HYDRAULISCHE BERECHNUNG...Hydraulische Berechnung Freibord nach DVWK-Merkblatt 246/1997 Bemessung...

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Gemeinde Moosach

Landkreis Ebersberg

Hochwasserschutz Spiegelbach, Hochwasserrückhaltebecken Spiegelbachweiher RET_S6

Projekt-Nr. 10293

HYDRAULISCHE BERECHNUNG

Vorhabensträger: Aufgestellt: Dipl.-Ing. (FH) Huber

Moosach, den................................. Prien, den 25. August 2017

geändert am 03.12.2018

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Gemeinde Moosach Beratende Ingenieure

1. Bgm. Herr Eugen Gillhuber Dippold & Gerold GmbH

2

1. Berechnungsverfahren

1.1 Freibordberechnung Berechnungsverfahren nach DVWK-Merkblatt 246/1997 Anlage 1-1 bis 1-4

1.2 Tosbecken Bemessungsgrundlagen Tosbecken Anlage 2

1.3 Steingröße Bemessungsgrundlagen Steingröße Anlage 3

1.4 Filterschicht Bemessungsgrundlagen Filterschicht Anlage 4

1.5 Haftreibung Bemessungsgrundlagen Haftreibung Anlage 5

2. Ergebnisse der Berechnung

2.1 Freibord Bemessungsfall Mindest Kronenhöhe gewählte Kronenhöhe 1 572,85 573,10 2 573,07 573,10 3 572,99 573,10 Anlage 1-1

2.2 Tosbecken Tiefe/Breite/Länge 1,40 m/1,40 m/9,00 m Anlage 2

3

2.3 Steingröße Mittlerer äquivalenter Kugeldurchmesser der Steinsicherung: 0,60 m Anlage 3

2.4 Filterschicht Größtkorn: 320 mm Mindestdicke: 480 mm Gewählte Dicke: 500 mm Anlage 4

2.5 Nachweis der Haftreibung Neigung: 1:3 FHaft > FH (Hangabtriebskraft) 0,5692 > 0,4743 Bedingung erfüllt Anlage 5

Gemeinde Moosach Anlage 1-1Landkreis EbersbergHochwasserschutz Spiegelbach, Hochwasserrückhaltebe cken Spiegelbachweiher RET_S6Proj. Nr. 10293

Hydraulische Berechnung Freibord nach DVWK-Merkblat t 246/1997Zusammenstellung von f1 (500a), f2 (5000a), f3 (100 a)

Bemessungs-fall n w10

ZHBüro EDR hAu hwi hSiZH

hAu + hwi + hSiZH

min.f

mindestKronen-höhe

gewählteKronen-höhe

gewähltf

1/a m/s m ü. NN m m m m m ü. NN m ü. NN m

1 500 a 25,00 572,35 0,41 0,05 0,00 0,46 0,50 572,85 573,10 0,75

2 5000 a 21,25 572,35 0,37 0,05 0,30 0,72 0,50 573,07 573,10 0,753 100 a 571,99 1,00 572,99 573,10 1,11


Hydraulische Berechnung Freibord nach DVWK-Merkblat t 246/1997Bemessung von f1 (500a)



Allgemeine Eingabedaten:

Steigung: Dammböschung Wasserseite 1 : 3Winkel α: Dammböschung Wasserseite 18,43 °g Erdbeschleunigung 9,81 m/s²w10 Windgeschwindigkeit (Tabelle 1, normale Lage, Mittelwert) 25,00 m/s

w10 keine Abminderung bei Bemessungsfall 1 25,00 m/s

ZH3 Stauziel bei HQ100 + 15% 572,00 m ü. NN

ZDr Drosselhöhe am Absperrbauwerk 568,00 m ü. NNt Tiefe am Absperrbauwerk 4,00 m



Mittlere Wellenhöhe, Bemessung nach KRYLOW II:

Sektor Grad ai* ai Si [m]

