Geoscience Reference
In-Depth Information
Die Strömungslinien sind entlang der Winkelhalbierenden zu den Ecken gerich-
tet und biegen dann zu den Seitenwänden ab. Diese Bewegung verursacht eine
Rückströmung in das Innere des Fließquerschnitts. Es bilden sich geschlossene
Schleifen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung.
Starke Sekundärströmungen entstehen in natürlichen Gerinnen durch Uneben-
heiten an der Gewässersohle und an den Uferböschungen. Kräftige Sekundär-
strömungen sind in gekrümmten Wasserläufen vorhanden.
• Oberflächenverluste
In der Nähe des freien Wasserspiegels werden zusätzliche Verluste durch freie
Oberflächenturbulenz hervorgerufen (rauer, welliger Wasserspiegel). An der
Oberfläche ist ein teilweiser Energieausgleich durch höher gelegene Schichten
nicht möglich, so dass sich insgesamt bei entsprechender Turbulenz nur eine ver-
minderte Oberflächengeschwindigkeit ausbilden kann (vgl. Verteilung der Fließ-
geschwindigkeit im Tiefenprofil in Kap. 4.5.1).
• Strömungsablösungen
Hindernisse am Ufer von Gewässern (z. B. Bäume) und Aufweitungen des
Durchflussquerschnittes im Längsverlauf von Gewässern oder Messstrecken
können zu
Strömungsablösungen
und als Folge davon zu Wirbelbildung führen.
Abbildungen
2.7a
,
b
zeigen Beispiele von Strömungsablösungen bei Aufweitung
des Fließquerschnitts und hinter einer scharfen Kante.
Rauigkeit in natürlichen Gerinnen und Geschwindigkeitsverteilung im Fluss-
querschnitt:
Wandreibungsverluste turbulenter Strömungen entstehen durch Wir-
bel. Diese Wirbel bilden sich durch Ablösung am Rauigkeitskörper oder auch in
dessen Strömungsschatten aus und pflanzen sich in Fließrichtung in Form von
Wirbelschleppen fort, bis sie sich wieder auflösen. Der gegenseitige Abstand der
einzelnen Rauheitskörper beeinflusst maßgebend den Charakter und die Stärke der
Energieumwandlung.
Der Strömungswiderstand hängt von Größe, Form und Abstand der Rauheits-
elemente ab. In natürlichen Gerinnen wirken z. B. die Buhnenfelder in ähnlicher
Weise.
a
b
Abb. 2.7
Strömungsablösungen:
a
bei Erweiterung und
b
hinter einer scharfen Kante. (Bailey-
Fischer & Porter
1997
)
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