Das Programm
Hydraulik
ist ein Programm zur Berechnung von
allgemeinenProblemen
im wasserbaulichen Bereich.
Als einfaches
Hilfsmittel
für den Ingenieur umfasst es unter anderem
folgende
Berechnungsteile:
Geschlossene
Profile |
Vereinigungsbauwerk |
offene Gerinne |
vollkommene Überfälle |
unvollkommene Überfälle |
Tosbecken |
Ausflüsse aus Seitenöffnungen |
Ausflüsse unter Schütz |
Wasserspiegelberechnungen |
Streichwehre |
| Erweiterung Hydraulik II |
Sammelrinne |
Regenüberlauf Typ a (Streichwehr mit niedriger Wehschwelle)
|
Regenüberlauf Typ b (Streichwehr mit hochgezogener
Wehrschwelle)
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Regenüberlauf Typ c (Leaping weir)
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Das Programm
berücksichtigt
die neusten Normen, Empfehlungen und Erkenntnisse.
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| Geschlossene
Profile
Kreis- oder
Ei-Profile
können nach Strickler oder Prandtl-Colebrook berechnet
werden.
Zudem ist ein horizontaler Sohleneinbau beim Kreisprofil möglich.
Geschlossene
Rechteck-
und Torbogenprofile werden nach Strickler berechnet.
Neben der
Angabe nach
welcher Berechnungsmethode und mit welchem Profil gerechnet werden
soll,
werden die Angaben Gefälle, Widerstandsbeiwert und Abflussmenge
benötigt.
Beim Kreisprofil wird der Durchmesser, beim Eiprofil die Breite und
beim
Rechteck-/Torbogen-Kanal die Breite und die Gesamthöhe verlangt.
Der Einfluss nach
Thormann
kann berücksichtigt werden.
Das Programm
warnt ,
wenn die Bussinesq-Zahl grösser als 6 wird. Zudem wird bei der
Resultat-Ausgabe
auf dem Drucker zusätzlich neben der Bussinesq-Zahl die totale
Gemischmenge
QG , der Luftanteil QL im Gemisch, die Gemischgeschwindigkeit vG sowie
die Luftkonzentration C in % ausgegeben.
Das Programm
ermittelt
:
- Abflusszustand
(strömend
oder schiessend)
-
Normalabflusstiefe
sowie kritische Abflusstiefe
-
Energiehöhe sowie
kritische Energiehöhe
-
Normalabfluss-Geschwindigkeit
sowie kritische Geschwindigkeit
- Menge,
Geschwindigkeit,
Tiefe und benetzte Fläche bei voller, maximaler und 85%-iger
Füllung
-
Wasserspiegelbreite,
benetzte Fläche, benetzter Umfang, Schwerpunkt ab Wsp,
Wasserdruck,
Froud-Zahl, Füllungsgrad, Füllhöhe in % usw...
- ggf.
Lufteintrag (
Boussinesq-Zahl, QG , QL , vG , Luftkonzentration )
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| Vereinigungsbauwerk
Das Ziel, den
ankommenden
Zufluss unter minimalem Energieverlust in einen Vereinigungskanal
abzuleiten,
wird mit diesem Programmteil erreicht.
Dazu wird neben
den Abflusstiefen,
den Geschwindigkeiten sowie anderen Werten auch die
Wasserspiegeldifferrenz
sowie die notwendigen Sohlenabstürze berechnet.
Neben den
entsprechenden
Zuflüssen, Rohrdurchmessern, Gefällen und Rauhigkeiten sind
folgende
Eingaben erforderlich :
- Winkel zwischen
dem
ankommenden und abgehenden Hauptsammelkanal
- Winkel zwischen
dem
abgehenden Hauptsammelkanal und dem Seitenkanal
-
Trockenwetterabfluss
- Länge des
Hauptsammelkanals
im Schacht
Die Berechnung
erfolgt
gemäss SIA-Empfehlung. Es wurde die bekannte Abflussformel von
Strickler
verwendet. Der Einfluss nach Thormann wird automatisch
berücksichtigt.
Die Berechnung
der Wasserspiegeldifferenz
erfolgt nach Favre.
Die Berechnung
der Sohlenabsturzhöhe
erfolgt nach Kropf oder nach Hager .
Wassersprünge
im
Vereinigungsbauwerk
werden nicht unterstützt.
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| offene
Gerinne
Die
Anflussmengen oder
die Abflusstiefen lassen sich von Profilen wie Rechteck, Trapez (mit
unterschiedlichen
Wandneigungen) und U-Profil berechnen.
Neben der
Angabe mit welchem
Profil (Rechteck, Trapez, U-Profil) gerechnet werden soll, werden die
Angaben
Gefälle, Widerstandsbeiwert und Abflussmenge oder Abflusstiefe
benötigt.
