Messung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 118

4.5 Durchflussbestimmung über die Messung des

Durchflussquerschnitts und der Fließgeschwindigkeit
einzelner Lotrechten (Stromfäden)

Dieses Verfahren, in der englischsprachigen Literatur als „velocity area method“
bekannt, im deutschsprachigen Raum auch „Messflügelverfahren“ genannt, basiert
auf der allgemeinen Grundgleichung der Durchflussmessung (s. Kap. 4.2):

Q = v m · A (4.1)

mit
Q = Durchfluss [m 3 /s]
v m = mittlere Fließgeschwindigkeit im Messquerschnitt [m/s]
A = durchströmter Querschnitt [m 2 /s].

Der durchströmte Querschnitt A wird hier mit Hilfe von Peilungen und dem aktuel-
len Wasserstand in verschiedenen Messvertikalen (Lotrechten) ermittelt. Die Fließ-
geschwindigkeiten werden mit hydrometrischen Flügeln (Kap. 4.5.4), magnetisch-
induktiven Strömungssonden (Kap. 4.5.5), Ultraschall-Doppler-Strömungsmess-
geräten (Kap. 4.5.6), Schwimmkörpern (Kap. 4.5.7), Pendelströmungsmessern
(Kap. 4.5.8), Staurohren (Kap. 4.5.9) oder thermischen Verfahren (Kap. 4.5.10)
gemessen. In der Regel handelt es sich dabei um Punktmessungen. Bei einigen
Geräten (z. B. den Pendelströmungsmessern) und bei einem Messverfahren (Inte-
grationsverfahren) wird die mittlere Fließgeschwindigkeit einer Vertikalen (Lot-
rechten) direkt gemessen. Diese Verfahren dürfen jedoch nicht mit den in Kap. 4.6
behandelten Verfahren (z. B. ADCP) verwechselt werden, bei denen die mittlere
Geschwindigkeit eines Gesamtquerschnitts erfasst wird.
Die Messlotrechten werden so festgelegt, dass sie den Querschnitt und seine
Unregelmäßigkeiten bestmöglich erfassen. Die Anzahl der Lotrechten schwankt je
nach Gewässergröße i. Allg. zwischen 5 und 15. Die Gewässerbreite B wird mit
einem Maßband gemessen. Anmerkung: In der Hydrometrie ist es üblich, alle Mes-
sungen vom in Fließrichtung linken Ufer zu beginnen.
Da die mittlere Fließgeschwindigkeit v m des gesamten Messquerschnitts nicht
direkt gemessen werden kann, wird sie bei diesem Verfahren über die Geschwindig-
keitsverteilung in einzelnen Lotrechten ermittelt.
Abbildung 4.7 zeigt schematisch einen solchen Messquerschnitt, seine Auftei-
lung in verschiedene Sektoren und die pro Zeiteinheit diese Sektoren durchfließen-
de Wassermenge.

4.5.1 Geschwindigkeitsverteilung in einem Gewässer

Abbildung 4.7 verdeutlicht auch, dass die Geschwindigkeit in den einzelnen Lot-
rechten nicht gleich groß ist. Auf Grund unterschiedlicher Rauhigkeiten und damit