Entwicklung eines tiefengemittelten morphodynamischen Fließgewässermodells: ein Beitrag zur zweidimensionalen numerischen Simulation bettbildender Prozesse
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Kassel
Univ. Gesamthochschule Kassel, Fachgebiet Wasserbau u. Wasserwirtschaft [u.a.]
1999
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| Series: | Wasserbau Kassel / Reihe Mitteilungen
8 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: Kassel, Univ., Diss. |
| Physical Description: | XV, 205 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
.
1
1.1.
PROBLEMSTELLUNG
.
1
1.2.
SKALENMAESSIGE
EINORDNUNG
DER
ZU
MODELLIERENDEN
PROZESSE
.2
1.3.
VERFAHREN
ZUR
NUMERISCHEN
SIMULATION
VON
MORPHOLOGISCHEN
PROZESSEN
.5
1.3.1.
KLASSIFIZIERUNG
BESTEHENDER
VERFAHREN
-
STAND
DER
MODELLIERUNGSTECHNIK
.
5
1.3.2.
KRITERIEN
DER
VERFAHRENSWAHL
.
10
1.4.
ZIELSETZUNG
DER
ARBEIT
.
12
2.
GRUNDLEGENDE
FESTSTOFFTRANSPORTBEZIEHUNGEN
.
15
2.1.
EMPIRISCHE
FESTSTOFFTRANSPORTANSAETZE
.15
2.2.
VORGAENGE
AN
DER
SOHLE
.16
2.2.1.
TRANSPORTBEGINN
.
16
2
2.2.
SOHLENFORMEN
.
18
2.2.3.
KORN
UND
FORMRAUHEIT
.
20
2.2.4.
SINKGESCHWINDIGKEIT
UND
SUSPENSIONSBEGINN
.20
2.3.
VERWENDETE
GESCHIEBETRANSPORTFORMELN
.
21
2.3.1.
DER
ANSATZ
VON
MEYER-PETER/MULLER
UND
HUNZIKER
.
22
2.3.2.
DIE
DONAU-GESCHIEBEFORMEL
DER
BAW
.23
2.3.3.
GESCHIEBETRIEB
FUER
FEINMATENAL
NACH
VAN
RIJN
.
23
2.4.
SCHWEBSTOFFTRANSPORT
.
24
3.
PROZESSE
DER
MORPHOLOGISCHEN
ENTWICKLUNG
.
26
3.1.
EINFLUSS
DER
KORNGROESSENVERTEILUNG
-
FRAKTIONSWEISER
TRANSPORT
.
26
3.1.1.
EINFLUSS
DER
MISCHSOHLE
.26
3.1.2.
DISKRETISIERUNG
DER
KOERNUNGSLINIE
UND
ANZAHL
DER
FRAKTIONEN
.29
3.1.3.
ABSCHATTUNGS
UND
EXPOSITIONSFUNKTIONEN
.
30
3.2.
STOERUNGEN
IM
FESTSTOFFREGIME
.
34
3
2.1.
ABPFLASTERUNGSVORGANGE
.
34
3.2.2.
TRANSPORT
UEBER
EINE
FESTE
SOHLE
.
34
3.2.3.
RAUHEITSENTWICKLUNG
UND
TRANSPORTFELD
.
37
3.2.4.
ABWEICHUNGEN
VOM
GLEICHGEWICHTSTRANSPORT
UND
ANPASSUNGSSTRECKEN
.
38
3.3.
RICHTUNG
DES
FESTSTOFFTRANSPORTES
.
39
3.3.1.
KRUMMUNGSINDUZIERTE
SEKUNDARSTROEMUNGEN
.
39
3.3
2.
SOHLENNEIGUNGSEMFLUSS
.
42
4.
GLEICHUNGSSYSTEM
ZUR
ERFASSUNG
MORPHOLOGISCHER
VORGAENGE
.
44
4.1.
ZWEIDIMENSIONAL-TIEFENGEMITTELTE
STROEMUNGSBERECHNUNG
.
44
4.1.1.
GLEICHUNGSSYSTEM
IN
KRUMMLINIGEN
KOORDINATEN
.
44
4.1.2.
INSTATIONAERE
FORMULIERUNG
.
45
4.1.3.
GLEICHUNGSSYSTEM
DER
FLACHWASSER-GLEICHUNGEN
.
46
4.1.4.
TURBULENZMODELLIERUNG
MIT
DEM
K-S-ANSATZ
.
47
4.2.
OIE
SOHLENSCHUBSPANNUNG
ALS
SCHNITTSTELLE
ZUM
SEDIMENTTRANSPORT
.
49
4.2.1.
ERFASSUNG
DES
REIBUNGS
UND
WIDERSTANDSPHAENOMENS
.