Die gesuchte
Grösse
(Abflussmenge oder Abflusstiefe) kann gewählt werden.
Beim Rechteck
wird die
Sohlenbreite, beim Trapez die Sohlenbreite sowie die beiden
Wandneigungen
und beim U-Profil die Breite verlangt.
Die Berechnung
erfolgt
gemäss der Abflussformel von Strickler.
Neben dem
Abflusszustand,
der Energiehöhe, der Geschwindigkeit und der Froude-Zahl werden
alle
kritischen Werte ( hk , Hk , vk ) ausgegeben.
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| vollkommene
Überfälle
Dieser
Abflussvorgang
liegt vor, wenn Wasser über die Oberkante eines Staubauwerkes
überläuft.
Beim vollkommenen Überfall wird der Abfluss nicht vom Unterwasser
her beeinflusst. Die Abflusshöhe hinter dem Überfall liegt so
tief, dass er den Abfluss nicht beeinträchtigt.
Nach der
Gestaltung der
Wehrkrone werden unterschieden :
-
ausgerundetet (rundkronige)
Wehre, wie zum Beispiel
Stauwehre
und
Hochwasserüberfälle
- scharfkantige
Wehre,
zum Beispiel Messwehre zum Messen des Abflusses Q
- breitkronige
Wehre,
zum Beispiel als Grundwehre und
Sohlenschwellen
in Flüssen oder als überströmte Bauwerksteile
Es sind
folgende Eingaben
erforderlich :
-
Überfallbreite
b
- Beiwert
-
Anlaufgeschwindigkeit
vo
- Abflussmenge Q
Der aufrufbare
Hilfetext
gibt einen Überblick über die Überfallbeiwerte.
Die Berechnung
erfolgt
nach der Formel von Poleni.
Auf Grund der
notwendigen
Angaben wird der Absturz berechnet und die Ergebnisse wie
Überfallhöhe
ho im ungestörten Bereich, die Energiehöhe H und die
Höhe
hk über der Wehrkrone (Rechteckprofil) ermittelt.
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 |
| unvollkommene
Überfälle
Beim
unvollkommenen Überfall
handelt es sich nicht um einen Bauwerkstyp, sondern um einen
hydraulischen
Zustand am Überfallbauwerk. Der Abflusszustand eines
unvollkommenen
Überfalls liegt dann vor, wenn der Abfluss über den
Überfall
durch einen entsprechend hohen Wasserstand hu des Unterwassers
über
der Wehrkrone beeinflusst wird.
Es sind folgende
Eingaben
erforderlich :
- Wehrkronenform
-
Überfallbreite
- untere
Abflusstiefe
-
Anlaufgeschwindigkeit
-
Abflussmenge
Bei der
Berechnung nach
Jakoby (Wasserkraft und Wasserwirtschaft) sind die Angaben des
Beiwertes
sowie die Wehrhöhe w nicht erforderlich. Demzufolge sind diese
Eingaben
inaktiv.
Bei der
Berechnung nach
Poleni ist zusätzlich der Beiwert und ggf. die Wehrhöhe
erforderlich. Die Wehrhöhe ist nur beim Normalprofil, d.h. beim
Typ
Wehrkrone OW lotrecht, notwendig.
Automatischer
Vorgabewert
bei der Berechnungsmethode nach Poleni gemäss momentan gesetztem
Wehrkronen-Typ.
Der aufrufbare
Hilfetext
gibt einen Überblick über die Überfallbeiwerte.
Es stehen zwei
verschiedene
Berechnungsmethoden zur Auswahl.
- Berechnung nach
Jakoby
- Berechnung nach
Poleni
mit zusätzlichem Abminderungskoeffizienten c
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 |
| Tosbecken
Tosbecken sind
in der
Regel betonierte Becken, die unmittelbar an einen Überfall, eine
Schussrinne
oder ein anderes Bauwerk anschliessen und in denen bei jedem Abfluss,
auch
beim grössten, der Wechselsprung und damit der Abbau
überschüssiger
hydraulischer Energie sicher stattfinden soll.
Neben der
Wehrbreite,
der unteren Abflusstiefe, der Absturzhöhe, dem
Überfallbeiwert
und der Anlaufgeschwindigkeit ist die Abflussmenge notwendig.
Neben der Form
des Überfallrückens
wird die Tosbeckenlänge, die Wassertiefen sowie die
Geschwindigkeit
berrechnet. Auf Grund der Gegebenheiten wird zudem die allenfalls
notwendige
Gegenschwelle automatisch ermittelt.
Für den
Überfall
wird die Berechnungsformel von Poleni verwendet.