0 0,00001 0,0011 1,19 0,0187 0,1 0,0016 0,02 m 0,0000

10 0,00112 0,0077 10,23 0,1606 0,75 0,0118 0,06 m 0,0000

20 0,00883 0,0200 19,27 0,3025 1,1 0,0173 0,09 m 0,0002

30 0,02884 0,0367 26,07 0,4092 1,1 0,0173 0,10 m 0,0004

40 0,06555 0,0556 33,21 0,5213 1 0,0157 0,11 m 0,0006

50 0,12106 0,0745 33,58 0,5271 1 0,0157 0,11 m 0,0008

60 0,19557 0,0911 32,56 0,5111 1 0,0157 0,11 m 0,0010

70 0,28668 0,1034 36,40 0,5713 1 0,0157 0,11 m 0,0012

80 0,39009 0,1100 42,87 0,6729 1 0,0157 0,12 m 0,0015

90 0,500010 0,1100 51,48 0,8080 1 0,0157 0,12 m 0,0017

100 0,610011 0,1034 66,07 1,0370 1,4 0,0220 0,15 m 0,0022

110 0,713412 0,0911 91,28 1,4327 1,8 0,0283 0,17 m 0,0027

120 0,804513 0,0745 122,54 1,9234 3 0,0471 0,21 m 0,0034

130 0,879014 0,0556 188,72 2,9621 3 0,0471 0,25 m 0,0035

140 0,934515 0,0367 154,64 2,4272 3 0,0471 0,23 m 0,0020

150 0,971216 0,0200 35,00 0,5494 3 0,0471 0,13 m 0,0003

160 0,991217 0,0077 17,58 0,2759 2,5 0,0392 0,09 m 0,0001

170 0,998918 0,0011 9,68 0,1519 2 0,0314 0,07 m 0,0000

180 1,0000Summe: 0,0216



Mittlere Wellenhöhe:

[Gleichung 5 / DVWK 246/1997]

0,15 mhWe,i = [Gleichung 4 / DVWK 246/1997]

hWe,i = w10^2 x 0,16/g x (1 - 1/(1 + 0,006 x Si*^0,5)^2) * arctan((0,625 x di*^0,8)/(1-(1/(1 + 0,006 x Si*^0,5 )^2)))

di* = (g * di)/w10^2 [Gleichung 4a / DVWK 246/1997]

Si* = (g * Si)/w10^2 [Gleichung 4a / DVWK 246/1997]

ai = ai* - ai-1* [Gleichung 3 / DVWK 246/1997]

ai* = Θi/180° - sin(2* Θi)/2π [Gleichung 3 / DVWK 246/1997]

Mittlere Wellenperiode:TWe = 6,2 x w10 x π/g x (g x hWe/w10^2)^0,625 (Formel 7) 1,12 m

Mittlere Wellenlänge:IWe = (Iterationswert) 2,56 m

IWe = g x TWe/(2 x π) x arctan(2 x π x d/Iwe) (Formel 8) 2,56 m

Auflauf brandender Wellen:hAu = kD x kR x kx x (hWe x IWe)^0,5 x tanα (Formel 11) 0,41 mkD x kR Rasen, gewählt 0,8 (Tabelle 5) 0,80

kx Erddamm, gewählt x(%) = 1, kx = 2,4 (Tabelle 6) 2,40tanα 0,35

WindstauhWi = (w10^2 * S * cosβ) / (4861110 * ƌ) (Formel 13) 0,00 mβ Winkel zwischen maßgebender Windrichtung und Beckenausrichtung 90,00°S Streichlänge 600,00 mƌ mittlere Tiefe im Staubecken V/A 1,48 mV Volumen im Staubecken 45.000,00 m³A Fläche im Staubecken 30.500,00 m²

gewählt hWi = 0,05 m

Eisstau:hEi = entfällt, da das Becken nicht dauerhaft eingetaut ist 0,00 m

Sicherheitszuschlag:hSiZH1 = 0,00 m

Mindestfreibord berechnet:f1 = hAu + Hwi + hSiZH1 0,46 m

Mindestanforderungen bei der Freibordbemessung:f1 = 0,50 m



erforderliche Kronenhöhe:ZH1 Berechnung Büro EDR 572,35 m ü. NN

ZH1 + f1 572,85 m ü. NN

hKrone gewählte Kronenhöhe 573,10 m ü. NNf1 gewähltes Freibord 0,75 m ü. NN



Allgemeine Eingabedaten:

Steigung: Dammböschung Wasserseite 1 : 3Winkel α: Dammböschung Wasserseite 18,43 °g Erdbeschleunigung 9,81 m/s²w10 Windgeschwindigkeit (Tabelle 1, normale Lage, Mittelwert) 25,00 m/s

w10 Abminderung bei Bemessungsfall 2 um 15 % (DWA 522, 4.2) 21,25 m/s

ZH3 Stauziel bei HQ100 + 15% 572,00 m ü. NN

ZDr Drosselhöhe am Absperrbauwerk 568,00 m ü. NNt Tiefe am Absperrbauwerk 4,00 m



Mittlere Wellenhöhe, Bemessung nach KRYLOW II:

Sektor Grad ai* ai Si [m]

