Die Bautechnik, Jg. 7, Heft 35

I DIE BAUTECHNIK

7. Jahrgang B E R L I N , 16. August 1 9 2 9 Heft 35

AlleR e ch te V o r b e h a lt e n

Ermit tl ung d e r S c h w e m m s t o f f ü h r u n g in natürli chen G e w ä s s e r n .

Referat für E r f o r s c h u n g der G e s c h i e b e b e w e g u n g bei der B a y e r i s c h e n L a n d e s s te lle für G e w ä s s e r k u n d e 1).

Die vom Wasser fortgeführten Sinkstoffe w erden, wenn man vom

Tr eib zeu g absieht, in zwei G attungen geschieden, in G eschiebe und

S c h w e m m s t o f f e . Als G eschiebe bezeichnet man Kies und Sand, dessen einzelne Körner sich rollend oder sprungartig auf der Sohle oder in deren nächster Nähe fortbew egen, w ährend unter Schwemmstoff Sand oder Schlick zu verstehen ist, den die Ström ung des Wassers dauernd in Schwebe zu halten verm ag. Eine B egrenzung der beiden G attungen nach der Korngröße kann nicht getroffen w erden, da je nach der Heftig­

keit der Strömung Sinkstoffe verschiedener Korngröße in Schwebe er­

halten werden können, so daß B eim engungen bestim m ter Korngrößen für den einen Fluß noch als Schwemmstoff angesprochen w erden müßten, die für einen anderen Fluß mit w enig lebhafter W asserbew egung bereits

als Geschiebe zu gelten haben. Diese Tatsache hat Dr. Ph. K r a p f ver­

anlaßt, statt der undeutlichen Bezeichnung „Schlam m “, die in diesem Zu­

sammenhänge vielfach gebraucht wird, den Ausdruck „Schwemmstoff“ ein­

zuführen2).

Die Kenntnis der Schw emmstofführung ist bei allen Aufgaben des Flußbaues oder der W asserkraftausnutzung, dei denen die V erlandung eine Rolle spielt, meist von noch größerer W ichtigkeit als die G eschiebeführung, da es sich bei ihr um weit größere Massen handelt. Um die G esam t­

menge der von einem Fluß innerhalb einer gew issen Zeit geförderten Schwemmstoffe ermitteln zu können, muß die Schwemmstoffdichte be­

stimmt werden, d. h. der G ehalt der Raum einheit W asser an Schwemm- stoffen; diese mit der sekundlichen W asserm enge m ultipliziert ergibt die sekundliche Schwemmstofführung und deren Sum m ierung über die Zeit dann die gesamte Menge. Die Schwemmstoffdichte selbst wird aus dem Schwemmstoffgehalt einzelner W asserproben berechnet. Die Frage der Schwemmstofführung erscheint also, im G egensätze zur G eschiebeführung, verhältnismäßig einfach und kann bei entsprechendem Beobachtungs­

material auch mit ziemlicher G enauigkeit gelöst w erden. Zur G ew innung sicherer Ergebnisse gilt es aber doch noch einige nicht von vornherein selbstverständliche Punkte zu klären: näm lich die V erteilung der Schwemmstoffdichte im nassen Q uerschnitt, die A bhängigkeit der Schw em m­

stoffdichte vom Wasserstande und den Raumbedarf der Schwemmstoffe nach der Ablagerung. Um die Vorgänge bei der Schw em m stofführung zu erforschen und diese selbst ihrer Größe nach zu erm itteln, hat das Geschiebereferat der Bayer. Landesstelle für G ew ässerkunde seit einigen Jahren Messungen durchgeführt, über deren Ausführung und Ergebnisse im nachfolgenden berichtet w erden soll.

Die Geräte zur Entnahm e von Schöpfproben.

Bel vielen Mitteilungen über Schw em m stoffm essungen ist über das verwendete Gerät und die Art der A usw ertung der M essungsergebnisse nichts gesagt, so daß über die Zuverlässigkeit und G enauigkeit der mit­

geteilten Ergebnisse kein Urteil möglich ist. Dr. Krapf hat bei seinen langjährigen Messungen am Rhein bei Lustenau, 7 km oberhalb der heutigen Mündung des Rheins in den Bodensee, ein kleines Schöpfgefäß von 'l21 Inhalt verwendet, mit dem von einer Brücke aus stets an d e rg le ic h e n Stelle aus der Oberfläche des Flusses eine W asserprobe entnom m en wurde. Der Schwemmstoffgehalt w urde anfangs durch A bsitzenlassen in eingeteilten Standgläsern in cm3 bestim m t; da sich aber die M engen­

bestimmung trotz größter Sorgfalt als ungenau erw ies, ging man später zur Gewichtsbestimmung durch Abfiltrieren, Trocknen und W iegen des abgesetzten Schwemmstoffes über. Die so erhaltene Schw em m stoffdichte wurde auch als mittlere Schwemmstoffdichte des ganzen Flußquerschnittes betrachtet. Krapf hat wie auch andere angenom m en, daß in rasch fließenden Gewässern mit verhältnismäßig geringen Tiefen die durch die Unebenheiten der Sohle und die Richtungsänderungen des W asserlaufes verursachten Wirbelbewegungen das Wasser so innig verm engen, daß die Schwemmstoffe über den ganzen Q uerschnitt gleichm äßig verteilt w erden.

Collet3) dagegen teilt mit, daß an der Rhone bei Sion der Schwemm- ') Mit den Arbeiten über die Schw emm stofführung war Reg.-Baurat

¡7 , betraut, der auch diesen Bericht verfaßte. Der Referent für Ge- scmebeführung: Oberregierungsrat S c h r e i t m ü l l e r .

K rap f: Die Schwemmstofführung des Rheines und an derer G e­

wässer. Osterr. Wochenschrift für den öffentlichen B audienst 1919, H eft 48.

r „ P P r\ S o ll e t: Le Charriage des alluvions. Annalen der Schw eizer Landeshydrographie 1916.

stoffgehalt in der M itte größer gefunden w urde, doch konnte eine all­

gem eine G esetzm äßigkeit wegen der geringen Zahl der M essungen nicht nachgew iesen w erden. M essungen an sehr tiefen und langsam fließenden Gewässern, wie am M ississippi4), zeigten eine Zunahme der Schlammdichte gegen den G rund zu. Wenn nun auch im letzteren Falle außerordentliche Verhältnisse vorliegen, aus denen auf die Eigenschaft bei mittelgroßen Flüssen kein Rückschluß gezogen w erden darf, so fehlte es doch an ein­

wandfreien M essungen, die die Richtigkeit der Anschauung über die gleich­

mäßige Schw em m stoffverteilung bew iesen oder die zeigten, bis zu welcher Grenze diese Annahme gem acht werden dürfe, ohne zu große Fehler zu

begehen.

Nun ist aber die Entnahm e von W asserproben zum Zwecke der Erforschung der Schwemm­

stoffverteilung nur mit einem besonderen G eräte möglich, das die Entnahm e von W asser­

proben aus einer voraus­

bestim m ten Stelle des Fluß­

querschnittes gestattet, die W asserprobe so schöpft, wie sie tatsächlich im Flusse dahin­

gleitet und eine Vermischung des entnom m enen Wassers w ährend des H erausziehens mit dem Wasser anderer Tiefen ausschließt. Ob es nun einen solchen Apparat von zuverläs­

siger W irkungsweise schon ge­

geben hat, ist nicht bekannt.

Es wurde daher die Ausbil­

dung eines geeigneten Wasser­

schöpfers veranlaßt, der in Abb. l a u . 1 b schematisch w iedergegeben ist und die ge­

stellten Bedingungen erfü llt5).

Der Grundgedanke für diese Erfindung war, daß der W asser­

schöpferw ährend des Schöpfens mit der Fließgeschwindigkeit des Wassers frei schwimmen soll, so daß das mit Sink­

stoffen beladene W asser nicht an dem Gefäß vorbeifließen Abb. 1 a. Abb. 1 b.

W asserschöpfer mit Schwimmer.

kann und nur das Wasser e i n e s Q uerschnittes zur U ntersuchung kommt.

Der W asserschöpfer besteht aus dem eigentlichen Schöpfgefäß, einem Schwimmer und zwei Seilen. Abb. la zeigt das G erät vor dem Einbringen in das W asser an dem „H alteseil“ h hängend. Das Schöpfgefäß, der H albzylinder Z , ist in dem Bügel b drehbar aufgehängt und wird durch die an dem Bügel verschiebbare Kappe k mit der konusförmigen Öffnung nach unten festgehalten. Im Inneren des H albzylinders befindet sich ein Gum miball von etw as größerem Durchmesser als die Öffnung des konischen Zylinderansatzes. Mit der Kappe k ist durch eine drehbare Öse c mittels Schäkel das „Löseseil“ /, ein D rahtseil, verbunden, das durch das eine Loch der Doppelöse d am Schwimm er s geht. Dieser wird durch die Klem m schrauben kl auf eine bestim m te Tiefe eingestellt, wobei das Drahtseil durch die obere Klemm schraube doppelt durchzuführen ist (Abb. lc), um eine genügende Klemm ung zu erreichen. Die einzustellende Tiefe wird bei gestrecktem Löseseil l von der M itte des oberen Schwimmer­

teiles bis zur O berkante des umgekippten Zylinders gem essen (Abb. lb).

