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2021 | Buch

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Wasserbau

Grundlagen, Gestaltung von wasserbaulichen Bauwerken und Anlagen

verfasst von: Prof. Dr. Heinz Patt, Prof. Dr. Jürg Speerli, Prof. Dr. Peter Gonsowski

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Mit dem bewährten Nachschlagewerk für den projektierenden Bauingenieur ist das Basiswissen für den konstruktiven Wasserbau im Binnenland immer zur Hand. Studierende des Bauwesens führt das Buch in die Grundlagen des Wasserbaus und der Wasserwirtschaft ein. Die Ausführungen zum Feststofftransport, zur Gewässerbettdynamik und zur Fließgewässertypologie beschreiben die Entwicklungsdynamik der Fließgewässer und bilden eine wichtige Grundlage für die aktuellen Ausbaumethoden und Anlagengestaltungen im Flusswasserbau. Dazu gehören auch die Gestaltungsmöglichkeiten im Rahmen des Hochwasserschutzes. Weitere Kapitel des Buches widmen sich den Bauwerken und Anlagen des technischen Wasserbaus. Dazu gehören die Wehre und Stauanlagen, die Wasserkraftnutzung mit ihren Nebenanlagen, wie Wasserfassungen, Kanäle, Druckleitungen und Speicher. Den Turbinen und Pumpen sind eigene Abschnitte gewidmet. Des Weiteren behandelt das Buch den landwirtschaftlichen Wasserbau sowie den Verkehrswasserbau.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Wasserwirtschaft und Wasserbau sind eng miteinander verknüpft. Die Wasserwirtschaft liefert die Bemessungsgrößen, nach denen wasserbauliche Anlagen bzw. Gestaltungen geplant und ausgeführt werden. Der Wasserbau ist also die Umsetzung des wasserwirtschaftlich-hydrologischen Zahlenwerks in konkrete technische Maßnahmen vor Ort. Teilgebiete des Wasserbaus sind der konstruktive Wasserbau (u. a. Wasserkraftanlagen, Verkehrswasserbau, Hochwasserschutz und Küstenschutz, Anlagen der Wasserversorgung, der Bewässerung und der Abwasserentsorgung sowie der Flussbau). Mit dem naturnahen Wasserbau hat sich insbesondere im Flussbau sehr viel verändert. Neben den ingenieurtechnischen Aufgaben sind auch ökologische und naturschutzfachliche Anforderungen bei der Herstellung und dem Betrieb von wasserbaulichen Anlagen zu berücksichtigen. Der Klimawandel wird den Wasserbauer mit neuen Herausforderungen konfrontieren.

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski

Kapitel 2. Hydrologische GrundlagenHydrologie Grundlagen

Zusammenfassung

Die hydrologischen Größen sind wichtige Eingangsgrößen bei wasserbaulichen Planungen. Je nach Aufgabenstellung und Detaillierung sind die benötigten Eingangswerte jedoch unterschiedlich. Die Wasserhaushaltsgleichung beschreibt mit den Hauptparametern Niederschlag, Verdunstung und Abfluss den Wasserkreislauf und gibt u. a. einen Überblick über die Wasserverfügbarkeit. Die einzelnen Parameter der Wasserhaushaltsgleichung, insbesondere die Niederschläge, sind bedeutsame Eingangsgrößen für die Bestimmung des Wasserabflusses in den Fließgewässern. Die Hydrometrie beschäftigt sich mit der Vermessung von Gewässern (Oberflächenwasser und unterirdisches Wasser).

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski

Kapitel 3. Feststofftransport, Gewässerbettdynamik und Fließgewässertypologie

Zusammenfassung

Der Feststofftransport und die durch die Strömung initiierte Gewässerbettdynamik sind wesentlich für die naturnahe morphologische Ausgestaltung eines Fließgewässers. Die Fließgewässertypologie beschreibt die Fließgewässer in den unterschiedlichen Naturräumen und weist deren regionale Besonderheiten aus. Die Typologie gibt wertvolle Hinweise für Planung einer Fließgewässerrenaturierung. Feststofftransport, Gewässerbettdynamik und Fließgewässertypologie sind wiederum bedeutsame Grundlagen für die flussbaulichen Ausbaumethoden und die Planung von wasserbaulichen Anlagen.

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski

Kapitel 4. AusbaumethodenFlussbauAusbaumethoden und Anlagen im FlussbauFlussbau

Zusammenfassung

In Kap. 4 werden flussbauliche Ausbaumethoden sowie Wehranlagen beschrieben. Bei den Ausbaumethoden werden sowohl Querbauwerke als auch Längsbauweisen und deren Einflüsse auf die Strömung und die Ufer erläutert. Ein besonderer Abschnitt beschäftigt sich mit dem Wildbachverbau. Im Abschnitt Wehre wird zwischen festen, beweglichen Wehren unterschieden und die verschiedenen Wehrtypen werden anhand ihrer Funktionsweise beschrieben. Der Abschnitt über Fischwanderhilfen gibt einen Überblick, wie die Durchgängigkeit der Fließgewässer für Fische wiederhergestellt bzw. verbessert werden kann. Hierbei werden sowohl die Funktions- und Konstruktionsweisen von technischen Bauwerken als auch von naturnah gestalteten Umleitungsgerinnen erläutert.

