DE3826044C2

DE3826044C2 -

Info

Publication number: DE3826044C2
Application number: DE19883826044
Authority: DE
Inventors: Herbert 2000 Hamburg De Kuehl; Walter 3139 Hitzacker De Puls
Original assignee: Gkss-Forschungszentrum Geesthacht 2054 Geesthacht De GmbH
Current assignee: Gkss-Forschungszentrum Geesthacht 2054 Geesthacht De GmbH
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1990-07-19
Also published as: DE3826044A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur labormäßigen Erfassung der Erosionsrate von ungestörtem kohäsi vem Sediment in einem flüssigen Medium sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for laboratory Detection of the erosion rate of undisturbed kohäsi vem sediment in a liquid medium as well as a Device for performing this method.

Zur Erkennung und Auswertung der Erosion von ungestörtem kohäsivem Sediment (Schlick) in Tidengewässern in der Meeresforschung und Umweltforschung allgemein als auch zur Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten eines Wasser-Sedimentgemisches, um beispielsweise eine Ver schlickung von Hafenbecken und Schiffahrtsstraßen zu erkennen und ggf. zu verhindern, sind bisher unterschiedliche Möglichkeiten der Erosionsmessung bekannt geworden.To detect and evaluate the erosion of undisturbed cohesive sediment (silt) in tidal waters in the Marine and environmental research in general as well for the detection of flow velocities Water sediment mixture, for example, a Ver silting up of harbor basins and shipping roads To recognize and, if necessary, to prevent, have been different so far Possibilities of erosion measurement known become.

Zum einen führte man Messungen unmittelbar in der Natur aus, d. h. eine erosionserzeugende Einrichtung wird in der Natur auf eine zu erodierende Sohle aufgesetzt, wobei durch eine durch geeignete Mittel künstlich erzeugte Strömung die Sohle erodiert wird. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine Bodenprobe entnommen, die in ein Labor gebracht wird. Dort wird die Probe mit Wasser überschichtet, wobei die Erosion der Bodenprobe dadurch erfolgt, daß das Wasser über der Sohle in Bewegung gesetzt wird. Eine Bewegung dieser Art kann eine gleichförmige Strömung in einem Gerinne sein, wobei die Bodenprobe in eine Aussparung im Boden der Rinne eingesetzt wird, oder eine Kreisströmung in einem kreisrunden Gefäß, wobei die Strömung durch ein rotierendes Paddel erzeugt wird. Schließlich wird die Strömung dadurch erzeugt, daß man auf die Probe einen Wasserstrahl gibt, wobei der Wasserstrahl von ruhendem Wasser umgeben ist.On the one hand, measurements were carried out directly in nature from, d. H. an erosion generating device is in placed on a sole to be eroded by nature, being artificially by an appropriate means generated flow the sole is eroded. At a other known methods take a soil sample which is brought to a laboratory. There is the Sample overlaid with water, causing the erosion of the Soil test is carried out in that the water over the Sole is set in motion. A movement of this kind can be a uniform flow in a channel, taking the soil sample into a recess in the bottom of the Channel is used, or a circular flow in one circular vessel, the flow through a rotating Paddle is generated. Eventually the flow generated by testing one Water jet gives, the water jet of dormant Water is surrounded.

In allen vorgenannten im Stand der Technik bekannten Fällen können entweder kleine ungestörte Bodenproben in eine größere Bodenfläche eingebracht werden oder das Erosionsgefäß kann selbst zur Probenentnahme dienen. Alle vorgenannten bekannten Methoden weisen den Nachteil auf, daß sie nur mit großem technischen Aufwand durchführbar und daher für Reihenuntersuchungen nicht geeignet sind, oder daß sie nur für Teilaspekte des Erosionsgeschehens einsetzbar sind.In all of the aforementioned known in the prior art Cases can either be small undisturbed soil samples in a larger floor area or that The erosion vessel can itself be used for taking samples. All of the known methods mentioned above have the disadvantage on that they can only be carried out with great technical effort and therefore not suitable for screening or that they are only for partial aspects of the erosion process can be used.

