Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 366

Abbildung 5.49 zeigt die Strömungssituation beim Unterströmen eines leicht an-
gehobenen Schleusentores.
Die Strömungsverhältnisse sind in diesem Falle vergleichbar mit dem freien
Ausfluss einer rechteckigen scharfkantigen Ausflussöffnung. Der Durchfluss unter
einem Schleusenschütz ist demnach eine Funktion des Oberwasserstands h 1 und der
Schützöffnung w :

   

1 / 2

m 3 / s

(5.24)

Q = c Q · A 2 g ( h 1 − a )

mit

A = Querschnittsfläche der Schützöffnung [m²]
a = Wasserstand im Unterwasser des Schleusentors [m]
h 1 = Oberwasserstand [m]
w = Schützöffnung [m]
c Q = Abflussbeiwert [-].
Wenn der Unterwasserstand a nicht zur Verfügung steht, kann er aus dem Produkt
n · w berechnet werden; wobei n der Einschnürungskoeffizient ist, der nach Franke
(1968) für Schütze mit frei fließendem Ausfluss bei einem Verhältnis von Oberwas-
serstand zu Schützöffnung n = h 1 / w = 2 empirisch zu 0,63 ermittelt wurde.
Der Abflussbeiwert c Q schwankt je nach n zwischen 0,60 und 0,61; er kann ohne
große Genauigkeitseinbußen vereinfacht mit 0,61 angenommen werden.
Die Untersuchungsergebnisse von Franke ( 1962 ) und dem U.S. Bureau of Rec-
lamation ( 1967 ) zu diesen Beiwerten stimmen gut überein.
Grenzbedingungen für die Anwendung sind nach ISO 13550 (2002):

a) Die oberstromige Kante der Ausflussöffnung sollte so wie bei scharfkantigen
Plattenwehren ausgebildet sein (vgl. Abb. 5.11 ).
b) Die Frontseite des Schützes sollte absolut vertikal, die Schützunterkante hori-
zontal eingebaut sein.
c) Der Einlaufquerschnitt sollte rechteckig sein.
d) Um den Geschwindigkeitsbeiwert vernachlässigen zu können, sollte die Flä-
che des benetzten Querschnitts im Zulaufkanal dort, wo der Oberwasser-
stand h 1 gemessen wird, mindestens 10-mal größer sein als die Fläche der
Ausflussöffnung.
e) Aus praktischen Erwägungen heraus sollte die Schützöffnung w mindestens
0,02 m und der kleinste Oberwasserstand h 1 mindestens 0,15 m betragen.

Berechnungsbeispiel: Ein rechtwinkliges unterströmtes Schütz (oder Schleusentor) mit
einer Breite von 5 m ist unten 0,4 m geöffnet. In dem Zulaufkanal wird ein Wasserstand
von h 1 = 4,1 m gemessen. Es ist der aktuelle Durchfluss durch die Ausflussöffnung zu
berechnen.
1. Überprüfung der Randbedingungen:
• Benetzter Querschnitt A o = B × h 1 = 5,0 × 4,1 = 20,5

Ausflussöffnung A = Bw = 5,0 × 0,4 = 2,0, d. h. A o / A = 10,3 ≥ 10