Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 453

Abb. 5.109 Messprinzip des
Δ W -Verfahrens. (Morgen-
schweis u. Dose 2001 )

∆ W

h' 1

h' 2

Q

Z P2

∆ ZP

Z P1

L

Die Entwicklung dieses relativ einfachen Messprinzips erfolgte historisch ge-
sehen in zwei Entwicklungsstufen:

1. Stufe: In den 1950er Jahren wurden für Flüsse mit variablem Rückstau basie-
rend auf den empirischen Fließformeln von Chézy (vgl. Gl. (2.8) in Kap. 2.3.3)
oder Manning und Strickler (vgl. Gl. (2.11) in Kap. 2.3.8) einfache Verfahren
zur Durchflusserfassung entwickelt (Corbett et al. 1945 ; Mitchel 1954 ; Riggs
1976 ), die anfangs bevorzugt zur Berechnung von Hochwasserabflüssen genutzt
wurden. Diese Ansätze sind prinzipiell für die Berechnung stationärer Fließ-
vorgänge (d Q /d t = 0) geeignet. Obwohl sich natürliche Gewässer in der Regel
nicht stationär verhalten, werden diese Verfahren dennoch bei langsam ablau-
fenden Veränderungen näherungsweise eingesetzt und als „quasistationäre“
Ansätze bezeichnet (Schröder 1999 ). Das dazu benötigte Wasserspiegelgefälle
I W wird aus Aufzeichnungen von Standardpegeln als Referenzmessstellen („base
gauge“) und einem flussabwärts zusätzlich installierten Hilfspegel „(auxilliary
gauge“) abgeleitet.
Dieses Verfahren, in der englischsprachigen Literatur als „stage-fall-discharge“
oder „slope-stage-discharge“-Methode bezeichnet (Mitchell 1954 ), darf nicht ver-
wechselt werden mit der „slope-area“-Methode, die - ebenfalls aufbauend auf den
empirischen Fließformeln von Chézy oder Manning-Strickler - im Wesentlichen
zur indirekten Berechnung von Hochwasserabflüssen, z. B. aus Hochwassermar-
ken oder Hochwassergeschwemmsellinien, genutzt wird (WMO II 1980 ; Boiten
2008 ; Herschy 2009 ). Da es sich hierbei nicht um ein Verfahren der kontinuier-
lichen Durchflusserfassung handelt, ist es nicht Bestandteil dieses Kapitels.
Bei der Anwendung des ΔW-Verfahrens für stationäre Fließvorgänge unterschei-
det man zwei mögliche Vorgehensweisen:

a) die „constant-fall“-Methode, die bei Beeinflussung der W-Q-Beziehung über
die gesamte Spannweite der Wasserstände (was in natürlichen Gewässern
nicht dem Normalfall entspricht) angewendet wird und
b) die „normal-fall“-Methode, bei Auswirkungen in einem Teilbereich der W-Q-
Beziehung, z. B. bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes.

Das Ergebnis solcher Berechnungen ist eine Durchflusskurvenschar mit dem ge-
messenen Wasserspiegelgefälle I W als zusätzlicher Variablen, wie in Abb. 5.110
vereinfacht dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine nach der „constant-fall“-