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Über dieses Buch

Das vorliegende Buch vermittelt Studierenden die hydrologischen, hydraulischen und wasserbaulichen Grundlagen für Gerinne und Fließgewässer. Mit den Programmierbeispielen können die Inhalte geübt und vertieft werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführung

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 2. Wasserstand und Abfluss

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 3. Das Gefälle des Flusses

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 4. Die Beschreibung der Rauheit

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 5. Ungleichförmige Gerinneströmungen

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 6. Der Überfall über Wehre

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 7. Das Hubschütz als unterströmtes Wehr

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 8. Hydrologie des Flusseinzugsgebiets

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 9. Die Saint-Venant-Gleichungen

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 10. Die Sicherung der Sohle

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 11. Der Fluss als Wasserstraße

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 12. Hochwasser

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 13. Die Grenzschichttheorie für Fließgewässer

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 14. Die Rauheit beweglicher Sedimentsohlen

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 15. Der gegliederte Querschnitt

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 16. Der Transport homogenen Geschiebes

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 17. Die Feststoffbilanz im Flusslängsprofil

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 18. Kurven und Mäander

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.
Andreas Malcherek

Kapitel 19. Für eine zukünftige Wasserwirtschaftsverwaltung

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.
Andreas Malcherek

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