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Strömungsstrukturen kleiner naturnaher Fließgewässer unter Berücksichtigung von Turbulenztheorie und Dispersionsmodellen. Online Ressource

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Strömung, dem Widerstand und der Dispersion in kleinen naturnahen Fließgewässern. Dabei werden die Unterschiede zwischen den Transportprozessen in Naturgerinnen und in idealisierten Gerinnen auf Basis grundlegender Theorien und Modellvorstellungen herausgearbeitet. Ausgehend von der Vorstellung, dass jeder Impulsaustausch mit einem Massenaustausch einhergeht, werden sowohl die Turbulenz und die Strömung als auch die Stoffausbreitung in kleinen Fließgewässern betrachtet. Untersuchungsgegenstand sind zwei Fließgewässer des norddeutschen Tieflandes. An Vergleichsabschnitten und in einem Laborgerinne erfolgten ergänzende Messungen. Akustische Doppler Geschwindigkeitsmessgeräte (ADV) dienen zur Aufzeichnung der Strömungen und der Turbulenz. Die Dispersion wird durch Fluoreszenztracermessungen mit Uranin und In-Situ Lichtleiterfluorometern (LLF) gemessen. Die Schwerpunkte der Prozesserfassungen liegen auf der Bewältigung natürlicher Messbedingungen und bei der Datenaufbereitung. Die Gefahr von Fehlinterpretationen infolge von Ausreißern und systematischen Störungen in den ADV-Daten können mittels modifizierter "Phase-Space-Threshold"-Filterung und in den LLF-Daten mittels Trendbehebung verringert werden. Erst die Transformation der ADV-Daten in Fließrichtung ermöglicht eine korrekte Wiedergabe von Primär- und Sekundärströmungen in ungleichförmigen Naturgerinnen. Alle Messprofile entsprechen den Fließtypen drei und vier. Die Geschwindigkeiten, Reynoldsspannungen und weitere Turbulenzparameter sind ungleich über die Profile verteilt und entsprechen nicht den konventionellen Modellen der Grenzschichtströmung. Über eine neuartige Methode werden die Schubspannungsverteilungen innerhalb der Strömungsfelder ermittelt und der erhebliche Einfluss von Sekundärströmungen auf den Impulstransport nachgewiesen. Die Bedeutung von Sekundärströmungen auf die longitudinale Dispersion an kleinen naturnahen Fließgewässern und auf Stofftransportmodelle wird erörtert. Methoden zur Parametrisierung der Konzentrationsverteilungen werden hinsichtlich ihrer Eignung zur Strukturgütebewertung analysiert. Ein neuer Proportionalitätsfaktor zwischen der Dispersion und des Geometrie- und Widerstandseinflusses, der Dispersivitätsfaktor, wird vorgestellt. Die vorliegenden Messergebnisse zeigen, dass sich mithilfe dieses Faktors die Strömungsdiversität und damit ein Renaturierungserfolg bewerten lässt.

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