Grundlagen der Sedimentbewegung Coll. Hochschultext

Inhalts}bersicht: Einf}hrung. - Das transportierende Medium (Fluid). - Das transportierte Medium (Sediment). - Dimensionslose Parameter der Sedimentbewegung. - Charakteristische Eigenschaften von Sediment in einer Str|mung. - Quantitativer Sedimenttransport. - Verteilung suspendierter Sedimente. - Formen des Sedimenttransportes. - Modellkriterien. - Stabile Fl}sse und Kan{le. - Kolke. - Abk}rzungen. - Schrifttum. - Namenverzeichnis. - Stichwortverzeichnis.

Einführung.- 1. Das Transportierende Medium (Fluid).- 1.1 Vorbemerkung.- 1.2 Schubspannungsverteilung.- 1.3 Strömungsvorgänge an der Grenze zwischen Flüssigkeit und Wandung.- 1.3.1 Vorbemerkung.- 1.3.2 Definition der Grenzschicht.- 1.3.3 Plattengrenzschicht.- 1.3.4 Die Entstehung der Turbulenz (Stabilitätstheorie).- 1.4 Das universelle Geschwindigkeitsverteilungsgesetz.- 1.4.1 Zähigkeitsströmungen.- 1.4.2 Turbulente Strömungen.- 1.4.3 Geschwindigkeitsverteilung in der zähen Unterschicht.- 1.4.4 Geschwindigkeitsverteilung in der turbulenten Außenströmung.- 1.4.5 Turbulente Strömung mit hydraulisch glatter Sohle.- 1.4.6 Turbulente Strömung mit hydraulisch rauher Sohle.- 1.4.7 Übergangsbereich.- 1.4.7.1 Widerstandsbeiwert ? für sandrauhe Rohre.- 1.4.8 Lage der mittleren Geschwindigkeit.- 1.4.8.1 Laminare Strömung.- 1.4.8.2 Turbulente Strömung mit zäher Unterschicht.- 1.4.8.3 Vollkommen turbulente Strömung.- 1.4.9 Geschwindigkeitsverteilungen bei Sedimenttransport.- 1.4.10 Schlußfolgerungen.- 1.5 Geschwindigkeitsverteilung von Luftströmungen mit freier Oberfläche.- 1.5.1 Ältere Untersuchungen.- 1.5.2 Ansatz von ZANKE.- 1.5.2.1 Messungen am Nordoststrand von Spiekeroog.- 1.5.2.2 Meßverfahren.- 1.5.2.3 Untersuchungsergebnis.- 1.6 Ungleichförmige Strömungen.- 2. Das Transportierte Medium (Sediment).- 2.1 Vorbemerkung.- 2.1.1 Darstellung von Korngrößenverteilungen.- 2.1.2 Klassifikation der Sedimente.- 2.1.3 Methoden zur Ermittlung der Korngrößen.- 2.1.4 Natürliche Korngemische.- 2.1.4.1 Entstehung eines alluvialen Korngemisches.- 2.1.4.2 Kornverteilungen in alluvialen Gerinnen.- 2.1.4.3 Lagerungsdichte natürlicher Korngemische.- 2.1.4.4 Maßgebende Korngröße eines beliebigen Korn- gemisches.- 2.1.4.5 Maßgebende Korngröße eines natürlichen Sedimentes.- 2.1.4.6 Repräsentative Bodenproben.- 3. Dimensionslose Parameter Der Sedimentbewegung.- 4. Charakteristische Eigenschaften Von Sediment in Einer Strömung.- 4.1 Sinkgeschwindigkeit.- 4.1.1 Vorbemerkung.- 4.1.2 Bewegung in idealer Flüssigkeit.- 4.1.3 Bewegung in realer Flüssigkeit.- 4.1.3.1 Widerstand eines Einzelkörpers.