Hydrometeorologische Ergebnisse aus Abflußmessungen im Bereich des Hintereisferners (Ötztaler Alpen) in den Jahren 1957 bis 1959

Zusammenfassung Während der Internationalen Geophysikalischen Jahre 1957 bis 1959 wurde an einer Pegelmeßstelle bei 2287 m Höhe der Abfluß vom Hintereis- und Kesselwandferner registriert. Im vorliegenden Arbeitsbericht sollen spezifischen Merkmale des Abflusses aus dem zu 58% vergleitscherten Einzugsgebiet 26,6 km²) im Zusammenhang mit den meteorologischen Beidingungen dargestellt werden.Der Jahresabfluß betrug im Haushaltsjahr 1957/58 1848 mm und im Haushaltsjahr 1958/59 1770 mm; bedingt durch den stark negative massenhaushat der Gletscher was die Gletscherspende mit 24% bzw. 20% des Jahresabflusses außergewöhnlich hoch. Der winterabfluß (Oktober bis März) betrug nur 5% bzw. 10% des Jahresabflusses; die drei Sommermonate Juli bis September Lieferten dagegen 76% bzw. 72%. Der größte Monatsabfluß wurde im August 1958 mit 575 mm, im Juli 1959 mit 559 mm registriert.Die Häufigkeitsverteilung der Tagesabflußmengen für das Jahr 1957/58 ließ eine Andauer des Niedrigwassers mit Tages-Mittelwerten kleiner als 18,8 l/s km² (0,5 m³/s) von 217 Tagen (Oktober bis Mai, 59% des Jahres) erkennen. Größere Tagesabflüsse als 225 l/s km² (6,0 m³/s) kamen nur im Juli und August vor. Als Maximum wurden Abflußwerte bis zu 640 l/s km² Gletscherfläche im Tagesmittel erreicht, entsprechen 55m Abflußhöhe von den Schnee- und Eisflächen. Der exponentielle Abfall der Abflußganglinie vom Herbst zum Minimum im Frühjahr deutet an, daß es sich bei Winterwasser vorwiegend um das verzögerte Abfließen von in den Gletschern zurückgehaltenem Schmelzwasser aus der vorangegangenen Ablationsperiode handelt. Das Ansteigen der Wasserführung nach dem Beiginn der Schneeschmelze im Frühjahr erfolgt wegen des Wiedergefrierens von Schmelzwasser und wegen des Retentionsvermögens der Schneedecke mit einiger Verzörgerung.Die unperiodischen Schwankungen im Abflußgang stehen in engem Zusammenhang mit Wettervorgängen, wobei Schneeniederschlägen die Größte Bedeutung zukommt, weil die hohe Albedo einer Neuschneedecke die Ablation auf den Gletschern tagelang fast völlig unterbrechen kann. Aus zweistündigen Mittelwerten wurde für die Monate Juni bis September der mittlere Tagesgang der Wasserführung ermittelt. Die Ursache für das frühere Eintreten des taglichen Abflußmaximums im Spätsommer durfte verminderte Abflußverzögerung sein. Die Beziehung zwischen den Abflußwerten der Pegel Steg-Hospiz und Vent läßt einen Jahresgang erkennen.

---

Summary During the International Geophysical Years 1957–1959 the run-off from Hintereisferner and Kesselwandferner was recorded by a stream gauge installed at an altitude of 2287 m. a. s. 1. The annual run-off in relation to mass budget and precipitation has already been reported in [10, 11]. In the present report characteristic features of run-off from a catchment area (26.6 km²) glaciated to 58 per cent shall be discussed with regard to the meteorological conditions.In the budget years 1957/58 and 1958/59 the yearly run-off was 1848 mm and 1770 mm, respectively. Owing to the strongly negative mass budget of the glaciers the glacier quota of 24 per cent and of 20 per cent, respectively, of the annual run-off was exceptionally high. Winter run-off (October to March) amounting to 5 per cent and to 10 per cent, respectively, of the yearly run-off was only small while July to September supplied 76 per cent and 72 per cent, respectively. The maximum monthly run-off was recorded in August 1958 with 575 mm, and in July 1959 with 559 mm.The frequency distribution of the daily run-off in 1957/58 showed a period of low run-off during 217 days (October to May, 59 per cent of the year) with daily means below 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Daily run-off exceeding 225 l/s km² (6.0 m³/s) occurred only in July and August. Daily means exceeding 338 l/s km² (9.0 m³/s) were recorded only three times in July. The maximum daily means of run-off were up to 640 l/s km² of glacier surface which corresponds to 55 mm of run-off from the snow and ice surfaces. The highest two hourly mean value was 950 l/s km² of the glacier surface. The exponential decrease of the run-off curve from fall to the minimum in spring indicates that winter water consists mainly of the delayed run-off of melt water stored in the glaciers during the preceding ablation period. Owing to the refreezing of the melt water and to the storage capacity of the snow cover run-off is somewhat delayed after the snow melt has set in.The aperiodic variations in the run-off are closely related to weather conditions. Snow falls are of primary importance as the high albedo of a fresh snow cover may interrupt ablation on glaciers almost completely for days. The mean daily variation of run-off was determined from two-hourly mean values for the period June to September. The early occurrence of the daily run-off. The relation between the run-off values recorded at the water gauges Steg-Hospiz and Vent indicates and annual variation.

