Abflussmechanismus

Abflussmechanismus bezeichnet im Allgemeinen die Gesamtheit der Prozesse, die den Abfluss von Flüssigkeiten aus einem System bestimmen. Er umfasst treibende Kräfte, Widerstände und Regelgrößen, die zusammen die Abflussrate beeinflussen.

Die treibenden Kräfte sind meist Druck- und Gravitationsdifferenzen. Je nach System wirken zusätzlich Kapillar- oder Sättigungseffekte in porösen Medien. Die Art des Fließens hängt von der Geometrie, der Oberflächenbeschaffenheit und der Viskosität der Flüssigkeit ab. Abfluss kann laminar oder turbulent erfolgen; dabei bestimmen Form und Oberflächenrauhigkeit die Reibung, den Energieverlust und damit die Ausflussmenge. In offenen Behältern führt die Gewichtskraft zu einem offenen Abfluss, während in Roh- und Kanalsystemen Strömung durch Rohre und Öffnungen gelenkt wird.

Typische Abflussmechanismen umfassen: offener Abfluss durch eine Ausflussöffnung, Abfluss durch eine Verengung oder ein geöffnetes Ventil, Abfluss durch Wehre oder Wehrkanäle, Siphon-Abfluss sowie der Abfluss durch poröse Medien, der oft mit Darcy’s Gesetz beschrieben wird. In der Praxis werden Abflussmuster durch räumliche Geometrie, hydraulische Kopplungen, Speicherung im System und äußere Einflüsse wie Infiltration oder Verdunstung moduliert.

Anwendungen finden sich vor allem in der Hydrologie, im Wasserbau, in der Abwassertechnik, Landwirtschaft und Bodenkunde. Modellierung und Messung fokussieren auf die Abflussrate Q, die aus dem Zusammenwirken von Fließgeschwindigkeit, Querschnittsfläche, Druckverhältnissen und Reibungsverlusten resultiert. Typische Modelle nutzen Torricelli- oder Weir-Gleichungen, Kanal- oder Darcy-Gleichungen, abhängig vom System.