Praktikum Hydrometrisches Praktikum

Modulbezeichnung: Theoretische und Angewandte Hydraulik Lehrveranstaltungen: Hydromechanik 3, Hydrometrisches Praktikum, Hydraulik der Sonderbauwerke Studiensemester: 8. und 9., zweisemestrig, im jährlichen Rhythmus Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. rer. nat. Koch , Dr.-Ing. Hassinger Dozent(inn)en: Prof. Dr. rer. nat. Koch , Dr.-Ing. Hassinger Sprache: Deutsch Zuordnung zum Curriculum: Wahlpflichtmodul (Ergänzung) im M. Sc.-Studium Bauingenieurwesen, Schwerpunkt -Wasser- Lehrform: Vorlesung und Übung Arbeitsaufwand: 180 Stunden, davon bis zu 4 SWS Präsenzzeit. Es sind zwei der drei Teilmodule zu belegen. Credits: 6 aus 9 Voraussetzungen nach Prüfungsordnung: Grundlagen des Wasserbaus und der Wasserwirtschaft Empfohlene Voraussetzungen: Hydromechanik 1 und 2, SPW I (Wasserwirtschaft Aufbauwissen) Angestrebte Lernergebnisse: Erwerb von soliden Kenntnissen im praktischen Versuchswesen der Hydraulik und ihre Anwendung auf die praktische Entwurfsbearbeitung und hydraulischen Berechnungsmethoden in der Stadtentwässerung. Inhalt: Teilmodul: Hydromechanik 3 (3 Credits) Nach Rekapitulation der Hydromechanik I und II Vorlesung, werden die Erhaltungsgleichungen realer Strömungen behandelt und die Navier-Stokes Gleichungen hergeleitet. Diese werden dann in vereinfachter Form auf die Lösung von stationären als auch instationären hydraulischen Strömungsproblem, sowohl in der technischen als auch umweltbezogenen Hydromechanik angewendet. Schliesslich werden fluiddynamische Transportprobleme erörtert sowie ein Ausblick auf numerische Methoden gegeben. Gliederung: • § Rekapitulation Hydromechanik I und II (ideale und reale Strömungen) • § Erhaltungsgleichungen der Hydromechanik • o Massenerhaltung (Kontinuitätsgleichung) • o Impulserhaltung (Impulsgleichung) • o Energieerhaltung (1. Hauptsatz der Thermodynamik) • o Reynolds Transport Theorem • § Die Navier-Stokes (NS) Gleichungen realer Strömungen • o Spannungs- Deformations- (konstitutive) Beziehungen in realen Strömungen • o Herleitung der NS-Gleichungen (Impulserhaltung + konstitutive Beziehungen) • o Klassifizierung und Vereinfachungen der NS-Gleichungen: • o Stationäre, instationäre, laminare und turbulente Strömungen • § Einfache Lösungen der NS-Gleichungen für Strömungen in Rohren • o laminare Strömungen • o turbulente Strömungen und Aspekte der Grenzschichttheorie • o instationäre Strömungen in Rohren: Der Druckstoss • § Freie Oberflächenströmungen (Strömungen in Kanälen und Gerinnen) • o Die St-Venant Gleichungen als Sonderform der NS-Gl. • o Lösungsansätze für die St-Venant Gl. (kinematische und dynamische Wellentheorie) • o 2D hydromechanische Strömungen offener Gewässer (See-, Ästuar- und Meereströmungen) • § Wärme- und Stofftransport in Strömungen • § Ausblick: Numerische Methoden in der Hydromechanik Teilmodul: Hydrometrisches Praktikum (3 Credits) Die Lehrveranstaltung verbindet Einführungsvorlesungen in die Hydrometrie und das Wasserbauliche Versuchswesen mit praktischen Übungen. Der meßpraktische Teil umfaßt eigene Messungen der Studierenden im Feld und im Labor mit hydrometrischen Meßgeräten. Die Messungen und Auswertung der Messungen werden auch mit Rechnerunterstützung geübt. Gliederung: • Messung und Auswertung von Niederschlägen • Messung von Klima- und Verdunstungsgrößen • Bestimmung von Grundwasserspiegelhöhen und Grundwasserfließrichtung in einem Brunnenfeld • Messungen des Abflusses in der Ahna mit einem hydrometrischen Flügel und einer induktiven Geschwindigkeitssonde • Bestimmung der konjugierten Tiefen des Wechselsprungs auf ebener Sohle • Bestimmung der Kraft auf eine überströmte Überfallklappe • Bestimmung der Reibungsbeiwertes verschieden rauher Rohre • Bestimmung der Verlustbeiwerte von Rohrkrümmern und Kniestücken Teilmodul: Hydraulik der Sonderbauwerke (3 Credits) Die Vorlesung hat zum Ziel, die für die praktische Entwurfsbearbeitung relevanten Entwurfskriterien und Berechnungsmethoden für diejenigen Systemteile der Stadtentwässerung auf der Basis der hydraulischen Grundlagen darzustellen, die für die Funktion des Systems sowie die Aufteilung und Erfassung der Abwasserströme besonders wichtig sind. Folgende Themen werden angesprochen: Gliederung: • Teilfüllungsabfluss in Rohrleitungen • Abfluss in steilgeneigten Leitungen bei Selbstbelüftung • Energieumwandlungsbauwerke • Hydraulische Berechnung und Optimierung von Regenentlastungsbauwerken • Drosselorgane • Durchflussmessung in Mischwasserleitungen und an Regenentlastungen • Hydraulische Berechnung von Kläranlagen Studien- und Prüfungsleistungen: Hydromechanik 3: Klausur/Fachgespräch bzw. Hausübung Hydrometrisches Praktikum: Hausübung und zugehöriges Fachgespräch Hydraulik der Sonderbauwerke: Hausübung und zugehöriges Fachgespräch Literatur: Hydromechanik 3: Preissler/Bollrich: Hydromechanik 1 und 2 Hydrometrisches Praktikum: Herschy: Hydrometry Hydraulik der Sonderbauwerke: DWA-Arbeitsblätter A110, A111, A112, A157, A166; Preissler/Bollrich: Hydromechanik 1 und 2 Bemerkung Medienformen: Hydromechanik : Beamer, Tafel. Hydrometrisches Praktikum und Hydraulik der Sonderbauwerke: Vorträge mit Power-Point-Präs., Labordemonstration, Filme, FB 14 Institut für Geotechnik und Geohydraulik (IfGG) Uni Kassel SS 2009 Bauingenieurwesen FB 14 Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Dr.-Ing. Hassinger Reinhard Ing