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18.05.2016 | Wasserbau | Kommentar | Onlineartikel

Die Natur macht keine Sprünge

Autor:
Prof. Dr.-Ing. habil. Reinhard Pohl

Auch kleinere Fragestellungen in der Hydromechanik und beim Wasserbau bergen interessante und manchmal überraschende Antworten. Sie sollten angemessen behandelt werden, meint Professor Reinhard Pohl.

Die Naturforscher seit dem Altertum postulierten verschiedentlich, dass die Natur keine Sprünge macht. Mir scheint es, dass hydromechanischen Phänomene im Wasserbau wegen ihrer Vielzahl manchmal zu isoliert betrachtet und Sprünge gesehen werden, wo eigentlich keine sind. Es gibt z. B. unterschiedliche Ansätze für den freien Überfall, den rückgestauten Überfall, die Sohlenschwelle und die Rauheitselementean der Sohle, obwohl es sich hierbei gleichermaßen um ein Abflusshindernis im offenen Gerinne handelt, welches sich nur in seiner relativen Größe bezogen auf die Wassertiefe graduell unterscheidet und (fast) ohne Sprünge ineinander übergeht. Wäre hier ein durchgehender Ansatz denkbar? Ähnlich sieht es bei der Ausflussöffnung in einem Gefäß aus, die bei ihrer Wanderung nach oben zunächst Bodenöffnung und dann Seitenöffnung ist und schließlich zum Überfall wird, was hierbei auch die Ausflussformel für Seitenöffnungen so wiedergibt.

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Stimmt es wirklich, dass die Natur keine Sprünge macht? In der Hydromechanik kennen wir den Wassersprung, den wir in Deutschland Wechselsprung nennen, und auch andere Beispiele, wenn wir an Strömen und Schießen, laminare und turbulente Strömung oder brandende und schwingende Wellen denken. Getreu der philosophischen Weisheit, dass eine Änderung von Quantität zu einem Sprung in der Qualität führen kann, wenn das Maß voll ist, führt uns die Natur hier Sprünge vor Augen. Es gibt also beides.

Standardfälle pragmatisch behandeln

Sprünge hin oder her: Im Zeitalter der hydronumerischen Strömungsmodellierung ist vieles möglich geworden. Gleichwohl ist es in der täglichen Ingenieurpraxis wichtig, zumindest die Standardfälle schnell, einfach und zutreffend formelmäßig beschreiben zu können. Schön wäre es auch, wenn dieses mit Ansätzen geschieht, die eine gewisse physikalische Grundlage haben und nicht nur Empirie widerspiegeln. Nun ist es sicherlich eine Illusion, eine Weltformel (vielleicht E = m • c²?) unter den jeweiligen Randbedingungen mehrfach zu integrieren oder abzuleiten, um dann die passfähige Bemessungsgleichung für den konkreten Fall des Ablaufbauwerkes am Dorfbach zu erhalten.

Auf jeden Fall aber möchte ich darauf aufmerksam machen, dass es noch viele kleine offene Fragestellungen gibt, zu deren Beantwortung in sich abgeschlossene Arbeiten mit überschaubarem Mittelbedarf beitragen können. Freilich ist es im Zeitalter der Ökonomisierung von Wissenschaft manchmal schwer zu erklären, warum geforscht werden soll, um beispielsweise den Pfeilerstau um geschätzte zwei Zentimeter zu präzisieren. Aber wenn Wissenschaft auch erkennen soll, "was die Welt im Innersten zusammenhält" (Faust Teil I, V. 382 f.), sollten nicht nur die ganz großen fachübergreifenden Forschungsthemen, sondern in angemessenem Umfang auch kleinere (Grundlagen- und Fundament-) Bausteine im großen Gebäude der Hydromechanik und des Wasserbaus im Fokus bleiben.

Dabei mitzuhelfen, möchte ich alle Forscher, Forschungsförderer und Forschungsgutachter ermutigen.

Der gleichlautende Kommentar ist in Heft 05/2016 der Fachzeitschrift WasserWirtschaft unter der Überschrift "Natura non facit saltus" erschienen.

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