Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Windschutzpflanzungen werden in Form von Geh\u00f6lzschutzstreifen zunehmend von Landes-, St\u00e4dte- und Stra\u00dfenplanern vorgesehen, um z.B. Produktionsst\u00e4tten, bei deren Betrieb Schwebstoffe erzeugt und aufgewirbelt werden, windzuberuhigen und damit angrenzende Wohngebiete vor einer zu gro\u00dfen Immissionsbelastung zu sch\u00fctzen. Das Wissen \u00fcber die Wirksamkeit von Geh\u00f6lzschutzstreifen beschr\u00e4nkt sich im wesentlichen auf Streifen, die flach auf dem Boden gepflanzt wurden. Die f\u00fcr einen wirksamen Windschutz ben\u00f6tigte Bewuchsh\u00f6he reicht vielfach nicht aus, weswegen die Streifen h\u00e4ufig auf Sockelw\u00e4lle gepflanzt werden. Der Einfluss der Sockelw\u00e4lle auf die str\u00f6mungsphysikalische Wirksamkeit von Windschutzstreifen wurde jedoch noch nie systematisch untersucht, was nun im vorliegenden Projekt durchgef\u00fchrt werden soll.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen von experimentellen Modelluntersuchungen in einem atmosph\u00e4rischen Grenzschichtwindkanal sollen systematische Versuchsreihen gefahren werden, bei denen die relevanten str\u00f6mungsphysikalischen Einflussparameter d\u00fcnner Windschutzstreifen variiert werden. In Abh\u00e4ngigkeit von den Geometrieparametern der Sockelw\u00e4lle sowie von der H\u00f6he und der Porosit\u00e4t des Schutzstreifens werden hochpr\u00e4zise Str\u00f6mungsgeschwindigkeitsmessungen im umgebenden Str\u00f6mungsfeld durchgef\u00fchrt. Zum Einsatz kommt ein laseroptisches Str\u00f6mungsgeschwindigkeitsmesssystem (2-d-Laser-Doppler-Anemometer), das nicht nur Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten, sondern auch turbulente Schubspannungen und damit Austauschgr\u00f6\u00dfen zu messen erlaubt.<\/p>\n
Durch die Analyse des Windfeldes um unterschiedlich ausgepr\u00e4gte wallbehaftete Windschutzstreifen k\u00f6nnen der jeweils untersuchten Konfiguration Schutzfaktoren zugeordnet werden, die eine Klassifizierung der Wirksamkeit des Streifens in Bezug auf die Windberuhigung zulassen. Auf diese Weise werden sich optimale Anordnungen herausbilden, die f\u00fcr den in der Praxis t\u00e4tigen St\u00e4dte- und Stra\u00dfenbauingenieur wichtige Entscheidungshilfen darstellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch systematische Variation von Einflussparametern wie Wallgeometrie, B\u00f6schungswinkel, Wallh\u00f6he, Bewuchsh\u00f6he und Streifenporosit\u00e4t konnten hinsichtlich des Windschutzes wichtige Beziehungen und optimale Konfigurationen gefunden werden, was f\u00fcr die Praxis eine wertvolle Information darstellt. So zeigte sich beispielsweise bei der Variation von Wall- zu Bewuchsh\u00f6he, dass gr\u00f6\u00dfte Schutzvolumina dann zu erwarten sind, wenn die Bewuchsh\u00f6he ca. 2\/3 der Gesamth\u00f6he des wallbehafteten Windschutzstreifens betr\u00e4gt. Im Vergleich zu einem gleich hohen Streifen ohne Wall (so er von der Bewuchsh\u00f6he her realisierbar w\u00e4re) schnitte diese Konfiguration sogar besser ab. Die Ergebnisse belegen ferner, da\u00df im Gegensatz zum direkten bodennahen (landwirtschaftlich interessanten) Windschutzverhalten eines walllosen Streifens, wo eine mittlere Porosit\u00e4t den besten bodennahen