Der W asserschöpfer wird am H alteseil h m ittels Karabinerhakens an der Öse 0 aufgehängt; das Aufhängeseil h wird durch das andere Loch der

4) Dr. C o l l e t : S. 18.

B) Der hier beschriebene W asserschöpfer ist in seiner ursprünglichen Form erfunden von Flußm eister H ö c h s t e t t e r in W olfratshausen (Ober­

bayern) und ist zum P atent angem eldet; die Bezugskosten des Apparates einschließlich Lizenz betragen 80 R.-M.

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[NFT

Doppelöse d lose hindurchgefühtt, und unterhalb der letzteren wird ein Knebel (Karabinerhaken) derart befestigt, daß bei gestrecktem A ufhänge­

seil h der Schwimmer wohl hochgehalten wird, das Löseseil / aber nicht gespannt ist. Das A ufhängeseil läuft von einem H aspel aus, der am B rückengeländer befestigt ist.

Wird nun der W asserschöpfer in das W asser gelassen, so sinkt das Schöpfgefäß, durch die G ewichte g in senkrechter Stellung gehalten, u n ter, ohne sich aber zunächst zu füllen, weil die Luft nicht aus dem Zylinder entw eichen kann. Erst wenn der Schwimmer s auf das W asser auftrifft, sich senkrecht einstellt und der W asserschöpfer die eingestellte Tiefe erreicht h a t, spannt sich das Löseseil, die Kappe k wird vom Zy­

linderende selbsttätig abgezogen, der Zylinder kippt infolge der Be­

schw erung seines Bodens m it Blei nach unten um und schöpft Wasser, bis der aufsteigende G ummiball die Öffnung schließt. Beim V ersenken des Schöpfers ist rasch viel Seil nachzugeben, dam it er sofort von der W asserström ung m itgenom m en und einige Sekunden frei mit ihr treiben kann. Die aufsteigenden Luftblasen zeigen die B eendigung der Füllung an , worauf der ganze Apparat m ittels Haspel und H alteseil eingeholt wird. Eine Schöpfprobe faßt 2 1.

Der W asserschöpfer arbeitet auch bei rasch fließenden Gewässern zufriedenstellend. Zur Nachprüfung der Zuverlässigkeit des Ballver­

schlusses w urde der W asserschöpfer mit klarem W asser gefüllt, bei einem Hochwasser mit starker Schwemmstofführung versenkt und w ieder herausgezogen; eine Trübung des im Zylinder enthaltenen klaren W assers war nicht eingetreten. Nicht ganz einwandfrei aber ist die V erw endung bei großen W assertiefen, weil w ährend des A blassens in die Tiefe der wachsende W asserdruck die im Zylinder enthaltene Luft, die dem W asser­

eintritt ja w ehren soll, zusam m endrückt und W asser aus verschiedenen Tiefen eintreten läßt. Bei geringen Tiefen ist der Fehler verhältnism äßig klein, bei 10 m Tiefe aber ist die Luft bereits auf die Hälfte des ursprünglichen Volum ens zusam m engedrückt. Nicht anw endbar aber ist dieser W asser­

schöpfer für die Erforschung der bodennahen W asserschichten, da er höchstens bis auf */■>. m über die Flußsohle herabgelassen w erden darf, dam it er, ohne zu streifen, noch kippen kann.

Für die Entnahm e von W asserproben unm ittelbar über der Sohle ist der im folgenden beschriebene und in Abb. 2 dargestellte Apparat geeignet, mit dem eben­

falls eine größere Anzahl M essungen ausgeführt w urden.6) Der Apparat gestattet wegen seiner V erstellbarkeit auch die Entnahm e von W asserproben aus verschiedener Tiefe, seine H andhabung hat sich aber als zu schwerfällig er­

w iesen, um ihn unter allen V erhältnissen verw enden und allgem ein einführen zu können. Er muß von einem niederen Steg oder einer festgeführten Fähre aus be­

dient w erden.

Der W asserschöpfer Z — ein Eisenzylinder von 25 cm Länge und 16 cm Lichtweite — ist am unteren Ende eines Rohres r befestigt, das über die Führungs­

stange / geschoben und längs dieser bew eglich ist. Die Führungsstange wie das Ü berschraubrohr sind durch Abnahme oder Einsetzen von Teilstücken in ihrer Länge veränderlich; sie sind in dm -T eilung durchlocht, so daß der W asserschöpfer m ittels des Vorsteckers v auf bestim m te Tiefe eingestellt w erden kann. Die Führungs­

stange wird mit einem oben aufzusetzenden Steck­

schlüssel m ittels des Schlangenbohrers b bis zur Fuß­

platte p in die Flußsohle gebohrt. Der Zylinder Z trägt hinten und vorn die Klappen k , die durch die starken, doppelt w irkenden und außerhalb des Zylinders angeord­

neten Stahlfedern s t gegen die mit Falz und G um m i­

dichtung versehenen Z ylinderränder g gepreßt w erden.

In der gew ünschten und an der Führungsstange ein­

gestellten Tiefe w erden m ittels des Seilzuges s die Klappen hochgezogen, so daß das W asser ungehindert

den Zylinder durchström t, bis infolge Loslassens des Seilzuges die Klappen sich w ieder schließen, worauf die im Zylinder aufgefangene W asserprobe herausgehoben und entnom m en werden kann.

D ie E in zelm essu n gen .

Das Ziel der Schwemmstoffmessungen ist die Erm ittlung der inner­

halb einer H ochwasseranschw ellung transportierten G esam tm enge aus der sekundlichen W asserm enge und der sekundlichen Schwemmstoffdichte.

W ährend nun die sekundliche W asserm enge aus W assermessungen und dem Pegelstand abgeleitet w erden kann, ist die Schwemmstoffdichte, wie später gezeigt wird, hiervon nicht abhängig; da sie außerdem noch sehr raschen und starken Schwankungen unterworfen ist, sind sehr viele W asserproben notw endig, wenn man ihren Verlauf zusam m enhängend verfolgen will.

8

st

Abb. 2.

W asser­

schöpfer mit Peilstange.

Aus praktischen G ründen lassen sich nicht alle nötigen Messungen als

„V oll-M essungen“ über den ganzen Flußquerschnitt ausführen, und es wird deshalb der größere Teil als „Einzel-M essungen“ nur in einem Punkte des Flußquerschnittes ausgeführt. In diesem Falle werden die W asserproben im Stromstrich aus der Oberfläche oder wenig unterhalb dieser geschöpft. Die ausgeführten Vollm essungen erlauben die Auf­

stellung der Beziehung zwischen der gem essenen mittleren Schwemm­

stoffdichte und der Schwemmstoffdichte an der Oberfläche, wonach das Ergebnis der Einzelm essungen dann zu verbessern ist. Wenn man die für die Schwemmstofführung maßgebenden Verhältnisse einer Meßstelle durch genügend zahlreiche Vollm essungen aufgedeckt hat, kann man die Vollm essungen noch m ehr einschränken und dadurch die Arbeit sehr vereinfachen. Bei der Entnahm e an der Oberfläche muß beim Wasser­

schöpfer des System s H öchstetter der Schwimmer weggelassen und der Schöpfzylinder allein in um gekippter Stellung zu Wasser gelassen oder mit einem Kübel geschöpft werden.

D ie Schöpfprobe und ihre V erarbeitung.

Um die V erteilung der Schlam mdichte über den Querschnitt zu er­

halten, w urden, hauptsächlich mit dem Wasserschöpfer System Höchstetter, im allgem einen in drei Lotrechten des Flußquerschnittes aus je zwei bis drei Entnahm epunkten verschiedener Tiefe W asserproben entnommen. Da sowohl nach Beobachtungen wie nach Messungen die Schwemmstofführung schwallweise? aufzutreten scheint, wird zur Gewinnung von Durchschnitts­

w erten in jedem E ntnahm epunkte drei- bis viermal geschöpft und diese Schöpfproben in einem Kübel zusam m engegossen, so daß eine Wasser­

probe im ganzen etwa 6 bis 8 1 umfaßt. Der Kübel mit den Wasserproben wird hierauf in einen geschützten Raum in der Nähe der Meßstelle ver­

bracht; nach Entnahm e aller W asserproben für eine Messung wird dort filtriert.

Es wurde schon ein­

gangs die Erfahrung er­

w ähnt, daß die in einer W asserprobe enthaltenen Schwemmstoffmengen nur durch G ew ichtsbestim m ung in trockenem Zustande hin­

reichend genau festgestellt w erden können. Eigene Versuche haben dies in vollem Umfange bestätigt, so daß der Schwemmstoff- gehalt durch Filtrieren, Trocknen und Wägen b e ­ stim m t wird. Als Filter kommen Filterpapier und Filtertücher zur Anwendung.

Die Arbeiten mit dem Fil­

trierpapier sind wohl fehler-

T r a n s ­ p o r t ­ k ü b e l

Abb. 3. Filtriergestelle.

