluss entweder über den Oberflächenabfluss oder das Grundwasser zu. Um ein Oberflächengewässer als hydrologisches System zu verstehen, müssen wir also zunächst das Zustandekommen von Niederschlägen zuwenden. Wenn dann das Wechselspiel von Fließgewässer und Grundwasser mit der Entstehung von Abfluss erfasst werden soll, müssen wir die Simulation des Fließgewässers selbst möglichst einfach gestalten. Daher werden wir danach ein solches einfaches Fließgewässermodell entwickeln, welches den Fluss in einzelne Zellen oder Speicher zerlegt, die linear hintereinander angeordnet sind.

10. Kapitel 9. Die Saint-Venant-Gleichungen

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Das Abschn. 5.6 mussten wir mit einer negativen Bewertung beenden: Die Spiegelliniengleichung als einfaches stationäres Modell für inhomogene Gerinneströmungen liefert in den meisten Fällen keine realistischen Ergebnisse. Die von Ven te Chow eingeführte Spiegellinienklassifizierung ist zwar prinzipiell sinnvoll und richtig, die Spiegellinienverläufe sind aber falsch.

11. Kapitel 10. Die Sicherung der Sohle

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Mit dem Ende des 18. und dem beginnenden 19. Jahrhundert nahm die Industrialisierung in Deutschland Fahrt auf. Immer mehr Kohle von den Förderstätten im Ruhrgebiet an die Produktionsorte z. B in Berlin gebracht und mehr Produkte an die Endverbraucher verteilt werden. Die Flussschifffahrt wurde zum wichtigsten Transportmodus, der mehr und größere Fahrzeuge benötigte.

12. Kapitel 11. Der Fluss als Wasserstraße

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Die Nutzung des Flusses als Wasserstraße (Abb.11:1) erfordert immer eine Handbreit Wasser unter dem Kiel des Schiffes. Diese Bedingung ist insbesondere bei Niedrigwasser nicht erfüllt. Daher geht es bei der Niedrigwasserregulierung darum, bei niedrigen Abflüssen eine hinreichende Wassertiefe auch tatsächlich zu gewährleisten. Auf der anderen Seite soll es natürlich bei Hochwasser durch diese Regulierungen nicht zu zusätzlichen Überschwemmungen kommen.

13. Kapitel 12. Hochwasser

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    In der Süddeutschen Zeitung ist nach dem Hochwasser am 24.08.05 folgende Chronik zu finden: Juni 1965: Regenfälle lösen in Süddeutschland Hochwasser aus. Die Donau steigt in Passau auf fünf Meter über dem Normalstand: 21 Tote.

14. Kapitel 13. Die Grenzschichttheorie für Fließgewässer

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Die geschichtliche Entwicklung der Hydromechanik und ihrer Anwendung auf Oberflächengewässern lässt sich in folgende Epochen unterteilen: Die auf der Torricelliformel und der Bernoulligleichung basierende Hydraulik konnte zunächst einmal das prinzipielle Wechselspiel zwischen Geschwindigkeit und Druck bzw. Standrohrspiegelhöhe erklären, versagte aber in der detaillierten Beschreibung realer Strömungen.

15. Kapitel 14. Die Rauheit beweglicher Sedimentsohlen

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Sobald die Sohlschubspannung die kritische Schubspannung des Bewegungsbeginns überschreitet, beginnen die Sedimente an einer Flusssohle Strukturen auszubilden, die man je nach Größe als Riffel oder Dünen bezeichnet.

16. Kapitel 15. Der gegliederte Querschnitt

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Heutzutage ist es schon allein deshalb kein Problem, einen Fluss, der den Weg zum gewünschten Ziel kreuzt, zu queren, weil die Straßenführung uns direkt zu einer Brücke oder einen Tunnel leitet. Im Zeitalter vor dem Brückenbau führte der Weg aber oftmals zu einer Furt, die zwar seicht, aber dennoch nicht trockenen Fußes vom Wanderer durchschritten werden musste. Bei einer solchen Querung kann man beobachten, dass der Fluss am Ufer noch sehr flach ist und die Fließgeschwindigkeiten gering sind, wenn überhaupt spürbar.

17. Kapitel 16. Der Transport homogenen Geschiebes

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Durch die fortwährende Verwitterung der Gebirge fallen Gesteinsmassen an, die durch die Bergflüsse in die Täler transportiert werden. Beim Blick auf Abb. 16.1 erstaunt es dabei schon, welche ungeheure Kraft das Wasser entwickelt, um derartige Steinblöcke zu fortzubewegen.

18. Kapitel 17. Die Feststoffbilanz im Flusslängsprofil

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Im allgemeinen Sinn des Wortes beschäftigt sich Morphodynamik mit der zeitlichen Änderung von morphologischen Strukturen, d. h. der Gestalt der Dinge. Damit sich irgendwo eine physische Struktur ändert, müssen Massen verschoben werden. Die Morphodynamik ist daher eng mit den Bewegungsgesetzen von Massen verbunden. Da Masse (in den Geltungsbereichen der klassischen Mechanik) in einem geschlossenen System weder verloren geht noch gewonnen wird, gibt es für sie Erhaltungssätze, aus denen man die Bilanzgleichungen der Massen auch für nichtgeschlossene Teilsysteme ableiten kann.

19. Kapitel 18. Kurven und Mäander

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Während der Flusslauf in steilen Gebieten annähernd geradlinig ist, verläuft er im Flachland mit unverfestigten leicht erodierbaren Böden gewunden, was man als mäanderförmig bezeichnet. Eine dritte geomorphologische Grundform ist der verflochtene, aus verzweigten Armen bestehende Flussverlauf, bei dem große Schwankungen in Abfluss und Sedimentfracht auftreten.

20. Kapitel 19. Für eine zukünftige Wasserwirtschaftsverwaltung

    Andreas Malcherek

    Zusammenfassung

    Immer wieder stellt man fest, dass es an den Gewässern zu viele öffentliche und private Akteure gibt, die einheitliches Handeln und Verwalten eines Flusseinzugsgebiets, so wie es die Wasserrahmenrichtlinie fordert, unmöglich machen. So steht wasserwirtschaftliches Handeln an Flüssen heute in einem Spannungsfeld zwischen.

21. Backmatter