---

Résumé Pendant les Années Géophysiques Internationales de 1957 à 1959 l'écoulement du Hintereisferner et du Kesselwandferner a été enregistré par un limnigraphe installé à une altitude 2287 m. Un rapport a déjà été présenté dans [10, 11] sur l'écoulement annuel en rapport avec le bilan hydrologique du bassin. Dans le présent rapoort il sera traité des caractères spécifiques de l'écoulement d'un bassin dont 58% sont recouverts par le glacier, les quels seront mis en rapport avec les conditions météorologiques.L'écoulement annuel au cours de l'année hydrologique 1957/58 a été de 1848 mm et dans l'année hydrologique 1958/59 de 1770 mm. L'eau libérée par la perte de substance glacière représente 24% pour 1957/58 et 20% pour 1958/59 de l'écoulement annuel. Les pourcentages extrêmement élevés doivent être attribués au bilan fortement négatif des glaciers. L'écoulement d'hiver (Octobre à Mars) représentant 5% pour l'année 1957/58 et 10% pour 1958/59 de l'écoulement annuel a été petit tandis que les trois mois d'été (Juillet–Septembre) fournissaient 76% (1957/58) et 72% (1958/59). L'écoulement mensuel le plus élevé a été enregistré en Aôut 1958 avec 575 mm, et, en Juillet 1959 avec 559 mm.La répartition des fréquences des écoulements journaliers pour l'année 1957/58 indique une période d'étiage de 217 jours (Octobre à Mai, 59% de l'année) avec valeurs journalières en dessous de 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Des écoulements dépassant 225 l/s km² (6.0 m³/s) n'ont été enregistrés qu'en Juillet et Aôut. Les moyennes journalières n'ont dépassé les 338 l/s km² (9.0 m³/s) que trois fois en Juillet. Les valeurs maximums des moyennes journalières d'écoulement se sont élevées à 640 l/s km² de la surface des glaciers, correspondant à 55 mm d'écoulement des surfaces de neige et de glace. La valeur maximum d'une moyenne de deux heures a été de 950 l/s km² de la surface des glaciers. La chute exponentielle de la courbe d'écoulement allant de l'automne au minimum enregistré au printemps indique que dans les cas d'étiage il s'agit de l'écoulement retardé des aux de fonte refenues dans les glaciers pendant la période d'ablation précédente. L'accroissement de l'écoulement après le comencement de la fonte de neige au printemps est retardé dans une certaine mesure par le regel des aux de fonte et la capacité de rétention de la couche de neige. Les variations apériodiques dans l'écoulement sont en relations étroites avec les conditions atmospheriques dont les chutes de neige sont de la plus grade importance car l'albédo élevé d'une couche de neige fraîche interrompt parfois et presque complétement l'ablation sur les glaciers pour des jours entiers.L'amplitude moyenne de la variation journalière de l'écoulement a été, pour les mois de Juin à Septembre, détérminée à la base des valeurs moyennes de deux heures. L'apparition précoce du maximum d'écoulement journalier en fin d'été est probablement due à la diminution du retardement de l'écoulement en cette période. La relation entre le valeurs d'écoulement des limnigraphes de Steg-Hospiz et de Vent met en évidence une variation annuelle.

---

---

Mit 7 Textabbildungen

---

Die für diesen Bericht erforderliche weitere Bearbeitung der Abflußdaten und die Fertigstellung des Manuskriptes wurde dem Verfasser im Rahmen seiner Tätigkeit bei der Kommission für Glaziologie an der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ermöglicht, wofür an dieser Stelle gedankt sei.     