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski

Kapitel 5. Technischer Hochwasserschutz

Zusammenfassung

Hochwasser (und auch Niedrigwasser) sind Naturereignisse und ein wichtiger Bestandteil des natürlichen Wasserkreislaufs. Dass weltweit Tausende von Menschen durch Hochwasser bedroht werden und Sachschäden in Milliardenhöhe entstehen, ist in vielen Fällen darauf zurückzuführen, dass Menschen in den gewässernahen Bereichen siedeln, dort wirtschaften und große Sachwerte dorthin verbracht wurden. Aufbauend auf einer Risikoanalyse unter Berücksichtigung der Hochwasserschadenspotenziale werden Strategien und Maßnahmen entwickelt, um die Schäden zu reduzieren. Hierbei umfasst der technische Hochwasserschutz alle Maßnahmen, um hochwassergefährdete Bereiche vor Überschwemmungen zu schützen. Dazu zählt die Reduzierung der Abwasserspitzen, Wasserrückhalt in den natürlichen Überschwemmungsgebieten und in Rückhaltebecken, die baulichen Schutzmaßnahmen, wie Deiche, Dämme und Mauern, sowie die Arbeiten vor, während und nach einem Hochwasserereignis. Die sich vielerorts einstellenden Klimaveränderungen werden Anpassungen erforderlich machen (Grünewald 2008, Hurk et al. 2015, Halbig 2016).

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski

Kapitel 6. Wasserkraftnutzung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die wasserbaulichen Aspekte der Wasserkraft beschrieben. Dazu zählen die Beschreibung der unterschiedlichen Anlagentypen, die Gestaltung der Wasserfassungen und der Zulaufkanäle, die Speicherung von Wasser, die Auslegung von Druckleitungen sowie die Arbeitsweise von Turbinen und Pumpen.

Heinz Patt, Jürg Speerli

Kapitel 7. Landwirtschaftlicher Wasserbau

Zusammenfassung

Der klassische landwirtschaftliche Wasserbau (auch Kulturwasserbau, „water engineering of agricultural lands“) beschäftigt sich mit der Be- und Entwässerung von landwirtschaftlichen Flächen. Die Bewässerung („irrigation“) dient dem Aufbringen von Bewässerungswasser auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Flächen. Die Bewässerung (auch die Beregnung) soll insbesondere den Wasserbedarf der Pflanzen decken (s. DIN 4047 Teil 6 – Landwirtschaftlicher Wasserbau – Begriffe – Teil 6: Bewässerung). Die Entwässerung („drainage“) oder Dränung dient der Ableitung von überschüssigem Bodenwasser und/oder unterirdischem Wasser mithilfe von Dränen und Vorflutern (s. DIN 4047 Teil 9 – Landwirtschaftlicher Wasserbau – Begriffe – Teil 9: Entwässerung, Drainung). Im Buch werden die technischen Aspekte des landwirtschaftlichen Wasserbaus ohne jede Bewertung der ökologischen und naturschutzfachlichen Auswirkungen dargestellt. Diesbezüglich gibt es oft sehr unterschiedliche Zielsetzungen und Positionen, die im Planungsprozess berücksichtigt werden müssen.

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski, Ulrich Fitzthum

Kapitel 8. Verkehrswasserbau, Schifffahrt

Zusammenfassung

Fließgewässer sind die Lebensadern unserer Erde und werden seit jeher mit Schiffen befahren, um Personen und Güter zu befördern. Denn der Transport mit dem Schiff hat gegenüber dem Landtransport den gravierenden Vorteil, dass das Wasser die Last trägt und so große Lasten mit geringer Kraft transportiert werden können. Ströme und Flüsse wurden daher als natürliche Verkehrskorridore genutzt, die über die Meere weltweite Wasserstraßenverbindungen ermöglichen. Seit dem 18. Jahrhundert wurden Flusslandschaften aus vielerlei Gründen in Kulturlandschaften umgewandelt, auch um den Verkehr immer größerer Schiffe und so die wirtschaftliche Steigerung der verkehrlichen Transportleistung zu ermöglichen. Das vorliegende Kapitel geht auf den Raumbedarf des Schiffsverkehrs und die für den Verkehr erforderlichen Bauwerke ein. Da sich die nautischen Bedingungen der Seeschifffahrt von denen der Binnenschifffahrt stark unterscheiden, wird sich dieses Kapitel auf die Betrachtung der Binnenwasserstraßen beschränken. Die Definitionen der Fachbegriffe im Verkehrswasserbau finden sich in DIN 4054.

Heinz Patt, Jürg Speerli, Peter Gonsowski, Jürgen Stamm

Backmatter

Titel: Wasserbau
verfasst von: Prof. Dr. Heinz Patt
Prof. Dr. Jürg Speerli
Prof. Dr. Peter Gonsowski
Copyright-Jahr: 2021
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-30551-2
Print ISBN: 978-3-658-30550-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-30551-2

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