Einfluß longitudinaler Totzonen auf die Stoffausbreitung in Flüssen: Modelle und Messung
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1999
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 1999 |
| Beschreibung: | XVI, 184 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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EINFLUSS LONGITUDINALER TOTZONEN AUF DIE STOFFAUSBREITUNG
IN FLUESSEN: MODELLE UND MESSUNG
VOM FACHBEREICH FUER BAUINGENIEUR- UND VERMESSUNGSWESEN DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET CAROLO-WILHELMINA ZU BRAUNSCHWEIG
ZUR ERLANGUNG DES GRADES EINES DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.)
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VON
DIPL.-ING. GABRIEL NDIKUMANA AUS KIYAZI-VUGIZO-MAKAMBA, BURUNDI
EINGEREICHT AM: 13. APRIL 1999
MUENDLICHE PRUEFUNG AM: 30. APRIL 1999 BERICHTERSTATTER: PROF. DR.-ING. U.
DREWES
BERICHTERSTATTER: PROF. DR.-ING. R. HELMIG
1999
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS IV
TABELLENVERZEICHNIS XI
VERZEICHNIS DER VERWENDETEN ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE XII
1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEMATIK 1
1.3 AUFGABENSTELLUNG 2
1.4 VORGEHENSWEISE 2
2 BISHERIGE ARBEITEN UEBER DIE STOFFAUSBREITUNG IN FLIESSGEWAESSERN 6
2.1 MODELLANSAETZE DER STOFFAUSBREITUNG IN GERINNESTROEMUNGEN 6 2.1.1
DREIDIMENSIONALE TRANSPORTGLEICHUNG 6
2.1.2 EINDIMENSIONALE ADVEKTION-DISPERSION-GLEICHUNG 10 2.1.3
KLASSISCHES TOTZONENMODELL 15
2.1.4 STROMROEHRENMODELLE 18
2.1.5 ZWEIDIMENSIONALES TIEFENGEMITTELTES MODELL 19
2.2 ENTWICKLUNG UND ANWENDUNG VERBESSERTER NUMERISCHER VERFAHREN 20
2.3 BESTIMMUNG VON DISPERSIONSKOEFFIZIENTEN 31
2.4 STOFFSPEICHERUNG IN HAFENARTIGEN TOTZONEN 34
2.5 WIRKUNG VON ALTARMEN 37
3 MODELLFORMULIERUNGEN ZUR ERFASSUNG DER STOFFBELASTUNG IN DEN TOTZONEN
VON RENATURIERTEN FLIESSGEWAESSERN 41
3.1 EINDIMENSIONALE MODELLFORMULIERUNG 41
3.2 ZWEIDIMENSIONALE MODELLFORMULIERUNG 49
4 NUMERISCHE LOESUNGSVERFAHREN 55
4.1 FINITE-DIFFERENZEN-LOESUNG DES 1 D-STROEMUNGSMODELLS 56 4.2
FINITE-DIFFERENZEN-LOESUNG DES ERWEITERTEN LD-TOTZONENMODELLS . .. 59
4.2.1 NUMERISCHE LOESUNG MIT DEM VERFAHREN VON HOLLY-PREISSMANN 60
4.2.2 NUMERISCHE LOESUNG MIT DEM VERFAHREN VON KOMATSU ET AL 60
IMAGE 3
II INHALTSVERZEICHNIS
4.2.3 LOESUNG DER DISPERSION-STOFFSPEICHERUNG-GLEICHUNG 61 4.2.4
NUMERISCHE LOESUNG MIT DEM VERFAHREN VON VERWEY/ILIC 62
4.2.5 ENTKOPPLUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 62