An investigation of the size frequency resolution of an aerosol by the static method of diffusion

Summary Theoretical considerations are put forward for identifying the Dynamic and Static Methods of Diffusion measurements of aerosol particles. On the basic of this equality the Exhaustion Method of Diffusion developed byPollak andMetnieks for the size-frequency resolution of a heterogeneous aerosol by Dynamic Diffusion Methods should be applicable to Static Methods. This hypothesis is tested using a Pollak-Nolan nucleus counter as decay vessel. It is shown that turbulence in the counter is the most serious obstacle against this type of approach to finding the size components of an aerosol. The time involved, the high humidity in the counter and a hypothetical nucleus-free zone are other major difficulties for relatively large Aitken nuclei. It is established, however, that for particles whose diffusion coefficient is of the order of 10^–3 cm² sec^–1, the proposed method should be quite workable.     

Sedimentologische Untersuchungen an Grimmelfinger Graupensanden

Zusammenfassung Die Untersuchung von Korngrößenverteilung und Rundungsgrad der Grimmelfinger Graupensande an zwei durch 150 km Transportweg unterschiedenen Aufschlüssen gibt Hinweise auf die Einwirkungen auf das verfrachtete Sedimentmaterial unter gleichförmigen, fluviatilen Bedingungen.Am Anfang des untersuchten Rinnenabschnittes besteht das Sediment überwiegend aus je einer Modalfraktion im Mittelsandbereich, Grobsandbereich und Feinkiesbereich¹.Auf dem Transport wird die Mittelsandfraktion — vermutlich infolge der Schlagwirkung des Feinkieses — aufgerieben und fortgeführt. In den beiden gröberen Fraktionen wird am Ende des untersuchten Abschnittes keine Korngrößenabnahme und damit verbunden auch keine Rundungsgraderhöhung beobachtet. Dieses Ergebnis wird verglichen mit den in der Literatur mitgeteilten Untersuchungen in Abriebmühlen und Feldbeobachtungen. Danach dürfte der Rundungsgrad in der Feinkiesfraktion seinem unter den gegebenen Umständen erreichbaren Grenzwert sehr nahe sein und sich auch bei weiter fortgesetztem Transport kaum noch ändern. In der Grobsandfraktion wird der Anteil, dessen Rundung verbessert wird, infolge der damit verbundenen höheren Kugeligkeit bevorzugt fortgeführt.Die Untersuchungen bestätigen, daß die Abrundungseffekte an Sedimentmaterial in strömendem Wasser in Abhängigkeit von der Korngröße betrachtet werden müssen.

---

The mechanical effects of fluvial transport over a distance of 150 km were studied by means of size frequency distributions and analysis of roundness in a Tertiary flow channel in Southern Germany filled by sand mixed with fine gravel.When entering the-channel the deposited material shows characteristic trimodal size frequency distributions. During transport the finer modal fraction (0.2...0.63 mm) is destroyed — probably through breakage by the gravel — and removed, while the sizes of the two coarser fractions remain unaffected. The roundness of the coarser fractions also remains unchanged by transport. This suggests that the roundness of the gravel material has approached its limiting roundness which is the optimum that can be achieved under the prevailing conditions. That part of the coarse sand fraction which becomes better rounded by transport may be removed preferably, because the grains getting higher sphericity by being rounded are transported more easily.Grain sizes have to be considered when abrasion effects are studied.

---

---

Herrn Professor Dr. H. Aldinger danke ich für die Möglichkeit, die vorliegende Arbeit im Geologisch-Paläontologischen Institut der Technischen Hochschule Stuttgart anzufertigen, Herrn Dr. D. Elwert, Kiel, für die Überlassung von Probenmaterial.     

Effect of Cyclic Loading Frequency on Undrained Behaviors of Undisturbed Marine Clay

Based on a series of cyclic triaxial tests, the effect of cyclic frequency on the undrained behaviors of undisturbed marine clay is investigated. For a given dynamic stress ratio, the accumulated pore water pressure and dynamic strain increase with the number of cycles. There exists a threshold value for beth the accumulated pore water pressure and dynamic strain, below which the effect of cyclic frequency is very small, but above which the accumulated pore water pressure and dynamic strain increase intensely with the decrease of cyclic frequency for a given number of cycles. The dynamic strength increases with the increase of cyclic frequency, whereas the effect of cyclic frequency on it gradually diminishes to zero when the number of cycles is large enough, and the dynamic strengths at different frequencies tend to the same limiting minimum dynamic strength. The test results demonstrate that the reasons for the frequency effect on the undrained soil behaviors are beth the creep effect induced by the loading rate and the decrease of sample effective confining pressure caused by the accumulated pore water pressure.     

