Was ist ein hydraulischer Sprung?
Ein hydraulischer Sprung ist ein Ereignis, bei dem sich schnell bewegende Flüssigkeit plötzlich in die Luft springt. Dies geschieht beim Übergang von einer schnellen zu einer langsamen Flüssigkeitsbewegung. Technisch gesehen ändert sich die Wasserbewegung von überkritisch zu unterkritisch, wenn etwas mit einer hohen kritischen Masse auf eine niedrigere kritische Masse trifft. Ein hydraulischer Sprung tritt häufig auf, wenn etwas nachgeschaltet ist, das den Wasserfluss verhindert.
Es ist üblich, in Gewässern mit offener Kanalströmung hydraulische Sprünge zu finden. Dies ist ein Zustand, in dem die Flüssigkeit durch eine Leitung mit ausreichend freier Luft fließt, so dass die Schwerkraft auf den Wasserfluss einwirken kann. Sprünge treten in der Regel nicht in Rohrleitungen oder in verengten Bereichen des Wasserflusses auf, da nicht genügend freie Luft vorhanden ist, um die Bedingungen für sie zu schaffen.
Ein hydraulischer Sprung kann sich entweder bewegen oder stehen. Die Bewegungsvariante ist typischerweise in sich schnell bewegenden Gewässern wie Flüssen zu finden. Stehende hydraulische Sprünge sind in stillen oder fast stillen Gewässern, wie in Seen, üblich. Wenn es sich bewegt, wird es einfach als hydraulischer Sprung bezeichnet, während die stehende Version als hydraulischer Sprung im Übergang bezeichnet wird.
Bei einem hydraulischen Sprung ändert sich die Wassertiefe schnell. Um diese Änderung auszugleichen, nehmen die Turbulenzen im Wasser zu. Es ist im Wesentlichen ein plötzlicher Anstieg der Energie, gefolgt von einem dramatischen Abfall.
Gleichungen können verwendet werden, um einen hydraulischen Sprung vorherzusagen. Dies kann in Situationen nützlich sein, in denen ein Sprung wünschenswert ist. Beispielsweise kann ein Ingenieur einen Sprung verwenden, um den Druck an einem Übergangspunkt für Wasser zu verringern, wodurch Schäden an Becken und anderen Strukturen, die zur Steuerung der Wasserbewegung verwendet werden, verringert werden.
Es gibt auch Situationen, in denen Hydrauliksprünge Schäden verursachen können. Dazu gehören Bereiche, in denen Bodenerosion vermieden werden muss. Sie können auch das Fortschreiten von Fischen behindern, von der Verhinderung des Durchgangs bis zum Tod.
Die Hindernisse, die zu einem hydraulischen Sprung führen, variieren stark in Zusammensetzung und Entstehung. Von Menschen verursachte Blockaden können Brücken, Dämme oder andere physikalische Barrieren wie z. B. Zementstrukturen oder Blöcke sein, die den Wasserfluss verändern sollen. Sie können auch durch natürliche Vorkommnisse wie eine durch Erosion oder ähnliche Ereignisse verursachte Änderung der Leitungsbreite verursacht werden. Ein Sprung kann auch durch Reibung in der Leitung für den Wasserfluss verursacht werden.