Was ist der Zweck dieser „Schritte“ in Flüssen?

Ich habe eine Reihe von Strukturen in Flüssen gesehen, die Stufen ähneln und die es dem Wasser ermöglichen, diese zu kaskadieren, anstatt auf natürliche Weise über den Flusslauf zu fließen.

Beispiel 1: Fluss Avon in Bath

Beispiel 2: Seineufer in Paris (aus Les Miserables (2012))

Was ist der Zweck dieser Strukturen?

civil-engineering hydrology flow-control

— March Ho
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In einigen der Antworten ist ein Merkmal enthalten, das als "hydraulischer Sprung" (und andere Namen) bekannt ist, bei dem ein schnell fließender Wasserstrom in einer gegebenen Tiefe in einen Modus "gestolpert" wird, in dem er die Geschwindigkeit verringert und die Tiefe entsprechend erhöht. Dies ist der Effekt, bei dem Sie eine "Stopper" -Welle am Boden einer Rutsche oder einer Schnellrutsche sehen (entworfen, um das Leben für Kajakfahrer lustig zu machen :-)). Während des Übergangs tritt ein Energieverlust auf (da die Tiefe x V = konstant ist, aber mv ^ 2 sinkt), und der stromabwärtige Aufprall wird dadurch verringert. Vermutlich ist das Wasser nach dem Sprung etwas wärmer, aber Sie würden es wahrscheinlich nicht bemerken.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon Ich würde das Wort "Hydrauliksprung" generell für die Fälle reservieren, in denen der Wasseroberflächenpegel stromabwärts der Störung höher ist als bei der Störung. Ich kann es auf diesen Bildern nicht sehen, aber Sie können es hier sehen: youtube.com/watch?v=cRnIsqSTX7Q Das beste Beispiel ist, wenn Wasser unter einem Tor austritt. youtube.com/watch?v=v5gXfyViGIE

— Level River St

@steveverrill - Wir sind uns nicht einig in grundlegenden Prinzipien - wie oben "... wo es die Geschwindigkeit verringert und die Tiefe erhöht, um zu passen." Also ja, mit Sicherheit wird die Sprunghöhe zunehmen, und im Falle eines niedrigen Sturzes wird es eine beträchtliche Distanz nach dem Sprung (sagen wir eine Anzahl von "Sprunghöhen") sein, bevor das Niveau wieder so niedrig ist wie vor dem springen. Ich kann mir jedoch vorstellen, dass Sie mir zustimmen werden, dass dies eine Frage der typischen Topographie ist und der Schlüssel darin besteht, den Übergang vom überkritischen zum unterkritischen Fluss auszulösen. Wie Sie sehen, funktioniert das Pulteney Weir bei niedrigen Durchflussraten nicht ....

— Russell McMahon

@ Steveverrill ... erreichen das. Bei höheren Durchflussraten ist dies eher unordentlich. Hier ist es in angemessener Flut, mit einem hydraulischen Sprung rund um das 'Hufeisen', der jedoch aufgrund des Kamerawinkels links am sichtbarsten ist, und hier ist ein Video davon mit einem kleinen und unordentlichen, aber sichtbaren Sprung (der durch Geschwindigkeit und Turbulenzen deutlich wird) In allen Fällen ist der Abstand, um den die Höhe die ursprüngliche Höhe überschreitet, aufgrund des Layouts gering. Und, nur zum Spaß, hier ist es etwas überfordert .

— Russell McMahon

Antworten:

Die beiden Fotos im Beitrag zeigen die gleiche Struktur: Pulteney Weir , stromabwärts der Pulteney Bridge am Fluss Avon in Bath. Die Aufnahme der "Seine" in Les Miserables wurde vor Ort in Bath gedreht.