Auch sind die meisten bekannten Methoden im wesentlichen für spezifische wissenschaftliche Fragestellungen entwickelt worden und für die praktische Messung von Erosionseigenschaften von kohäsivem Sediment nicht bestimmt, insbesondere nicht für Reihenuntersuchungen.Most of the known methods are also essential for specific scientific questions developed and for the practical measurement of Not erosion properties of cohesive sediment intended, especially not for screening.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen mit geringem technischen Aufwand Reihenuntersuchungen der Erosions rate von ungestörtem kohäsivem Sediment bei geringem Zeit- und apparativen Aufwand möglich sind, wobei die Messungen im Labor durchführbar sind.It is an object of the present invention to provide a method and to create a device with which with little technical effort serial examinations of erosion rate of undisturbed cohesive sediment little time and equipment are required, the measurements can be carried out in the laboratory.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß
daß eine Sedimentprobe in eine eine vorbestimmte Menge flüssiges Medium enthaltende Aufnahmeeinrichtung gegeben wird
daß das flüssige Medium nachfolgend verrührt wird, wobei die Verrührungsgeschwindigkeit gesteigert wird, bis das Sediment zu erodieren beginnt und
daß die Trübung des entstehenden Gemisches aus flüssigem Medium und erodiertem Sediment außerhalb der Aufnahmeeinrichtung in Abhängigkeit von der Verrührungsgeschwindigkeit zur Bestimmung der Erosionsrate bestimmt wird.The object is achieved according to the inventive method in that
that a sediment sample is placed in a receiving device containing a predetermined amount of liquid medium
that the liquid medium is subsequently stirred, the stirring speed being increased until the sediment begins to erode and
that the turbidity of the resulting mixture of liquid medium and eroded sediment outside the receiving device is determined as a function of the stirring speed to determine the erosion rate.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Erosionsmessung einfach und schnell und mit geringem apparativen Aufwand durchgeführt werden kann, wobei dadurch Reihenuntersuchungen mit einer Vielzahl von Sedimentkernen unterschiedlicher Herkunft erleichtert werden. Das Verfahren kann dabei unmittelbar beispielsweise auf einem Forschungsschiff oder einer Forschungsplattform durchgeführt werden, d. h. Messungen unmittelbar an der Sohle oder Rinne im Meer oder im Gewässer sind nicht nötig.The main advantage of the method according to the invention is that the erosion measurement is simple and carried out quickly and with little equipment can be, thereby screening with a variety of different sediment cores Origin will be facilitated. The procedure can directly, for example, on a research ship or a research platform, d. H. Measurements directly on the bottom or channel in the sea or in the water are not necessary.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Trübung, die wesentlicher Parameter zur Bestimmung der Erosionsrate des Sediments ist, mittels eines in einer Auffangeinrichtung zur Aufnahme des Gemisches vorgesehenen Trübungsmessers erfaßt. Der Trübungsmesser selbst kann von beliebiger geeigneter Art sein.According to an advantageous embodiment of the method becomes the turbidity, the essential parameters for determining the sediment erosion rate, by means of a reception device for reception of the mixture provided opacimeter. The The opacimeter itself can be of any suitable type be.

Das Gemisch, das im ersten Mediumvorrat aus erodiertem Sediment und flüssigem Medium gebildet wird, nachdem der Verrührvorgang eingesetzt hatte, wird vorteilhafterweise auch in der Auffangeinrichtung verrührt, um zu verhin dern, daß das erodierte Material im Auffangbehälter sedimentiert. Durch die Verrührung wird somit das Gemisch zur Messung mit dem Trübungsmesser homogen gehalten.The mixture that eroded in the first medium stock Sediment and liquid medium is formed after the Mixing process is used is advantageous also stirred in the collecting device to prevent that the eroded material in the collecting container sedimented. Because of the stirring, that becomes Mixture for measurement with the opacimeter homogeneous held.