Die Form des
Überfallrückens
wird nach der Formel des amerikanischen Corps of Engineers (USCE)
berrechnet.
Die
Tosbeckenlänge
ergibt sich aus dem Diagramm des amerikanischen Corps of
Engineers
(USCE)
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| Ausflüsse
aus
Seitenöffnungen
Dieser
Programmteil ermöglicht
die Berechnung des freien, teilweise bedeckten und vollständig
bedeckten
Ausflusses aus einer Seitenöffnung. Die Öffnung kann dabei
rechteckig,
rund oder beliebig sein. Eine Wandneigung wird bei der rechteckigen und
beliebigen Öffnung beim freien Ausfluss berücksichtigt.
Auf Grund der
gewählten
Querschnittsöffnung werden alle notwendigen Angaben wie zum
Beispiel Wandneigung, Durchmesser (Kreis), Öffnungsbreite /
Öffnungshöhe
(Rechteck), Ausflussfläche (beliebige Fläche), Beiwert der
Öffnung
und Anlaufgeschwindigkeit eingegeben.
Zudem wird die
obere
Höhe ho bis UK-Ausfluss bzw. bis Mitte Ausfluss verlangt.
Sofern
es sich bei der Ausflussart um einen bedeckten Ausfluss handelt, muss
zusätzlich
die Höhe ab dem Wasserspiegel hu bis UK Öffnung nach dem
Ausfluss
eingegeben werden.
Die Berechnung
des freien
und vollständig bedeckten Ausflusses erfolgt nach den bekannten
Formeln.
Die
theoretische Erfassung
des teilweise rückgestauten Ausflusses aus Seitenöffnungen
bereitet
Schwierigkeiten. Der Gesamtausfluss ergibt sich zusammengesetzt
aus
zwei Teilausflüssen Qo (freier Ausfluss) und Qu (Abfluss aus einer
vollständig rückgestauten Öffnung).
Es wird die
gesuchte Abflussmenge,
die Ausflussgeschwindigkeit sowie die Ausflussfläche ausgegeben.
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 |
| Ausflüsse
unter
Schütz
In diesem Teil
wird der
stationäre Ausfluss aus Schützöffnungen als ebener Fall
behandelt.
Über die
horizontal
angenommene Sohle wird Wasser durch einen scharfkantigen
Planschütz
mit der Höhe a und der Schützbreite b bis auf die Höhe
ho
angestaut.
Es wird
zwischen zwei
Formen unterschieden.
- Freier Ausfluss
- Bedeckter
Ausfluss
Nach dem
gewählten
Abfluss-Typ (unten schiessend, unten strömend mit freiem
Ausflussstrahl
oder unten strömend mit bedecktem Ausflussstrahl) sind alle
notwendigen
Werte einzugeben.
Die untere
Abflusstiefe
ist nur bei strömendem und bedecktem Abfluss notwendig.
Auf Grund der
bekannten
Wasserspiegellage im Unterwasser (schiessend, strömend mit freiem
Ausflussstrahl oder strömend mit bedecktem Ausflussstrahl)
lässt
sich die Abflussmenge bei einem teilweise gezogenen Schütz
berechnen.
Zusätzlich
wir die
kleinste Wassertiefe nach dem Schütz bzw. die Wassertiefe beim
Wassersprung
ermittelt. Als weiteres werden die entsprechende(n) Geschwindigkeit(en)
berechnet.
Bei einem
strömenden
Zustand und der Wahl "Ausflussstrahl bedeckt", erkennt das Programm
automatisch,
ob es sich wirklich um einen bedeckten Ausfluss handelt und gibt
andernfalls
eine entsprechende Warnmeldung aus.
Neben der
errechneten
Abflussmenge wird die kleinste Wassertiefe die Geschwindigkeit(en)
sowie
ggf. Distanz bis zum Wassersprung, die Wassersprunglänge und die
Tiefe
nach dem Wassersprung ausgegeben
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| Wasserspiegelberechnungen
Der
Normalabflusszustand
ändert sich mit einer Veränderung des Gefälles, der
Rauhigkeit
und der Querschnittsgeometrie. Verschiedene Gerinnezustände wie
Gefällsknick,
Rauhigkeitswechsel, seitliche Erweiterung, seitliche Verengung sowie
Senk-
und Staukurven werden in verschiedenen Profilen
berücksichtigt.
Auf Grund der
gewählten
Gegebenheiten und des gewählten Profils sind die entsprechenden
Eingaben
wie Breiten oder Durchmesser, Wandneigungen, Gefälle, Rauhigkeiten
und Abflussmenge notwendig.
Um die
Übersicht
und das einfache Handhaben zu gewährleisten, passt sich die
Eingabemaske
automatisch der definierten Gegebenheiten bzw. der Profilwahl an.
Bei den
geschlossenen
Profilen wie Kreis- und Ei-Profil lässt sich wie üblich der
Einfluss
von Thormann berücksichtigen.
Mittels der
Taste "Einstellungen"
lassen sich die Werte für Ausgangs-Sohlenkote, Schrittweite der
Stationierung,
Berechnung bis Stationierung und Abbruchkriterium definieren.
Das Programm
ermittelt
u.a. die Abflusstiefe bei jeder Stationierung und berücksichtigt
automatisch
einen allf. Wassersprung. Das Programm gibt bei ungenügender
Dimensionierung
beim Ei- bzw. Kreis-Profil eine entsprechende Warnmeldung aus.
Nach einer
erfolgreichen
Berechnungen können die Resultate am Bildschirm angesehen werden.
Die Ausgabe lässt sich mittels vertikaler Bildlaufleiste scrollen.
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 |
| Streichwehre
Streichwehre
sind parallel
oder nahezu parallel zur Fliessrichtung in Gerinnen angeordnete
seitliche
Überfälle. Sie werden zum Beispiel als Entnahme- oder
Entlastungsbauwerke
bei Bewässerungs-, Kraftwerkskanälen, zur
Regenwasserableitung
bei der Mischkanalisation und zur seitlichen Hochwasserableitung bei
eingedeichten
Flüssen verwendet.
Es werden
folgende Eingaben
erwartet :
Breite oben,
Breite unten,
Wehrhöhe, Beiwert, Zufluss oben, Abfluss unten sowie die untere
Abflusstiefe.
Steigende
Wasserspiegellage
:
Wir wenden hier
das bisher
gebräuchlichste Berechnungsverfahren nach Poleni an. Danach
wird das Streichwehr wie ein normaler Überfall mit der mittleren
Überfallhöhe
hm berechnet. Es wird jedoch nur der strömende Normalabfluss ohne
Fliesswechsel bis Fro < 0.75 bzw. der schiessende
Normalabfluss
ab Fro > 1.5 berücksichtigt.
Fallende
Wasserspiegellage
:
Der schiessende
Normalabfluss
kommt wegen seiner geringen Abflussleistung selten zur Anwendung. Der
Überfall-Beiwert
der Poleni - Formel wird in diesem Fall nach Stopsack (1979) bzw.
Subramanya (1972) für Fro > 1.5 entsprechend
berechnet.
Neben der
seitlichen Ausflussmenge
wird die gesuchte Wehrlänge ausgegeben.
Zudem wird die
Überfallhöhe
h1 am Wehranfang bzw. h2 am Wehrende sowie die Geschwindigkeiten und
Froud-Werte
ausgegeben.
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Sammelrinne
Zusatz in Hydraulik II
Sammelrinnen oder Sammelkanäle sammeln das seitlich zufliessende
Wasser und leiten es in Längsrichtung weiter. Berücksichtigt
wird hier das übliche Rechteckprofil.
Es werden lediglich folgende Definitionen benötigt:
Rinnegefälle, Rauhigkeit, Rinnenbreite, Rinnenlänge, Zufluss
und untere Abflusstiefe.
Die Reibungsverluste sind vernachlässigbar klein und werden nicht
berücksichtigt.
Nach dem Impulssatz ergibt sich die höchste Aufstau-Wassertiefe ho.
Der Ausdruck enthält alle Eingaben sowie die entsprechenden
Resultate
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Regenüberlauf Typ a (Streichwehr
mit niedriger Wehschwelle)
Zusatz in Hydraulik II
Hier handelt es sich um ein Streichwehr mit niedriger Wehrschwelle
(ein- oder zweiseitig)
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Regenüberlauf Typ b (Streichwehr
mit hochgezogener Wehrschwelle)
Zusatz in Hydraulik II
Hier handelt es sich um ein Streichwehr mit hochgezogener Wehrschwelle
(ein- oder zweiseitig)
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Regenüberlauf Typ c (Leaping weir)
Zusatz in Hydraulik II
Beim Leapingwehr handelt es sich um einen Regenüberlauf mit
Bodenöffnung
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Hydraulik -
Prospekt
(ca. 3.0MB) 
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Verkaufspreis:
- Hydraulik I : Fr.
3'250.-- (exkl.
MWSt.) Miete
Fr.160.--/Mt.
- Hydraulik
II : Fr.
3'850.-- (exkl.
MWSt.) Miete
Fr.190.--/Mt.
(Die
Mindest-Mietdauer
beträgt
3 Monate. Beim Kauf werden 80% der bezahlten Mieten
für dieses
Programm auf 18 Monate zurück angerechnet.)
Lieferung ins
Ausland zuzüglich Versandkosten, gegen Vorauszahlung
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