Beitrag zur Auswahl von Rauheitsbeiwerten in der Gerinnehydraulik

Abstract

Bei vielen hydraulischen Berechnungen im Flussbau ist es unumgänglich, Rauheits- bzw. Widerstandsbeiwerte festzulegen. Die folgende Arbeit soll es ermöglichen, innerhalb kurzer Zeit den richtigen Rauheitsbeiwert für offene Gerinne zu finden. Im ersten Teil der Arbeit werden die notwendigen hydraulischen Grundlagen und die Bedeutung des Rauheitsbeiwertes erläutert. Das nächste Kapitel gibt einen umfangreichen Überblick über bereits durchgeführte Untersuchungen und deren Ergebnisse. Neben vielen Tabellenwerten sind auch fotografische Abbildungen zur einfacheren Auswahl eines richtigen Rauheitsbeiwertes dargestellt. Weiters umfasst die Arbeit ausführlich dargelegte Berechnungen und eine Zusammenfassung der Ergebnisse für ausgewählte Fließquerschnitte. Im Nahbereich von Pegelstellen wurde mittels Theodoliten das Sohlgefälle der Bäche gemessen und Fließgeschwindigkeiten mithilfe eines Schwimmkörpers festgestellt. Anhand dieser und vom Wasserportal Burgenland bzw. vom Ministerium über viele Jahre aufgezeichnete Daten konnte ein Rauheitsbeiwert für unterschiedliche Durchflüsse ermittelt werden. Die Berechnungen wurden mit der Fließformel nach GAUCKLER-MANNINGSTRICKLER, DARCY-WEISBACH und INDLEKOFER durchgeführt und mittels des Schätzverfahrens nach COWAN und einem Verfahren, basierend auf EINSTEIN und HORTEN auf Richtigkeit kontrolliert. Die Ergebnisse aus berechneten und gemessenen Werten konnten so miteinander verglichen werden. Abschließend wurde für den Tauchenbach bei Altschlaining mithilfe der Zusammenstellung durchgeführter Untersuchungen der Strickler-Beiwert abgeschätzt. Ein Vergleich zu den errechneten Ergebnissen konnte angestellt werden.

In many hydraulic calculations it is necessary to define roughness coefficients (Manning's-n). This work should simplify the selection of a proper roughness coefficient for open channels. The first part of the work describes basic hydraulic principles and also the importance of roughness coefficients. The next chapter provides a comprehensive overview of completed studies and their results. Many table values as well as figures aid the easier selection of a proper roughness coefficient. Furthermore the study includes detailed calculations and a summary of the results for selected flow cross-sections. Close to discharge sites the slope and the flow velocity has been measured. Based on that data and using collected information from the hydrographic office of Burgenland ("Wasserportal Burgenland") and the homepage ehyd from the Austrian Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environment and Water Management (BMLFUW) it was possible to calculate roughness coefficients for several discharges. The results were verified by using different calculation methods (MANNING formula, DARCY-WEISBACH equation, INDLEKOFER, COWAN and EINSTEIN and HORTEN). This enabled a comparison of the measured with the recalculated values. Finally, for the Tauchenbach in Altschlaining, a roughness coefficient was estimated by using the conducted studies. It was possible to compare the results.