Aufgabe 1 (10 Punkte)

Transkript

1 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 1 Zugelassene Hilfsmittel: SCHNEIDER - Bautabellen für Ingenieure bzw. WENDEHORST - Bautechnische Zahlentafeln NAME: MATR.-NR.: Aufgabe Summe Mögliche Punktzahl Erreichte Punktzahl Bearbeitungszeit 90 Minuten (1 Punkt entspricht etwa einem Zeitansatz von 1 Minute) (Die Lösungen sind möglichst auf den Aufgabenblättern zu erstellen. Auf der Aufgabenstellung sind Name und Matrikelnummer einzutragen.) Aufgabe 1 (10 Punkte) In der nachfolgenden Abbildung ist ein Auszug aus dem Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch (DGJ) des Emsgebietes dargestellt. Die Angabe der Werte erfolgt für Abflüsse in der Einheit (m 3 /s). Bestimmen Sie folgende Werte: a) Um welchen Pegel handelt es sich und wie groß ist sein Einzugsgebiet? b) Bestimmen Sie den Mittelwasserabfluss im August 2005! c) Ermitteln Sie den niedrigsten Abfluss im Wasserwirtschaftsjahr; ist dieser im Sommer- oder Winterhalbjahr aufgetreten? d) Wie oft wurde der niedrigste Abfluss aus (c) im Wasserwirtschaftsjahr unterschritten und wie oft überschritten? e) Geben Sie den höchsten jemals aufgetretenen Abfluss seit Beginn der Pegelregistrierung an; wann ist dieser aufgetreten und wie hoch war die Abflussspende? f) Geben Sie eine Angabe über den Wasserstand am Pegel in (mnn) zum aus (e) ermittelten Abfluss?

2 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 2

3 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 3 Aufgabe 2 (25 Punkte) Die Wehranlage in unten dargestellter Abbildung ist zu bemessen. Das Wehr hat eine Breite von b = 9 m und einen Wehrbeiwert von μ = 0,50 [-]; g = 9,81 m/s². a) Berechnen Sie die maximale Wehrhöhe w für den Hochwasserabfluss HQ 50 = 40 m³/s, wenn eine Freibordhöhe von 60 cm bis zur Oberkante der Seitenwände eingehalten werden soll (Anströmgeschwindigkeit kann vernachlässigt werden)! b) Berechnen Sie die erforderliche Länge L des Tosbeckens für den Hochwasserabfluss HQ 50 = 40 m³/s mit der Formel nach SMETANA! Gehen Sie davon aus, dass der Wasserstrahl am Beginn des Tosbeckens eine Geschwindigkeit von v 1 = 7,5 m/s hat und das Tosbecken senkrechte Seitenwände und ebenfalls eine Breite von b = 9 m hat. c) Ermitteln Sie die erforderliche Stufenhöhe a (Angabe eines Bereiches nach HÄUSLER!) der Tosbeckenendschwelle bei einem Unterwasserstand von h u = 1,95 m. 220, 60 mnn 0,60 m h ü w 215,80 mnn h u a L

4 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 4 Aufgabe 3 (25 Punkte) Ein parabelförmiger Kanalquerschnitt aus normalem Bruchsteinmauerwerk wird gleichförmig mit einem Abfluss von Q = 42,50 m 3 /s durchflossen; das Sohlgefälle im Kanal beträgt I E = 7. b = 2,00 m h Streckungsfaktor a = 2,30 (-) Erdbeschleunigung g = 9,81 (m/s 2 ) l u =? d) Berechnen Sie den für die Bemessung des Gerinnes notwendigen hydraulischen Umfang l u nach 1) der Fließformel nach MANNING-STRICKLER 2) dem Allgemeinen Fließgesetz (DARCY-WEISBACH). e) Ermitteln Sie die Grenztiefe h gr und treffen Sie eine Aussage über den gegebenen Fließzustand.

5 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 5 Aufgabe 4 (9 Punkte) a) Nennen Sie drei Arten von Naturkatastrophen, die neben Binnenhochwasser für Überschwemmungen verantwortlich sind? b) Ist die folgende Aussage richtig oder falsch? Begründe! Beim Übergang vom schießenden in den strömenden Abflusszustand ergibt sich kein Wechselsprung. c) Welche Fließtiefe stellt sich mindestens über der Krone eines Überfalls ein? d) Erläutern Sie den Unterschied zwischen Abfluss und Wasserstand! e) Nennen Sie mindestens je eine Methode zur direkten und indirekten Durchflusserfassung! f) Definieren Sie den Begriff Freibord! g) Was versteht man bei Wehren unter der (n-1)-bedingung? h) Skizieren Sie den Aufbau eines Flussdeiches! i) Nennen Sie die wesentlichen Parameter, die für die Bemessung von Seedeichen benötigt werden!

6 Univ.-Prof. Dr.-Ing. J. Jensen , Seite 6 Aufgabe 5 (21 Punkte) Ein trapezförmiges Gewässer soll renaturiert werden; dazu soll ein Absturz rückgebaut werden und an dessen Stelle eine Sohlgleite bzw. raue Rampe entstehen. Im betrachteten Bereich besitzt das Gewässer derzeit ein Gefälle von I = 0,25 %; der Absturz ist 1,5 m hoch. Bearbeiten Sie folgende Aufgaben: a) Entwerfen und bemessen Sie eine Sohlengleite bzw. eine Rampe, die aus Schüttsteinen (lockere Bauweise) errichtet wird und ein Gefälle von 1 : 20 aufweisen soll! b) Stellen Sie die Sohlengleite bzw. die Rampe im Längsschnitt inklusive aller Abmessungen dar! Querschnitt 1 : 2 K st = 40 m 3 /s 1 : 2 Längsschnitt mit Absturz 2 m 16 m 2 m I = 0,25 % h = 1,5 m I = 0,25 %