(M eßstelle Staudach an der Tiroler Ache.) frei, erfordern aber eine gew isse Vorsicht und größere Sorgfalt, so daß sie nur an jenen M eßstellen in Frage komm en, wo geeignete Leute eingearbeitet w erden können und eine entsprechende Räumlichkeit für ein ungestörtes Arbeiten vorhanden ist. Da das Filtrieren mit Papier sehr langsam vor

e) Dieser Apparat ist erdacht von Flußm eister K e l l e r in Füssen (O ber­

bayern); er ist nur als Einzelstück hergestellt.

Abb. 4. Filtersack mit Aufhängung.

sich geht, sind eine größere Anzahl Kübel zur Aufbewahrung der Wasser­

proben und Trichter mit Auffanggefäßen (aus Blech) erforderlich (Abb. 3).

Wo diese V oraussetzungen nicht gegeben sind, wird als Filter ein dichter weißer Baumwollstoff (Hemdenstoff) verw endet, der in runde Flecke von

40 cm Durchm. geschnitten und gesäum t ist. Die einzelnen Filtertücher werden in einem aufhängbaren Ring mittels inneren Spannringes ein- g e s p a n n t , so daß ein nahtloser Fiitersack entsteht (Abb. 4 ) . Dieses Filter hält besonders am Anfänge des Filtriervorganges, wo die Poren des Stoffes sich noch nicht verlegt haben, nicht alle Sinkstoffe zurück, das Ergebnis ist daher mit einem gewissen Fehler behaftet, der bei kleinerem Rückstand prozentual größer ist als bei einem größeren Filterrückstand.

Die Größe dieses Fehlers muß des öfteren durch nochm aliges Filtrieren des abgelaufenen Wassers mittels Filterpapiers bestim m t w erden. Die den verschiedenen Filterm engen entsprechenden Fehlergrößen ergeben eine Kurve nach Abb. 5.

Abb. 5. Beziehung zwischen Filterdurchgang und Filterrückstand.

(Gültig für die Filtertücher Nr. 21 bis 384 und das Jahr 1926.) Da die Filtertücher bei m ehrm aligem G ebrauch ihre Durchlässigkeit verändern, ist die Kurve von Zeit zu Zeit neu aufzustellen. Aus Abb. 5 ist ersichtlich, daß die U ngenauigkeit besonders bei kleineren Mengen sehr groß ist; da aber die Tage mit geringer Schwemmstofführung, selbst wenn sie häufig sind, gegenüber den wenigen Hochwassertagen mit ihren großen Schwemmstoffmengen nicht ins Gewicht fallen, kann dieser Mangel der Stoffilter in Kauf genom m en w erden, zum al in manchen Fällen auf Messungen sonst überhaupt verzichtet w erden m üßte, wo die aufgestellten Beobachter mit dem empfindlichen Papier nicht zurechtkom m en.

Nach Beendigung des Filtrierens werden die Filter an der Luft ge­

trocknet und in besonderer V ersandkiste an die Z entralstelle cingesandt, um dort wieder gewogen zu w erden, nachdem sie schon vor H inausgabe in leerem Zustande gew ogen waren. Die W ägung geschieht auf einer pharmazeutischen Waage auf Vioo g genau. Vor der W ägung werden die Filter in einem elektrisch geheizten Trockenofen je 10 min getrocknet und dann 15 min im Zimmer aufgehängt. Bei diesem Verfahren sind die Filter zwar nicht völlig wasserfrei, sondern sie haben ihrer hygroskopischen Eigenschaft wegen aus der Zim m erluft w ieder etw as Feuchtigkeit auf­

genommen, aber das Wiegen bei völliger Trocknung w ürde besondere Maßnahmen erfordern. Kontrollm essungen an feuchten Tagen und trockenen Tagen haben die Zulässigkeit dieses Verfahrens für den hier angestrebten Genauigkeitsgrad erwiesen. Die Filter sind fortlaufend n u m eriert, so daß über ihre V erw endungsstelle und ihr G ew icht vor und nach der Verwendung Buch geführt werden kann. Die Ergebnisse der M essungen werden mit anderen w issensw erten Angaben in F orm blätter eingetragen und ausgewertet, wie es nebenstehende Tabelle 1 zeigt. Für die auf­

gestellten Beobachter ist eine eingehende A nw eisung herausgegeben, die neben der mündlichen U nterw eisung eine einheitliche B ehandlung er­

möglichen soll.

Auswertung der im Form blatt v erarb eiteten Schöpfproben.

Die Berechnung der Schwemmstoffdichte aus dem G ew ichte des Filtrates und der Größe der W asserprobe geht aus den Eintragungen der Tabelle I ohne weiteres hervor. Etwas um ständlicher ist die Be­

stimmung der mittleren Schwemmstoffdichte aus den bei der V ollm essung für verschiedene Punkte des Q uerschnittes erhaltenen Schwemmstoff- dichten. Zur theoretisch richtigen E rm ittlung der m ittleren Schw em m ­ stoffdichte eines Querschnittes müßte man diesen entsprechend den vor­

handenen Entnahm epunkten in Zonen einteilen, und die je d e r Zone zu­

kommende sekundliche W asserm enge mit der zugehörigen Schw em m stoff­

dichte multiplizieren und diese Produkte über den Q uerschnitt integrieren, und dann das Mittel bilden. Zu diesem Zwecke müßte jedesm al mit einer Vollmessung gleichzeitig eine W asserm essung ausgeführt w erden,

T ab elle I.

Betreff; G eschiebeführung W asserproben

G ew ässer: Lech Fluß-km : 166,225 Probe Nr. 257

Nächster P e g e l: Füssen P egelstand: + 145 Sekundliche W asser­

m enge: 220 m3/sek

A mt: B a u a m t K em pten Datum und Z eit: 19. S e p ­

tem b er 1927, 1530 — 1630 h N ame und Dienstgrad des

A ufnehm enden: K eller, F lu ß o b era u fseh er

W assertrübung:

(milchig, gelblich, kaffeebraun) ka ffeeb ra u n

Treibzeug: sta rk

Ursache der A nschwellung:

(lokale G ew itter, w o?

Schneeschm elze, Land­

regen)

Landregen u n d Sch n ee­

sch m elze im H ochgebirge in fo lg e F ö h n ein flu sses Allgem eine Bem erkungen

und Q uerschnittskizze:

1 2 3 4 5 ⁶ 7 ■) 82) 9

W asserproben

F ilter­

säckchen oder Papier

Nr.

Filter­

gewicht

Schwemm- stoffmenge Profil­

lot­

rechte E nt­

nahm e­

tiefe m

Menge!

i

leer g

mit Rück­

stand z

im ganzen

K je Einheit

g/m3

Bem erkungen

I Oberfl. 8,4 720 7,26 14,73 7,47 888 J) Spalte 7

I 1,0 8,4 721 7,40 16,08 8,68 1033 = Spalte 6

I 1,40 8,4 722 7,61 16,81 9,20 1095 — Spalte 5

II Oberfl. 8,4 723 7,66 14,73 7,07 842 2) Spalte 8

II 1,0 8,4 724 7,43 16,64 9,21 1096 = 1000 X

II 1,90 8,4 725 7,64 20,32 | 12,68 1509 Spalte 7 X Spalte 3

III Oberfl. 8.4 726 7,55 14,45 6,90 821

III 1,0 8,4 727 7,37 14,74 7,37 877

III 1,90 8,4 728 7,22 16,10 8,88 1056

was aber, außer in Einzelfällen, wegen des großen A rbeitsaufwandes nicht durchführbar ist. Ferner w eist erfahrungsgem äß die Schw em m stofführung dauernd zufällige Schwankungen auf, die nicht vollkom m en erfaßbar sind, so daß eine so große G enauigkeit der A usw ertung praktisch nutzlos ist.

Es wird daher nur ein A nnäherungsverfahren angew andt, indem man die gem essenen Schwemmstoffdichten mit V erhältniszahlen m ultipliziert, die entsprechend der Abnahme der W assergeschw indigkeit gegen die Tiefe zu abnehm en und nach W asserm essungen, die unter ähnlichen V erhält­

nissen ausgeführt sind, ungefähr eingeschätzt sind.

Als Beispiel sei die A usw ertung einer V ollm essung am Lech bei Füssen gezeigt. Der Lech tritt h ier, aus Tirol kom m end, in das Alpen­

vorland ein , hat noch ein Gefälle von 2,7 bis 3,4 o/oo, eine m ittlere W asserführung von 65 m3/sek und eine H ochwasserführung von 300 m3/sek,

Abb. 6. Q uerschnitt des Lech bei Füssen an der M eßstelle.

die sich bis zur H öchstw asserführung von 1000 m 3/sek steigern kann;

bisher w urde als HHW -M enge 950 m3 gem essen. Die M essungen w erden hier von der Brücke in Füssen aus gemacht. Abb. 6 gibt den Flußquer­

schnitt an dieser Stelle w ieder, mit Einzeichnung des W asserstandes, bei dem die M essung gem acht w urde, und der drei Profillotrechten I, II, III, in denen die W asserproben entnom m en w urden. Es handelt sich hier nur um ein kleines häufig vorkom m endes H ochwasser. In T abelle II sind die M essungsergebnisse zusam m engestellt und in A b b .7 zeichnerisch aufgetragen. Man erkennt hier die Zunahm e der Schwemmstoffdichte gegen den Strom strich und gegen die Tiefe zu. Es sei hier aber aus-

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drücklich bem erkt, daß andere Messungen w ieder keinen sehr deutlichen Unterschied ergeben haben, besonders bei höherem W asserstand, wo die raschere W asserbew egung eine stärkere Durchwirbelung des W assers zur Folge hat.