- 4.1.3.2 Grenzschichten am umströmten Körper.- 4.1.3.3 Praktische Berechnung der Sinkgeschwindigkeit.- 4.1.3.4 Sinkgeschwindigkeit von Korngruppen.- 4.2 Beginn der Sedimentbewegung.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Kritische Schubspannungen.- 4.2.2.1 Frühere Arbeiten über kritische Schubspannungen bei rolligen Böden.- 4.2.2.1.1 Transportbeginn unter Windeinfluß.- 4.2.2.1.2 Transportbeginn unter Welleneinwirkung.- 4.2.2.2 Ansatz von ZANKE.- 4.2.2.2.1 Hydraulisch rauhe Sohle (kohäsionsloses Sediment).- 4.2.2.2.2 Hydraulisch glatte Sohle (kohäsionsloses Sediment).- 4.2.2.2.3 Übergangsbereich und rauher Bereich.- 4.2.2.2.4 Sediment mit Einfluß von Adhäsionskräften.- 4.2.2.2.5 Bewegungsbeginn infolge Wind.- 4.2.2.2.6 Bewegungsbeginn unter Welleneinfluß.- 4.2.3 Kritische Geschwindigkeit um.- 4.2.4 Erosionsbeginn bei bindigen Böden.- 4.2.4.1 Allgemeines.- 4.2.4.2 Frühere Arbeiten.- 4.2.4.3 Kritische Betrachtung der Ergebnisse aus dem Schrifttum.- 4.2.4.4 Ansatz von ZANKE.- 4.2.4.4.1 Vorbemerkung.- 4.2.4.4.2 Fester Boden.- 4.2.4.4.3 Flüssiger Boden.- 4.2.4.4.4 Übergangsbereich.- 4.2.5 Beginn der Suspendierung von Sedimenten.- 5. Quantitativer Sedimenttransport.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Frühere Arbeiten.- 5.2.1 Gleichung von DU BOYS (1879).- 5.2.2 Suspensionstransportgleichung von FORCHHEIMER (1930).- 5.2.3 Gleichungen von SCHOKLITSCH (1934/1943).- 5.2.4 Gleichung von SHIELDS(1936).- 5.2.5 Gleichung von KALINSKE (1947).- 5.2.6 Gleichung von MEYER-PETER und MÜLLER (1948/49).- 5.2.7 Geschiebefunktion von EINSTEIN (1950).- 5.2.8 Gleichung von VOLLMERS und PERNECKER (196 5).- 5.2.9 Gleichung von ENGELUND und HANSEN (1967).- 5.2.10 Gleichung von YANG (1973).- 5.2.11 Weitere Transportgleichungen.- 5.2.12 Kritische Betrachtung der Gleichungen aus dem Schrifttum.- 5.3 Ansatz von ZANKE.- 5.3.1 Definition der Begriffe “Geschiebe- und Suspensionsfracht”.- 5.3.1.1 Geschiebefracht.- 5.3.1.2 Suspensionsfracht.- 5.3.2 Entwicklung der Transportgleichung.- 5.3.2.1 Transport als Geschiebefracht qG.- 5.3.2.2 Transport in Suspension.- 5.3.2.3 Gesamttransport.- 5.3.2.4 Gültigkeitsgrenzen.- 5.3.2.5 Gleichungen von Zanke in dimensionsloser Schreibweise.- 5.3.3 Berechnung der Transportraten mit der mittleren Geschwindigkeit.- 5.3.4 Abhängigkeit des Feststofftransportes von der Temperatur.- 5.4 Die Gleichungen von Zanke im Vergleich mit Messungen.- 5.5 Sedimenttransport bei instationären Strömungen.- 5.5.1 Allgemeines.- 5.5.2 Geschiebebewegung am Beispiel der Tide-Weser.- 5.5.3 Transport in Suspension.- 5.6 Sandtransport bei Wind.- 5.6.1 Anwendungsbeispiel.