Einfluß von Gerinnebreite und Uferbewuchs auf die hydraulisch-sedimentologischen Verhältnisse naturnaher Fließgewässer

Specht, Franz-Josef

Einfluß von Gerinnebreite und Uferbewuchs auf die hydraulisch-sedimentologischen Verhältnisse naturnaher Fließgewässer Beim Gewässerausbau und der Gewässerunterhaltung gewinnen ökologische Aspekte zunehmend an Bedeutung. Böschungsvegetation trägt wesentlich zur Strukturvielfalt der Fließgewässer bei. Der Bewuchs führt zu Wirbel- und Walzenströmungen am Rand der Bewuchszonen. Neben den hydraulischen Verhältnissen wird aber auch der Feststofftransport und das morphologische System eines alluvialen Fließgewässers beeinflußt. In der vorliegenden Arbeit wurden die hydraulisch-sedimentologischen Verhältnisse in Trapezgerinnen mit variabler Sohlenbreite und starrem, durchströmten baum- und strauchartigen Böschungsbewuchs untersucht. Ziel der Untersuchung war - die Verifizierung der Berechnungsverfahren des Trennflächenwiderstandes, - die Entwicklung physikalisch begründeter Korrekturen, die den Einfluß der vegetationsbedingten Makroturbulenz auf den Geschiebetransport quantifizieren. Laborversuche ergaben, daß der Fließwiderstand in den Trennflächen für teilbewachsene Böschungen mit bestehenden Berechnungsverfahren unterschätzt und die Gerinne hydraulisch unterbemessen werden. Die Trennflächenverfahren von Mertens und Pasche wurden für beliebige Bewuchsanordnungen auf den Böschungen in Abhängigkeit der Gewässerbreite erweitert. Der Einfluß des Uferbewuchses auf den Geschiebetransport war vielschichtig. Insbesondere für enge Gerinne wurde der Transport mit den bestehenden Berechnungsansätzen erheblich unterschätzt. Für breitere Gerinne nahm der Einfluß ab; z.T. wurde der Geschiebetransport auch geringfügig überschätzt. Ein Bewuchsbeiwert berücksichtigt die vegetationsbedingten Makroturbulenzen auf den Geschiebetransport.

Influence of channel with and bank vegetation on the flow resistance and the sediment transport of renaturated rivers Ecological aspects get increasingly important in river maintenance. Bank vegetation helps to establish a better structural variety. The vegetation causes large eddies and a high flow resistance at the interface between the main channel and the vegetated zone. These so called macro-turbulence have a considerable influence on the hydrodynamic system, the sediment transport and the morphological system of an alluvial river. In the present work the hydraulic conditions and the sediment transport in trapezoidal channels with vegetation on the banks (rigid trees and bushes) have been investigated in dependence of the channel width. Main object of the investigation was - to verify the methods of calculation of the flow resistance at the interface of the vegetated banks, - to process a physically based correction to estimate the influence of the vegetation caused macro-turbulence on the bed load transport. Experiments in a 30 m long flume showed that the flow resistance in the interface of the vegetated zones was underestimated and therefore the cross-section was designed too small. The formulas from Mertens and Pasche have been enhanced in dependence of the channel width for any configuration of the vegetation on the banks. The influence of the vegetation on the bed load transport was very complex. Especially for small channels the bed load transport was substantially underestimated with the well known transport-formulas. The influence decreases with an increasing channel width. For expanded channels the bed load transport was slightly overestimated. A correction term for the vegetation caused macro-turbulence was taken into consideration.

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Specht, Franz-Josef: Einfluß von Gerinnebreite und Uferbewuchs auf die hydraulisch-sedimentologischen Verhältnisse naturnaher Fließgewässer. 2002.

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