Um beim Verrührvorgang des flüssigen Mediums bzw. Gemisches aus flüssigem Medium und Sediment keine mitdrehende Mediumsäule zu bilden, die den erfindungsgemäß zu bildenden Erosionsvorgang beeinträchtigen würde, erfolgt die Verrührung des Mediums und/oder des Gemisches in der Aufnahmeeinrichtung und/oder im Auffangbehälter derart gestört, daß sich beispielsweise eine Turbulenz in der Aufnahmeeinrichtung bzw. im Auffangbehälter ausbildet.In order to stir the liquid medium or Mixture of liquid medium and sediment none to form a rotating medium column, which according to the invention affect the erosion process to be formed the medium and / or the Mixtures in the receiving device and / or in the collecting container so disturbed that, for example a turbulence in the receiving device or in Forms collecting container.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des vorbeschriebenen Verfahrens weist ein erstes Gefäß als Aufnahmeeinrichtung auf, in das flüssige Medium und die zu untersuchende Sedimentprobe gegeben wird, sowie Mittel zur Erzeugung einer Bewegung des flüssigen Mediums im ersten Gefäß. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein zweites Gefäß als Auffangeinrichtung, welches über eine Förderleitung für das Gemisch aus flüssigem Medium und Sediment mit dem ersten Gefäß verbunden ist, wobei im zweiten Gefäß Mittel zur Erzeugung einer Bewegung des Gemisches sowie einer Einrichtung zur Erfassung des Trübungsgrades des Gemisches vorhanden ist.A device for performing the above The method has a first vessel as a receiving device into the liquid medium and the sediment sample to be examined is given, and means for generating a movement of the liquid Medium in the first vessel. This device is according to the invention characterized by a second vessel as a collecting device, which via a delivery line for the mixture of liquid medium and sediment is connected to the first vessel, wherein in the second vessel means for generating a movement of the Mixture and a device for recording the Degree of turbidity of the mixture is present.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß diese verhältnismäßig klein und einfach ausgebildet sein kann, so daß diese einerseits in unmittelbarer Nähe des Untersuchungsorts, beispielsweise auf einem Forschungsschiff oder einer Meßplattform, angeordnet sein kann, und aufgrund des verhältnismäßig einfachen, unkomplizierten Aufbaus in einer Vielzahl bereitgestellt werden kann, wobei eine Untersuchung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein wissenschaftlich geschultes Personal verlangt.The advantage of the device according to the invention is essential in that these are relatively small and can be simple, so that this one hand in the immediate vicinity of the examination site, for example on a research ship or one Measuring platform, can be arranged, and due to the relatively simple, uncomplicated construction in a variety can be provided, one Examination with the device according to the invention none scientifically trained staff.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind im ersten Gefäß Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz des flüssigen Mediums angeordnet, wobei im zweiten Gefäß ebenfalls Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz des Gemisches angeordnet sein können, um zu verhindern, daß das erodierte Material im zweiten Gefäß sedimentiert, wenn die Messung mittels eines geeigneten Trübungsmessers erfolgt.In an advantageous embodiment of the device are means for generating turbulence in the first vessel arranged of the liquid medium, being in the second vessel also means for generating turbulence of the Mixture can be arranged to prevent the eroded material sediments in the second vessel, if the measurement is made using a suitable opacimeter he follows.

Um die Vorrichtung im wesentlichen für einen automatisch durchführbaren Untersuchungsvorgang auszubilden, ist vorteilhafterweise in der Förderleitung zwischen beiden Gefäßen eine Pumpeinrichtung angeordnet und ebenfalls zwischen beiden Gefäßen eine Ausgleichsleitung.To make the device essentially automatic training feasible examination process is advantageously in the delivery line between the two Vessels arranged a pump device and also a compensating line between the two vessels.