T abelle II. V ollm essu n g am Lech bei Füssen.

Probe Datum

und Zeit

P egel­

stand

Entnahm etiefe und Schlammdichte in der Profillotrechten

Nr. Füssen I II III

cm m g/m3 m g/m3 tn g/m3

257 19. IX. 1927 145 ^{0 888 0} 842 0 821

1530 — 1630 h steigend

1,00 1033 ^1,00 1096 ^1,00 877

1,40 1095 1,90 1509 1,90 1056 Zur Einschätzung der W as­

sergeschwindigkeiten in den einzelnen Entnahm epunkten kann man sich auf eine an der gleichen Stelle am 12. Mai 1927 bei + 103 Füssener Pegel ausgeführte W assermessung stützen. Da der W asser­

schöpfer nur bis 0,5 m über der Sohle hinabgelassen w er­

den kann, ohne aufzustoßen, erreicht er nie die Zone der kleinen Geschwindigkeiten, so daß die am untersten Ent­

nahm epunkte vorherrschende G eschwindigkeit nicht viel von der m ittleren Ge­

schw indigkeit abweichen wird.

Die O berflächengeschw indig­

keit beträgt erfahrungsgem äß

Linie der Schwemmstoffdichte d- Oberfläche - » - - in 1,om Tiefe

„ -

„

Abb. 7. Verteilung der Schwemm- stoffdichte im Lech nach M essung

Nr. 257.

0,9 = 1,1 m/sek, wenn mit v m die mittlere G eschwindigkeit des Q uer­

schnittes bezeichnet ist. Man kann daher schätzungsw eise das Ergebnis der W asserprobe

an der Oberfläche mit dem Gewicht 1,1 in der M itte mit dem Gewicht . . 1,0 unten mit dem G e w ic h t...0,9 Summe 3,0

behaften. Die Verteilung der W assermengen auf die einzelnen Brücken­

öffnungen ergab sich nach der W asserm essung fast genau proportional den nassen Q uerschnitten. Diese verhielten sich bei der V ollm essung am 19. Septem ber 1927, die mit Nr. 257 fortlaufend bezeichnet ist, für die Öffnungen 1 :1 1 :1 1 1 = 1 :1 ,1 8 :1 ,0 5 . Dann berechnet sich die mittlere Schwemmstoffdichte des gesam ten Q uerschnittes wie in Tabelle III ge­

schehen: .

D aneben ist noch zum Vergleich das rein arithmetische Mittel ohne Berücksichtigung der W assergeschwindigkeiten und W asser­

m engenverteilung gebildet und zu 1024 g/m3 gefunden. Es verhält sich som it zum genauer berechneten M ittel wie 1024:1017 = 1 :0 994

Die genauere Berechnung

Bt

f e g d s i a n o f

seh Schwemmstoff- führung

Wassermenge

Scfnvemmstoffaf/Me

W a s s e r tr ü b u n g : s t a r k m i t t e t y / / / / / / / , s c h w a c h II

Abb. 8. Schw em m stofführung des Lech bei Füssen w ährend des Hochwassers

vom 19. bis 22. Septem ber 1927.

ergibt also nur um 0,6°/0 w e n i g e r als die Be­

rechnung mit dem arith­

metischen Mittel. Da schon den Wassermes­

sungen bei Hochwasser nur 3 bis 5 % Genauig­

keit zukom m t, muß man bei der Ermittlung der Schwemmstoffmengen mit noch größerer Ungenauig­

keit rechnen, so daß also hier in diesem Quer­

schnitt des Lech eine genauere Auswertung kei­

nen Vorteil bringt und bei der geringen Ab­

weichung vom arith­

metischen Mittel dieses durchaus genügt. Aus diesem Ergebnis darf aber nicht geschlossen w erden, daß dies über­

all so ist, sondern man wird für andere Meß- Querschnitte und andere Flüsse diese erst auf die oben angegebene Weise untersuchen müssen.

Als Verhältnis der mittleren Schwemmstoff­

dichte s m zur Schwemm­

stoffdichte im Stromstrich s 1 m 7

an der Oberfläche (s ) ergibt sich — = - — —= 1 , 2 1 , d .h . die mittlere

0 s„ 842

Schwemmstoffdichte ist hier um 21 °/0 größer als die an der Oberfläche im Stromstrich gem essene. Andere M essungen an der gleichen Stelle am Lech, aber bei anderen W asserständen, haben wieder andere Er­

gebnisse gehabt. Es soll einem anderen Aufsatz Vorbehalten bleiben, näher hierauf einzugehen, es sei aber schon hier gesagt, daß für diese M eßstelle bei den für die Schwemmstofführung wichtigen höheren W asserständen m it im M ittel genügender Genauigkeit die Schwemmstoffdichte an der O b e r f l ä c h e im Stromstrich als m itt­

le r e Schwemmstoffdichte angenom m en werden kann. Auch diese Schlußfolgerung darf nicht verallgem einert w erden, sondern muß auf ähnliche V erhältnisse wie die vorliegenden beschränkt bleiben.

Die m ittlere Schwemmstoffdichte wird mit der zur Zeit der Messung T abelle III. Berechnung der m ittleren Schw em m stoffdichte.

Entnahm e­

tiefe Gewicht

Profil I Profil II Profil III

Mittel g/m3 gem essen 1 mit Gewicht

g/m3 g/m3

gem essen mit Gewicht g/m3 | g/m3

gem essen g/m3

mit Gewicht g/m3

Summe

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

O b e n ... _1,1 888 976 842 927 821 904

M i t t e ... 1,0 1033 1033 1096 1 1096 877 877

U n te n ... 0,9 1095 985 1509 1358 1056 951

S u m m e . . . . 3,0 3016 2994 3447 3381 2754 2732

M itte l... ^/ 1005*) 1149*) 1 918*) 3072 1024*)

1 998 1127 911

W asserm engenverhältnis . . 1 1,18 1,05 3,23

Schwemmstoffdichte . . . . 998 1333 957 3288 ¹⁰¹⁷

*) a r i t h m e t i s c h e s M i t t e l Die Schwemmstoffdichte wird jew eils mit dem ihrem Q uerschnitts­

punkt zukom m enden Gewichte multipliziert, dann sum m iert und schließlich m it der Summe der G ew ichte, hier = 3,0, w ieder dividiert (Zahlen in Spalte 4 , 6, 8, Zeile 6). Diese M ittel hinw iederum w erden mit dem W asserm engenverhältnis m ultipliziert, sum m iert und mit der Summe dieser V erhältniszahlen, hier = 3,23, w ieder dividiert. Das Endergebnis ist 1017g/m 3 als m ittlere Schwemmstoffdichte.

*1-’

10 I

1 J

TT * -U

■ *

abgeflossenen sekundlichen W assermenge m ultipliziert, wodurch man die sekundliche Schw em m stoffm enge erhält, die nunm ehr zweck­

mäßig in kg/sek ausgedrückt wird. Diese W erte, über der Zeit­

abszisse aufgetragen, ergeben eine zusam m enhängende Kurve, deren F lächeninhalt, m ittels Planim eters bestim m t, die innerhalb einer bestim m ten Zeit abgeführte gesam te Schwemmstoffmenge in kg oder t

darstellt (Abb. 8). (Schluß folgt.)

Alle R e c h te V o rb e h a lte n .

B e i t r a g z u r B e s t i m m u n g d es A b f l u ß b e i w e r t e s bei Re ge nf äl le n.

Von Stadtam tsbaurat $r.=^ng. Friedrich R einhold, Dresden.

