Zeitschrift für Geologie und Geophysik
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Abstrakt

Mitreißen von Sedimentkörnern: Vergleich von Methoden zur Schätzung der Schubspannung in der Sohle

Lucky O Imagbe*

Es ist bekannt, dass die Schubspannung im Sedimentbett wirksam zum Mitreißen von Sedimentkörnern aus dem Mutterbett sowie zur Einleitung der Kornbewegung in den Suspensionsfluss beiträgt. Die direkte Messung der Stärke der Schubspannung im Sedimentbett unter unterschiedlichen Feldbedingungen war schon immer eine schwierige Herausforderung, daher wird sie durch Beobachtungen und Analysen von Fließgeschwindigkeitsschwankungen über dem Fließbett geschätzt.

Berichte über einige neuere Forschungen haben gezeigt, dass Schätzungen von Schubspannungen in der Sohle aus verschiedenen Quellen, darunter Sohlenneigung, Log-Profil, Reynolds-Spannungsverteilung und turbulente kinetische Energie, schlechter übereinstimmen, was Fragen hinsichtlich der Gültigkeit der Schätzungen aufwirft. Schätzungen von Schubspannungen in der Sohle aus verschiedenen Methoden dürften bei Verwendung ähnlicher Strömungsdatensätze eine beträchtliche Übereinstimmung aufweisen.

In diesem Dokument wird die Untersuchung beschrieben, die durchgeführt wurde, um die Konsistenz und mögliche Korrelation bei der Schätzung der Schubspannung im Boden oder bei anderen aus mehreren Schätzmethoden gewonnenen Werten zu ermitteln. Dabei wurde ein ungewöhnlich großer Datensatz mit schwankenden Strömungsgeschwindigkeiten verwendet, der bei einem Laborexperiment in einem Gerinnetank mit einem Dreikomponenten-(3-C)-Akustik-Doppler-Velocimeter (ADV) gewonnen wurde.

Die Analyse der Ergebnisse und der Vergleich der Schätzungen aus drei Methoden deuten auf eine erhebliche Übereinstimmung der Schätzungen hin, insbesondere bei Schätzungen mit dem Log-Profil und der Reynolds-Spannungsmethode. Die Schätzungen aus den Sohlenneigungsmethoden schienen jedoch im Vergleich zu den beiden anderen Methoden mit bis zu 26 % relativ höher zu sein, wie im Versuchsfall 5. Diese Forschungsergebnisse bestätigen die Zuverlässigkeit bestehender Methoden zur Bewertung der Sohlenschubspannung, insbesondere des Log-Profils und der Reynolds-Spannung.