Schließlich werden gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung die Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz des flüssigen Mediums und/oder des Gemisches durch ein Rührwerk gebildet, das ein Rührorgan in Form eines Propellers aufweist. Die Drehzahl des Rührwerks kann dabei stufenlos auf einfache Weise verändert werden, wobei die der jeweiligen Propellerdrehzahl entsprechende Sohlenschubspannung durch Vergleichsmessungen mit fraktioniertem Probenmaterial wie Sand oder Kies, dessen kritische Sohlenschubspannungen bekannt sind, bestimmt werden kann. Finally, according to another advantageous Embodiment of the device, the means for generating a turbulence of the liquid medium and / or the Mixture formed by an agitator, the one Stirrer in the form of a propeller. The The speed of the agitator can be steplessly adjusted to simple Be changed in the manner of the respective propeller speed corresponding sole shear stress Comparative measurements with fractionated sample material like sand or gravel, whose critical sole shear stresses are known can be determined.

Vorteilhafterweise ist als flüssiges Medium in der Vorrichtung sowie zur Ausführung des Verfahrens Wasser verwendbar.It is advantageous as a liquid medium in the Device and for executing the water method usable.

Aus der US-PS 44 93 206 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Erosion bzw. des Abtrags von Materialien bekannt, wie sie beispielsweise in einem Kessel, einem Rohr oder in einer anderen Einrichtung vonstatten geht. Die erosionserzeugenden Teilchen, deren erodierender Einfluß auf die Wände von Kesseln, Rohren und dgl. ermittelt werden soll, können aus einem Gemisch von Kohle, Sand, Schieferton bestehen, die bei der bekannten Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit gegen ein Substrat mittels einer angetriebenen Schraubspindel geschleudert werden, um dessen Abrieb zu ermitteln.From US-PS 44 93 206 is a device for determination erosion or erosion of materials known, for example, in a boiler, a Pipe or in another facility. The erosion producing particles, their eroding Influence on the walls of boilers, pipes and the like can be determined from a mixture of Coal, sand, slate clay exist, which are known in the High speed device against a substrate thrown by means of a driven screw spindle to determine its abrasion.

