Geoscience Reference
In-Depth Information
Vorteil von Ultraschall-Laufzeitsystemen hingewiesen werden: Wie aus Gl. (5.60)
zu ersehen, entfällt der Einfluss der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom
Salzgehalt und der Temperatur auf die Geschwindigkeitsmessung (dies spielt bei
Ultraschall-Echoloten eine stark einschränkende Rolle).
Das vorgestellte Berechnungsschema ist nur für den einfachen Fall einer Ein-
ebenen-Anlage gültig. Komplexere Anlagen-Konfigurationen werden im nächsten
Abschnitt vorgestellt.
5.5.3.5 Anlagen-Konfigurationen und zugehörige
Geschwindigkeitsberechnung
Je nach den örtlichen hydraulischen und geometrischen Gegebenheiten sowie der
Infrastruktur an der Messstelle gibt es verschiedene Varianten der Anordnung der
Schallwandler:
a)
Einpfadanlagen
(Abb.
5.74
), die als einfachste Konfiguration aus zwei sich
schräg gegenüberliegenden Wandlern sowie einem Messschrank mit Messelek-
tronik und Datenregistrierung bestehen. Zwischen dem Messgerät und beiden
Wandlern ist eine Kabelverbindung notwendig, d. h. das Gewässer muss mit
einem Signalkabel gekreuzt werden. Das Messprinzip wurde anhand einer sol-
chen Einebenenanlage erläutert.
Voraussetzung für eine solche Konfiguration ist ein langer geradliniger Gewäs-
serverlauf mit uferparalleler Strömung (z. B. in Kanälen).
Die
Berechnung
der gemessenen Geschwindigkeit für eine Einpfadanlage wurde
bei den mathematisch-statistischen Grundlagen des Laufzeitdifferenzverfahrens
eingeführt (s. Gln. (5.55) bis (5.60)) ist die daraus resultierende Arbeitsgleichung
für eine Einpfadanlage.
b)
Kreuzpfadanlagen
(Abb.
5.78a
):
Wenn die Voraussetzungen einer uferparallelen Strömung nicht erfüllt sind, z. B.
wegen gekrümmten Gewässerverlaufs oder bei starken Sekundärströmungen,
können zwei über Kreuz angeordnete Messpfade installiert werden; dadurch
kann zusätzlich der Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung und einem
Ufer berechnet werden. Die Kreuzung des Gewässers mit einem Signalkabel ist
auch bei dieser Anordnung notwendig.
Dieses System wird bei Vorhandensein von Querströmungen im Messquerschnitt
empfohlen, da durch Mittelung der Messwerte in beiden Messstrecken der Ein-
fluss von Querströmungen kompensiert werden kann.
Die
Berechnung
der gemessenen Geschwindigkeit (Abb.
5.78
) baut auf Gl. (5.60)
auf, wird jedoch um den tatsächlichen Strömungswinkel
α
(s. Abb.
5.78b
), der aus
der zusätzlichen Information des zweiten Messpfades berechnet werden kann, er-
weitert zu
L
1
−
2
2 cos (
ϕ
1
−
2
1
t
1
−
2
−
1
t
2
−
1
(5.61)
v
1
−
2
=
+
α
)
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