02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Introduction to air-water flows(1991) Kobus, HelmutFor many hydraulic structures, safe operation can only be achieved if not only the characteristics of the water flow are considered, but due attention is also given to the simultaneous movement of air in the system. Although the difference in specific weight of air and water is so large that they are usually well separated by a sharp interface, a number of flow configurations lead to an intensive mixing across this surface. This process is called air entrainment. Consideration of the effects of entrained air upon water flow may be essential to provide for the safe operation of a hydraulic structure.Item Open Access Numerische Modellierung des großräumigen Wärme- und Schadstofftransports im Grundwasser : Forschungsprogramm und Bedeutung für die Praxis(1992) Kobus, HelmutDie Planung wasserwirtschaftlicher Maßnahmen zum Grundwasserschutz setzt Kenntnisse über Ausbreitungs- und Transportvorgänge im Untergrund voraus. Eine interdisziplinäre Forschergruppe hat sich deshalb das Ziel gesetzt, Berechnungsgrundlagen für den Transport von Wärme und Inhaltsstoffen in Grundwasserleitern zu erarbeiten und diese an Fallbeispielen für die Anwendungsbereiche Wärme, leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe und Nitrat zu erproben. Die Forschungsarbeiten wurden in sechs Teilprojekten an den Universitäten Stuttgart, Hohenheim und Karlsruhe durchgeführt und durch drei stoffbezogene Fallstudien ergänzt. Primäres Ziel war die Entwicklung und Erprobung anwendungsorientierter numerischer Modelle für Strömungs- und Transportvorgänge im natürlichen Untergrund, welche mit der Art der verfügbaren Naturdaten kompatibel sind. Die Modellarbeiten wurden durch entsprechende Entwicklungen der Meß- und Erkundungstechnik ergänzt. Die Erkenntnisse aus den Forschungsarbeiten liefern Aussagen zur Einsatzfähigkeit von Transportmodellen im Grundwasserschutz und beleuchten deren Rolle als Entscheidungshilfe in der wasserwirtschaftlichen Planung, bei der Beurteilung von Grundwasserverunreinigungen und bei der Erstellung von Sanierungs- und Bewirtschaftungskonzepten.Item Open Access River models for transport of matter and heat(1980) Kobus, Helmut; Grimm-Strele, JostInsufficient quality of water-supply may become the imiting factor for growth and development particularly in highly industrialized regions. A deterioration of water quality may result, aside from natural sources, from excessive municipal or industrial waste-water or cooling water discharges. Assessment of the environmental impact of such discharges requires adequate knowledge of the mixing and transport processes to which the introduced substances are subjected. Such phenomena are investigated in hydraulic models. A decisive distinction between mixing- and conventional models is the requirement to simulate turbulent transport processes correctly, which necessitates an exact reproduction of the local velocity distribution in the model. This results in more sophisticated requirements for model similarity. The main task of mixing models including intake- or outlet structures is usually the determination of the effluent concentration field in the water body, which is a prerequisite for the evaluation of possible negative consequences on the river ecology and on other water users located downstream. The model experiment gives answers to the question of how changes in the design of the outlet structure can influence the mixing pattern. Such questions are primarily important for large rivers and reservoirs, where incomplete mixing and stratification are likely to occur. For small rivers or creeks, the main problem is longitudinal dispersion, since cross-sectional mixing is quickly achieved because of the large ratio of effluent- to river flow rate. Similarly, the effect of very small waste-water discharges is easily evaluated as long as they do not produce a noticeable disturbance of the river flow.Item Open Access Hydraulische Möglichkeiten zur Grundwassersanierung im Bereich von Altablagerungen(1983) Kobus, Helmut; Rinnert, BerndEine moderne Industriegesellschaft wie die der Bundesrepublik Deutschland benötigt neben einer Vielzahl von Grundstoffen vor allem auch eine ausreichende Versorgung mit qualitativ hochwertigem Wasser sowohl für industrielle Zwecke als auch für die Trinkwasserversorgung. Wegen der starken Verschmutzung der meisten Oberflächengewässer wird hierzu vorrangig auf die vorhandenen Grundwasserreserven zurückgegriffen. Aus der zunehmenden Raumnutzung resultiert jedoch auch eine wachsende Gefährdung der Grundwasserbeschaffenheit. Gerade in industriellen Ballungsgebieten werden immer häufiger Fälle von Grundwasserverschmutzung festgestellt. Neben der Verschmutzung durch industrielle Einleiter wird das Grundwasser vor allem durch das Eindringen von Schadstoffen aus .Ablagerungen gefährdet. Eine besondere Gefahr geht dabei von den Altablagerungen sowie den sogenannten "wilden" Müllkippen aus. Im Gegensatz zum Abfallbeseitigungsverfahren "Geordnete Deponie", bei dem mit großem technischem Aufwand ein Eindringen von Schadstoffen in den Grundwasserleiter weitgehend verhindert wird, fehlen bei Altablagerungen häufig und bei "wilden" Ablagerungen in der Regel bauliche oder hydraulische Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers. Dadurch