Aus der US-PS 44 42 707 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Abriebs durch Kohlenschlamm in Förderleitungen bekannt, wie er beispielsweise bei Kohleaufbereitungsprozessen stattfindet. Mit der bekannten Vorrichtung soll insbesondere das Abriebverhalten in den Förderleitungen durch große Teilchen, die ebenfalls im Kohleschlamm enthalten sein können, ermittelt werden, da dieses zwar labormäßig erfaßt und für den Anwendungsfall hochgerechnet werden kann, jedoch nur dann, wenn die örtlichen Strömungsbedingungen einer maßstäblichen Anlage berechnet werden können. Um das Erosionsverhalten durch die Abrasivmittel zu erfassen, wird ein Substrat, auf das die Abrasivmittel einwirken, in Rotation versetzt, wobei ein Strahl des abrasiv wirkenden Kohleschlamms in radialer Richtung über eine flach ausgebildete Oberfläche des Substrats geleitet wird. Dabei ist die Winkelgeschwindigkeit derart hoch bemessen, daß die Teilchen des Abrasivmittels durch die Corioliskraft beeinflußt werden und in einer dichten Schicht über die Oberfläche fließen bzw. strömen und dabei das Material in einer meßbaren Tiefe abtragen, wodurch der Erosionsmechanismus in den erwähnten Kohlenschlammförderleitungen ermittelt wird.From US-PS 44 42 707 is a method and Device for determining the abrasion caused by coal sludge known in delivery lines, such as takes place in coal processing processes. With the known device is intended in particular the abrasion behavior in the delivery lines through large particles, which can also be contained in the coal sludge, be determined, since this is recorded in the laboratory and can be extrapolated for the application, however only if the local flow conditions one scale plant can be calculated. To do that To record erosion behavior by means of the abrasive, becomes a substrate on which the abrasives act set in rotation, with a jet of abrasive acting coal sludge in the radial direction over a flat surface of the substrate becomes. The angular velocity is so high dimensioned that the particles of the abrasive by the Coriolis force can be influenced and in a dense Layer over the surface or flow and remove the material at a measurable depth, whereby the erosion mechanism mentioned in the Coal sludge production lines is determined.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die einzige schematische Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Diese zeigt einen grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention will now be described with reference to the only one schematic drawing using an exemplary embodiment described. This shows a basic structure of an embodiment of the invention Device for performing the invention Procedure.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem er sten Gefäß 11 und einem zweiten Gefäß 16, die über eine Förderleitung 18 miteinander verbunden sind. Die Vorrich tung 10 sowie das Verfahren werden im Zusammenhang mit Wasser 13 als flüssigem Medium beschrieben. In die För derleitung 18 ist eine Pumpeneinrichtung 21 eingefügt, die beispielsweise elektrisch betrieben werden kann. Im oberen Teil der Gefäße und 11, 16 ist in der Nähe der jeweiligen Wasseroberflächen beider Gefäße eine Aus gleichsleitung 23 vorgesehen.The device 10 consists essentially of a he most vessel 11 and a second vessel 16 , which are connected to one another via a delivery line 18 . The device 10 and the process are described in connection with water 13 as a liquid medium. In the För derleitung 18 a pump device 21 is inserted, which can be operated, for example, electrically. In the upper part of the vessels and 11 , 16 in the vicinity of the respective water surfaces of both vessels from an equalization line 23 is provided.

Das erste und das zweite Gefäß 11, 16, umfassen Turbu lenzmittel 19, 20, die als Strömungsbrecher dafür sorgen, daß sich bei einer Bewegung von Wasser in den Gefäßen, was im einzelnen noch unten beschrieben wird, eine Turbu lenz ausbildet, so daß verhindert wird, daß sich die Was sersäule in beiden Gefäßen bei Bewegung mitdreht. Zur Erzeugung einer Bewegung des Wassers 13 bzw. des sich, was später noch eingehend beschrieben wird, ausbildenden Gemisches 15 aus Wasser 13 und Sediment 14, sind oberhalb beider Gefäße 11, 16 jeweils Rührwerke 24, 25 angeordnet, die jeweils ein Rührorgan 26, 27 antreiben, das an seiner Spitze jeweils einen Propeller 28, 29 trägt. Die Propel ler 28, 29 ragen, gesehen von der Oberfläche des Wassers 13 bzw. des Gemischs 15, auf vorbestimmte Weise weit in die jeweiligen Gefäße 11, 16 hinein.The first and the second vessel 11 , 16 , comprise Turbu lenzmittel 19 , 20 , which act as a flow breaker that when moving water in the vessels, which will be described in detail below, a Turbu lenz forms, so that prevented is that the water column rotates in both vessels with movement. In order to generate a movement of the water 13 or the mixture 15 of water 13 and sediment 14 which is formed, which will be described in more detail later, stirrers 24 , 25 are arranged above both vessels 11 , 16, each with a stirrer 26 , 27 drive, which carries a propeller 28 , 29 at its tip. The propellers 28 , 29 protrude, as seen from the surface of the water 13 or the mixture 15 , far into the respective vessels 11 , 16 in a predetermined manner.

