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Einige ingenieurwissenschaftliche Werte online

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Wasserbau - Gerinnehydraulik Online Berechnen

Berechnung von offenen Gerinnen


1. Geometrie des Gerinnes Berechnen

2. Fließformel nach Darcy-Weisbach Berechnung von Gefälle, Abfluß oder mittlerer Fließgschwindigkeit, Reynold- und Froudezahl

3. Fließformel nach Manning-Strickler Berechnung von Gefälle, Abfluß oder mittlerer Fließgschwindigkeit, Reynold- und Froudezahl


Geometrie des Gerinnes:

Rechteck

Rechteck
Breite b: [ m ] Höhe h: [ m ]

Trapez

Trapez
Neigung ml: [ m ] Neigung mr: [ m ]
oder
Böschungswinkel α links: ° Böschungswinkel β rechts: °
Breite b: [ m ] Höhe h: [ m ]

zweistufiges
Trapez

zweistufiges Trapez
Neigung m_links_unten: [ m ] Neigung m_rechts_unten: [ m ]
oder
Böschungswinkel α_links_unten: ° Böschungswinkel α_rechts_unten: °

Breite b1: [ m ]
Neigung m_links_oben: [ m ] Neigung m_rechts_oben: [ m ]
oder
Böschungswinkel α_links_oben: ° Böschungswinkel α_rechts_oben: °

Breite b2 links: [ m ]
Breite b2 rechts: [ m ]
Höhe h1: [ m ] Wasserhöhe h: [ m ]

Dreieck

Dreieck
Neigung m: [ m ]
oder
Böschungswinkel α: °
 Höhe h: [ m ]

Rohr

Kreis
Durchmesser D: [ m ] Höhe h: [ m ]

Parabel

Parabel
Breite B: [ m ] Höhe h: [ m ]

irreguläres
Gerinne

irreguläres Gerinne
Fläche A: [ m ] benetzter Umfang O: [ m ]
Referenz: http://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Durchmesser



Zusammenfassung Geometrie:

Fläche A:
[ m2 ]
benetzter Umfang O:
[ m ]
hydraulischer Radius Rh:
[ m ]

2. Fließformel nach Darcy-Weisbach:

Darcy-Weisbach
V mittlere Fließgeschwindigkeit [ m / s ]
g Erdbeschleunigung 9.81 [ m / s2]
Rh hydraulischer Radius [ m ]
Io Gefälle [ m]
λ Reibungsbeiwert


Im hydraulisch rauhen Bereich, ks /4 Rh > 5 . 10-3 gilt für den Reibungsbeiwert λ:
lamda
ks Sohlrauhigkeit; absolute Rauhigkeitslänge; äquivalente Sandrauhigkeit [ mm ]

Gerinnetypen

 ks [mm]
Ebene Fließgewässersohle
Sand oder Kies: ks = dk 90 (Korndurchmesser, der von 90 % des Materials unterschritten wird)
Korngrößentabelle		 dk 90
Grobkies bis Schotter 60 - 200
schwere Steinschüttung 200 - 300
Sohlenpflasterung 30 - 50
Unebene Fließgewässersohle (hT = Höhe des Transportkörpers mit Rippeln)
Rippel		 hT
Böschungen mit:
Ackerboden		 20 - 250
Ackerboden mit Kulturen 250 - 800
Waldboden 160 - 320
Rasen 60
Steinschüttung 80/450 300
Gras 100 - 350
Gras und Stauden 130 - 400
Rasengittersteine 15 - 30
Wände aus:
Ziegelmauerwerk		 2 - 8
Beton glatt 1 - 6
Beton rauh 6 - 20
Bruchstein 15 - 20
rauhe Natursteinmauer 80 - 100
Stahlspundwand je nach Profiltiefe 20 - 100
Rohre aus:
PVC		 0.005 - 0.1
Stahl 0.1 - 5
Beton 0.1 - 50
Holzgerinne gehobelt - ungehobelt: 0.1 - 5

ks: [ mm ]


Geben Sie das Gefälle, den Abfluß oder die mittlere Fließgschwindigkeit sowie die kinematische Viskosität ν von Wasser ein:

Reibungsbeiwert λ:
Sohlgefälle Io:[ 1 / m ] Gefälle pro m Gerinnelänge
Abfluß Q:[ m3 / s ]
mittlere Fließgeschwindigkeit V:[ m / s ]
kinematische Viskosität ν: [ m2 / s ]
bei   5°C: 1.519 x 10-6
bei 10°C: 1.307 x 10-6
bei 15°C: 1.139 x 10-6
bei 20°C: 1.004 x 10-6
bei 25°C: 0.893 x 10-6
bei 30°C: 0.801 x 10-6



