Wasserbau (eBook)

Professor Dr.-Ing. habil. Heinz Patt war bis Dezember 2008 Leiter des Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen. Er ist heute als Berater und Gutachter tätig, u. a. am College of Associated Scientists and Advisors (CASA) der United Nations University (UNU) in Bonn. Professor Dr.- Ing. Peter Gonsowski studierte an der TU Karlsruhe Bauingenieurwesen und promovierte anschließend an der TH Darmstadt in Wasserbau. Nach Ingenieurtätigkeit in der Wasserbaupraxis wurde er Anfang 2000 an die Fachhochschule beider Basel, seit 2006 Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) als Professor für Wasserbau berufen und leitet dort das Institut Bauingenieurwesen. Für seine länderübergreifenden Aktivitäten in der Ingenieurausbildung erhielt er 2005 den Prix Bartholdi; er ist außerdem Gewinner des Swiss Mountain Water Award 2009.

Vorwort zur 7. Auflage 5
Inhalt 6
Kapitel 1 10
Einleitung 10
1.1 Teilgebiete des Wasserbaus 11
1.2 Inhalte des vorliegenden Buchs 13
Kapitel 2 14
Hydrologische Grundlagen 14
2.1 Wasservorräte der Erde 14
2.2 Wasserhaushaltsgleichung 15
2.3 Abflusskoeffizient 17
2.4 Einzugsgebiet 17
2.5 Niederschlag 18
2.5.1 Niederschlagsmessung 19
2.5.2 Auswertung von Niederschlagsmessungen 20
2.6 Verdunstung 23
2.7 Rückhalt 25
2.7.1 Rückhalt in der Schneedecke 26
2.7.2 Rückhalt in Gletschern 26
2.7.3 Rückhalt auf Böden und Pflanzen 26
2.7.4 Rückhalt in Oberflächengewässern 27
2.7.5 Rückhalt im Grundwasserleiter 27
2.8 Abfluss 28
2.9 Hydrometrie – Vermessung von Gewässern 30
2.9.1 Wasserstandsmessung (Pegelmessung) 31
2.9.2 Abflussmessung 34
2.9.3 Durchflussmessung 43
2.9.4 Auswertung von Wasserstandsund Abflussmessungen 48
2.9.5 Abflussmessnetz 50
2.9.6 Übertragung von Abflussmessungen 51
2.9.7 Abschätzung der Hochwasserspitzen 54
Kapitel 3 65
Feststofftransport, Gewässerbettdynamik und Fließgewässertypologie 65
3.1 Feststofftransport 65
3.1.1 Theorie der Feststoffbewegung 65
3.1.2 Transportformen 67
3.1.3 Schubspannungen 72
3.1.4 Begriffe zum Geschiebetransport 74
3.1.5 Transportbeginn 74
3.1.6 Geschiebemessung 79
3.1.7 Dynamik der Gewässersohle 80
3.2 Fließgewässertypologie 83
3.2.1 Charakteristische Merkmale 83
3.2.2 Fließgewässerlandschaften, Fließgewässertypen 88
3.2.3 Gewässerstrukturkartierung 95
Kapitel 4 97
Ausbaumethoden und Anlagen im Flussbau 97
4.1 Ausbaumethoden 97
4.1.1 Bauweisen 98
4.1.2 Querbauwerke 99
4.1.3 Buhnen, Leitwerke 104
4.1.4 Uferböschungen 105
4.1.5 Ufermauern und alternative platzsparende Lösungen 111
4.1.6 Wildbachverbauung 111
4.2 Wehre 129
4.2.1 Feste Wehre 129
4.2.2 Bewegliche Wehre 140
4.2.3 Schützentypen 141
4.2.4 Dichtungsschirme 154
4.2.5 Stabilität des Wehrkörpers 155
4.2.6 Fischpässe 160
Kapitel 5 166
Technischer Hochwasserschutz – Bauvorsorge 166
5.1 LAWA-Leitlinien Hochwasserschutz 167
5.2 Risikoanalyse, Hochwasserschadenspotenziale 168
5.3 Strategien und Maßnahmen 169
5.3.1 Übersicht 170
5.3.2 Technischer Hochwasserrückhalt 173
5.3.3 Gerinneausbau 180
5.3.4 Gerinneentlastungen 182
Kapitel 6 185
Wasserkraftnutzung 185
6.1 Das Prinzip der Wasserkraftnutzung 185
6.2 Anlagentypen 189
6.2.1 Niederdruckanlagen 191
6.2.2 Mittelund Hochdruckanlagen 194
6.2.3 Pumpspeicherwerke 197
6.3 Wasserfassungen 202
6.3.1 Fassbare Wassermengen 203
6.3.2 Flussoder Bachwasserfassungen 205
6.3.3 Geschiebeabweisung und -spülung 210
6.3.4 Schwebstoffverminderung durch Entsander 213
6.3.5 Geschwemmselbeseitigung 220
6.3.6 Eisprobleme 224
6.3.7 Seewasserfassungen 225
6.4 Kanäle 229
6.4.1 Offene Kanäle 230
6.4.2 Geschlossene Kanäle und Freilaufstollen 251
6.4.3 Sonderbauwerke 262
6.5 Speicher 266
6.5.1 Speicherbemessung 266
6.5.2 Stauseen 273
6.5.3 Künstliche Becken 282
6.6 Druckleitungen 283
6.6.1 Hydraulische Bemessung 283
6.6.2 Wirtschaftliche Bemessung 286
6.6.3 Druckstöße 292
6.6.4 Bemessungsdrücke 300
6.6.5 Rohre 305
6.6.6 Druckstollen und Druckschächte 314
6.6.7 Ausrüstung der Druckleitungen 319
6.7 Turbinen 321
6.7.1 Konstruktive Merkmale 321
6.7.2 Allgemeine Anordnung und Regulierung 325
6.7.3 Leistungsabgabe 327
6.8 Pumpen 329
6.8.1 Kreiselpumpen (Turbopumpen) 329
6.8.2 Schneckenpumpen 343
6.8.3 Kolbenpumpen 344
Kapitel 7 346
Landwirtschaftlicher Wasserbau 346
7.1 Bewässerung 346
7.1.1 Stauverfahren 347
7.1.2 Rieselverfahren 349
7.1.3 Beregnung 350
7.1.4 Tropfbewässerung 353
7.1.5 Unterflurbewässerung 354
7.2 Entwässerung 356
7.2.1 Ziel der Entwässerung – Dränung 356
7.2.2 Grabenentwässerung und Dränung 357
7.2.3 Grabenentwässerung 358
7.2.4 Dränung 361
Kapitel 8 369
Verkehrswasserbau, Schifffahrt 369
8.1 Regelschiffe 369
8.2 Das Schiff im Fahrwasser 371
8.2.1 Geradeausfahrt 371
8.2.2 Kurvenfahrt 372
8.2.3 Fahrt am Ufer, Begegnen, Überholen 373
8.2.4 Fahrwasser und Fahrrinne 373
8.3 Wasserstraßen 374
8.3.1 Natürliche Gewässer 374
8.3.2 Schifffahrtskanäle – Künstliche Wasserstraßen 376
8.4 Hafenanlagen 377
8.5 Schleusen 379
8.5.1 Schleusung 379
8.5.2 Füllund Entleerung 380
8.5.3 Schleusentore 381
8.5.4 Grenzhubhöhe 382
8.6 Kleinschifffahrt – Sportschifffahrt 383
Literaturverzeichnis 385
Symbolverzeichnis 394
Griechische Symbole: 401
Sachverzeichnis 404