Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 462

wurde jedem Wertepaar aus h und Q US ein bestimmter, der gemessenen Wasserspie-
gelneigung entsprechender Grauton (Farbinformation) zugeordnet (siehe Legende).
Für jede Wasserspiegelneigung lässt sich somit eine eigene Abflusskurve aufstel-
len. Zum Vergleich ist auch die im vorangegangenen Abschnitt verwendete Aus-
gleichskurve als Gerade eingetragen, die die Kurvenschar schneidet. Für sehr große
Wasserspiegelneigungen bzw. Durchflussmengen nähert sich die Kurvenschar der
Ausgleichsgeraden an, d. h. der Einfluss der Wasserspiegelneigung auf das Mess-
ergebnis nimmt ab. Für kleine Durchflüsse hat dagegen die Wassertiefe einen
untergeordneten Einfluss. Die mit der Kurvenschar durchgeführte Durchflussbe-
stimmung erzielt bereits eine sehr gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen der
Ultraschallanlage.
Bei ausgeprägt instationären Vorgängen, wie sie am Pegel Fröndenberg infol-
ge der oberhalb gelegenen Wasserkraftanlagen auftreten, sollte allerdings die im
nächsten Abschnitt beschriebene instationäre Auswertung angewendet werden.
Instationäre Auswertung und Kalibrierung: Auf Grundlage des Differenzial-
gleichungssystems von Saint-Venant zur Beschreibung von Hochwasserwellen
wurde ein Berechnungsalgorithmus hergeleitet, mit welchem auch instationäre
Abflussvorgänge erfasst werden können. Dabei werden die Messwerte Wasser-
stand W und Wasserstandsdifferenz Δ W , die geometrischen Größen L (Abstand
der Ausperltöpfe), A und D (Fließquerschnitt und hydraulischer Durchmesser als
Funktion vom Wasserstand) sowie die äquivalente Sandrauheit k S verwendet. Die
Messwerte und die geometrischen Größen können bei entsprechender Sorgfalt mit
hoher Genauigkeit bestimmt werden. Schwierigkeiten bestehen allerdings bei der
Festlegung der Rauheit und bei der Einmessung der Höhendifferenz der Ausperl-
töpfe, da diese im eingebauten Zustand nur schwer zugänglich sind. Daher wurde
eine Kalibrierung durchgeführt, welche auf den Messwerten der Referenzanlage
basiert, d. h. die äquivalente Sandrauheit k S und ein Korrekturwert für die Höhen-
differenz wurden so bestimmt, dass sich eine minimale Abweichung zwischen den
Messwerten der Ultraschallanlage und den Ergebnissen aus der Auswertung nach
dem Δ W -Verfahren ergab.
Obwohl mit der Zeit durchaus Veränderungen der Verhältnisse im Bereich der
Pegelstelle auftreten können, wurden beide Parameter jeweils über große Zeitberei-
che konstant gewählt. Dadurch treten bei der Auswertung größere Abweichungen
im Vergleich zu einer häufigen Neukalibrierung auf, wie sie in der Praxis durchaus
üblich ist.
Wird für den Zeitraum aus Abb. 5.114 das (instationäre) ΔW-Verfahren ange-
wendet, so erhält man die in Abb. 5.116 dargestellten Ergebnisse. Das obere Dia-
gramm enthält den mit der Ultraschallanlage gemessenen Durchfluss Q US , darunter
ist das Messergebnis der Differenzdruckanlage Q Δ W aufgetragen. Das dritte Dia-
gramm stellt die prozentuale Abweichung Δ Q der beiden Messreihen dar. Selbst
sehr schnelle Abflussänderungen bei kleinen Durchflüssen werden hervorragend er-
fasst. Es ist nicht nur eine deutliche Verbesserung gegenüber dem konventionellen
indirekten Verfahren zu verzeichnen; dem Verfahren kann bei Abweichungen von
bereichsweise weniger als 5 % zu den Ergebnissen der Ultraschallanlage bereits