Im zweiten Gefäß 16 ist eine Einrichtung 30 zur Erfassung des Trübungsgrades vorgesehen, die auf optischem Wege den Grad der Anreicherung des Gemischs 15 mit Sediment 14 erfaßt. Diese sogenannten Trübungsmesser, auch bezeichnet als opto-elektronische Attenuationsmeßgeräte, werden seit längerem in der Ozeanographie zur Messung der Fest stoffkonzentration im Wasser benutzt. Bei den erfindungs gemäß eingesetzten Geräten handelt es sich um am Alfred Wegner Institut, Bremerhaven, von Ohm entwickelte und von der Anmelderin modifizierte Meßgeräte. In the second vessel 16 , a device 30 for detecting the degree of turbidity is provided which optically detects the degree of enrichment of the mixture 15 with sediment 14 . These so-called opacimeters, also known as opto-electronic attenuation measuring devices, have long been used in oceanography to measure the solids concentration in water. The devices used according to the invention are measuring devices developed by Ohm at the Alfred Wegner Institute, Bremerhaven, and modified by the applicant.

Das Verfahren zur labormäßigen Erfassung der Erosionrate von ungestörtem kohäsivem Sediment in einem flüs sigem Medium, beispielsweise Wasser, läuft bei der Be nutzung der vorbeschriebenen Vorrichtung 10 folgender maßen ab. Zunächst wird in das Gefäß 11 eine Sediment probe 14 gegeben. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß ein Sedimentkern mit dem Gefäß 11, das beispielsweise durch ein Acrylglasrohr gebildet sein kann, aus einer Gewässersohle gestochen wird. Erfolgt dies unter Wasser, so wird der erforderliche Vorrat an Wasser 13 mitge nommen. Wenn Wattkerne gestochen werden, wird der Sedi mentkern, der die Sedimentprobe 14 darstellt, an schließend mit Wasser 13 überschichtet, d. h. es wird eine vorbestimmte Menge Wasser 13 in das Gefäß 11 gegeben. Nachfolgend wird das Rührwerk 24 in Betrieb gesetzt, wobei mittels des damit verbundenen Drehorgans 26 der Propeller 28 angetrieben wird. Die stufenlos veränderbare und einstellbare Drehzahl des Propellers 28 wird nachfol gend erhöht, bis aufgrund der turbulenten Bewegung des Wassers 13 im Gefäß 11 eine Erosion des Sediments 14 stattfindet.The method for laboratory-based detection of the erosion rate of undisturbed cohesive sediment in a liquid medium, for example water, runs as follows when using the device 10 described above. First, a sediment sample 14 is placed in the vessel 11 . This happens, for example, in that a sediment core with the vessel 11 , which can be formed, for example, by an acrylic glass tube, is pierced from a water bed. If this is done under water, the required supply of water 13 is taken along. If Watt kernels are stung, the sediment core, which represents the sediment sample 14 , is then covered with water 13 , ie a predetermined amount of water 13 is added to the vessel 11 . The agitator 24 is then put into operation, the propeller 28 being driven by means of the rotary member 26 connected to it. The infinitely variable and adjustable speed of the propeller 28 is subsequently increased until erosion of the sediment 14 takes place due to the turbulent movement of the water 13 in the vessel 11 .

Das sich bildende Gemisch 15 aus Wasser 13 und Sediment 14 wird über die Förderleitung 18 und die Pumpeneinrich tung 21 in das zweite Gefäß 16 gegeben, das, wie vorange hend beschrieben, einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau wie das Gefäß 11 hat.The resulting mixture 15 of water 13 and sediment 14 is fed via the delivery line 18 and the Pumpeneinrich device 21 into the second vessel 16 , which, as described above, has a fundamentally similar structure to the vessel 11 .

Um zu verhindern, daß das in das zweite Gefäß 16 gepumpte Gemisch 15 dort sedimentiert, wird, wie schon beschrie ben, das Rührwerk 25 in Betrieb gesetzt, wobei über das damit verbundene Rührorgan 27 der Propeller 29 angetrie ben wird. Dieses dient dazu, daß das Gemisch 15 aus ero diertem Sediment 14 und Wasser 13 im zweiten Behälter 16 nicht sedimentiert. Somit wird durch das Rührwerk 25 das Gemisch zur eigentlichen Messung der Erosionsrate homo gen gehalten. In order to prevent the mixture 15 pumped into the second vessel 16 from sedimenting there, as already described, the agitator 25 is put into operation, with the propeller 29 being driven via the associated agitating member 27 . This serves to ensure that the mixture 15 of ero sediment 14 and water 13 does not sediment in the second container 16 . Thus, the mixture is kept homo gene for the actual measurement of the erosion rate by the agitator 25 .