(Schluß aus Heft 33.) Die weitere Bearbeitung der auf dem Wege der form ularm äßigen

A u s w e rtu n g gewonnenen Zahlen leh n t sich eng an die oben angegebene

A u s w e rtu n g der Regenbeobachtungen an. Im logarithmisch geteilten

K o o r d i n a t e n n e t z wird die A bflußstärke s als O rdinate, die zugehörige

R e g e n d a u e r T als Abszisse aufgetragen. Die einzelnen Beobachtungs-

nunkte werden geradlinig m iteinander verbunden, so daß ein geschlossener Kurvenzug — die A bflußstärkenlinie — entsteht. Hat man Regenstärken­

linie u n d Abflußstärkenlinie in dem selben Koordinatensystem aufgetragen, so ist der Wert y> = —. für jede beliebige Regendauer durch die Ordi- natendifferenz der beiden Kurven — im logarithm ischen M aßstabc ge- messen _ gegeben. Auf einfachste Weise läßt sich somit die Kurve

d e s Abflußbeiwertes y = f ( T ) für jeden beobachteten Regenfall zeichnerisch

e rm itte ln . Der Gang der ganzen A uswertung ist an einem B e i s p i e l in Abb. 7 und den nachfolgenden Zahlentafeln vorgeführt:

Regen Nr. 12 am 23. Mai 1926.

a) Regen

Beginn Ende Dauer Höhe i

des Regens T h ¹/m in

8,57 9,00 3 1,0 66,7

8,46 9,00 14 4,5 64,4

8,46 9,12 26 5,2 40,0

8,46 9,49 63 5,0 16,8

b) Abfluß

Tag Uhrzeit h 23.5. 8 52 0,3

1926 — 55 57

5,3 9,7

9 58 00

y ,/_

8,7 02 8,05 03 9,65 04 9,65 05 8,75 10 4,6 15 2,8 20 1,9 25 1,35 30 1,05 10 00 0,6 11 00 0,4 --- 12 00 0,3

| 5 | 6 | 7 8 | 9 | 10 11 12 13

\ j T \ J h . z q q + z Q l ' Q T 1 S

| min I cm | 1/min | 1/mln | 1/min | 1 i min [ l/m In

3 5,00 4,63 3,6 8,23 24,69 338,45 18 18,80 2 | 4,40 6,12 18,2 24,32 48,64 127,96 5 25,59 1 0 0 29,7 29,70 29,70 29,70 129,70 2 — 1,00— 1,39 26,2 24,81 49,62 79,32 3 26,44 2 0 ,6 5 —0,90 22,5 21,60 43,20 171,16 7 24,45 1 | 1,60 4,45 24,3 28,75 28,751199,91 824,96 1 0 0 29,0 29,00 29,00 228,91 9 25,43 1 —0,90 —2,50 26,4 23,90 23,90 252,81 1025,28 5 —4 ,1 5 —2,31 14,5 12,19 60,95 313,76 15 20,92 5 1— 1,80— 1,00 4,80 3,80 19,00 357,45 23 15,54 5 —0 ,9 0 —0,50, 2,01 1,51 7,55 365,00 28 13,04 5 '—0 ,5 5 —0,30 1,0 0,70 3,50 368,50 33 11,17 5 —0 ,3 0 —0,18 0,62 0,44 2,20 370,70| 38 9,74 30 —0 ,4 5 —0,04 0,39 0,35 10,50381,20 68 5,01 60 ¡—0 ,2 0 —0,01 0,19 0,18 10,80 392,00| 128 3,06 60 —0,10 0 0,15 0,15 9,00 401,00188 2,13

Abb. 7 enthält neben der Regenhöhen- und A bflußlinie, wie sie von dem Regenschreiber bezw. von dem selbstschreibenden Pegel des M eß­

überfalls aufgezeichnet w erden, auch die Regenstärken- sowie die Abfluß­

stärkenlinie. Letztere sind im log­

arithmischen Netz auf Grund vor- fegenhöhe

Uberfallhöhe am Meßuber fall 10

cm

Dimtai

stehender Zahlentafeln aufgetragen. Ferner ist die Erm ittlung der Kurve für yi auf zeichnerischem W ege, wie oben beschrieben, durchgeführt.

In der Regenhöhenkurve sowie in der A bflußkurve sind die in die Zahlcn- tafeln zur Berechnung der beiden Intensitätskurven übernom m enen Ab­

schnitte des Regens bezw. des Abflusses durch kleine Querstriche ge­

kennzeichnet.

Einfluß der Verdunstung.

Um festzustellen, in w elcher W eise die V erdunstung auf den Abfluß- beiw ert y Einfluß ausübt, ist, wie bereits oben erw ähnt, auf dem Kanal­

pum pw erk Neufahrwasser neben der Versuchsfläche ein selbstschreibender V erdunstungsm esser aufgestellt worden. Der Apparat stam m t von der Firma R. Fueß. Er besitzt eine Neigungsw aage, die eine Schale trägt, die stets bis zum Rande mit W asser gefüllt sein muß, dam it die über die W asserfläche streichende Luft im m er die volle W asserfläche trifft, was aber nicht der Fall sein w ürde, wenn der W asserspiegel durch Verdampfen allm ählich unter den Rand der Schale sinken w ürde. Um eine dauernd konstante Höhe des W asserspiegels zu erzielen, ist eine selbsttätige Auf­

fülleinrichtung vorgesehen. Durch diese Einrichtung wird der A bstand des W asserspiegels vom Rand der Schale gleichgehalten. Die aufgezeichnete Kurve ist eine Sum m enlinie, die die gesam te V erdunstungshöhe in mm

angibt. Abb. 8 zeigt einen Ausschnitt aus einem Dia­

gramm. Die Schwankung der V erdunstungsm enge im Laufe des Tages ist deut­

lich erkennbar. Die Größe der Verdampfungsfläche b e ­ trägt 400 cm2; die Registrier­

trom m el dreht sich in einer Woche einm al um. Der ganze Apparat ist zum Schutze gegen Strahlung und Erschütterungen durch den Wind in einer T herm om eterhütte aufgestellt.

Die Aufzeichnungen des M eßinstrum entes zeigen, daß die V erdunstung zwischen 0 mm je Woche (im Winter) und etw a 15 mm je Woche (im Sommer) schwankt. Da 1 mm V erdunstungshöhe 200 • 0,001 = 0,2 m3 = 2 0 0 1 Abflußm enge der Versuchsfläche entsprechen, beträgt die durchschnittliche V erdunstungsm enge im Sommer höchstens etwa

2 0 0 - 15 ■

7 * 2 4 -6 0 ° . 31 nun.

Als überhaupt größter auftretender W ert kann nach den Beobachtungen etwa ein Betrag von 0,45 mm V erdunstungshöhe je Stunde, d. h. 1,5 1/min angesehen w erden. Diese Beträge sind im Vergleich zu den auftretenden Abflußstärken sehr gering. Nimmt man an, daß die Größe der V erdunstung auf der Pflasterfläche selbst ebenso groß ist wie die durch die Ver­

dunstungsw aage aufgezeichnete V erdunstungsm enge, so ergibt sich, daß der Einfluß der V erdunstung auf die Größe des A bflußbeiw ertes im all­

gem einen vernachlässigt w erden darf.

Die Erm ittlung des A bflußbeiw ertes.

Bei der Erm ittlung des Abflußbeiwertes aus den Beobachtungs­

ergebnissen der V ersuchsanlage kann es sich nicht darum handeln, säm t­

liche in der E inleitung erw ähnten Einflüsse, die auf die Größe des Abfluß­

beiw ertes einwirken, formelm äßig festzulegen. Wenn es auch gelingt, auf theoretischem W ege getrennte Form eln für V erdunstung — in A bhängigkeit von den W itterungsfaktoren — und V ersickerung — in A bhängigkeit von Regenstärke und -dauer und Zustand der Fläche — aufzustellen, so haben Abb. 8. Aufzeichnung des selbstschreibenden

V erdunstungsm essers (Ausschnitt).

rt—

¿c—- j

-

1

r~ ^{J V}

Uhrzelt 8

Uhrzett

10 11 1? _{200 mm}

Zu Abb. 7. Abb. 7. Auswertungsbeispiel.

Regen Nr. 12 am 23. 5. 1926.

530 D I E B A U T E C H N I K , Heft 35, 16. August 1929.

derart w eitgehend differenzierte Form eln für die vorliegende Aufgabe keine besondere Bedeutung. Es soll daher vorerst auch von ihrer Ableitung abgesehen werden.

Der Nachweis des Zusam m enhanges zwischen den in Danzig ge­

w onnenen V ersuchsergebnissen mit der u. a. von V i t o l s 7) kürzlich en t­

wickelten V ersickerungstheorie soll vielm ehr einer besonderen Arbeit Vorbehalten bleiben.

Um für Danziger K limaverhältnisse zu einfachen und praktisch brauch­

baren Formeln über den Abflußbeiwert verschiedener Straßenbefestigungs­

arten zu gelangen, die bei der Bemessung von Regenwasserkanälen ver­

w endbar sind, m ußte daher ein Auswertungsverfahren gew ählt w erden, das lediglich die jew eils w echselnden, jedoch bereits form elm äßig erfaß­

baren Faktoren, also insbesondere Regendauer und -stärke, berücksichtigt.

Über die A bhängigkeit des Abflußbeiwertes von den letztgenannten beiden Faktoren sind, wie u. a. auch E igenbrodt5) m itteilt, in Mailand in beschränktem Umfange Versuche mit künstlichem Regen unter M essung der A bflußm engen sowie Beobachtungen von Niederschlag- und Regen­

abflußmengen durchgeführt. P o g g i 8) hat die Ergebnisse veröffentlicht und gibt die Beziehungen durch eine G leichung in Form einer Potenzkurve

Mit Gl. 10 ergibt sich hieraus

(14) y = u C x Ty ~ 0ix

und durch G leichsetzung von Gl. 12 und 14

J x^{x —} ß1 = S — y ^— x x

\ c = u C x■

(15)

Bestimm t man die W erte 8, x, c und C für r verschiedene R eg en h ä u fig , keiten m, so ist /u, x und y aus den 2 r G leichungen 15 nach d er M eth od e der kleinsten Q uadrate oder graphisch zu erm itteln, womit die g e ste llte Aufgabe gelöst wäre. Das Verfahren w ird an den nachfolgend durch­

geführten Erm ittlungen näher verdeutlicht werden.

