Kostenloser Online-Rechner für Steingerinne-Bemessung — Robinson (1998)

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Steingerinne Bruchsteinbemessung — Robinson, Rice & Kadavy (1998)

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Hinweise

Steinbemessungsgleichungen

Robinson, Rice & Kadavy (1998) entwickelten zwei empirische Gleichungen für den medianen Bruchsteindurchmesser D₅₀ in Abhängigkeit von Gefälle und spezifischem Abfluss. Gleichung 1 gilt für flache Gefälle (S₀ < 0,10); Gleichung 2 gilt für steile Gefälle (0,10 ≤ S₀ ≤ 0,40). Beide Gleichungen erfordern q_t in m²/s und liefern D₅₀ in mm. Der validierte Bereich ist 0,02 ≤ S₀ ≤ 0,40.

Spezifischer Abfluss

q_t ist der gesamte spezifische Abfluss an der Gerinneoberkante (Gesamtabfluss je Breiteneinheit). Für ein Gerinne mit Sohlbreite B und Gesamtabfluss Q gilt näherungsweise q_t ≈ Q / B, oder es wird aus der Grenztiefenbedingung am Gerinneeinlauf berechnet.

Durchfluss durch die Steinmatte

Ein Teil des Gesamtabflusses fließt durch die Poren des Bruchsteins (Mattendurchfluss q_m); der Rest fließt über die Steinoberfläche (q_s = q_t − q_m). Die Fließtiefe d wird aus der Manning-Gleichung für den Oberflächenabfluss q_s mit der Gerinnerauheit n berechnet. Die Standardporosität n_p = 0,45 ist typisch für gebrochenes Kantgestein.

Gültiger Steindurchmesserbereich

Die Gleichungen wurden für einen D₅₀-Bereich von 15 mm bis 278 mm entwickelt. Ergebnisse außerhalb dieses Bereichs sind extrapoliert und sollten mit zusätzlichem ingenieurmäßigem Urteilsvermögen verwendet werden.

Höhenlage Auslaufvorschüttung

Die Oberkante des Bruchsteins im Auslaufbereich sollte auf oder unter der Sohlhöhe des Unterliegergerinnes liegen. Liegt sie höher, ist der Auslaufstein instabil.

Inlet Ponding

Wenn die Normaltiefe im Zulaufgerinne kleiner ist als die erforderliche Wehrstauhöhe (H_p) für den Abfluss q_t, kommt es oberstrom der Einlaufschüttung zu eingeschränktem Abfluss oder Einstau. Dies ist grundsätzlich akzeptabel — Einstau vermindert die Fließgeschwindigkeit und verhindert Erosion oberstrom. Zur Prüfung: mit einem Wehrrechner H_p für das gegebene q_t und die Breite berechnen und mit der Normaltiefe im Zulaufgerinne vergleichen. Übersteigt H_p die Normaltiefe, tritt Einstau auf.

Literatur

Robinson, K.M., Rice, C.E., und Kadavy, K.C. (1998). "Design of rock chutes." Transactions of the ASAE, 41(3), 621–626. Der USDA ARS veröffentlicht auch ein Excel-Arbeitsblatt auf Basis derselben Methode.