1D Wasserspiegellinienberechnung SoSe 2013 Wasserbau, Wasserwirtschaft und Hydraulik Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Wasserbau Dipl.-Ing. Veronika Hecht L5/01 307 Petersenstrasse 13 64287 Darmstadt Tel. +49 6151 16 7424 Fax +49 6151 16 3223 hecht@wb.tu-darmstadt.de Stand: 14.05.2013 1/11
Berechnung des Wasserspiegelverlaufs in natürlichen Gerinnen Problemstellung An einen schiffbaren Fluss soll bei km 113,200 eine Staustufe mit dem Stauziel,520 münn errichtet werden. Bei km,000 muss als Folgemaßnahme eine Uferpromenade höher gelegt werden, so dass im Mittel eine Überflutung an höchstens 36 d/a auftritt. Aufgabenstellung (1) Bestimmung des Bemessungsabflusses, der im langjährlichen Mittel an höchstens 36 d/a überschritten wird. (2) Bestimmung der Rauheiten (nach Manning-Strickler) vor dem geplanten Aufstau für die gegebenen Querprofile für die Abflüsse Q = 300, und m 3 /s. (3) Bestimmung des Wasserstandes nach Aufstau (Staulinienberechnung) für den Bemessungsabfluss an km,000. (4) Graphische Darstellung der WSP-Linien für den Bemessungsabfluss vor und nach dem Aufstau zwischen km 113,200 und km,766. (5) Wie hoch muss die Uferpromenade bei Aufstau sein, um die Bedingung, höchstens an 36 d/a überflutet zu sein, zu erfüllen? Vorhandene Unterlagen Lageplan des Stauraumgebietes i.m. 1:25000 Dauerzahlen aus den Gewässerkundlichen Jahrbüchern Abflusskurve (Schlüsselkurve) am Pegel km,766 Angaben zu den Querprofile in dem geplanten Stauraum Randbedingungen Wasserstand bei Q = 300 m 3 /s (ohne Stau) km 113,200 115,000,800,000,766 münn,00,55,05,62,75 WSP-Gefälle oberhalb km,766 I w = 0,483 unterhalb km 113,200 I w = 0,203 1D Wasserspiegellinienberechnung 2/11
Lageplan des Stauraumgebietes 1D Wasserspiegellinienberechnung 3/11
Abflussdauerlinie am Pegel km,766 1000 800 700 500 400 300 200 100 0 langjährige Abflussdauerlinie für Pegel km,766 0 50 100 150 200 250 300 350 Überschreitungstage [d/a] Abfluss Q [m³/s] 1D Wasserspiegellinienberechnung 4/11
Schlüsselkurve für Pegel km,766 126 Schlüsselkurve für Pegel km.766 125 Zw [münn] 0 200 400 800 1000 0 1400 1 1800 Abfluß Q [m³/s] 1D Wasserspiegellinienberechnung 5/11
Tabelle zur Berechnung der Rauhigkeitsbeiwerte Profil x z w,i z w,i I w,u I w,o I w,i Q A i l u,i k st,i km m münn m %o %o %o m³/s m² m m 1/3 /s,75 300,766 0,483,000,62 300,800,05 300 115,000,55 300,00 300 113,200 0,203 1D Wasserspiegellinienberechnung 6/11
Angaben zu den Querprofilen (1) Fließquerschnitt A [m²] Querprofil km.766 0 100 200 300 400 500 700 800 A [m²] Benetzter Umfang lu [m] Querprofil km.766 0 50 100 150 lu [m] Rauheit kst [m 1/3 /s] Querprofil km.766 20 22 24 26 28 30 32 34 kst [m1/3/s] Benetzter Umfang lu [m] Querprofil km.000 0 100 200 300 lu [m] Fließquerschnitt A [m²] Querprofil km.000 0 100 200 300 400 500 700 800 A [m²] Rauheit kst [m 1/3 /s] Querprofil km.000 32 33 34 35 36 kst [m1/3/s] 1D Wasserspiegellinienberechnung 7/11
Angaben zu den Querprofilen (2) Fließquerschnitt A [m²] Querprofil km.800 0 100 200 300 400 500 700 800 A [m²] Benetzter Umfang lu [m] Querprofil km.800 0 100 200 300 lu [m] Rauheit kst [m1/3/s] Querprofil km.800 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 kst [m1/3/s] Rauheit kst [m1/3/s] Querprofil km 115.000 35 36 37 38 39 40 kst [m1/3/s] Fließquerschnitt A [m²] Querprofil km 115.000 0 100 200 300 400 500 700 800 A [m²] Benetzter Umfang lu [m] Querprofil km 115.000 0 100 200 300 lu [m] 1D Wasserspiegellinienberechnung 8/11
Angaben zu den Querprofilen (3) Fließquerschnitt A [m²] Querprofil km 113.200 0 100 200 300 400 500 700 800 A [m²] Benetzter Umfang lu [m] Querprofil km 113.200 0 50 100 150 200 250 lu [m] Rauheit kst [m 1/3 /s] Querprofil km 113.200 37 39 41 43 45 kst [m1/3/s] 1D Wasserspiegellinienberechnung 9/11
Tabelle zur Spiegellinienberechnung 1D Wasserspiegellinienberechnung 10/11
Diagramm zur Darstellung der Wasserspiegellagen (ohne und mit Stau),5,0,5,0,5,0,5,0,5 Grafische Darstellung der WSP -Linie für Q = 300 m³/s hydrostat. Staulinie WSP ohne Stau WSP mit Stau 113 114 115 Flusskilometer Z w [m.ü. N N ] 1D Wasserspiegellinienberechnung 11/11