Messung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 228

dass ein kleiner Anteil der Pulsenergie in Nebenkeulen (Uferbereiche) übertragen
wird und deren starke Echos die schwachen Echos der Partikel im Kernbereich
überlagern und verwischen. Die ADCP Auswertesoftware WinRiver verwirft Daten
aus dem Bereich, der beeinflusst sein könnte. Die Strahlen des ADCP haben eine
Richtung von 20° zur Vertikalen und die Stärke der durch Nebenkeulen beeinfluss-
ten Schicht beträgt 6 % der Entfernung vom Wandler bis zur Sohle.
Im oberen Randbereich , nahe der Wasseroberfläche, gibt es in Abhängigkeit zur
Baugröße des zylindrischen Sondenkörpers und der daraus resultierenden notwen-
digen Eintauchtiefe des Messgeräte einen Bereich ohne Messungen (Abb. 4.81 ).
Je nach Wellengang muss die Eintauchtiefe vergrößert werden, um zu verhindern,
dass Luftblasen vor die Sensoren gespült werden. Hinzu kommt noch ein Tiefenbe-
reich, in dem durch das verwendete Pulsverfahren eine Totzone entsteht (Blanking
in Abb. 4.81 ). Denn beim ADCP werden die selben Wandler sowohl zum Senden
der Schallsignale als auch zum Empfangen der Echos verwendet. Zwischen Senden
und Empfangen braucht das Gerät eine kurze „Zwangspause“ zum Abklingen des
akustischen „Klingelns“ der Wandler, bevor sinnvolle Messdaten erfasst werden
können. Während dieser Verzögerung bis zum Empfang von Schallsignalen haben
Echos aus der unmittelbaren Umgebung des ADCP die Wandler passiert und sind
für eine Auswertung verloren. Die kurze Zeitspanne zwischen Senden und Emp-
fangen multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit entspricht der Entfernung von
den Wandlern bis zur ersten Zelle. Diese Totzone ohne verwertbare Echos wird
„blanking distance“ genannt. Sie hängt von der Frequenz und der Bauart des ADCP
ab. Der Blanking-Bereich kann durch schwingungsfreie Lagerung der Wandler re-
duziert werden. Beim 1.200 kHz Workhorse Rio Grande ZedHed z. B. beträgt er
nur noch 5 cm.
Zum Schließen der Datenlücken an der Wasseroberfläche und Sohle kann zwi-
schen zwei Extrapolationsverfahren gewählt werden (s. Abb. 4.82 ).
Beim Extrapolationsverfahren M2 (s. Abb. 4.82 ) wird die Geschwindigkeit der
obersten gemessenen Zelle bis zur Wasseroberfläche verlängert.
An der Sohle wird analog vorgegangen, d. h. die Geschwindigkeit der untersten
Zelle wird gleich der Sohlgeschwindigkeit gesetzt.
Beim Extrapolationsverfahren M1 (s. Abb. 4.82 ) wird die idealisierte Geschwin-
digkeitsverteilung mit der Tiefe mit Hilfe einer Potenzfunktion angenähert:

(4.56)

v = a · z b [m / s]

mit

v = Strömungsgeschwindigkeit [m/s]
z = Abstand von der Sohle [m]
a , b = Parameter.

Der Parameter b ist wählbar (voreingestellt bei 1/6), der Parameter a wird für je-
des Ensemble neu berechnet. Er ergibt sich aus der mathematischen Bedingung,
dass die mittlere Geschwindigkeit im Kernbereich für die tatsächlichen Messwerte
und die angepasste Potenzfunktion gleich groß ist. Mit Hilfe der konstruierten Ge-