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bemerkbar machen. Der Übergang vom Schießen zum Strömen verläuft dagegen
diskontinuierlich, da sich das strömende Fließen nicht auf den Oberstrom gelege-
nen Bereich mit schießendem Abfluss auswirken kann. Abbildung
2.6
fasst die ver-
schiedenen Fließwechsel in einem Gewässerlängsschnitt anschaulich zusammen.
Diese hydraulischen Gesetzmäßigkeiten der Strömung in offenen Gerinnen wer-
den bei einigen Messverfahren gezielt genutzt. So dürfen z. B. sämtliche Durch-
flussmessbauwerke (s. Kap. 5.3: Messwehre, Messgerinne, Messschwellen etc.)
nur angewandt werden, wenn der Zustrom zum Messbauwerk „strömend“ ist. Ob
strömender Durchfluss vorliegt, kann mit Hilfe der Froudezahl
Fr
überprüft wer-
den:
Fr
=
v
Fr
=
v
gh
[
−
]
gh
[
−
]
(2.7)
mit
v
= mittlere Fließgeschwindigkeit [m/s]
g
= Erdbeschleunigung [9,81 m/s²]
h
= mittlere Wassertiefe [m].
Wenn
Fr
< 0,5 ist, handelt es sich um strömenden Durchfluss.
Gleichung (2.7) ist strenggenommen nur gültig für Rechteckquerschnitte; für an-
dere flächengleiche Querschnitte kann sie aber näherungsweise angewandt werden.
Wichtig ist auch der Übergang vom strömenden zum schießenden Durchfluss, der
dann entsteht, wenn strömend fließendes Wasser z. B. durch einen Absturz weiter
beschleunigt wird. Dadurch können z. B. bei unvollkommenem Überfall über ein
Wehr zurücklaufende Wellen verhindert werden. Dies wird bei Venturi- und Pars-
hallkanälen genutzt (vgl. Kap. 5.3).
Umgekehrt kann der
Übergang vom Schießen zum Strömen
zur Ausbildung einer
stehenden Welle führen, da die hohe kinetische Energie der schießenden Strömung
verringert werden muss, um den Zustand des Strömens zu erreichen. Die Fließge-
schwindigkeit wird geringer und nach der Kontinuitätsgleichung muss der Wasser-
spiegel ansteigen, was zu einer Welle im strömendem Zustand führt. Es entsteht ein
Wechselsprung, der, wenn er örtlich fixiert ist, messtechnisch vorteilhaft, ansonsten
unerwünscht ist. Abbildung
2.6
zeigt u. a. den Wechselsprung.
Strömungsverhältnisse in natürlichen Gerinnen:
In jedem Gerinne wird die Bewe-
gung des Wassers durch den Strömungswiderstand verzögert. Dieser wiederum
wird durch die Wandrauigkeit und zusätzliche Verluste hervorgerufen.
•
Sekundärströmungen
Sekundärströmungen treten grundsätzlich in jedem Gerinne auf, dessen Quer-
schnitt von der Kreisform abweicht, insbesondere aber in gegliederten Quer-
profilen mit ausgeprägten Vorländern. Unter Sekundärströmungen versteht man
Strömungskomponenten senkrecht zur Fließrichtung. Sie bewirken eine Vermin-
derung der Hauptströmung. Typisch für alle Sekundärströmungen ist ihr Ver-
lauf.
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