können über viele Jahrzehnte Schad- oder Giftstoffe kontinuierlich in den Grundwasserleiter gelangen und so zu einer stetig wachsenden Kontaminierung der Grundwasservorkommen führen.Item Open Access Grundwasserforschung und Untersuchungen zur Nitratbelastung(1988) Kobus, HelmutDas Ziel unserer Forschung ist die Erarbeitung von Berechnungsgrundlagen in Form eines allgemeinen, anwendungsorientierten Modellkonzepts, welches die maßgeblichen Einflußgrößen für den großräumigen Stofftransport im Grundwasser erfaßt, einschließlich des Eintrags durch die Bodenzone, des Strömungstransports, der dispersiven Vermischung, der Adsorption und der Umsetzungs- und Abbauprozesse. Die Grundlagenforschung am Computer und im Labor wird ergänzt durch gezielte Felduntersuchungen. Die numerischen Modelle werden fortlaufend an Fallstudien mit intensiven Meßprogrammen getestet und überprüft hinsichtlich ihrer praktischen Einsatzfähigkeit, der Kompatibilität mit den zur Verfügung stehenden Felddaten, und der realistischen Prognosefähigkeit. Letztliches Ziel ist der Einsatz der Modelle in der Praxis als Entscheidungshilfe für die Planung von Grundwasserbewirtschaftungsmaßnahmen (zum Beispiel Wassergewinnungsanlagen, Scbutzzonen, etc.) für die Prognose der Auswirkungen von Grundwasserkontaminationen, sowie als Werkzeug für die Planung, Bemessung und Optimierung von Abwehr- und Sanierungsmaßnahmen.Item Open Access Dispersive Transportprozesse und ihre Modellierung(1992) Kobus, Helmut; Schäfer, Gerhard; Spitz, Karlheinz; Herr, MichaelDie Anwendbarkeit numerischer Transportmodelle in der Grundwasserwirtschaft ist eingeschränkt durch die Schwierigkeit, den dispersiven Charakter der Grundwasserströmung naturnah zu beschreiben. Dies liegt im wesentlichen an der Heterogenität des Untergrunds. Ziel der hier dargestellten systematischen Untersuchungen an inhomogenen Modellaquiferen war es daher, den Einfluß von Inhomogenitäten auf die dispersive Vermischung quantitativ zu erfassen.Item Open Access Grundlagen(1984) Kobus, HelmutDer Einsatz des wasserbaulichen Versuchswesens zur Lösung wasserbaulicher Aufgaben ist in vielen Bereichen eine Selbstverständlichkeit geworden. Neben den klassischen Problemen des Versuchswesens stellen sich eine Reihe neuer Aufgaben, welche fortschrittliche Meßmethoden und weitergehende Überlegungen zur Frage der Übertragbarkeit erfordern. Den derzeitigen Wissensstand in der Kunst des wasserbaulichen Versuchswesens darzustellen, ist das Ziel dieser Broschüre.Item Open Access Local surface aeration at hydraulic structures(1991) Kobus, Helmut; Koschitzky, Hans-PeterIn water pollution abatement, the natural gas exchange at the free surface is sometimes not sufficient to balance the oxygen consumption due to pollutants. In such cases, local aeration is needed in order to increase the oxygen transfer into the water body. In this context, hydraulic structures leading to local surface aeration provide the increased oxygen transfer by way of the entrained air bubbles. Thus the air-entrainment and oxygen-transfer characteristics have become an important design criterion for many hydraulic structures. The following material is a summary of the available information about local air entrainment and oxygen transfer, and it is intended to serve as an orientation for preliminary design considerations. Limited results can be presented for a small number of flow geometries. These results can only be used for similar geometries; the flow configurations must really be comparable.Item Open Access Fundamentals(1980) Kobus, HelmutThe use of hydraulic models for the solution of engineering problems has become accepted standard procedure in many areas. Apart from the classical problems of hydraulics, a number of new problem areas arise, which require modern measurement techniques and more sophisticated considerations on hydraulic similitude. The aim of the present brochure is to serve as an introduction to the discipline of hydraulic modelling and to convey to the practicing engineer the present state of the art of hydraulic modelling.Item Open Access Flussmodelle für Ausbreitungsvorgänge von Wasserinhaltsstoffen und Wärme(1984) Kobus, HelmutDie korrekte Modellierung der Ausbreitungsvorgänge von Wasserinhaltsstoffen beschränkt sich auf den Nahbereich der Einleitung, in dem die Bodenreibung sowie Abbaureaktionen oder Wärmeabgabe des Gewässers von untergeordneter Bedeutung sind. Eine Modellierung dieser Einflußgrößen macht eine Modellüberhöhung erforderlich, was wiederum eine Verzerrung der Ausbreitungsvorgänge zur Folge hat. Dies ist für Flußmodelle wegen der Querschnittsverzerrungen in der Regel nicht ohne Einschränkungen der Modellähnlichkeit möglich. Unter bestimmten Voraussetzungen (z. B. große Breiten-Tiefenverhältnisse) sind Überhöhungen aber auch für Ausbreitungsmodelle unter Umständen akzeptabel. Für Ausbreitungs- und Transportvorgänge in Flüssen bietet sich aufgrund der eindeutig vorgegebenen Strömungsrichtung und der relativ einfachen Verhältnisse im Fernfeld eine Kombination von unverzerrten Labormodellen für das Nahfeld mit einfachen mathematisch-numerischen Fernfeldmodellen an.Darüber hinaus eignen sich hydraulische Ausbreitungsmodelle vor allem zur Untersuchung von Teilbereichen, für die jeweils andere Ähnlichkeitsgesetze maßgebend und damit auch unterschiedliche Überhöhungen erforderlich sein können.