Gestaltungskriterien und hydraulische Bemessungsgrundlagen für Streichwehre
Aus BAWiki
Einleitung
Geschichtlicher Hintergrund
Streichwehre werden bereits seit dem Mittelalter genutzt, um Gewässer aufzustau-en und die daraus resultierende Fallhöhe beispielsweise zum Betrieb einer Mühle zu nutzen. Nach Lüger (1910) hat die längere Krone beim vollkommenen Überfall eine geringere Überfallhöhe zur Folge, woraus sich zwei Vorteile ergeben: Die hydraulische Belastung auf den Wehrrücken ist geringer und die Schwankungen des Oberwasserspiegels kleiner, wenn der Ableitungskanal nicht mehr die ganze Abflussmenge aufnehmen kann oder darf, um z.B. Ausuferungen zu vermeiden. Im 19. Jahrhundert wurden die Wasserräder durch leistungsfähige-re Turbinen ersetzt. Die ersten beweglichen Stahlverschlüsse erlaubten größere Stauhöhen und gleichzeitig eine vollständige Freigabe des Abflussquerschnittes bei Hochwasser. Zum Vergleich beweglicher und fester Wehre stellte bereits Aichel (1910) fest: „Die beweglichen Wehre erfordern indessen eine ständige Überwachung, verursachen oft hohe Bau- und Ausbesserungskosten und sind nicht besonders widerstandsfähig. Ist daher eine so sorgfältige Regelung des Oberwassers nicht nötig und sprechen nicht andere gewichtige Gründe dagegen, so wird man zur Anlage eines durchweg festen Wehres schreiten, bei dem ein übermäßiger Stau bei Abgang des Hochwassers dadurch vermieden wird, dass man eine größere für den Abfluss des Wassers wirksame Länge wählt. Man erzielt diese Vermehrung der Wehrlänge durch Wahl eines entsprechenden Grundrisses“. In Deutschland gibt es zahlreiche Streichwehre, die ihre Aufgabe bis heute erfüllen. Bild 1 zeigt beispielhaft das aus dem 11. Jahrhundert stammende obere Streich-wehr in Wetzlar an der Lahn. Geographisch befindet sich das Streichwehr westlich von Gießen bei Lahn-km 11,500. Das sogenannte Hausertorwehr wurde in einem flachen Winkel von etwa 25° zur Hauptströmungsrichtung angeordnet und besitzt eine Gesamtlänge von 290 m. Der Wehrkörper besteht aus einer Steinschüttung, zwei Holzpfahlreihen, die zur Stabilisierung der Wehrkrone und als Fußsicherung dienen, sowie einem Deckwerk aus gepflasterten Steinen. Der Querschnitt weist im Oberwasser eine Böschungsneigung von etwa 1:2 und im Unterwasser eine Neigung von etwa 1:4 auf.
Bild 1: Hausertorwehr in Wetzlar an der Lahn (Bj. 1050): Draufsicht (links) und Quer-schnitt (rechts) des Streichwehrs (Quelle: WSA Koblenz, Grunddaten zur Wehr-anlage oberes Wehr Wetzlar)
Definition
Streichwehre stellen neben Schachtüberfällen und Heberwehren eine Sonderform der festen Wehre dar und werden unter anderem als Entnahme- oder Entlastungs-bauwerke oder zur Hochwasserentlastung eingesetzt. In der Regel ist die Überfall-kante parallel oder nahezu parallel zur Hauptströmungsrichtung in der Gerinneberan-dung angeordnet, über die ein Teil des Gesamtzuflusses abgeschlagen wird (siehe Bilder in Tabelle 1). In der Literatur wird zwischen geraden und schiefen Streichweh-ren unterschieden: Bei den geraden Streichwehren ist die Breite des Gewässers vor und unmittelbar nach dem Streichwehr konstant, bei den schiefen Streichwehren nimmt die Breite in Fließrichtung ab (Schmidt, 1954). In der Praxis ist das oft schwer zu unterscheiden. Bild 2 zeigt Beispiele für ein gerades und für ein schiefes Streich-wehr. Naudascher (1987) bezeichnet den Sonderfall, dass der Gesamtzufluss über das Streichwehr abgeführt wird, als paralleles Wehr und würde übertragen auf eine Wasserstraße einem Streichwehr mit anschließender Schleuse entsprechen. Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird aber im Folgenden auf diesen Begriff verzich-tet.
Tabelle 1: Definitionen zur Lage eines Streichwehres
| Gerades Streichwehr | Schiefes Streichwehr |
|---|---|
| Parallele Anströmung | Schräge Anströmung |
| Q = Qo - Qu | Q = Qo - Qu |
| α = 0° | 0° < α < 90° |
Bild 2: Beispiele für ein gerades Streichwehr (links: Kleines Wehr Böllberg an der Saale) und für ein schiefes Streichwehr (rechts: Villmar an der Lahn)
Anordnung im Gewässer und konstruktiver Aufbau
Staustufentypen
Analyse bestehender Anlagen
Anordnung im Gewässer
Überlegungen zur Anordnung eines Streichwehres beim Ersatzneubau
Streichwehre bei einachsigen Staustufen
Streichwehre bei mehrachsigen Staustufen
Konstruktive Gestaltung
Querschnitte
Deckwerkstypen
Hydraulische Berechnung
Formeln zur Berechnung der hydraulischen Leistungsfähigkeit
Einfluss der Querschnittsform
EInfluss des Anströmwinkels
Einfluss der Rauheit bei vollkommenem Überfall
Einfluss des Rückstaus
Anforderungen und Erfahrungen bei Unterhaltung und Instandsetzung
Konstruktive Gestaltung und Herstellung
Vorschlag aus der WSV
Beispiel Ersatzneubau des Höchster Wehrs an der Nidda
Hinweise zur ökologischen Durchgängigkeit
Schlussfolgerung
Literatur
- Aichel, O.G. (1910): Experimentelle Untersuchungen über den Abfluß des Wassers bei vollkommenen schiefen Ueberfallwehren, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, s.l (Mitteilungen über Forschungsarbeiten auf dem Gebiete des Inge-nieurwesens, insbesondere aus den Laboratorien der technischen Hochschulen, 80).
- Lüger, O. (1910): Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Deutsche Verlagsanstalt, Stuttgart / Leipzig (8).
- Naudascher, E. (1987): Hydraulik der Gerinne und Gerinnebauwerke. 2. Aufl., Springer-Verlag, Wien.
- Schmidt, M. (1954): Zur Frage des Abflusses über Streichwehre. Eine kritische Be-trachtung der bekann-testen Berechnungsverfahren und Versuche im Zusammen-hang mit eigenen Versuchen. Techni-sche Universität Charlottenburg, Berlin (41).
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