Pulteney Weir wurde vom Architekten Neville Conder entworfen und zwischen 1968 und 1972 gebaut. Es ist eine Komponente des Bath Flood Prevention Scheme, das nach der Flutkatastrophe im Dezember 1960 durchgeführt wurde . Auf der Bath in Time-Website finden Sie Fotos des alten Wehrs (das in einem Schritt abgesunken ist) und des neuen Wehrs im Bau ( 1968 , 1972 ).

Eine Ansicht des Wehrs stromaufwärts zeigt, dass das Bauwerk mehr zu bieten hat als die hufeisenförmigen Stufen: Diese treffen auf eine künstliche Insel in der Mitte des Flusses, und ein Kanal links von der Insel endet in einem Schleusentor .

vorgelagerte Ansicht des Wehrs

( Foto von GeodesyMike aus Wikimapia , lizenziert unter CC-BY-SA.)

Wie jedes Wehr dient es mehreren Zwecken: Kontrolle des Flussniveaus über dem Wehr für Navigation, Fischfang und Bewässerung; Wasser in langen Dürreperioden zu bewahren; Hochwasser zurückhalten und nach und nach flussabwärts ablassen; und um die Geschwindigkeit und Kraft des Wassers zu kontrollieren, um zu verhindern, dass der Fluss die Ufer scheuert und die Fundamente der Brücke und der nahe gelegenen Gebäude beschädigt.

Dieses Video zeigt das während der Flut in Betrieb befindliche Wehr. Sie können sehen, dass die Form des Wehrs die Kraft des Wassers in die Mitte des Flusses lenkt und verhindert, dass es die Ufer beschädigt.

— Gareth Rees
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Wow schön, habe das nicht erwartet!

— März,

Sie mögen Recht haben, dass diese Art von Wehr die Erosion sowohl des Ufers als auch des Wehrs verhindert, indem Energie schrittweise abgeleitet wird, aber das erklärt nicht, warum diese Art von Wehr nicht die einzige verwendete Konstruktion ist. Ich vermute, dass dieser Typ neben seiner ästhetischen Anziehungskraft den Vorteil hat, eine große Oberfläche von Weißwasser bereitzustellen und die Sauerstoffversorgung für die Fische in Fällen zu verbessern, in denen dies erwünscht ist.

— Level River St

Warten Sie, also heißt die Stadt "Bad" und es wurde überflutet? : P

— Mason Wheeler

Die "Stufen" werden als Wehre bezeichnet und in Flüssen aus verschiedenen Gründen zur Durchflussregelung verwendet. Im Falle der von Ihnen geposteten Bilder werden sie wahrscheinlich verwendet, um die Neigung (Gefälle) des Flusses zu stabilisieren. Wenn sie für diese Anwendung verwendet werden, werden sie manchmal als Tropfenstrukturen bezeichnet, die "Wasser auf eine niedrigere Höhe leiten und dabei die Energie und Geschwindigkeit des Wassers steuern, wenn es überquert wird".

Vereinfacht ausgedrückt, verlangsamen sie die Strömung eines Flusses, indem sie die Energie, die beim Abwärtsfahren anfällt, als Wärme und Schall abführen, anstatt den Wasserfluss zu beschleunigen.

— Chris Mueller
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Ein anderer Name für ein Wehr ist eine "Ertrinkungsmaschine".

— Whatsisname

Zusätzlicher Vorteil ist eine erhöhte Belüftung, die sich günstig auf das Leben im Fluss auswirkt. Auch eine Reihe von Wehre anstelle eines größeren Staudamms ermöglicht es einigen Fischen, weiter zu wandern.

— RossV

@RossV Kann dies zu eutrophierungsähnlichen Effekten führen?

— Tim,

@Tim-Belüftung reduziert die Eutrophierung durch Sauerstoffanreicherung des Wassers und Abbau der darin enthaltenen Biomaterialien.

— Russell McMahon

@ Tim- Russell ist richtig. Obwohl ich nicht schlussfolgern würde, dass die Installation von Wehre ein Eutrophierungsproblem lösen würde. Sie müssen in erster Linie die Nährstoffquelle ansprechen.

— RossV