Widerstand flexibler Vegetation und Sohlenwiderstand in durchströmten Bewuchsfeldern

Schoneboom, Thomas

Die Dissertation beschäftigt sich mit dem Widerstandsverhalten flexibler, belaubter Vegetation und dem Sohlen- und Vegetationswiderstand in durchströmten Bewuchsfeldern. Hierzu wurde im Rahmen von Laboruntersuchungen systematisch die Vegetationsdichte, die Vegetationsanordnung, die Sohlenrauheit, die Fließtiefe und die Pflanzenstruktur variiert, um den Anteil des Sohlen- und Vegetationswiderstandes am Gesamtfließwiderstand in durchströmten Bewuchsfeldern zu untersuchen. Zur Quantifizierung des Vegetationswiderstandes wurde ein neues Kraftmesssystem entwickelt, welches eine direkte, und simultane Ermittlung der Widerstandskräfte von bis zu zehn Vegetationselementen mit einer hohen Genauigkeit ermöglichte, ohne das Strömungsfeld zu beeinflussen. Neben künstlichen flexiblen Vegetationselementen wurden zur besseren Vergleichbarkeit mit bereits bestehenden Arbeiten Messungen mit starren, zylindrischen Vegetationselementen vorgenommen. Die Ergebnisse zum Sohlenwiderstand zeigten, dass der Anteil des Sohlenwiderstandes am Gesamtwiderstand in der gleichen Größenordnung wie der Vegetationswiderstand liegen kann und nicht pauschal vernachlässigt werden darf. Die Ergebnisse deuten zudem darauf hin, dass für die starren und flexiblen Elemente ein konstanter und von der mittleren Strömungsgeschwindigkeit unabhängiger Anteil des Sohlenwiderstandes am Gesamtwiderstand angenommen werden kann.

The present work deals with the flow resistance of foliated flexible riparian vegetation and the contribution of bed shear stress and vegetative drag to total hydraulic resistance. In order to investigate the flow resistance of flexible vegetation, drag forces on up to ten vegetation elements were measured directly and simultaneously with specifically designed drag force measurement sensors. The drag force data were used to estimate bed shear stress and to assess its contribution to total hydraulic resistance dependent on vegetation density, vegetation pattern, bed roughness, flow depth and vegetation structure. The experiments were carried out with artificial vegetation elements to ensure that plant characteristics did not change during the experiments. In addition, experiments with rigid cylindrical vegetation elements were conducted to enable the comparability with existing publications. The application of the shear stress superposition principle showed that the contribution of bed shear stress to total stress can be in the same order of magnitude as vegetation stress and should not be neglected a priori. The results further indicated that the contribution of bed shear stress to total stress is constant for a given setup and independent from the mean flow velocity for the flexible and rigid elements.

Zitieren

Zitierform:

Schoneboom, Thomas: Widerstand flexibler Vegetation und Sohlenwiderstand in durchströmten Bewuchsfeldern. 2011.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export