4.3 FINITE-ELEMENT-LOESUNG DES ERWEITERTEN LD-TOTZONENMODELLS 63 4.3.1
EINFUEHRUNG 63
4.3.2 NUMERISCHE BEHANDLUNG DER STOFFAUSTAUSCHTERME 64 4.3.3 NUMERISCHE
LOESUNG MIT DER STANDARD BUBNOV- GALERKIN-METHODE 66
4.3.3 PETROV-GALERKIN-METHODE 68
4.3.3.1 STANDARD-SUPG-METHODE 69
4.3.3.2 SUPG-VERFAHREN MIT FINITEN ZEIT-RAUM-ELEMENTEN 70
4.3.3.3 PETROV-GALERKIN-METHODE MIT KUBISCHEN UPWINDING-FUNKTIONEN 72
4.3.4 EXPLIZITE ZUGABE VON KUENSTLICHER VISKOSITAET 73
4.3.5 TAYLOR-GALERKIN-VERFAHREN 73
4.3.6 BEHANDLUNG DER GLEICHUNGSTERME MIT VERSCHIEDENEN
WICHTUNGSVERFAHREN 74
4.3.6.1 UPSTREAM FINITE-ELEMENT- METHODE 74
4.3.6.2 MODIFIZIERTES INTEGRATIONSVERFAHREN DER SPEICHERMATRIX 75
4.3.6.3 UPWINDING-WICHTUNG NUR FUER DIE SPEICHERMATRIX 76
4.4 FINITE-ELEMENT-LOESUNG DES ERWEITERTEN 2D-TOTZONENMODELLS 76
5 BERECHNUNGSBEISPIELE ZUR BEWERTUNG DER NUMERISCHEN LOESUNGSVERFAHREN 78
5.1 STOSSARTIGE STOFFZUGABE IN EINER GLEICHFOERMIGEN GERINNESTROEMUNG 78
5.2 AUSBREITUNG INFOLGE EINER KONTINUIERLICHEN LINIENFOERMIGEN
SCHADSTOFFQUELLE 86
5.3 AUSBREITUNG INFOLGE EINER KURZANDAUERNDEN STOFFQUELLE 91 5.4
SCHLUSSBETRACHTUNG UEBER DIE BEWERTUNG 94
6 NATURMESSUNGEN AM MUEGGELSPREE-ALTARM FREIENBRINK 96
6.1 BESCHREIBUNG DER UNTERSUCHUNGSSTRECKE 96
6.2 GEOMETRIE UND STROEMUNGSEIGENSCHAFTEN DES ALTARMS 99
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS III
6.3 DURCHFUEHRUNG VON TRACERVERSUCHEN 102
6.3.1 VERSUCHSABLAUF UND ENTNAHME VON WASSERPROBEN 102 6.3.2 BESTIMMUNG
DER URANINKONZENTRATIONEN 104
7 ERGEBNISSE AUS DER DATENAUSWERTUNG UND DER MODELLANWENDUNG 107 7.1
DATENAUSWERTUNG 107
7.1.1 VERLAUF UND DAUER DER TRACERGANGLINIE 107
7.1.2 ANPASSUNG MIT WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTEFUNKTIONEN 108 7.2
DURCHFUEHRUNG DER 1 D-MODELLIERUNG 111
7.2.1 SIMULATION DER KONZENTRATIONSVERTEILUNG 111
7.2.2 SIMULATION DER STOFFSPEICHERUNG IN DEN TOTZONEN 114 7.2.3
ERMITTLUNG DER TOTZONENVOLUMEN UND DER VERWEILZEITEN . .. 115 7.2.4
SENSITIVITAETSANALYSE DES LD-MODELLS 117
7.3 DURCHFUEHRUNG DES 2D-MODELLIERUNG 123
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 126
LITERATURVERZEICHNIS 128
ANLAGEN
ANHANG A: GEMESSENE GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG 157
ANHANG B: GEMESSENE TRACERDURCHGANGSKURVE UND DEREN ANPASSUNG MIT
VERTEILUNGSFUNKTIONEN 159
ANHANG C: VERLAUF UND DAUER DER TRACERGANGLINIEN 174
ANHANG D: GEGENUEBERSTELLUNG DER BERECHNUNGSERGEBNISSE UND DER MESSDATEN
177
ANHANG E: KOEFFIZIENTEN DER SYSTEMMATRIX 183
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