Die der jeweiligen Drehzahl des Propellers 28 ent sprechende Sohlenschubspannung wird durch Vergleichsmes sungen mit fraktioniertem Probenmaterial (Sand, Kies), dessen kritische Sohlenschubspannung bekannt ist (Shieldsdiagramm, das eine Beziehung der Erosionsfestig keit sortierter Sände darstellt), erhalten. Somit werden unterschiedliche Schubspannungen über der durch das Sedi ment 14 im Gefäß 11 gebildeten Sohle erzeugt, die nach Werten von Shields über die Propellerdrehzahl kalibriert werden können.The sole shear stress corresponding to the respective speed of the propeller 28 is obtained by comparative measurements with fractionated sample material (sand, gravel), the critical sole shear stress of which is known (Shields diagram, which represents a relationship between the erosion resistance of sorted sands). Different shear stresses are thus generated above the sole formed by the sediment 14 in the vessel 11 , which can be calibrated according to values from Shields via the propeller speed.

Der Anstieg bzw. der Grad der Konzentration des Sediment materials 14 im zweiten Gefäß 16 wird durch die dort vor gesehene Einrichtung 13 zur Erfassung des Trübungsgrades überwacht.The increase or the degree of concentration of the sediment material 14 in the second vessel 16 is monitored by the device 13 seen there for detecting the degree of turbidity.

Im zweiten Gefäß 16 findet somit die Erfassung bzw. Mes sung der Erosionsraten über den Anstieg der Konzentration des Sediments 14 im Gemisch 15 statt.The detection or measurement of the erosion rates via the increase in the concentration of the sediment 14 in the mixture 15 thus takes place in the second vessel 16 .

Eine korrekte Quantifizierung der Feststoffkonzentration kann nachfolgend durch Filtration von Proben des Gemischs sichergestellt werden, wobei dabei gleichzeitig die Funk tion der Vorrichtung 10 und des Verfahrens überwacht wer den kann.Correct quantification of the solids concentration can subsequently be ensured by filtering samples of the mixture, the function of the device 10 and the method being monitored at the same time.

Eine Unsicherheit in der Bestimmung der Feststoffkonzen tration mit Einrichtungen 30 zur Erfassung der Trübungs grade (Trübungsmessern), die nach dem Prinzip der Atte nuationsmeßgeräte arbeiten, beruht darauf, daß das Meßer gebnis durch gelöste farbige Stoffe im Wasser, der Farbe der Schwebstoffe, sowie der Größe der Teilchen beeinflußt wird. Da in den Tidegewässern und bei Erosionsversuchen häufig Schwankungen in Farbe und Größe der Feststoffteil chen auftreten, muß die tatsächliche Feststoffkonzen tration durch Filtration einer Wasserprobe bestimmt wer den. Mit dem Ergebnis kann dann die Anzeige des Attenuationsmeßgerätes kalibriert werden. Somit ist eine Bestimmung der Feststoffkonzentration nach DIN 38 409 Teil 2 (Bestimmung des Gehaltes an abfiltrierbaren Stof fen und ihres Glührückstandes) möglich.An uncertainty in the determination of the solid concentration with devices 30 for detecting the degrees of opacity (opacimeters), which operate on the principle of atmospheric measuring devices, is based on the fact that the measurement result from dissolved colored substances in the water, the color of the suspended matter, and the Particle size is affected. Since fluctuations in the color and size of the solid particles frequently occur in tidal waters and during erosion tests, the actual solid concentration must be determined by filtering a water sample. The display of the attenuation measuring device can then be calibrated with the result. It is therefore possible to determine the solids concentration in accordance with DIN 38 409 Part 2 (determination of the content of filterable substances and their residue on ignition).

