Mechanische Belastbarkeit natürlicher Schilfbestände durch Wellen, Wind und Treibzeug: = Mechanical impacts on natural reed stands by wind, waves and drift
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Zürich
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Autor: Binz-Reist, Hans-Rudolf
Jahr: 1989
- 3 -
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort 5
Tabelle der wichtigsten Variablen 9
I. DAS SCHILFROHR - EINFÜHRUNG UND PROBLEM-
STELLUNG 11
I. Das Schilfrohr (Phragmites australis [Cav.] Trin. ex Steudel) 12
1.1. Aufbau und Lebensweise der Pflanze 12
1.2. Ansprüche an den Standort 22
1.3. Stellung und Funktion des Schilfes in der natürlichen Ufervegetation 23
2 . Der Schilfrückgang und seine bisher bekannten Ursachen 29
2.1. Die Entwicklung der Schillbestände seit der Jahrhundertwende 29
2.2. Direkte Zerstörungen, Ufermauern, Baggerungen 35
2.3. Indirekte Zerstörung durch veränderte Umwelteinflüsse 40
2.4. Weitere Faktoren 46
2.5. Die Folgen des Schilfrückganges 47
2.6. Gegenstand der vorliegenden Arbeit 49
II. DIE MECHANISCHE BEANSPRUCHUNG DES SCHILFES 51
Inhaltsverzeichnis zu Teil ? 52
1. Einführung 54
2. Frühere Ansätze zur rechnerischen Erfassung der Beanspruchung
des Schilfes 57
2.1. Klötzli (1974) 57
2.2. Lachavanne et al. (1975/76) 61
3. Belastungen 63
3.1. Die Belastung durch den Wind 63
3.1.1. Die Wirkung des Windes 63
3.1.2. Die Versuche im Windkanal 67
3.2. Die Belastung durch die Wellen 81
3.2.1. Definition und Wirkung der Wellen 81
3.2.2. Ermittlung der Wellenkenngrößen 105
3.2.3. Die Berechnung der Wasserteilchengeschwindigkeit 150
3.3. Die Belastung durch das Treibzeug 163
3.3.1. Allgemeines 163
3.3.2. Wirkungsmechanismus 164
3.3.3. Bewegungsdifferentialgleichungen für das Treibzeug 171
3.3.4. Untersuchungen zur Bestimmung der Koeffizienten Gd und Gm 178
4. Wechselwirkungen zwischen Halm und Treibzeug 192
4.1. Allgemeines · 192
4.2. Formulierung des mathematischen Modells 198
4.2.1. Bewegungsgleichungen des Mehrstäbemodells 198
4.2.2. Berücksichtigung der äußeren Kräfte in den Bewegungsgleichungen 208
4.2.3. Berechnung der Modellparameter aus den Halmeigenschaften 223
4.3. Lösung der Bewegungsgleichungen 230
4.3.1. Numerische Lösung des Differentialgleichungssystems 230
4.3.2. Programmierung 232
4.4. Beispiele und Diskussion 239
4.4.1. Beispiele 239
4.4.2. Resultate der Beispielsrechnungen und Diskussion 250
Anhang Tabelle 3.4. . 297
- 4 -
III UNTERSUCHUNGEN ZUR HALMFESTIGKEIT 329
Inhaltsverzeichnis zu Teil ? 330
1. Definition der Begriffe 331
1.1. Definition der Steifigkeit 331
1.2. Definition der Festigkeit 342
1.3. Die Berechnung der Steifigkeit und Festigkeit bei Biegeversuchen 346
1.3.1. Berechnung der Biegesteifigkeit 347
1.3.2. Berechnung der Biegefestigkeit 349
2. Frühere Versuche 351
3. Laborversuche an der EMPA 355
3.1. Versuchseinrichtung 355
3.2. Materialgewinnung und Behandlung 360
3.3. Auswertung 362
3.4. Resultate 364
3.4.1. Schilf aus Altenrhein 364
3.4.2. Schilf aus Othfresen 414
4. Feldversuche 442
4.1. Zweck 442
4.2. Messung der Biegebruchfestigkeit mit der Federwaage 442
4.2.1. Versuchsanordnung 442
4.2.2. Resultate 444
4.3. Messung der Biegesteifigkeit mit einer transportablen Prüfeinrichtung 455
4.3.1. 4.3.2. Versuchsanordnung Resultate 455 457
5. Versuche zur Bestimmung des Einspanngrades im Feld 461
5.1. Allgemeines 461
5.2. Versuchsanordnung 462
5.3. Ergebnisse 466
IV SCHLUSSFOLGERUNGEN UND DISKUSSION IM HINBLICK
AUF SCHUTZMASSNAHMEN MECHANISCHER ART 471
1. Einführung-Übersicht 472
2. Mechanischer Schutz 475
2.1. Allgemeines 475
2.2. Reduktion des Treibzeugs 477
2.3. Zäune 479
2.4. Bewegliche Konstruktionen ohne nennenswerte Wellendämpfung 484
2.4.1. Allgemeines 484
2.4.2. Schwimmbalken 485
2.4.3. Modell Altenrhein 487
2.5. Wellendämpferoder-brecher 490
2.6. Erosionsschutz 493
2.7. Beseitigung von Ufermauem 496
3. Übrige Schutzmaßnahmen-Schlußbetrachtung 497
Zusammenfassung - Résumé - Summary 501
Literatur 507
Liste der Figuren 515
liste der Tabellen 522
List of figures 523
list of tables 535
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