49
4.2.2.
ZUSAMMENWIRKEN
DER
GROSSEN
IM
MORPHODYNAMISCHEN
MODELL
.
50
4.3.
DER
ANSATZ
GEWICHTETER
IMPULSGLEICHUNGEN
-
MOMENT
OF
MOMENTUM
.
52
4.3.1.
GRUNDLAGEN
UND
FORM
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
52
4.3.2.
AUSWIRKUNGEN
AUF
DIE
SCHUBSPANNUNGEN
.
56
4.3.3.
MODELLIERUNGSASPEKTE
.
56
4.4.
DIE
SCHWEBSTOFFTRANSPORTGLEICHUNG
.
57
1.1.1.
KONVEKTIVE
UND
DISPERSIVE
TERME
.
57
4.4.2.
QUELLTERMFORMULIERUNG
.
58
4.4.3.
ZUSAMMENWIRKEN
MIT
DEM
TURBULENZMODELL
.
59
4.5.
DIE
SEDIMENTKONTINUITAETSGLEICHUNGEN
.
61
4.5.1.
MODELLIERUNG
DER
SOHLENSCHICHTUNG
UND
YYEXNER
"
-GLEICHUNG
.
61
4.5.2.
KONTINUITATSGLEICHUNG
JE
FRAKTION
UND
SORTIERUNGSGLEICHUNGEN
.
63
4.6.
ASPEKTE
DER
ZWEIDIMENSIONALEN
FESTSTOFFTRANSPORTMODELLIERUNG
.
67
4.6.1. ROTATION
DES
GESCHWINDIGKEITSFELDES
UND
RESULTIERENDE
SOHLENNEIGUNG
.
67
4.6.2.
MODELLIERUNGSASPEKTE
BEIM
TRANSPORT
UEBER
FESTER
SOHLE
.
68
4.6.3.
DAS
YYLOADING
LAW
"
DES
GESCHIEBETRANSPORTES
.
71
4.6.4.
DER
BETTFORMENENTWICKLUNGSANSATZ
-
BSDF
.
73
4.7.
NAEHERUNGSLOESUNG
DER
STATIONAEREN
SEDIMENTKONTINUITAETSGLEICHUNG
.
75
4.7.1.
MORPHOLOGISCHE
ENTWICKLUNG
UND
SCHUBSPANNUNGSAENDERUNG
.
76
4.7.2.
MODELLIERUNGSASPEKTE
.
78
4.8.
RANDBEDINGUNGEN
BEI
MORPHOLOGISCHEN
BERECHNUNGEN
.
78
4.8.1.
ANFANGSBEDINGUNGEN
.
79
4.8.2.
EINTRAGSGRENZE
.
79
4.8.3.
AUSSTROMGRENZE
.
80
4.8.4.
SEITLICHE
BERANDUNGEN
.
81
4.8.5.
BERANDUNG
DES
AKTIVEN
BETTES
.
82
5.
NUMERISCHES
VERFAHREN
.
84
5.1.
DISKRETISIERUNG
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
84
5.1.1.
HERLEITUNG
DER
DIFFERENZENGIEICHUNGEN
.
84
5.1.2.
DIFFERENZENBILDUNG
DER
ZEITABHAENGIGEN
TERME
.
89
5.1.3.
LINEARISIERUNGEN
UND
NUMERISCHE
STABILITAET
.
90
5.2.
LOESUNGSTRATEGIE
.
91
11.1.
LOESUNGSMOGLICHKEITEN
INNERHALB
DES
MORPHODYNAMISCHEN
VERFAHRENS
.
91
5.2.2
KONVERGENZKRITERIEN
.
93
5.3.
LOESUNG
DER
SEDIMENTKONTINUITAETSGLEICHUNG
.
95
5.3.1.
EXPLIZITE
LOSUNG
MIT
EINEM
PRADIKTOR-KORREKTOR-VERFAHREN
.
96
5.3.2.
EXPLIZITE
LOSUNG
MIT
DER
MODIFIZIERTEN
LAX-METHODE
.
97
5.4.
STABILITAETSKRITERIEN
BEI
DER
ZEITSCHRITTWAHL
.
98
5.5.
ZU
MORPHOLOGISCHEN
EFFEKTEN
EINIGER
IMPLEMENTIERTER
ANSAETZE
.
99
5.5.1.
NAHERUNGSVERFAHREN
ZUR
ABSCHAETZUNG
EINES
STATIONAEREN
MORPHOLOGISCHEN
ZUSTANDES
.
99
5.5.2.
TRANSPORT
UEBER
FESTER
SOHLE
.
101
5.5.3.
ENTWICKLUNG
DER
BETTRAUHEIT
.
108
6.
ANWENDUNG
AUF
IDEALISIERTE
TRANSPORTSITUATIONEN
.