Wave Decay and Its Characteristics in Surf Zone

In accordance with the similarity between breaking waves and hydraulic jumps, the expressions for estimating wave decay and wave energy dissipation in the surf zone are derived based on the fundamental equations of fluid mechanics. Using the numerical solution of cnoidal wave theory, the various kinematic properties of waves in the surf zone, including the relative wave crest height, wave energy, and radiation stress are discussed. The values calculated with the method proposed in this paper are in good agreement with the experimental data gained by other researchers. The present expressions can be used in the studies of sediment transport on gently sloping beaches, especially on muddy beaches.     

A New Pursuit Mode of Nonlinear Wave Surface

The numerical mode of nonlinear wave transformation based on both the Laplace equation for water field and the Bemoulli equation for water surface is a kind of time-domain boundary problem with initial conditions. And the basis for establishing the numerical mode of nonlinear wave in time domain is to trace the position of wave free surface and to calculale the instantaneous surface height and surface potential function. This paper firstly utilizes the ‘0-1‘ combined BEM to separate the boundary by means of discretization of Green‘ s integral equation based on the Laplace equation, then separates the free surface of wave with FEM and derives the FEM equation of wave surface that satisfies the nonlinear boundary conditions. By jointly solving the above BEM and FEM equations, the wave potential and surface height could be obtained with iteration in time domain. Thus a new kind of nonlinear numerical mode is established for calculating wave transformation. The wave test in the numerical wave tank shows that the numerical simulation with this mode is of high accuracy.     

Characteristics of Scour and Deposition in Front of Breakwaters Under Irregular Broken Clapotis

First the scour and deposition patterns of the sandy seabed in front of a vertical breakwater under the action of irregular broken clapotis are investigated experimentally and classified into five types: scour type Ⅰ , scour type Ⅱ, scour type Ⅲ, deposition type Ⅰ, and deposition type Ⅱ . Secondly, the processes of formation of scour and deposition patterns are probed in comparison with those induced by regular broken clapotis and standing waves. Thirdly, the criteria for distinguishing scour and deposition patterns under irregular broken clapotis are presented.     

Modeling of Multi-Freedom Ship Motions in Irregular Waves with Fuzzy Neural Networks

1 .IntroductionAshiptravelingatseaundergoesundesirablewave inducedmotions ,namely ,surge ,sway ,heav ing ,rolling ,pitchingandyaw .Thesemotionsoftencauseproblemstothecrew ,theonboardequip mentand ,intheworstcase ,thesafetyofthevessel.Tominimizethewave inducedshipmotions ,controlsystemsmaybeapplied .Theaccuratemodelingofshipmotionsisthereforeveryimportantforshipdesignanddesignofmotioncontrolsystems .Manyresearchershavedevelopedshipmotionpredictionmethodsbasedonthepotentialflowtheo ries (Dong ,…     

A New Probability of Detection Model for Updating Crack Distribution of Offshore Structures

1 .IntroductionNondestructiveinspection (NDI)isveryimportantforensuringthereliabilityofoffshorestructuresintheirservicelives (Lauraetal.,1 996 ) .Itiswellknownthatdetectionofflawsinvolvesconsider ablestatisticaluncertainties.Asaresult,theprobabilityofdetection (POD)forallflawsofagivensizehasbeenusedintheliteraturetodefinethecapabilityofaparticularNDItechniqueinagivenen vironment.SincethedataofPODusuallyscatterlargely ,itisdifficulttodeterminewhichmodelfitstheavailabledatabest.Thismodelun…     

Action of Cnoidal Waves on Vertical Walls

Based on the 2nd order cnoidal wave theory, the characters of shallow water standing waves and their action on vertical walls are studied in this paper. The theoretical expressions of the wave surface elevation in front of and the wave pressure on the vertical wall are obtained. In order to verify the theoretical results, model tests were made in the State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering at DUT. For the wave surface elevation in front of the wall and the wave forces on the wall at the moment when the wave surface at the wall surface goes down to the bottom of the wave trough, the calculated results coincide quite well with the experimental results. For the wave forces on the wall at the moment when the wave surface at the wall surface goes up to the top of the wave crest, the theoretical expressions are modified by the experimental results. For the convenience of practical use, calculations are made for the wave conditions which usually occur in enginering practice by use of the inves