Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 408

mit

Q m = gemessener Durchfluss mit Hysterese [m³/s]
Q = Durchfluss laut Durchflusskurve [m³/s]
dh
dt = Wasserspiegeländerung [m/s]
I c = Sohlengefälle ≈ Energieliniengefälle bei konstantem Durchfluss [-]
v w = Geschwindigkeit der Flutwelle, i. Allg. v w = 1,5 · v
v = mittlere Geschwindigkeit im Querschnitt [m/s].

Berechnungsbeispiel: Bei einer Messstelle mit einem Sohlengefälle von I c = 1,5 10 −4 wurde
bei einer Durchflussmessung eine mittlere Querschnittsgeschwindigkeit von v = 1,10 m/s
gemessen. Beim Durchgang einer Hochwasserwelle wurde eine Wasserstandsänderung von
0,30 m pro 1 h beobachtet. Wie groß ist der Einfluss der Hysterese Q m / Q ?
1. Die Geschwindigkeit der Hochwasserwelle beträgt nach Gl. (5.54)
v w = 1,5 · v = 1,65 m/s.
2. Die Wasserstandsänderung beträgt 0,30/3,600 = 0,833 10 −4 m/s.
3. Q m berechnet sich nach Gl. (5.54):

Q m / Q = [1 + (0,83 × 10 −4 )/(1,5 × 10 −4 × 1,65)] 1/2 = 1,16,

d. h. der Durchfluss mit Hysterese liegt um 16 % über dem Durchfluss nach der gülti-
gen Durchflusskurve.

5.4.8 Zusammenfassung

Mit der Durchflussermittlung über die kontinuierliche Messung des Wasserstands
und dessen Umsetzung über eine funktionale Wasserstand-Durchfluss-Beziehung
steht ein indirektes Verfahren zur Verfügung, das einfach umzusetzen und fast uni-
versell einsetzbar ist. Daher wird es auch heute noch weltweit sehr häufig ange-
wandt.
Als Hauptnachteil dieses Verfahrens ist anzuführen, dass die Durchflusskurve
als wesentlicher Bestandteil zeitlich variant ist, d. h. sie kann sich auf Grund von
hydraulisch wirksamen Veränderungen im Messquerschnitt, wie z. B. Verkrautung
oder Eis, ändern. Des Weiteren ist es nur einsetzbar bei rückstaufreien Gewässer-
abschnitten, bei denen der gemessene Wasserstand nicht z. B. von Wehren und ihrer
Steuerung abhängt.
Eine vereinfachte integrierende Fehlerbetrachtung in Abhängigkeit von der
Genauigkeit der Wasserstandserfassung ermöglicht es, die Unsicherheit von über
Durchflusskurven abgeleiteten Durchflusswerten differenziert für unterschiedliche
Durchflussbereiche (NQ, MQ, HQ) abzuschätzen.
Für alle wesentlichen Einflussgrößen auf die Durchflusskurve wurden Reduk-
tionsverfahren entwickelt. Dennoch machen alle diese Verfahren vermehrt Messun-
gen im Gelände unabdingbar, so dass dieses vom Grundgedanken her relativ einfa-
che Verfahren sehr personalintensiv ist. Zudem ist es nach Herschy ( 2009 ) mit einer
erweiterten kombinierten Unsicherheit im 95 %-Vertrauensbereich von 10-20 %,
bei Niedrigwasser bis zu 50 %, insgesamt eines der weniger genauen Verfahren der
kontinuierlichen Durchflussermittlung.