Abflussgeschwindigkeit

Abflussgeschwindigkeit (v) bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der Wasser oder ein anderes Fluid an einer bestimmten Stelle in einem Kanal, einem Rohr oder einem offenen Gewässer fließt. Sie ist eine Momentangeschwindigkeit des Fluids und wird oft als querschnittsweise gemittelte Geschwindigkeit angegeben, insbesondere bei offenen Kanälen als flächenbezogene Mittlere Geschwindigkeit.

Der zugehörige Abfluss Q ist das Produkt aus Geschwindigkeit und Querschnittsfläche: Q = v A. Liegen Annahmen über ein annähernd gleichförmiges Geschwindigkeitsprofil vor, gilt v = Q/A. In offenen Kanälen ist v der tiefenmittel- oder flächenmittlere Wert der Geschwindigkeit, da die Geschwindigkeit vertical variiert.

Messung: Die Abflussgeschwindigkeit lässt sich mit verschiedenen Methoden bestimmen: dem Floßverfahren (Floßmethode) zur Messung einer Referenzgeschwindigkeit über eine bekannte Distanz, einem Impeller- oder Propeller-Messgerät, oder mit akustischen Verfahren wie ADCP/ADV. Moderne Messungen verwenden oft ADCPs, die Geschwindigkeiten in mehreren Tiefen erfassen. Die gemessene Geschwindigkeit hängt von der Messmethode und der vertikalen Verteilung des Fließprofils ab.

Beziehung zu Geometrie und hydraulischen Modellen: In offenen Kanälen hängt v von Rauheit (n), Querschnittsform, Reibung und Steigung ab. Die Manning-Gleichung, v = (1/n) R^(2/3) S^(1/2), beschreibt eine verbreitete Näherung. In Rohrleitungen leitet die Darcy-Weisbach-Gleichung die Druckverluste; hier ist v von Rohrgröße, Rauhigkeit und dem Strömungszustand abhängig. Die Reynolds-Zahl Re = v D/ν kennzeichnet, ob der Fluss laminar oder turbulent ist.

Anwendung und Bedeutung: Die Abflussgeschwindigkeit ist zentral für die Hydraulik, Fluss- und Kanalplanung, Hochwassermodelle und Abwassersysteme. Sie beeinflusst Sedimenttransport, Erosion, Belüftung und Mischprozesse in Gewässern und Kanälen.