Universität Stuttgart
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Item Open Access Hydraulics and design of spillway aerators for cavitation prevention in high speed flows(1988) Koschitzky, Hans-Peter; Kobus, HelmutThe controlling factors for spillway aeration are discussed in view of their relevance to the design of aerators. The air entrainment results from the interaction of the water flow and the air flow in the supply system. An empirical two dimensional air entrainment function for various aerator geometries is presented. The subatmospheric pressure distribution in the aerator is calculated by an iterative method. The combination of both yields the total air entrainment rate. The air entrainment leads to an increase of the water flow velocity.Item Open Access Beeinflussung der Grundwassertemperatur durch Wärmeentzug und Wärmeeintrag : theoretische Grundlagen(1983) Kobus, HelmutWärmepumpen sind eine Möglichkeit, die im Untergrund gespeicherte Umgebungswärme zu nutzen und so einen Beitrag zur Einsparung von Primärenergie zu leisten. Überlegungen zur thermischen Nutzung des Grundwassers müssen sich an den vorrangigen Belangen der Trinkwasserversorgung orientieren. Einer energiewirtschaftlich sicher wünschenswerten Ausweitung des Einsatzes von Wärmepumpen steht auch entgegen, daß die zu erwartenden Veränderungen der Temperaturen im Grundwasserleiter durch den Betrieb der Anlage noch nicht mit genügender Sicherheit beurteilt werden können. Dieser Frage ist der vorliegende Beitrag gewidmet. Es werden die theoretischen Grundlagen der Wärmeausbreitung im Untergrund angesprochen und der derzeitige Wissensstand über die Entwicklung der Temperaturanomalie im Bereich einer Warm- oder Kaltwassereinleitung dargelegt.Item Open Access Relating hydraulics and ecological processes(1991) Hjorth, Peder; Kobus, Helmut; Nachtnebel, Hans Peter; Nottage, Albert; Robarts, RichardAny major modification of the hydraulic system results with some retardation in a response of the ecosystem trying to adapt to the new conditions. It is difficult to imagine situations where hydraulics and ecosystems are not related. Thus, harmonizing hydraulics with ecology means to identify alternative hydraulic measures which yield simultaneously economic benefits and improvement, preservation or at least a best fit of the environmental situation. Often, these objectives are subjected to an inherent conflict and therefore harmonizing is dependent on the preference structure of the modern society, which is inclined to sustainable development. The objective of this chapter is to develop a framework (methodology) which might assist in relating hydraulics and ecology with respect to specific goals under site and problem dependent constraints.Item Open Access Mass transport in an artificial heterogeneous aquifer : experiments and numerical modelling(1989) Schäfer, Gerhard; Kobus, HelmutIn order to generate a data base for the numerical study of dispersion processes in a well defined heterogeneous porous medium, a laboratory tank of 14 m in length, 0,5 m in height and 0.13 m in width has been constructed, which is composed of 81 different elements of exactly known geometry and hydraulic properties. In dispersion experiments using salt as tracer, breakthrough curves are observed at 80 points in 8 vertical sections. A comparison of three types of numerical models with the experimental data shows how well the models of various complexity describe the advection and dispersion processes and how in these cases the various dispersion parameters depend upon the models used.Item Open Access Evaluation of groundwater sampling techniques for the investigation and monitoring of contaminated sites(1990) Teutsch, Georg; Barczewski, Baldur; Kobus, HelmutThe collection of representative groundwater samples is an essential prerequisite in hydrogeological site evaluation and groundwater monitoring. Erroneous or insufficent sampling may lead to wrong conclusions, possibly causing considerable health and/or financial risks, especially in respect to the assessment of contaminated sites. The collection of representative water samples therefore requires the use of appropriate sampling techniques, taking into account the prevailing aquifer conditions, the borehole hydraulics and the chemical parameters to be investigated. Consequently, the definition of the most suitable sampling equipment should be based on multiple criteria. In general these are the changing temperature and pressure conditions and the contact of the water with non-inert materials, which may affect the chemical integrity of the sample during the drilling of the well, the withdrawal and pumping of the water to the ground surface as well as the storage and transport to the laboratory. The major factors have to be investigated and quantified in order to minimize all undesired effects. In this paper the major influencing factors are discussed. Furthermore, an evaluation of various sampling techniques and sampling systems is presented. Special consideration is given to the ability of various systems to adequately sample