(10) wieder, worin

■fit ^{c j y}

y der Abflußbeiwert,

T die Niederschlagdauer in min, i die Regenstärke in 1/sek ■ ha,

fi, x und y Zahlen sind, die von den örtlichen V erhält­

nissen abhängen.

Der Beiwert y berücksichtigt insbesondere die O berflächenbefestigung und schließt gleichzeitig den Einfluß der örtlichen K lim averhältnisse ein.

Seine Größe wird daher häufig wechseln. Die Exponenten a: und y dürften hingegen größeren mit dem Klima oder dem O berflächenzustande der Abflußfläche w echselnden Schwankungen nicht ausgesetzt sein. Man wird wahrscheinlich keinen großen Fehler begehen, wenn man die für Danzig festgestellten W erte von x und y auch auf andere O rte überträgt.

Legt man daher die an sich zweckmäßig gebaute Form der G leichung 10 als Ausdruck für den Abflußbeiwert zugrunde, so ist es erforderlich, die drei W erte fi, x und y aus den Beobachtungsergebnissen zahlenm äßig zu erm itteln. Dies gelingt am besten durch ein Verfahren auf wahrscheinlichkeits­

theoretischer Grundlage.

Es möge die w ährend eines gewissen Zeitraumes von S Jahren beobachtete Gesamtzahl der Regenfälle vonbestim m ter R egendauer T — wobei es gleichgültig ist, ob diese Regenfälle allein oder als Teile eines größeren Regens auftreten — mit Z, die Zahl der Regenfälle, die dabei eine bestim m te Regendauer i erreichen oder übertreffen, mit A bezeichnet w erden. Der Ausdruck m = _ ist alsdann die r e l a t i v e H ä u f i g k e i t eines Regens von der Dauer T und einer Stärke, die m indestens i beträgt. Als j ä h r l i c h e

A Z

H ä u f i g k e i t desselben Regens wollen wir den Ausdruck n = - ^ - = m - ^ - bezeichnen.

Trägt man nunm ehr die auf Grund der Aus­

w ertungen gew onnenen Regenstärkelinien jedes ein­

zelnen Regens gem einsam in ein logarithmisches Koordinatennetz ein , so lassen sich für verschiedene relative oder jährliche Häufigkeiten die sogen. Be­

rechnungsregenstärkelinien erm itteln, die in Form einer Potenzgleichung darstellbar sin d 9). Ebenso kann man bei den Abflußstärkelinien verfahren. Man er­

hält aus den Beobachtungsergebnissen der Versuchs­

anlage für eine bestim m te relative Regenhäufigkeit m als Ausdruck

für die Regenstärke

(11) • C

m C «i C ' ßi

0,2 227 0,480 168 0,680

0,3 186 0,500 115 0,655

0,5 138 0,465 78 0,620

0,75 106 0,460 49 0,610

800 l/m in

für die Abflußstärke

(1 1a) C i

fPi Durch Division ergibt sich

(12) y = -s

A nderseits ist die Regenstärke für dieselbe relative Regenhäufigkeit m im langjährigen Mittel dargestellt durch die G leichung

(13) / = — .

--- 7 “

7) A. V ito l s , Ü ber den Einfluß der Trägheits­

kräfte auf den Versickerungsprozeß des auf die Erd­

oberfläche gelangenden flüssigen Wassers. Zeitschr.

f. angew andte M athematik und Mechanik 1928, S. 216.

8) P o g g i , Le fognature di Milano. 1914.

9) V erf.«) a. a. 0 . S. 12.

a) B e s t i m m u n g d e r I n t e n s i t ä t s l i n i e n . x) Flächenbefestigung I.

Die Auftragung der A usw ertungsergebnisse der beobachteten 25 Regen­

fälle im logarithm ischen Koordinatennetz ist in Abb. 9 für die Regen­

beobachtungen, Abb. 10 für die Abflußbeobachtungen durchgeführt, ln die D arstellungen sind ferner die Intensitätslinien für die relativen Häufig­

keiten m = 0,2; 0,3; 0,5 und 0,75 eingetragen. Die Ermittlung der einzelnen Punkte der Intensitätslinien ist einfach. Sollen beispielsweise die Punkte für die H äufigkeitsziffer m gesucht werden und liegen für eine bestim m te Regendauer T insgesam t Z Beobachtungen vor, so muß jed e der gesuchten Regenstärken in dieser Zeit Z mmal übertroffen w orden sein. Jed er dieser Z m m al übertroffenen Regen von der Dauer T liegt also über dem Z m ten Regenpunkte der Abbildung, wobei die A bzählung von oben nach unten zu geschehen hat und sich auf die Schnittpunkte der Linienzüge mit der Parallelen zur Ordinatenachse durch T zu erstrecken hat. Die gew onnenen Punkte scharen sich für jede einzelne H äufigkeitsziffer, wie ersichtlich, ziemlich eng um je eine G erade, die die G leichungen 11 bezw. 11a besitzt. Für die V eränderlichen in diesen G leichungen, die nach der Methode der kleinsten Q uadrate oder auch zeichnerisch zu ermitteln sind, ergibt sich folgende W ertezusam m enstellung:

ft* * I'1 - r W &

ß) Flächenbefestigung II.

Wegen der geringeren Zahl von Beobachtungen (19 Regenfälle) sind nur die relativen Häufigkeitziffern nt = 0,3 und 0,5 berücksichtigt worden, die die verhältnism äßig sichersten W erte liefern. Die zahlenmäßigen Auswertungsergebnisse können w iederum wie bei Flächenbefestigung 1 (Abb. 9 u. 10) im logarithm ischen Netz zeichnerisch aufgetragen werden.

Man erhält alsdann:

S k

70S 300 WO 500600^ ¿W

700 1mm V)

Abb. 9. Flächenbefestigung I. Kopfsteinpflaster, Regenstärkelinien.

m C' «* c / ßi

0,3 340 0,580 230 0,740

0,5 359 0,585 160 0,750

y) Flächenbefestigung III.

Die Zahl der beobachteten Regenfälle bei Flächen­

befestigung I II beträgt nur vier. Sie ist zu gering, um das oben angew endete Verfahren auch hier d u r c h z u f ü h r e n . Es kommt daher nur eine N äherungs­

lösung in Frage. Von einer zeichnerischen Auf­

tragung der Beobachtungsergebnisse kann infolge­

dessen auch abgesehen w erden.

b) B e s ti m m u n g v o n n, x u n d y . Der Beiwert n möge für Flächenbefestigung I mit/i, für Flächenbefestigung I I mit,«,, und für Flächen­

b e f e s t i g u n g I II mit ,«,„ bezeichnet werden. Der A nteil völlig dichter Steinoberfläche an der Flächenbefesti­

gung I betrug 7 5 % , der Anteil von Sandoberflächc

(F u gen) 25% . Nimmt man ferner a n , daß beim

F u g e n v e r g u ß des Kopfsteinpflasters eine völlige Dich­

tu ng des Pflasters nur zu etwa 9 0 % erreicht w urde, was durch gelegentliches A bblättern der V ergußm asse bedingt ist, so bestehen folgende G leichungen:

Hx = 0,25 fim + 0,75 ,«„'

°.9,«n' = “ n oder (16) = 4 — 3,33 ftu.

Hierin bedeutet ,«„' den Beiwert fi bei völlig dichter Flächenbefestigung, wo Versickerung nicht in Betracht kommt. Setzt man ferner, wie oben angegeben, voraus, daß die Werte x und y für Flächenbefestigung I und II

die gleichen sind, so ergibt sich für die W erte c und z der G leichung 15 die nachfolgende Zusamm enstellung. F erner haben die R egenbeobachtungen in Danzig im langjährigen M ittel unter Zugrundelegung der G leichung 13 für verschiedene relative Häufigkeiten m auf die ebenfalls eingetragenen Werte von C und « g efü h rt10).

F l ä c h e n b e f e s t i g u n g I

Abb.

m II C oc

0,2 0,740 — 0,200 500 0,712

0,3 0,618 — 0,155 401 0,701

0,5 0,565 — 0,155 300 0,689

0,75 0,453 1 — 0,150 235 0,685

F l ä c h e n b e f e s t i g u n g II.

0,3 0,680 I — 0,160 401 0,701

0,5 0,620 1 — 0,165 300 0,689

Die Bestimmung der U nbekannten gem äß Gl. 15 ist durch Aus­

gleichrechnung nach der M ethode der kleinsten Q uadrate durch­

geführt worden und hat die W erte x = 0,567, y = 0,228, ,«, = 0,0214,

¿<„ = 0,0238 ergeben. Damit wird gem äß Gl. 16 «,„ = 0,0064. Will man die letztere Zahl an Hand der B eobachtungsergebnisse nachprüfen, so erhält man beispielsweise für die R egendauer T = 10 min als M ittel­

wert der Regenstärke * = 38,2 1/min, als M ittelw ert der Abflußstärke s = 3,501/min. Nimmt man ferner an, daß die W erte x und y dieselbe Größe wie bei Flächenbefestigung I und II haben, was mit großer W ahr­

scheinlichkeit zutreffen wird, so erhält man zur Bestim m ung von n aus Gl. 10 den Ausdruck

s 3,50 o,567 i a O,228 V’ = — = = <“ iii • 3 8 >2 • 1 0

Die Ü bereinstim m ung erscheint aus- 38,2

ergibt.

woraus sich ,«,„ = 0,0066 reichend.