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens besteht auch darin, daß es nun möglich ist, den Erosionsbeginn (kritische Sohlenschubspannung) und die Erosionsrate von ungestörtem kohäsivem Sediment un mittelbar zu messen. The advantage of the device according to the invention and the Procedure is also that it is now possible the beginning of erosion (critical sole shear stress) and the erosion rate of undisturbed cohesive sediment un to measure indirectly.

Bezugszeichenliste:Reference symbol list:

10 Vorrichtung
11 Gefäß (erstes)
12 Bewegungsmittel
13 Wasser
14 Sediment
15 Gemisch
16 Gefäß (zweites)
17 Bewegungsmittel
18 Förderleitung
19 Turbulenzmittel
20 Turbulenzmittel
21 Pumpeneinrichtung
23 Ausgleichsleitung
24 Rührwerk
25 Rührwerk
26 Rührorgan
27 Rührorgan
28 Propeller
29 Propeller
30 Einrichtung zur Erfassung des Trübungsgrades 10 device
11 vessel (first)
12 means of movement
13 water
14 sediment
15 mixture
16 vessel (second)
17 means of movement
18 conveyor line
19 turbulence agent
20 turbulence agents
21 pump device
23 compensation line
24 agitator
25 agitator
26 stirrer
27 stirrer
28 propellers
29 propellers
30 Device for recording the degree of turbidity

Claims

1. A method for laboratory-based detection of the erosion rate of undisturbed cohesive sediment in a liquid medium, characterized in that

a) that a sediment sample is placed in a receiving device containing a predetermined amount of liquid medium,
b) that the liquid medium is subsequently stirred, the stirring speed being increased until the sediment begins to erode and
c) that the turbidity of the resulting mixture of liquid medium and eroded sediment outside the receiving device is determined as a function of the stirring speed to determine the erosion rate.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the turbidity by means of a in a collecting device the opacimeter provided to hold the mixture is detected.

3. The method according to claim 2, characterized in that the mixture is stirred in the collecting device.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the Mixing the liquid medium in the receiving device so disturbed that the mixing process does not form a rotating medium column.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the liquid medium Is water.

6. Device for detecting the erosion behavior of undisturbed cohesive sediment in a liquid medium with a first vessel as a receiving device and a means for generating a movement of the liquid medium in the first vessel, for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized by a second vessel ( 16 ) as a collecting device, which is connected to the first vessel ( 11 ) via a delivery line ( 18 ) for the mixture ( 15 ) of liquid medium ( 13 ) and sediment ( 14 ), means in the second vessel ( 16 ) for generating a movement of the mixture ( 15 ) and a device ( 30 ) for detecting the degree of turbidity of the mixture ( 15 ) is available.

7. The device according to claim 6, characterized in that means ( 19 ) for generating turbulence of the liquid medium ( 13 ) are arranged in the first vessel ( 11 ).

8. The device according to one or both of claims 6 or 7, characterized in that means ( 20 ) for generating turbulence of the mixture ( 15 ) are arranged in the second vessel ( 16 ).

9. The device according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that a pump device ( 21 ) is arranged in the delivery line ( 18 ).

10. The device according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that a compensating line ( 23 ) is arranged between the two vessels ( 11, 16 ).

11. The device according to one or more of claims 6 to 10, characterized in that the means ( 19, 20 ) for generating turbulence of the liquid medium ( 13 ) and / or the mixture ( 15 ) by in each case an agitator ( 24, 25th ) are formed, which has a stirring element ( 26, 27 ) in the form of a propeller ( 28, 29 ).

12. The device according to one or more of claims 6 to 11, characterized in that the liquid medium ( 13 ) is water.