114
6.1.
NUMERISCHES
VERHALTEN
BEI
DER
MORPHOLOGISCHEN
BERECHNUNG
.114
V
6.1.1.
KLASSIERUNG
UND
MORPHOLOGISCHE
ENTWICKLUNG
BEIM
EIN
UND
ZWEISCHICHT-ANSATZ
.
114
6.1.2.
EINFLUSS
DER
ZEITLICHEN
DISKRETISIERUNG
UND
NUMERISCHE
DISPERSION
.
121
6.2.
SEKUNDAERSTROEMUNGSEINFLUSS
IN
EINER
KRUEMMERSTROEMUNG
.
124
6.2.1.
DER
EINFLUSS
DER
"MOMENT-OF-MOMENTUM"
GLEICHUNGEN
.124
6.3.
MORPHOLOGISCHE
AENDERUNGEN
IN
EINEM
LABORKRUEMMER
.
127
6.3.1.
ROTATIONSBEHAFTETE
STROEMUNG
UND
RICHTUNG
DER
SCHUBSPANNUNG
.129
6.3.2.
KRUEMMUNGSKOLKENTWICKLUNG
UND
QUERKLASSIERUNGSEFFEKTE
.130
6.4.
DAS
GUENTER-EXPERIMENT,
SELBSTSTABILISIERUNG
IN
EINEM
RECHTECKGERINNE
.
133
6.4.1.
ZEITLICHER
VERLAUF
DER
ROTATIONSEROSION
-
VERGLEICHSRECHNUNG
MITDERMEHRKOMFONMEL.
135
6.4.2.
KLASSIERUNG
UND
SELBSTSTABILISIERUNG
-
ANWENDUNG
DER
DONAU-GESCHIEBE-FORMEL
.
139
6.4.3.
EINFLUESSE
DURCH
PARAMETRISIERUNG
.142
6.5.
GESCHIEBETRANSPORT
IN
EINEM
LABOR-BASSIN
.
145
6.5.1.
EINFLUSS
DES
LOADING-IAWS
.
146
6.5.2.
EINFLUSS
DES
NUMERISCHEN
LOESUNGSVERFAHRENS
.
148
7.
BEISPIELRECHNUNGEN
ZUM
SUSPENSIONSTRANSPORT
.
151
7.1.
EROSION
UND
ANLANDUNG
IN
EINEM
LABOR-BASSIN
.
151
7.2.
SUSPENSIONSTRANSPORT
IM
KEMNADER
STAUSEE
/
RUHR
.
154
7.2.1.
DAS
UNTERSUCHUNGSGEBIET
.154
7.2.2.
MORPHODYNAMISCHE
SIMULATION
EINES
HOCHWASSEREREIGNISSES
.157
7.2.3.
ASPEKTE
DES
KLASSIERTEN
SCHWEBSTOFFTRANSPORTES
.
161
7.2.4.
LANGZEIT-ASPEKTE
.164
7.2.5.
CPU-ZEITEN
.166
8.
FALLBEISPIEL:
DIE
DONAUSCHLEIFE
BEI
BAD
ABBACH
.
167
8.1.
VORSTELLUNG
DES
FALLBEISPIELES
.167
8.1.1.
WASSERBAULICHE
UND
MORPHOLOGISCHE
FRAGESTELLUNGEN
.
168
8.1.2.
DATENGRUNDLAGEN
UND
-AUFBEREITUNG,
BESONDERHEITEN
IM
UNTERSUCHUNGSGEBIET
.
169
8.2.
WEITERE
ASPEKTE
DER
MODELLBILDUNG
UND
DES
-BETRIEBES
.
175
8.2.1.
BERECHNUNG
DES
STROEMUNGSFELDES
UND
ZEITSCHRITTWAHL
.
175
8.2.2.
MORPHOLOGISCHE
RANDBEDINGUNGEN
.
178
8.2.3.
KALIBRIERUNG
DES
MORPHOLOGISCHEN
MODELLS
.
179
8.3.
ERGEBNISSE
DER
MORPHODYNAMISCHEN
SIMULATION
.180
8.3.1.
ZEITLICHE
ENTWICKLUNG
DER
SOHLENTOPOGRAPHIE
.
180
8.3.2.
KLASSIERUNG
DES
SOHLENMATERIALS,
EINFLUSS
DER
FELSHORIZONTE
.
183
8.3.3.
WERTUNG
UND
PRAXISTAUGLICHKEIT
.
185
9.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
187
10.
LITERATUR
.
191
VERZEICHNIS
DER
INSERENTEN.
198
PUBLIKATIONEN
DES
FACHGEBIETES
WASSERBAU
UND
WASSERWIRTSCHAFT
.
202
VI |
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