Man erhält mithin zur Bestimm ung des A bflußbeiw ertes folgende Gleichung:

(17) y, = f l ¿0,567 T0,228 Hierin ist ,« wie folgt einzusetzen:

H- S a n d f l ä c h e ... 0,0064 K o p fs te in p fla s te r...0,0214 Kopfsteinpflaster mit Fugenverguß . . 0,0238.

10) Verf. «) a. a. O. S. 14. Die jährliche Häufigkeit n ergibt sich aus m durch Multiplikation mit ~ = = 5,13 (123 = Zahl der im Zeit­

raum von 24 Jahren in Danzig beobachteten Regenfälle.

300 WO 50060» 8001000mm 700 900

10. Flächenbefestigung I. Kopfsteinpflaster, A bflußstärkelinien.

Danach ergibt sich in A nlehnung an das in D resden11) übliche Verfahren etwa für

a) dichte bebaute Flächen der Innenstadt /j. = 0,0220, b) halbdicht bebaute Flächen; geschlossene V orstädte

,« = 0,0220 • ~ ~ • 0,0065 = 0,0169, c) offen bebaute Flächen, offene Bauweise

,« = 0,0220 • l + 0,0065 ■ ^ = 0,0117,

O O

d) unbebautes Gelände

« = 0,0065.

Die A uswirkung der G leichung 17 möge kurz an einem praktischen Beispiel erläutert w erden. Es werde ein Regenfall angenom m en, der alle Jahre einm al überschritten wird. Für die Regendauer T = 7 min, die in Danzig für die Berechnung der Endstrecken von Regenwasserkanälen Anwendung findet, entspricht dies für Danziger V erhältnisse einer Regenstärke von i = 125 1/sek • ha. Der A bflußbeiw ert ergibt sich für T = 7 min i =

1251/sek • ha nach Gl. 17

bei Flächenbefestigung I zu y = 0,517 II . y> = 0,575 HI . v- = 0,155.

Diese W erte liegen im Rahmen der im allgem einen üblichen Abfluß- beiw erte.

Schließlich möge noch das Ergebnis der in Mailand von P o g g i vor­

genom m enen Beregnungsversuche nachgeprüft w erden. Nach den Angaben von M e 11 i 12) ist eine Pflasterfläche von 255 m2 Größe überregnet worden.

H ierbei ist für * = 112,5 1/sek • ha und T = 67 min ein A bflußbeiwert y = 0,80 beobachtet worden. Die Errechnung von ¡u nach Gl. 17 ergibt

0.8° - O O ^ I O U 112.50,567 ■ 670,228 ’ ’

ein W ert, der sich in befriedigender W eise m it den in Danzig gew onnenen Beobachtungen deckt. Hierdurch findet auch die oben ausgesprochene A nnahm e, daß x und y w ahrscheinlich nur geringen Schwankungen unter­

worfen sind und die dafür gew onnenen Z ahlenw erte auch auf die Ver­

hältnisse anderer Städte übertragen w erden können, eine Stütze.

Abb. 11 stellt für verschiedene W erte von n die Gleichung 17 graphisch dar. Das G ebiet, in das bei Flächenbefestigung I und II die Beobachtungen an der D anziger V ersuchsanlage fallen (zwischen den

u ) G rundsätze, die Entw ässerung des G ebietes der Stadt D resden betreffend, Tiefbauamt D resden. Vergl. auch G e n z m e r, Entwässerung der Städte (H andbuch der Ing.-Wiss.), S. 134.

12) M e l l i , Die D im ensionierung städtischer Kanäle, Schweiz. Bauztg.

1924, Bd. 84, S. 137.

Abflußbeiwertf

532

Kopfsteinpflaster fL-HOOM Sand

«3 ¹⁰⁰

TT*

§ ' i

.1*

200w in Regendauer T

Abb. 11. Abhängigkeit des A bflußbeiwertes von Regendauer und Regenstärke.

relativen Häufigkeiten m = 0,2 und m = 0,75), ist besonders gekenn­

zeichnet. Fernem ist die obere Gültigkeitsgrenze der G leichung 17, wie sie sich aus den langjährigen Danziger Regenbeobachtungen ergibt, einge­

tragen.13) Sie bezieht sich auf eine Regenhäufigkeitsziffer n = » / die für die Berechnung von Regenwasserkanälen etwa die Grenze darstellt Seltener auftretende Regen dürften kaum in Frage kommen. Die ge­

ringe Erw eiterung des G ültigkeitsbereichs über das Gebiet der tatsäch­

lichen Beobachtungen hinaus erscheint durchaus zulässig. Die Darstellung gestattet ferner, die Größe der erreichten Abflußbeiwerte für jede Regen dauer und -stärke abzulesen. Wie ersichtlich, wird der Wert v < = l in keinem Falle erreicht.

Die Einführung der neuen A bflußbeiwerte ergibt namentlich bei größeren Regenhäufigkeitsziffern, gegenüber der bisher üblichen Be­

rechnungsart eine bedeutende V erringerung der der Kanalberechnung zugrunde zu legenden W assermengen. Hiermit Hand in Hand geht eine nicht zu unterschätzende V erringerung der Kanalbaukosten.

Vor allem aber lassen sich durch die gew onnenen Ergebnisse die U nsicherheiten, die der Berechnung von Regenwasserkanälen ja ganz besonders hinsichtlich des A bflußbeiwertes anhaften — man vergleiche die einschlägigen Z ahlentabellen in den Handbüchern —, um ein erheb­

liches Maß verringern. Es wird anzustreben sein, auf diesem Wege w eitere Versuche zu unternehm en und zu diesem Zweck in größerem Umfange, als es bisher geschehen ist, Beobachtungen im großen an dem tatsächlichen Einzugsgebiet von Regenwasserkanälen vorzunehmen. Der­

artige Versuche sind in Danzig kürzlich eingeleitet. Sie dürften nach Abschluß eine w eitere Klärung der Frage der Abflußbeiwerte bringen.

13) Verf.«) a. a. O. Abb. 5.

I d e e n w e t t b e w e r b für den Bau e iner ne ue n R h e i n b r ü c k e bei S p e y e r .

Von R eichsbahnrat Ernst, Berlin.

A l l e R e c h t e V o r b e h a l t e n .

ln der „Bautechnik“ 1929, Heft 6, S. 77, Heft 9, S. 130, und Heft 14, S. 214, w urde über die im August 1928 von der Deutschen Reichsbahn- Gesellschaft ausgeschriebenen öffentlichen Skizzenw ettbew erbe für drei neue R heinbrücken1) im allgemeinen und über das Ergebnis des W ettbew erbs für die neue Rheinbrücke bei L u d w i g s h a f e n - M a n n h e i m berichtet.

Abb. 1. Eisenbahn- und Straßen-Schiffbrücke bei Speyer.

Der zweite Ideenw ettbew erb betraf eine neue Rheinbrücke bei S p e y e r . An Stelle der seit dem Jahre 1872 bestehenden Eisenbahn- und Straßen- Schiffbrücke (Abb. 1) soll eine eingleisige Eisenbahnbrücke und g e t r e n n t d a v o n , aber auf gem einsam en U nterbauten, eine Straßenbrücke errichtet werden.

Den Bewerbern wurden folgende Unterlagen zur Verfügung gestellt:

1. ein Lageplan der Baustelle;

2. ein Längsschnitt in der neuen Brückenachse im Maßstab 1 :500 (Abb. 2), in dem neben dem Höhenplan der Schienenoberkante der neuen Eisenbahnbrücke die von Einbauten der Brückenkonstruktion und die bei A ufstellung der Brücke von G erüsteinbauten frei zu haltenden Räume angegeben waren. Für die Strombrücken waren 9 Vergl. „Die Bautechnik“ 1928, Heft 50, S. 734, und Heft 55, S. 844.

zwei ungleiche Öffnungen von rd. 157 und rd. 100 m Lichtweite vorgesehen; der m ittlere Strompfeiler durfte in der Brückenachse nicht verschoben w erden. Die anschließenden je rd. 270 m langen Flutbrücken auf dem rechten Ufer durften wegen der Hochwasser­

abführung nicht mehr als neun Öffnungen (acht Zwischenpfeiler) aufweisen. Die Stützweite der nach M öglichkeit vollwandig auszubildenden F lutüberbauten durfte jedoch 30 m auch ü b e rs c h re ite n . Während nach den Bedingungen der Baugrund bei den Strom überbauten Bogenschübe und Züge hängeartiger Tragwerke nicht zuließ, war die Form der Flutüber­

bauten nicht auf Balkenbrücken be­

schränkt;

3. Q uerschnitte im Maßstab 1 :100 (Ab­

bild. 3). Die Eisenbahnbrücke sollte über dem Strom eine lichte Breite von m indestens 4,46 m erhalten. Die zur V erfügung stehende Bauhöhe (von Schienenoberkante bis Konstruktions­

unterkante) betrug für die Stromüber­

bauten 1,87 m. Für die Straßenbrücke war vorläufig der in A bb.3a angegebene 1. Ausbau vorgesehen; es war aber schon jetzt auf den für später beabsichtigten, in Abb. 3a dar­

gestellten 2. A usbau Rücksicht zu nehm en. Die Bauhöhe betrug hier nur 1,7 m. Bei den F lutüberbauten beider Brücken konnte das Tragwerk ganz unter die Fahrbahn verlegt werden, da hier eine Bauhöhe von m indestens 7,5 m vorhanden war. Der Abstand der inneren H auptträger der beiden Brücken sollte mindestens 4 m betragen. Eisenbahn- und Straßenbrücke durften nicht zu einem Bauwerk vereinigt w erden;

4. zwei von ober- und unterstrom aufgenom m ene Lichtbilder der Brückenbaustelle.