Zusammenfassung Geometrie:

Fläche A:
[ m2 ]
benetzter Umfang O:
[ m ]
hydraulischer Radius Rh:
[ m ]



3. Fließformel nach Manning-Strickler:

Manning-Strickler

V mittlere Fließgeschwindigkeit [ m / s ]
Rh hydraulischer Radius [ m ]
Io Gefälle [ 1 / m]
kSt Strickler Beiwert
für Gerinnerauhigkeit		 [ m1/3 / s ]



Gerinnetypen

 kSt  [ m1/3 / s ]
Felskanäle
mittelgrober Felsausbruch25-30
Felsausbruch bei sorgfältiger Sprengung20-25
sehr grober Felsausbruch, große unregelmäßigkeiten15-20
Erdkanäle
Erdkanäle in festem Material, glatt60
Erdkanäle in festem Sand mit etwas Ton oder Schotter50
Erdkanäle mit Sohle aus Sand und Kies mit gepflasterten Böschungen45-50
Erdkanäle aus Feinkies, etwa 10/20/30 mm45
Erdkanäle aus mittlerem Kies, etwa 20/40/60 mm40
Erdkanäle aus Grobkies, etwa 50/100/150 mm35
Erdkanäle aus scholligem Lehm30
Erdkanäle aus groben Steinen angelegt25-30
Erdkanäle aus Sand, Lehm oder Kies, stark bewachsen20-25
gemauerte Kanäle
Kanäle aus Ziegelmauerwerk, gut gefugt80
Bruchsteinmauerwerk70-80
Kanäle aus Mauerwerk, normal60
normales (gutes) Bruchsteinmauerwerk, behauene Steine60
grobes Bruchsteinmauerwerk, Steine nur grob behauen50
Bruchsteinwände, gepflasterte Böschungen mit Sohle aus Sand und Kies45-50
Betonkanäle
Zementglattstrich100
Beton bei Verwendung von Betonschalung90-100
Glattverputz90-95
Beton geglättet90
gute Verschalung,glatter unversehrter Zementputz, glatter Beton80-90
Beton bei Verwendung von Holzschalung, ohne Verputz65-70
Stampfbeton mit glatter Oberfläche60
alter Beton, unebene Flächen60
Betonschalen mit 150 - 200 kg Zement je m3, je nach Alter und Ausführung50-60
grobe Betonauskleidung55
ungleichmäßige Betonflächen50
Holzgerinne
neue glatte Gerinne95
gehobelte, gut gefügte Bretter90
ungehobelte Bretter80
ältere Holzgerinne65-70
Blechgerinne
glatte Rohre mit versenkten Nietköpfen90-95
neue gußeiserne Rohre90
genietete Rohre, Niete nicht versenkt, im Umfang mehrmals überlappt65-70
Natürliche Wasserläufe
natürliche Flußläufe mit fester Sohle ohne Unregelmäßigkeiten40
natürliche Flußläufe mit mäßigem Geschiebe33-35
natürliche Flußläufe, verkrautet30-35
natürliche Flußläufe mit Geröll und Unregelmäßigkeiten30
natürliche Flußläufe, stark geschiebeführend28
Wildbäche mit grobem Geröll(kopfgroße Steine) bei ruhendem Geschiebe25-28
Wildbäche mit grobem Geröll, bei in Bewegung befindlichem Geschiebe19-22


Geben Sie den Strickler-Beiwert,   das Gefälle, den Abfluß oder die mittlere Fließgschwindigkeit   sowie die kinematische Viskosität ν von Wasser ein:

Strickler-Beiwert kst:
Sohlgefälle Io:[ m ] Gefälle pro m Gerinnelänge
Abfluß Q:[ m3 / s ]
mittlere Fließgeschwindigkeit V:[ m / s ]
kinematische Viskosität ν: [ m2 / s ]
bei   5°C: 1.519 x 10-6
bei 10°C: 1.307 x 10-6
bei 15°C: 1.139 x 10-6
bei 20°C: 1.004 x 10-6
bei 25°C: 0.893 x 10-6
bei 30°C: 0.801 x 10-6


Literatur & Links

Gerhard H. Jirka & Cornelia Lang: Einführung in die Gerinnehydraulik
Mario Oertel: Gerinnehydraulik
Wikipedia: Strömungen in offenen Gerinnen




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