- 5.7 Quantitativer Sedimenttransport unter Wellen- einfluß.- 6. Verteilung Suspendierter Sedimente.- 6.1 Bewegung in Suspension.- 6.2 Diffusionstheorie.- 6.3 Erweiterter Ansatz nach ZANKE 1979.- 6.3.1 Ansatz für ?S/?W = ß.- 6.3.2 ?-Werte bei Suspensionstransport.- 6.3.3 Anwendbarkeit der klassischen Suspensionsver- teilungsgleichung über Transportkörpern (ZANKE 1979 b).- 6.3.4 Verteilungsberechnung für Gemische ohne Hilfsmessung (ZANKE 1979 c).- 6.3.5 Berechnungsbeispiel.- 6.3.6 Wahrscheinlichkeitsansatz.- 7. Formen Des Sedimenttransportes.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Kriterien für das Auftreten von Transportkörpern.- 7.2.1 Definition der Sohlform.- 7.2.2 Sohlformen.- 7.3 Einige Ansätze für Transportkörperhöhen.- 7.4 Sedimenttransport in Transportkörpern.- 7.5 Instationäre Transportkörperbewegung (FÜHBÖTER 1980).- 7.6 Ursachen der Transportkörperbildung.- 7.7 Numerische Simulation der Sohlformen (Puls, 1981).- 7.8 Bedeutung der Transportkörperbildung im Hinblick auf Unterhaltsarbeiten an Wasserstraßen.- 7.8.1 Vorbemerkung.- 7.8.2 Vertiefung eines Tideflusses.- 7.8.3 Vertiefung eines Binnenflusses.- 7.8.4 Bedeutung von Bohrproben vor Flußvertiefungen.- 7.9 Mäander und Flechtströme.- 8. Modellkriterien.- 8.1 Allgemeines.- 8.2 Generelle Modellkriterien.- 8.3 Natur und Modell hydraulisch vollkommen rauh.- 8.3.1 Grobes Bettmaterial in Natur und Modell.- 8.4 Modell mit ?Fr* = 1 und ?Re* = 1.- 8.4.1 Allgemeine Kriterien für verzerrte Modelle.- 8.4.2 Ansatz von Gehrig.- 8.4.3 Berücksichtigung der Rauhigkeit durch das logarithmische Gesetz.- 8.4.3.1 Sonderfall des gekippten Modells.- 8.5 Modelle mit vorwiegendem Transport in Suspension.- 8.6 Modelle mit Transportkörpern.- 8.7 Zeitmaßstäbe.- 8.8 Litorale Prozesse.- 8.9 Zusammenfassung.- 9. Stabile Flüsse und Kanäle.- 9.1 Stabile Gerinne.- 9.1.1 Statisch stabile Gerinne.- 9.1.2 Dynamisch stabile Gerinne.- 9.1.3 Natürliche Gerinne mit erodierbaren Ufern.- 10. Kolke.- 10.1 Allgemeines.- 10.2 Berechnung der Kolkentwicklung.- 10.2.1 Zweidimensionaler Kolk.- 10.3 Dreidimensionaler Kolk am Kreiszylinder.- 10.3.1 Zeitliche Entwicklung.- 10.3.2 Endkolktiefen.- 10.3.3 Hochrechnung auf einen angenommenen Naturfall.- 10.3.4 Kolkbildung bei Wellen (kurz- und langperiodisch).- 10.3.4.1 Maximale Kolktiefen.- 10.3.4.2 Zeitliche Kolkentwicklung unter Welleneinfluß.- 10.3.4.3 Einfluß des wellenbedingten Druckgradienten im Boden auf Kolke.- 10.4 Kolkschutz.- 10.4.1 Allgemeines.- 10.4.2 Steinschüttungen als Kolkschutz.- 11. Abkürzungen.- 12. Schrifttum.- 13. Namenverzeichnis.- 14. Stichwortverzeichnis.