0 0,00001 0,0011 1,19 0,0259 0,1 0,0022 0,02 m 0,0000

10 0,00112 0,0077 10,23 0,2222 0,75 0,0163 0,06 m 0,0000

20 0,00883 0,0200 19,27 0,4186 1,1 0,0239 0,08 m 0,0001

30 0,02884 0,0367 26,07 0,5664 1,1 0,0239 0,09 m 0,0003

40 0,06555 0,0556 33,21 0,7215 1 0,0217 0,09 m 0,0005

50 0,12106 0,0745 33,58 0,7295 1 0,0217 0,09 m 0,0006

60 0,19557 0,0911 32,56 0,7074 1 0,0217 0,09 m 0,0008

70 0,28668 0,1034 36,40 0,7908 1 0,0217 0,10 m 0,0009

80 0,39009 0,1100 42,87 0,9313 1 0,0217 0,10 m 0,0011

90 0,500010 0,1100 51,48 1,1184 1 0,0217 0,11 m 0,0013

100 0,610011 0,1034 66,07 1,4353 1,4 0,0304 0,13 m 0,0017

110 0,713412 0,0911 91,28 1,9830 1,8 0,0391 0,15 m 0,0021

120 0,804513 0,0745 122,54 2,6621 3 0,0652 0,19 m 0,0026

130 0,879014 0,0556 188,72 4,0999 3 0,0652 0,22 m 0,0027

140 0,934515 0,0367 154,64 3,3595 3 0,0652 0,20 m 0,0015

150 0,971216 0,0200 35,00 0,7604 3 0,0652 0,11 m 0,0002

160 0,991217 0,0077 17,58 0,3819 2,5 0,0543 0,08 m 0,0000

170 0,998918 0,0011 9,68 0,2103 2 0,0434 0,06 m 0,0000

180 1,0000Summe: 0,0164



Mittlere Wellenhöhe:

[Gleichung 5 / DVWK 246/1997]

0,13 mhWe,i = [Gleichung 4 / DVWK 246/1997]

hWe,i = w10^2 x 0,16/g x (1 - 1/(1 + 0,006 x Si*^0,5)^2) * arctan((0,625 x di*^0,8)/(1-(1/(1 + 0,006 x Si*^0,5 )^2)))

di* = (g * di)/w10^2 [Gleichung 4a / DVWK 246/1997]

Si* = (g * Si)/w10^2 [Gleichung 4a / DVWK 246/1997]

ai = ai* - ai-1* [Gleichung 3 / DVWK 246/1997]

ai* = Θi/180° - sin(2* Θi)/2π [Gleichung 3 / DVWK 246/1997]

Mittlere Wellenperiode:TWe = 6,2 x w10 x π/g x (g x hWe/w10^2)^0,625 (Formel 7) 1,07 m

Mittlere Wellenlänge:IWe = (Iterationswert) 2,45 m

IWe = g x TWe/(2 x π) x arctan(2 x π x d/Iwe) (Formel 8) 2,45 m

Auflauf brandender Wellen:hAu = kD x kR x kx x (hWe x IWe)^0,5 x tanα (Formel 11) 0,37 mkD x kR Rasen, gewählt 0,8 (Tabelle 5) 0,80

kx Erddamm, gewählt x(%) = 1, kx = 2,4 (Tabelle 6) 2,40tanα 0,35

WindstauhWi = (w10^2 * S * cosβ) / (4861110 * ƌ) (Formel 13) 0,00 mβ Winkel zwischen maßgebender Windrichtung und Beckenausrichtung 90,00°S Streichlänge 600,00 mƌ mittlere Tiefe im Staubecken V/A 1,48 mV Volumen im Staubecken 45.000,00 m³A Fläche im Staubecken 30.500,00 m²

gewählt hWi = 0,05 m

Eisstau:hEi = entfällt, da das Becken nicht dauerhaft eingetaut ist 0,00 m

Sicherheitszuschlag:hSiZH2 = 0,30 m

Mindestfreibord berechnet:f2 = hAu + Hwi + hSiZH2 0,72 m





ZH2 + f2 573,07 m ü. NN






ZH3 + f3 572,99 m ü. NN



Hydraulische Berechnung Tosbecken

Drosselbauwerk:OK Zulauf:OK Ablauf:Eintiefung:

Hochwasserdamm:OK Wasserspiegel:UK Rohr:Rückhaltevolumen:Drossel: 70 cm Breit, 80 cm HochAbfluss:

Beschreibung und Formeln Mengen Einheit Zeichen Erläuterung und Prüfung

Schritt 1: Unterwassertiefe h u iterativ ermitteln

Gerinne Rechteckform: (angenommen)Gerinnebreite: 1,4 m bWassermenge: 2,892 m³/s Q

Geschwindigkeitsbeiwert nach Strickler: 50 m1/3/s kst

Gewässergefälle in Prozent: 1,4 % I

Fließtiefe iterativ ermitteln: 0,7023 m hu

Q / (b * y) = 2,941 ##### Fließtiefe richtig gewählt= kst * I

1/2 * ((B * y) / (2 * y + b))2/3 2,941

Schritt 1: h u = 0,7037 m

2,892 m³/s

567,80 m ü. NN567,72 m ü. NN

1,40 m

571,99 m ü. NN568,00 m ü. NN

45.000,00 m³



Schritt 2: Fließtiefe h 1 iterativ ermitteln

Reibungsbeiwert Rampe 0,05 ξspezifischer Abfluss: 2,06571429 m²/s q

Energiehöhe im Oberlauf: 4,19 m HoSohlsprung Zulauf - Ablauf 0,08 m xgewählte Eintiefung: 1,4 m e

