Örtliche Verluste in Gerinnen

Örtliche Verluste entstehen bei Querschnittsänderungen (Einengung, Sohlschwellen, Messgerinnen), Richtungsänderungen und Einbauten. Einbauten in Gerinne sind z.B. Pfeiler für Brücken bzw. Wehre. Die Pfeiler engen den Fließquerschnitt ein. Dadurch kann es zum Aufstau kommen.

Hydraulisch gesehen gibt es vier Grundfälle für Pfeiler, bei denen zur Einstufung das Abflussverhalten ohne Einbauten, also Normalabfluss, betrachtet wird. Die vier Grundfälle sind:

  • unterkritischer Abfluss mit geringer oder erheblicher Querschnittseinengung

  • überkritischer Abfluss mit geringer oder erheblicher Querschnittseinengung.

Ein nicht vernachlässigbarer Aufstau und möglicherweise ein Fließwechsel vor dem Pfeiler entsteht, wenn die spezifische Energiehöhe E des ungestörten Abflusses Q kleiner als die mindestens erforderliche spezifische Energiehöhe Emin ist, die den vollständigen Abfluss Q gewährleistet. Bei geringer werdender Durchflussbreite brest des Gerinnes durch die Einbauten steigt Emin (siehe Abbildungen). Für Rechteckgerinne mit breitem Querschnitt gilt

Abfluss am abgerundeten Pfeiler ohne Fließwechsel

E spezifische Energiehöhe mit Pfeiler, Q Abfluss, Ed ungestörte spezifische Energiehöhe, Emin minimal erforderliche spezifische Energiehöhe, hd Abflusstiefe Unterwasser (Normalabfluss), hu Abflusstiefe Oberwasser mit Pfeiler, hc ungestörte Grenztiefe, h'c Grenztiefe mit Pfeiler, Δz Pfeilerstau, ΔE Energiehöhenverlust


Abfluss am abgerundeten Pfeiler mit Fließwechsel