Transportverhalten von Feinsand und Leichtgewichtsgranulat im Natur-Modell-Vergleich
Dokumenttyp:
Konferenzbeitrag
Autor(en):
Schäfer, Stefan; Fuchs, Yannic
Seitenangaben Beitrag:
171-176
Abstract (alternativ):
Einleitung
Die Quantifizierung von Sedimenttransport ist eine wichtige Aufgabe in der Hydromorphologie und
gleichermaßen für Geographen, Ingenieure und Ökologen von Bedeutung. Aufgrund der Komplexität
von Sedimenttransportprozessen wird bis heute an allgemeingültigen Vorhersagemodellen geforscht
(Yalin 1972, Zanke 1982, Gyr und Hoyer 2006, Ancey et al. 2014). Physikalische Laboruntersuchungen
von flussmorphologischen Fragestellungen spielen in diesem Kontext eine wichtige Rolle und ihr
Anwendungsbereich erstreckt sich von großräumigen Modellen bis hin zu Untersuchungen auf
Kornebene und darunter (Yalin 1971, Hughes 1993, Kirkegaard et al. 2011). Im Labor können
komplexe hydromorphologische Prozesse unter kontrollierten Versuchsbedingungen nachgebildet
werden und es lässt sich eine Vielzahl verschiedener Messwerte gleichzeitig, reproduzierbar und mit
hoher Genauigkeit erfassen.
Neben Naturmaterialien wie Sand und Kies kommen in flussmorphologischen Laboruntersuchungen
immer wieder auch Leichtgewichtsgranulate als Ersatzmaterialien zum Einsatz, zumeist wenn
verfälschende Maßstabseffekte es nicht erlauben, das Naturmaterial herunter zu skalieren. Stattdessen
ermöglichen es Leichtgewichtsgranulate mit geringerer Dichte und größerem Korndurchmesser in
hydraulisch ähnlichen Froude-Modellen auch morphologische Prozesse annähernd ähnlich
abzubilden. Aufgrund der nicht maßstäblichen Granulatkörner ergibt sich jedoch sowohl eine
Modellüberhöhung als auch eine zu hohe Sohlrauheit (Kobus 1978), was zu Fehlern in der ähnlichen
Abbildung von Transportprozess en führt, vor allem wenn die engen Anwendungsgrenzen der
Ähnlichkeitstheorie für die Bearbeitung der morphologischen Fragestellung nicht gänzlich eingehalten
werden können.
Für einen solchen Fall, in dem die Bedingung dr = Apr-1/3 zwischen der Maßstabszahl für die
Feststoffdichten und dem Maßstab für die Korndurchmesser nicht erfüllt werden kann, wurden in der
vorliegenden Untersuchung vergleichende Versuche zur Transportkörperentwicklung von einem
enggestuften Quarzsand und einem ebenfalls enggestuften Leichtgewichtsgranulat in einer geraden
Versuchsrinne durchgeführt. Über Ähnlichkeitsbetrachtungen wurden die Versuche mit Quarzsand als
Prototyp und die Versuche mit Leichtgewichtsgranulat als Modellversuch miteinander in Beziehung
gesetzt und dann die Entwicklung der Sohltopografie mit Hilfe eines berührungslos en
Lasermessverfahrens aufgezeichnet. Durch die vergleichende Betrachtung der
Transportkörperentwicklung sollten Rückschlüsse auf die Übertragbarkeit der nicht mehr
modellähnlichen Transportversuche mit Leichtgewichtsgranulat gezogen werden.
Dewey-Dezimalklassifikation:
620 Ingenieurwissenschaften
Herausgeber:
Bundesanstalt für Wasserbau, BAW, Karlsruhe. Veranstalter und Herausgeber: Bundesanstalt für Wasserbau, BAW, Karlsruhe; gefördert durch die DWA, Hennef
Kongress- / Buchtitel:
21. Treffen junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deutschsprachiger Wasserbauinstitute. Tagungsband zum 21. JuWi-Treffen
Kongress / Zusatzinformationen:
Karlsruhe
Ausrichter der Konferenz:
Bundesanstalt für Wasserbau, BAW, Karlsruhe. Veranstalter und Herausgeber: Bundesanstalt für Wasserbau, BAW, Karlsruhe; gefördert durch die DWA, Hennef