Windschutz bewirkt, hinsichtlich ganzer Schutzvolumina, d.h. hinsichtlich des r\u00e4umlichen Windschutzes, die Schutzwirkung eindeutig mit abnehmender Porosit\u00e4t eines wallbehafteten Streifens zunimmt. Da aber nicht nur die Gr\u00f6\u00dfe des Schutzvolumens, sondern auch die Bodenn\u00e4he der Windreduktion ber\u00fccksichtigt werden mu\u00df, liefern auch hier h\u00e4ufig mittlere Porosit\u00e4ten den besten Windschutz. Aus Variationsexperimenten, bei denen der B\u00f6schungswinkel des Walls ver\u00e4ndert wurde, zeigte sich, dass im wesentlichen der steilere Winkel zu einem gr\u00f6\u00dferen Schutzvolumen im Lee f\u00fchrt. Extrem schlechte Windschutzwerte im Lee ergaben sich f\u00fcr den unbepflanzten Wall. <\/p>\n
Der in der Praxis t\u00e4tige Ingenieur kann nun dieses Wissen, das noch durch weitere Publikationen ver-breitet werden soll, nutzen.<\/p>\n
Die Arbeiten sollen in einer 2. F\u00f6rderungsphase fortgef\u00fchrt und zum Abschluss gebracht werden. Gegenstand der 2. F\u00f6rderungsphase soll nicht mehr die Schutzwirkung eines einzelnen wallbehafteten Windschutzstreifens sein, sondern die Wechselwirkung zweier (luv- und leeseitig) angeordneter Streifen. Die Ausbildung dieser beiden Streifen (Wallgeometrie, Streifenporosit\u00e4t usw.), die R\u00fcckwirkung des lee-seitigen Streifens (Aufstau- und Verdr\u00e4ngungswirkung) auf den Windschutz in der dazwischen liegenden Industriefl\u00e4che und die Verhinderung von kontraproduktiven Wirbelsystemen \u00fcber dieser Fl\u00e4che wird der Hauptuntersuchungsgegenstand der 2. F\u00f6rderperiode darstellen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Donat, J., Ruck, B., 2000: Influence of Mound Geometry on the Efficiency of Shelterbelts,
\neingereicht und angenommen, 4th International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics & Applications, September 11-14, Ruhr-Universit\u00e4t Bochum
\nDonat, J., Els\u00e4\u00dfer, B., Ruck, B., 2000: Einfluss der Geometrie von Sockelw\u00e4llen auf die Wirksamkeit von Windschutzpflanzungen, eingereicht und angenommen, METTOOLS, April 2000, Stuttgart
\nDonat, J., Ruck, B., 2000: Aerodynamic Studies on the Efficiency of Mound-Mounted Shelterbelts, eingereicht zur Ver\u00f6ffentlichung an Atmosperic Environment
\nDonat, J., Els\u00e4\u00dfer, B., Ruck, B.: 1999: Flow Around a Mound Mounted Porous Shelterbelt, Proc. of Euromech Colloquium 391, Prag, 13.-15.9.1999<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Untersuchungen konnten hinsichtlich aller gesteckten Ziele erfolgreich durchgef\u00fchrt werden. Es ist damit gelungen, die umweltaerodynamische Bemessung von wallbehafteten Windschutzstreifen auf eine solide Basis zu stellen. Ph\u00e4nomenologische Abl\u00e4ufe konnten diskretisiert und hieraus funktionale Zusammenh\u00e4nge abgeleitet werden, die nicht nur den bodennahen Windschutz sondern nun auch dreidimensionale Schutzvolumina zu berechnen erlauben. Damit kann nun erstmals der Windschutz \u00fcber einer industriellen Bet\u00e4tigungsfl\u00e4che genau geplant, ausgelegt oder prognostiziert werden, was eine nicht unerhebliche umweltschutzrelevante Bedeutung haben d\u00fcrfte.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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