Fließtiefe iterativ ermitteln: 0,2044 m h1

,( ( (1 + ξ ) * q² ) / ( Ho + e + x - h1) * 2 * g) )

1/2 0,20441 ##### Fließtiefe richtig gewählt

v1 = q / h1 10,10623 m/s v1

h2 = (h1 / 2) * ( (8 * Fr2 + 1)1/2 - 1) 1,96335 m h2

h2 = (-h1 / 2) + ( (h12 / 4 ) + ( 2 * h1 * v1

2 / g ) )1/2 1,96338 m h2 Kontrollrechnung für h 2

Schritt 2: Fließtiefe h 1 = 0,2048 m

Schritt 3: Tosbeckenlänge L t

Fr1 = v1 / ( g * h1)1/2 7,13685 Fr Energieumwandlung günstig

ε = hu + e / h2 1,07077 ε Tosbeckeneintiefung richtig gewählt

Tosbeckenlänge min: 7,92 m LtTosbeckenlänge max: 8,79 m Lt

gewählt: 9 m

Schritt 3: Tosbeckenlänge L t = 9 m












1/2 * ((B * y) / (2 * y + b))2/3 2,827


2,476 m³/s

567,80 m ü. NN567,72 m ü. NN

1,40 m

571,00 m ü. NN568,00 m ü. NN

21.000,00 m³







,( ( (1 + ξ ) * q² ) / ( Ho + e + x - h1) * 2 * g) )


v1 = q / h1 9,15410 m/s v1

h2 = (h1 / 2) * ( (8 * Fr2 + 1)1/2 - 1) 1,72296 m h2

h2 = (-h1 / 2) + ( (h12 / 4 ) + ( 2 * h1 * v1





ε = hu + e / h2 1,17559 ε Tosbeckeneintiefung richtig gewählt


gewählt: 9 m













1/2 * ((B * y) / (2 * y + b))2/3 2,666


1,987 m³/s

567,80 m ü. NN567,72 m ü. NN

1,40 m

570,00 m ü. NN568,00 m ü. NN

7.600,00 m³







,( ( (1 + ξ ) * q² ) / ( Ho + e + x - h1) * 2 * g) )


v1 = q / h1 8,09171 m/s v1

h2 = (h1 / 2) * ( (8 * Fr2 + 1)1/2 - 1) 1,44503 m h2

h2 = (-h1 / 2) + ( (h12 / 4 ) + ( 2 * h1 * v1





ε = hu + e / h2 1,33735 ε Tosbeckeneintiefung falsch gewählt


gewählt: 9 m


Gemeinde Moosach Anlage 3Landkreis EbersbergHochwasserschutz Spiegelbach, Hochwasserrückhaltebe cken Spiegelbachweiher RET_S6Proj. Nr. 10293

Bemessung der Steingröße zur Überfallsicherung

Q 16,50 m³/secb 16,00 mqkrit 1,03 m³/m*sec maßgebend

Steingröße:dF 0,60 m gewähltI 0,33 Gefälle

qzul 2,06 m³/m*sec vorhanden

Wenn qcr maßgebend kleiner als qzul vorhanden dann ist Standsicherheit gegeben.

20% Sicherheit sollte vorgesehen werden.

qkrit * 1,2 < qzul1,2375 2,06

mittlerer äquivalenter Kugeldurchmesser der Steinsi cherung 0,60 m


Bemessung der Filterschicht unterhalb der Steinschi cht

Größtkorn 320 mm

D15 0,60 md85 0,272 md15 0,048 m


Nachweis der Haftreibung

Geländeneigung 1 : 3,0Gefälle 33,33%Winkel α 18,43 °

Sicherheit 1,5Reibungskoeffizient µ 0,6 Wasserbausteine mit grober Unterseite auf GW

FG Gewichtskraft der Wasserbausteine

FN = cosα * FG = 0,9487 * FGFH = sinα * FG = 0,3162 * FG

FHaft >= 1,5 * FH >= 0,4743 * FG soll

FHaft = µ * FN = 0,6000 * FN istFHaft = µ * FN = 0,5692 * FG ist

0,5692 > 0,4743 Bedingung erfüllt

Entscheidend für die Haftreibung ist die Unebenheit der Steinunterseite und damit der Reibungs-koeffizient.Keinen Einfluss auf die Haftreibung hat das Gewicht der Wasserbausteine und auch nicht die Flächengröße der Wasserbausteine.

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