groundwater with high organic loads. In the last section, some new sample system developments are briefly presented together with the expert system CASES, which was developed at the Stuttgart Institut für Wasserbau.Item Open Access Das "PWAB-Testfeld Wasser und Boden"(1988) Kobus, HelmutDer Gedanke, ein Naturmeßfeld für die Boden- und Grundwasserforschung einzurichten, entstand im Jahr 1986 im Projektrat des PWAB. Einerseits kann anwendungsorientierte Forschung nicht auf den gezielten Feldversuch verzichten, welcher die Grundlagenforschung im Labor und am Computer ergänzt und verifiziert; andererseits sind Naturmessungen stets sehr aufwendig und dadurch geprägt, daß stets nur ein Bruchteil der zahlreichen Einflußgrößen und Randbedingungen meßtechnisch erfaßt und berücksichtigt werden kann. Dies legte den Gedanken nahe, die Forschungsinteressen der verschiedenen Disziplinen zu bündeln und ein geeignetes Naturmeßfeld ausfindig zu machen, in dem an ein und demselben Standort unterschiedliche Forschungsvorhaben in gegenseitiger Abstimmung und Ergänzung durchgeführt werden können.Item Open Access Berechnungsgrundlagen für Wärmeausbreitung und -transport im Grundwasser(1983) Kobus, HelmutEs wird ein Überblick über die Berechnungsgrundlagen zur Erfassung von Wärmeausbreitungsvorgängen im Untergrund gegeben. Für anthropogene Wärmeeinleitungen werden die wesentlichen Einflußgrößen identifiziert. Die für die Ausbildung einer Temperaturanomalie maßgeblichen Transportmechanismen werden beschrieben. Anhand der Beschreibungsgleichungen für die Grundwasserströmung und den Wärmetransport wird deutlich, daß es sich hierbei um gekoppelte Prozesse handelt, deren simultane Lösung von komplexer Natur ist. Mit der Zielsetzung, praktikable Ingenieurlösungen zu erarbeiten, wird deshalb eine konzeptionelle Gliederung in einen Nahbereich, in dem Auftriebseffekte dominieren, einen Zwischenbereich mit Temperaturschichtungen und einen Fernbereich vorgenommen. Es werden Forschungsergebnisse von Untersuchungen im Nahfeld vorgestellt, die eine Eingrenzung der Auftriebseffekte ermöglichen. Für die Behandlung der großräumigen Temperaturausbreitung wird das Verweilzeitenkonzept herangezogen, mit dessen Hilfe die Temperaturanomalie näherungsweise berechnet werden kann, sofern die vertikalen Wärmeaustauschvorgänge mit der Atmosphäre hinreichend genau erfaßt werden können. Für einzelne Einleitungen lassen sich Näherungslösungen für Planungszwecke angeben. Erstrebenswertes Ziel ist es, regionale Wärmebilanzmodelle für Grundwasserleiter zu erstellen, die als Planungshilfe bei der Bewirtschaftung der Grundwasservorräte unter Berücksichtigung der vorrangigen Belange der Trinkwasserversorgung eingesetzt werden können.Item Open Access VEGAS - Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung(1993) Kobus, Helmut; Teutsch, Georg; Koschitzky, Hans-Peter; Cirpka, OlafDie Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung VEGAS, die derzeit an der Universität Stuttgart gebaut wird, wird aus einer Versuchshalle mit mehreren großmaßstäblichen Versuchsständen bestehen. Der Bau von VEGAS wird vom Bundesminister für Forschung und Technologie BMFT und vom Umweltministerium des Landes Baden-Württemberg im Rahmen des Projektes Wasser-Abfall-Boden PWAB finanziert und steht allen interessierten Forschungsnahmern aus der Bundesrepublik offen. VEGAS verfolgt im wesentlichen zwei Ziele: 1) Entwicklung und Optimierung von in-situ Sanierungsverfahren, 2) Prozeßforschung zum Schadstoffverhalten im Untergrund.Item Open Access Effects of model configuration, flow conditions and scale in modelling spillway aeration grooves(1984) Koschitzky, Hans-Peter; Westrich, Bernhard; Kobus, HelmutThe hydraulic design of spillways, with high specific discharge usually requires model investigations. Whereas standard small-scale models are sufficient for the assessment of the general flow pattern, studies on cavitation control by means of aeration have to be conducted in detail models at considerably larger scales. Detail models of aeration grooves are studied in order to optimize the geometry and to determine the air entrainment of the grooves. The large model scale necessitates the use of models which represents only a small fraction of the width and length of the spillway. Such sectional models allow only an investigation of a single aeration groove in a given approach flow. This paper presents a hydraulic model study of the spillway of Laiban Dam on the Philippines, which is part of the Manila Water Supply Project III.Item Open Access Hydraulik von Abflussmessbauwerken(1983) Kobus, HelmutAbflußmeßbauwerke dienen primär dem Zweck, an einem Querschnitt des Gewässers eine eindeutige, zeitlich konstante Beziehung zwischen Wasserstand und Abfluß herzustellen, so daß aus einer einfachen Wasserstandsmessung der jeweilige Abfluß ermittelt werden kann. Ziel der vorliegenden Ausführungen ist es, die hydraulische Funktion dieser Meßbauwerken in zusammenfassender und systematischer Form darzustellen; hierbei beschränken sich die nachfolgenden Ausführungen auf die grundlegenden hydromechanischen Zusammenhänge.