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Sprungwehr (Leaping Weir)
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Seite gültig für MIKE+ 2022
Einleitung
Di folgenden Ausführungen basieren auf unserem Online-Workshop "Sonderbauwerke in MIKE+".
Laden Sie die Excel-Tabelle zur Ermittlung der QQ-Beziehung LeapingWeir_v11.xlsx und das MIKE+ Beispielmodell mp22strasseneinlauf herunter.
Hydraulische Grundlagen
Die hier vorgestellte hydraulische Berechnung basiert auf den von Hager und Oliveto ermittelten Zusammenhängen, wie sie unter anderem in der Publikation "Anlagen zur Behandlung von Mischwasser" des VSA erklärt sind.
In der Excel-Tabelle LeapingWeir_v11.xlsx ist die Zulaufleitung gegeben mit :
- Durchmesser Zufluss Do = 0.900 m
- Gefälle J = 5.5 %
- Stricklerrauhigleit Kst = 85
Die kritische Zulaufmenge beträgt Qkrit = 0.250 m3/s. Näherungsweise ergibt sich der Abstand des oberen Endes der Begrenzungskurve mit x = 0.666 m.
Breite und und Länge der Öffnung werden variiert, bis Qab dem Qkrit entspricht. In unserem Fall ist böff = 520 mm und dL = 685 mm.
Die verschiedenen Abflussmengen passend zur Abflusshöhe im Zulauf sind im ersten Diagramm dargestellt.
Die QQ-Beziehung zwischen Zulaufmenge und Ablaufmenge Richtung Kläranlage ist im zweiten Diagramm dargestellt. Sie greift auf die Spalten Qm und Qab der Tabelle zu. Diese Werte sind nach MIKE+ zu kopieren.
Straßeneinlauf
Straßeneinläufe in MIKE+ funktionieren ähnlich wie ein Sprungwehr. In Abhängigkeit von einer Zulaufmenge verfügen sie über ein bestimmtes Schluckvermögen, das einen mehr oder minder großen Anteil des anströmenden Wassers aufnimmt. Die Werte wurden für verschiedene Ausbildungen von Straßeneinläufen und für verschiedene Gefälle ermittelt. Sie werden als QQ-Beziehung in MIKE+ eingegeben.
Beispielmodell
Unser Beispielmodell mp22strasseneinlauf verfügt über eine Zulaufleitung, eine direkt anschließende Entastungsleitung, einen seitlich versetzten Knoten, tiefer liegenden Knoten, der den Straßeneinlauf aufnimmt, und den Ableitungskanal Richtung Kläranlage.
Wir erstellen in den Wertetabellen eine QQ-Beziehung und kopieren die Werte aus der Excel-Tabelle herein:
MIKE+ fasst je Typ von Straßeneinlauf die QQ-Beziehungen für verschiedene Gefälle als "Fangzone" zusammen. Nachdem wir nur ein Gefälle benötigen, müssen wir eine Fangzone mit genau einer QQ-Beziehung festlegen:
Schließlich versehen wir den Straßeneinlauf mit seinen geometrischen und hydraulischen Parametern, inklusive dem Verweis auf die Fangzone:
Simulationslauf und Ergebnisse
Der Simulationslauf hat eine linear ansteigende Zulaufrandbedinung:
Er geht über 50 Minuten mit einem fixen Zeitschritt von 5 Sekunden:
Greift man die Zeitserien von Zulauf, Abflauf und Entlastung aus den Ergebnissen ab (gelb) und stellt sie der Vorgabe aus der Excel-Tabelle (blau) gegenüber, ergibt sich eine gute Übereinstimmung:
