In welchen Trimestern wird an der HSU das Thema Wasserbau im Studium Bauingenieurwesen aufgegriffen?
Wasserbau im 6. Trimester.
Hydrologie, Wasserwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft schon im 1. und 2. Trimester
Wie ist die Lage der großen Fließgewässer sowie wichtiger Kanäle in Deutschland?
In welchem Kanal liegt das Schiffshebewerk Scharnebeck?
Im Elbe-Seiten-Kanal
Was sind Binnenschifffahrtsstraßen und was sind Seeschifffahrtsstraßen?
Binnenschifffahrtsstraßen sind Wasserstraßen im Landesinneren, die für die Schifffahrt bestimmt sind.
Seeschifffahrtsstraßen sind Wasserstraßen auf dem Meer oder in küstennahen Gewässern, die für den Seeverkehr bestimmt sind.
Besonderheit: Nord-Ostsee-Kanal -> Er verbindet Nordsee und Ostsee und wird überwiegend von Seeschiffen genutzt. Rechtlich zählt er zu den Seeschifffahrtsstraßen obwohl es baulich gesehen ein Kanal ist.
Wie funktioniert der Wasserkreislauf der Erde und was sind die Einflussfaktoren ?
Der Wasserkreislauf besteht aus:
Verdunstung → Kondensation → Niederschlag → Versickerung/Abfluss → Rückfluss in Gewässer → erneute Verdunstung
Die wichtigsten Einflussfaktoren sind:
Sonne
Temperatur
Wind
Vegetation
Boden
Topografie
menschliche Eingriffe
Was versteht man unter einer Flussbegradigung? Worin besteht der Nutzen dieser Maßnahme?
Flussbegradigung ist die künstliche Verkürzung und Geradlinigmachung eines Flusses durch die Beseitigung von Flussschlingen, der Befestigung des Ufers und dem Ausbau des Flussbetts. Sie dient vor allem der Verbesserung der Schifffahrt, der Landgewinnung und dem schnelleren Wasserabfluss, kann jedoch ökologische Nachteile und eine erhöhte Hochwassergefahr flussabwärts verursachen.
Was ist der Unterschied zwischen einem Fließgewässer und einem Kanal?
Was ist ein Einzugsgebiet?
Einzugsgebiet = gesamte Fläche, die Wasser zu einem bestimmten Gewässer liefert.
Was ist der Niederschlags-Abfluss-Prozess?
Dieser Prozess beschreibt, was mit Niederschlag passiert. Dieser verdunstet, fließt ab oder versickert. daraus ergibt sich die Wasserhaushaltsgleichung.
Welche Niederschlagstypen gibt es?
Konvektionsniederschlag
Entsteht durch starke Erwärmung der Erdoberfläche.
Warme Luft steigt auf, kühlt ab und bildet Regenwolken.
Typisch: kurze, starke Regenschauer und Gewitter.
Steigungsniederschlag (orographischer Niederschlag)
Feuchte Luft wird an einem Gebirge zum Aufsteigen gezwungen.
Beim Aufsteigen kühlt die Luft ab und es regnet.
Typisch auf der Luvseite von Gebirgen.
Frontniederschlag
Entsteht beim Zusammentreffen von warmer und kalter Luft.
Die warme Luft steigt über die kalte Luft auf und kühlt ab.
Typisch bei Tiefdruckgebieten.
Wie kann ein punktueller Niederschlag gemessen werden?
Ein punktueller Niederschlag wird mit einem Niederschlagsmesser (Regenmesser/Pluviometer) an einem festen Messpunkt erfasst.
Dabei wird die Niederschlagsmenge gesammelt und als Niederschlagshöhe in Millimetern (mm) angegeben.
1 mm Niederschlag = 1 Liter Wasser pro Quadratmeter (1 l/m²).
Hellmann-Regenmesser (klassisches Sammelgefäß)
Kippwaagen-Regenmesser (automatische Messung)
Wäge-Regenmesser (Messung über Gewichtsänderung)
Wie kann Verdunstung gemessen werden?
Verdunstung wird meist mit einem Verdunstungsmesser (Evaporimeter) gemessen.
Das gebräuchlichste Verfahren ist die Verdunstungsschale (Klasse-A-Verdunstungspfanne):
Eine mit Wasser gefüllte Schale wird im Freien aufgestellt.
Die Abnahme des Wasserstands wird regelmäßig gemessen.
Daraus wird die Verdunstungsmenge berechnet.
Verdunstung wird meist in mm oder l/m² angegeben.
1 mm Verdunstung = 1 l Wasser pro m².
Lysimeter: Misst Wasserverluste eines Bodenkörpers einschließlich Pflanzenbewuchs.
Meteorologische Berechnungsverfahren: Ermittlung aus Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind und Sonneneinstrahlung.
Was beschreibt die Abflusskurve?
Eine Abflusskurve stellt den Abfluss Q eines Gewässers über den Wasserstand h dar. Sie zeigt, wie sich der Abfluss z. B. nach einem Niederschlagsereignis verändert.
Was beschreibt die Ganglinie?
Eine Ganglinie ist die zeitliche Darstellung einer hydrologischen Größe (z. B. Niederschlag, Wasserstand oder Abfluss). Die Abflusskurve ist somit eine spezielle Ganglinie des Abflusses.
Was beschreibt die Dauerkurve?
Eine Dauerkurve ordnet die gemessenen Abflüsse nach ihrer Größe und zeigt, wie häufig bzw. wie lange ein bestimmter Abflusswert erreicht oder überschritten wird.
Wie hängen die Abflusskurve, die Ganglinie und der pegel zusammen ?
Pegel misst Wasserstand h
↓
Wasserstandsganglinie
h-Q-Beziehung (Abflusskurve)
Abfluss Q berechnen
Abflussganglinie
Der Wasserstand wird am Pegel gemessen. Mithilfe der Abflusskurve (h-Q-Beziehung) wird daraus der Abfluss berechnet. Der zeitliche Verlauf des berechneten Abflusses wird als Abflussganglinie dargestellt.
Was ist das deutsche Gewässerkundliche Jahrbuch?
Das Deutsche Gewässerkundliche Jahrbuch ist eine jährlich veröffentlichte Sammlung hydrologischer Messdaten (z. B. Wasserstände, Abflüsse und Niederschläge) deutscher Gewässer. Es dient als Grundlage für Wasserwirtschaft, Hochwasserschutz, Planung und Forschung.
Von wann bis wann geht das deutsche Gewässerkundliche Jahrbuch und warum?
1. November bis 31. Oktober, damit Winter und folgende Schneeschmelze zusammen betrachtet werden. Im Winter fällt sonst der Schnee welcher erst im Frühling taut.
Was bedeutet Hydrometrie?
Hydrometrie ist die Lehre von der Messung hydrologischer Größen in Gewässern und im Wasserkreislauf.
Dazu gehören insbesondere die Messung von:
Wasserstand
Abfluss
Fließgeschwindigkeit
Niederschlag
Verdunstung
Wassertemperatur
Die gewonnenen Daten dienen der Beschreibung und Überwachung des Wasserhaushalts.
Was ist der Normalwasserstand (NW)?
Normalwasserstand = üblicher Wasserstand eines Gewässers bei stationärer und gleichförmiger Strömung.
Was macht eine Pegelstation?
Eine Pegelstation misst und überwacht den Wasserstand eines Gewässers an einem festen Ort.
Die Messwerte werden aufgezeichnet und häufig automatisch an die zuständigen Behörden übermittelt.
Messung des Wasserstands hhh
Erfassung von Hoch- und Niedrigwasser
Grundlage zur Berechnung des Abflusses QQQ
Überwachung von Flüssen, Kanälen und Seen
Bereitstellung von Daten für Hochwasserschutz und Schifffahrt
Wie lässt sich ein Wasserstand messen?
Der Wasserstand wird an einer Pegelstation gemessen. Dabei gibt es verschiedene Messverfahren:
Pegellatte
Skala am Ufer oder Bauwerk.
Wasserstand wird direkt abgelesen.
Schwimmerpegel
Ein Schwimmer bewegt sich mit dem Wasserstand auf und ab.
Die Bewegung wird aufgezeichnet.
Drucksonde
Misst den Wasserdruck.
Aus dem Druck wird die Wassertiefe bzw. der Wasserstand berechnet.
Ultraschall- oder Radarpegel
Misst den Abstand zwischen Sensor und Wasseroberfläche.
Sehr häufig bei modernen Pegelstationen.
Wie lässt sich eine Fließgeschwindigkeit messen?
Die Fließgeschwindigkeit eines Gewässers kann mit verschiedenen Messverfahren bestimmt werden:
Ein Messflügel wird ins Wasser gehalten.
Die Strömung dreht den Flügel.
Aus der Drehzahl wird die Fließgeschwindigkeit berechnet.
Ein Schwimmkörper (z. B. Holzstück) wird auf das Wasser gesetzt.
Die Zeit für eine bekannte Strecke wird gemessen.
v=s/t -> Geschwindigkeit=Strecke/Zeit
Moderne Messmethode.
Schallwellen werden ausgesendet.
Über den Doppler-Effekt wird die Geschwindigkeit im gesamten Querschnitt bestimmt.
Wie berechnet sich der Durchfluss Q? Welche Einheiten haben die einzelnen Komponenten ?
Q=v*A -> Durchfluss=Geschwindigkeit*Querschnittsfläche
Q: m^3/s -> Volumenstrom: Kubikmeter pro Sekunde
v: m/s -> Geschwindigkeit: Meter pro Sekunde
A: m^2 -> Querschnittsfläche: Quadratmeter
Gehören Krähenteich und Mühlenteich zur Trave oder zur Wakenitz?
Hydrologisch gehören Krähenteich und Mühlenteich zur Wakenitz.
Die Wakenitz wird in Lübeck über einen Düker in den Krähenteich geleitet, fließt von dort in den Mühlenteich und anschließend über die Mühlendammanlagen in die Trave. Die Teiche sind also Teil des Abflusswegs der Wakenitz.
Ratzeburger See
Wakenitz
Krähenteich
Mühlenteich
Trave
Woher hat die Mühlenstraße ihren Namen?
Die Mühlenstraße erhielt ihren Namen von den mittelalterlichen Wassermühlen im Süden der Lübecker Altstadt. Diese wurden durch das Wasser der Wakenitz angetrieben und dienten der Versorgung der Stadt mit Mehl und Energie. Die Straße war die Zufahrt zu diesen Mühlen.
Welche Art von Hochwasser ist in Hamburg am wahrscheinlichsten und was beeinflusst dieses.
Die Sturmflut -> Wind in der Nordsee drückt Wasser in die Elbe und sorgt für Hochwasser. Außerdem spielt die Tide eine Rolle. Bei Flut wird noch mehr Wasser in die Elbe gedrückt.
Wie viele Kilometer Bundeswasserstraßen gibt es?
Wieviel Prozent davon sind Flüsse; wieviel Prozent sind Kanäle?
Wieviel Prozent dieser Flüsse ist staugeregelt?
Das Netz der Bundeswasserstraßen umfasst rund 7.350 km. 6600 km sind Binnenschiffahrtsstraßen und ca. 750 km sind Seeschiffahrtsstraßen.
76% der Binnenschiffahrtsstraßen sind Flüssen (42% staugeregelt, 34% frei) und 24% sind Kanäle.
Wie viele Schleusen hat der Elbe-Lübeck-Kanal?
Der Elbe-Lübeck-Kanal hat 7 Schleusen. Diese überwinden den Höhenunterschied zwischen der Elbe und der Trave in Lübeck.
Die sieben Schleusen sind:
Büssau
Krummesse
Berkenthin
Behlendorf
Donnerschleuse
Witzeeze
Lauenburg
Wie kann man mit dem Schiff von Frankfurt am Main nach Hamburg fahren?
Frankfurt am Main
Main
Rhein (bei Mainz)
Rhein-Herne-Kanal
Dortmund-Ems-Kanal
Mittellandkanal
Elbe-Seitenkanal
Elbe
Hamburg
Wozu werden Schleusen benötigt?
Schleusen werden benötigt, um Höhenunterschiede in Wasserstraßen zu überwinden.
Sie ermöglichen es Schiffen, von einem höheren auf ein tieferes Wasserniveau oder umgekehrt zu gelangen.
Schiff fährt in die Schleusenkammer.
Tore werden geschlossen.
Wasser wird eingelassen oder abgelassen.
Der Wasserspiegel in der Kammer steigt oder sinkt.
Schiff verlässt die Schleuse auf dem neuen Wasserniveau.
Auf welche Gewässer findet das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) Anwendung ?
Das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) gilt gemäß § 2 WHG für:
Oberirdische Gewässer
Flüsse
Bäche
Seen
Kanäle
Küstengewässer
Nordsee- und Ostseeküste
küstennahe Meeresgewässer
Grundwasser
unterirdisches Wasser im Boden und Untergrund
Was ist ein Heavily Modified Water Body?
Ein HMWB ist ein durch den Menschen erheblich veränderter Wasserkörper (z. B. durch Staustufen, Schleusen oder Begradigungen), der seinen natürlichen Zustand nicht mehr erreichen kann, ohne wichtige Nutzungen zu beeinträchtigen. Ziel nach der Wasserrahmenrichtlinie ist daher das gute ökologische Potenzial statt des guten ökologischen Zustands.
Was ist das Bewirtschaftungsziel von oberirdischen Gewässern?
Nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) ist das Bewirtschaftungsziel:
Einen guten ökologischen und einen guten chemischen Zustand der oberirdischen Gewässer zu erreichen bzw. zu erhalten.
Naturnahe Gewässerstruktur
Gute Lebensbedingungen für Tiere und Pflanzen
Funktionsfähiges Ökosystem
Einhaltung von Umweltqualitätsnormen
Keine schädlichen Konzentrationen von Schadstoffen
Bei erheblich veränderten Wasserkörpern (HMWB) gilt:
Gutes ökologisches Potenzial statt guter ökologischer Zustand.
Der gute chemische Zustand bleibt jedoch weiterhin das Ziel.
Was bedeutet Fischschutz?
Fischschutz umfasst alle Maßnahmen, die Fische und andere Wasserorganismen vor Schäden durch menschliche Eingriffe schützen.
Besonders wichtig ist der Schutz an:
Wasserkraftanlagen
Wehren
Schleusen
Pumpwerken
Wasserentnahmen
Verhindern, dass Fische in Turbinen geraten und verletzt oder getötet werden.
Erhalt der natürlichen Fischwanderung.
Schutz von Laichplätzen und Lebensräumen.
Erhaltung der Artenvielfalt.
Fischaufstiegsanlagen (Fischtreppen) zur Umgehung von Wehren.
Fischabstiegsanlagen für die Wanderung flussabwärts.
Rechen und Schutzgitter vor Turbinen.
Umgehungsgerinne und naturnahe Gewässerstrukturen.
Wozu ist eine Fischaufstiegsanlage da?
Eine Fischaufstiegsanlage (Fischtreppe, Fischpass) ermöglicht es Fischen, Hindernisse wie Wehre, Staustufen oder Wasserkraftanlagen flussaufwärts zu überwinden.
Sie stellt die Durchgängigkeit eines Gewässers wieder her und ermöglicht den Fischen, ihre Wanderungen zu Laich-, Nahrungs- oder Überwinterungsgebieten fortzusetzen.
Aus welchen drei Bestandteilen setzt sich der Hochwasserschutz zusammen?
Technischer Hochwasserschutz (Deiche, Rückhaltebecken, Mauern)
Natürlicher/vorsorgender Hochwasserschutz (Auen, Rückhalteräume, Renaturierung)
Hochwasservorsorge (Warnsysteme, Raumplanung, hochwasserangepasstes Bauen)
Aus welchen Bestandteilen besteht eine Wehranlage?
Wehrkörper (Wehrschwelle) – staut das Wasser auf
Wehrverschluss – regelt den Abfluss (z. B. Schütze, Klappen)
Wehrfelder – Öffnungen für den Wasserdurchfluss
Pfeiler – tragen die Verschlüsse und trennen die Wehrfelder
Widerlager – seitliche Anschlüsse an das Ufer
Bedienungssteg/Brücke – Zugang für Betrieb und Wartung
Antriebs- und Steuerungseinrichtungen – zum Öffnen und Schließen des Wehrs
Unter- und Oberwasserbefestigung – Schutz vor Erosion und Auskolkung
Fischaufstiegsanlage (oft vorhanden) – ermöglicht Fischwanderungen
Was ist der Hochwasserrisikomanagement-Kreislauf?
Hochwasserrisikokarten erstellen
Überschwemmungsgebiete sichern
Hochwasserangepasstes Bauen
Natürliche Rückhalteräume schaffen
Deiche
Hochwasserschutzmauern
Rückhaltebecken
Polder
Hochwasserwarnsysteme
Alarm- und Einsatzpläne
Information der Bevölkerung
Hochwasserwarnung
Evakuierungen
Sandsackeinsatz
Katastrophenschutz
Schadensbeseitigung
Wiederaufbau
Auswertung des Ereignisses
Verbesserung der Schutzmaßnahmen
Danach beginnt der Kreislauf erneut, indem die gewonnenen Erkenntnisse in die Vorsorge einfließen.
Wie entstehen Flusshochwässer, Sturmfluten und Sturzfluten?
Hochwasserart
Ursache
Gebiet
Flusshochwasser
lang anhaltender Regen, Schneeschmelze
Sturmflut
Wind + Tide
Küsten
Sturzflut
Starkregen in kurzer Zeit
Kleine Einzugsgebiete, Städte
Flusshochwasser → viel Wasser im Fluss
Sturmflut → Wind drückt Meerwasser an die Küste
Sturzflut → Starkregen führt zu plötzlichem Oberflächenabfluss
Welche Bestandteile gehören zu einer Staustufe?
Wehr
Staut das Wasser auf.
Regelt den Abfluss.
Schleuse (bei Schifffahrtsstraßen)
Ermöglicht Schiffen das Überwinden des Höhenunterschieds.
Fischaufstiegsanlage
Ermöglicht Fischen die Wanderung flussaufwärts.
Stellt die ökologische Durchgängigkeit her.
Betriebs- und Steuerungseinrichtungen
Antriebe, Schütze, Mess- und Regeltechnik.
Wie viele Staustufen gibt es und wonach werden diese unterschieden ?
Es gibt 3 Staustufen. Die Klassifizierung von Staustufen richtet sich nach der Fallhöhe bei Mittelwasserabfluss (MQ).
Welche Bemessungen gibt es für Staustufen?
BHQ1 = Funktionsnachweis der Hochwasserentlastung → Bauwerk bleibt voll gebrauchstauglich.
n-1 Fall: Das Wehr muss auch funktionieren, wenn eines der Wehrfelder nicht funktionsfähig ist
BHQ2 = Sicherheitsnachweis bei Extremhochwasser → Bauwerk darf nicht versagen.
Welche Arten von Wehren gibt es ?
Bewegliche und feste Wehre. Außerdem unterscheidet man zwischen linearen und nicht linearen Wehren. Nicht lineare Wehre sind fest. Lineare Wehre können fest oder beweglich sein.
Nennen Sie zwei Wehrarten von linearen Wehren.
Zu den linearen Wehren gehören beispielsweise:
Schützenwehr
Der Abfluss wird durch bewegliche Schütze geregelt.
Sehr häufig an Flüssen und Kanälen.
Klappenwehr
Besitzt eine bewegliche Wehrklappe.
Durch Anheben oder Absenken wird der Wasserstand reguliert.
Weitere lineare Wehrarten sind:
Walzenwehr
Segmentwehr
Nadelwehr
Nennen Sie vier Fließzustände eines bewegten Fluids
Fließgeschwindigkeit und Wassertiefe ändern sich entlang der Fließstrecke nicht.
Fließgeschwindigkeit und/oder Wassertiefe ändern sich entlang der Fließstrecke.
Die Strömungsverhältnisse ändern sich mit der Zeit nicht.
Geschwindigkeit, Druck und Wassertiefe bleiben an einem Ort konstant.
Die Strömungsverhältnisse ändern sich mit der Zeit.
Beispiel: Hochwasserwelle in einem Fluss.
Was versteht man unter stationärer Strömung und instationärer Strömung?
Eine Strömung ist stationär, wenn sich die Strömungsgrößen an einem festen Ort mit der Zeit nicht ändern.
Konstant bleiben beispielsweise:
Fließgeschwindigkeit v
Wassertiefe h
Abfluss Q
Eine Strömung ist instationär, wenn sich die Strömungsgrößen an einem festen Ort mit der Zeit ändern.
Ändern können sich:
Wozu wird die Kontinuitätsgleichung verwendet?
Die Kontinuitätsgleichung wird verwendet, um den Zusammenhang zwischen Abfluss, Fließgeschwindigkeit und Querschnittsfläche zu beschreiben.
Sie beruht auf dem Gesetz der Massenerhaltung:
Was in einen Querschnitt hineinfließt, muss auch wieder herausfließen (sofern kein Wasser gespeichert oder entnommen wird).
Was bestimmt man mit der Manning-Strickler-Gleichung und welche Einflüsse gibt es ?
Bestimmt wird der Durchfluss Q unter Berücksichtigung von
k_m: Der Rauheitsbeiwert des Flussbettes
A: Der Querschnittfläche
U: Dem Umfang des Querschnitts ohne Wasseroberfläche
I: Gefälle des Wasserspiegels
Bei welchen Fließzuständen kann die Manning-Strickler-Gleichung angewendet werden?
Die Manning-Strickler-Gleichung kann für stationäre und gleichförmige Strömungen in offenen Gerinnen angewendet werden.
✅ Stationäre Strömung
Die Strömungsgrößen ändern sich zeitlich nicht.
✅ Gleichförmige Strömung
Wassertiefe, Geschwindigkeit und Abfluss ändern sich entlang der Fließstrecke nicht.
❌ Instationäre Strömungen (z. B. Hochwasserwellen)
❌ Stark ungleichförmige Strömungen (z. B. vor Wehren, Schleusen oder Verengungen)
Beschreiben Sie den Prozess eines Fließwechsels.
Ein Fließwechsel ist der Übergang zwischen zwei Strömungszuständen eines offenen Gerinnes:
schießender Abfluss (schnell, flach)
strömender Abfluss (langsam, tief)
Der Fließwechsel erfolgt meist durch einen Wechselsprung.
Das Wasser fließt zunächst schießend:
hohe Geschwindigkeit
geringe Wassertiefe
Durch ein Hindernis, geringeres Gefälle oder einen Rückstau kann der schnelle Abfluss nicht aufrechterhalten werden.
Es entsteht ein hydraulischer Sprung:
starke Verwirbelungen
Energieverluste
Anstieg des Wasserspiegels
Danach fließt das Wasser strömend weiter:
geringere Geschwindigkeit
größere Wassertiefe
Warum wird ein Fischaufstieg benötigt?
Ein Fischaufstieg (Fischaufstiegsanlage, Fischtreppe) wird benötigt, weil Wehre, Staustufen und Wasserkraftanlagen die natürliche Wanderung von Fischen im Fluss unterbrechen.
Der Fischaufstieg ermöglicht es den Fischen, diese Hindernisse zu überwinden und ihre Wanderwege fortzusetzen.
Erhaltung der ökologischen Durchgängigkeit eines Gewässers
Erreichen von Laichgebieten
Nahrungssuche
Wanderung zu Überwinterungsgebieten
Schutz wandernder Fischarten
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