Die Bewerber hatten zu liefern: einen Grund- und einen Aufriß der Bauwerke im M aßstab 1 :500, Q uerschnitte durch die Strom- und Fiut- überbauten im M aßstab 1 :100 und zwei in die beigegebenen Lichtbilder eingezeichnete Perspektiven. Zeichnungen und Bilder waren kurz zu

5 IQisoK.U.K., , 707,37 Schiß. O.K.

t o i . 9i 55K.UK.____________

r^r^T,^T,~~rrrjr7Ti'rrrTRrrp^Tr^rrrTrT^T^yTr7n^^~7rrr,,r~r^,^ri^^ßß

- 91,25 ü. P.P. (+2,55S p .P ) 6 t IV 7923 89,25 Ü. H. H. (+ Q 55SpP) nach Speyer

nach Lusshof 96,30

am

\S155 ü.PP. (+885Sp.P)H.PW. Dez. 7882

\ \ .707.37 Schie.O.K. .70550KUK.

von Einbauten d er K onstruktion fr e i zu hatten von Gerüstein bauten bei Aufstellung d er Brüche freizuhaften

Abb. 2j Längsschnitt in der neuen Brückenachse.

1. /lusbau e rlä u te rn . Festigkeitsberech­

n u n g e n , Kostenermittlung und

A n g a b e n über G ründungen

waren nicht verlangt. Die Wahl der Baustoffe war frei­

gestellt. Den statischen V er­

hältnissen der Eisenbahnbrücke

w ar der Lastenzug N der ns,so

B erech n u n gsgru n d lagen fü r eiserne E ise n b a h n b rü c k e n (BE) von 1925 z u g r u n d e z u le g e n .

Das Preisgericht trat am ¿.Ausbau 6. und 7. Februar 1929 zu- 4i-|--- sammen. Es bestand aus - --- L w . folgenden Herren:

M inisterialdirektor Kn a u t , so

R eich sverkeh rsm in isteriu m , f ' -x '

als V o rsitze n d e m ;

Ministerialrat 2)r.=3ng. E l l e r b e c k , R eichsverkehrsm inistcrium ; Reichsbahndirektor Geh. Baurat $r.=3ng. S c h a p e r , Deutsche Reichs­

bahn-Gesellschaft;

Reichsbahnoberrat W e id m a n n , Deutsche Reichsbahn-Gesellschaft;

Ministerialrat V i l b i g , Bayerisches Staatsm inisterium des Innern;

Geh. Baurat Prof. Dr. Theodor F i s c h e r , M ünchen;

Ministerialdirektor Dr. F u c h s , Präsident der Badischen Wasser- und Straßenbaudirektion in K arlsruhe;

Ministerialrat Prof. Dr. H i r s c h , H ochbaureferent des Badischen Staatsministeriums der Finanzen;

Oberregierungsbaurat U l l m a n n , Speyer.

Herr Ministerialrat V il b i g war verhindert, an den Beratungen teil­

zunehmen.

Von den eingegangenen 125 Entw ürfen w urden im 1. Prüfungsgang einstimmig 71 Entwürfe ausgeschieden. Im 2. Prüfungsgang w urden 29 Ent­

würfe und im letzten Prüfungsgang 9 Entw ürfe ausgeschlossen, so daß für die engste Wahl 16 Entwürfe verblieben. Im folgenden sollen zunächst diese 16 Entwürfe besprochen w erden; die gegebenen Erläuterungen („ “) stellen jeweils das Gutachten des Preisgerichts dar. Einige A bbildungen weiterer charakteristischer Entwürfe mit kurzen Erläuterungen aus den Begleitberichten der Verfasser mögen den Ü berblick über die eingereichten Arbeiten vervollständigen.

Während bei dem W ettbew erb für die neue Rheinbrücke bei Ludwigs­

hafen-Mannheim die H auptschw ierigkeit in der Forderung lag, das neue Bauwerk der bestehenden Brücke nach M öglichkeit anzupassen, wurde die Lösung hier durch die verschiedenen W eiten der beiden Stromöffnungen und durch die Flutöffnungen auf einer Seite der Strom brücke erschwert.

Eine weitere Schwierigkeit trat hinzu durch die gebotene Rücksicht auf den ehrwürdigen Dom von Speyer. Das Preis­

gericht war übereinstimmend der Ansicht, daß die Einfügung der Brücke in das von dem Dom beherrschte G esam tbild und die sich daraus ergebende U nterordnung der Brücke von ausschlaggebender Be­

deutung sein müsse. U nter den zwei großen Gruppen — Bogen- und Balken­

träger — hielt die Mehrzahl des Preis­

gerichts bei den Strom überbauten den Bogenträger mit Rücksicht auf den Dom für die bessere Lösung. U nter den Bogen­

trägern selbst wurde die Lösung mit zwei Bogenträgern über den beiden Strom­

öffnungen gegenüber dem Vorschläge mit nur einem Bogen in der H auptstrom ­ öffnung bevorzugt, weil der Unterschied in der Überbrückungsart der beiden Strom ­ öffnungen durch ihre Stützw eite nicht hinreichend begründet erschien. W eiter erschien dem Preisgericht die Lösung mit zwei vollwandigen Bogenträgern besser als die mit zwei versteiften Stabbogen, da die Wirkung des Bogenträgers für den Beschauer klarer in Erscheinung tritt als die Wirkung des versteiften Stabbogens.

1. P r e i s : 9000 R.-M. Entwurf' Nr. 35. Kennzahl 343 343. Ver­

fasser: Baurat ®r.=3ng. F r i e d ­ ric h V oß, Kiel, unter M itwir­

kung von Landesbaurat K l a t t , Kiel (Abb. 4 u. 5).

z Ausbau

Abb. 3 a.

Q uerschnitt der Strombrücke.

Z.Ausbau Abb. 3b.

Querschnitt der Flutbrücke.

„ S t r o m ü b e r b a u t e n : Zwei vollwandige Bogenträger mit Zugband von 160,5 bezw. 106,4 m Stützweite. Entfernung der H auptträger der Straßenbrücke 9,5 m, der Bahnbrücke 8,0 m. Höhe des Stegbleches im Scheitel 2,3 bzw. 1,8 m, an den Kämpfern 4,1 m. Pfeilhöhe der Bogen 21,4 bezw. 13,3 m über dem Zugband, das rd. 3 m über den Auflagern liegt. Entfernung der H ängestangen und Q uerträger 9,63 bezw. 8,4 m.

Die Q uerträger sind mit den Zugbändern vernietet. Bei der Bahnbrücke sollen die Fahrbahnträger das Zugband dadurch entlasten, daß die Längs­

träger auch untere K ontinuitätsplatten erhalten, von Endquerträger zu E ndquerträger durchlaufen und mit dem unteren V erband vernietet werden.

Bogen- und Fahrbahnw indverband.

F l u t ü b e r b a u t e n : Zwei Gruppen von je über vier Öffnungen durch­

laufenden einwandigen Blechträgern von je 33,7 m Stützweite. Stegblech­

höhe in der M itte der Öffnungen 2,5 m, an den Auflagern 3 m. E nt­

fernung der H auptträger der Straßenbrücke 7,5 m, der Bahnbrücke 2 m.

Die Fahrbahnkonstruktion der Straßenbrücke ist halb versenkt. Entfernung der Q uerträger rd. 5,6 m. Die Bahnbrücke zeigt Schwellen auf den H aupt­

trägern. Verfasser macht den Vorschlag, die Fußw ege auf der Flutbrücke 3,5 m breit zu machen, dam it die G eländer im zw eiten A usbauzustand über die ganze Brückenlänge in einer Ebene durchlaufen.

Von den Lösungen, die Bogenträger über beiden Stromöffnungen vor­

sehen, erscheint dem Preisgericht dieser Entwurf in der Linienführung und technischen Ausführung als der b este.“

Abb. 4 zeigt das Bauwerk stromabwärts, Abb. 5 stromaufwärts ge­

sehen.

2. P r e i s : 7000 R.-M. Entwurf Nr. 60. Kennzahl 222221. Ver­

fasser: K a rl R o t e r m u n d , A rchitekt B. D. A. Bremen, R ic h a r d

Abb. 4. 1. Preis. Entwurf Nr. 35. Kennzahl 343 343.

Abb. 5. 1. Preis. Entwurf Nr. 35. Kennzahl 343 343.

Abb. 6. 2. Preis. Entw urf Nr, 60, Kennzahl 222 221,