Messung des Wasserstands - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 68

Abb. 3.33 Rückstreuverluste
von Ultraschallimpulsen bei
welliger a und turbulenter
b Wasseroberfläche. (Nach
Lau 1990 )

b

a

wellige Oberfläche

turbulente Oberfläche

schallimpulses direkt mit der Schwächung des Signals durch Schallabsorption zu-
sammenhängt. Beide Zusammenhänge sind allgemeingültiger Natur und gelten so-
wohl für die Wasserstandsmessung als auch für die Durchflussmessung (Kap. 4.8)
mit Ultraschall nach dem Laufzeitverfahren.
Eine weitere Störgröße resultiert aus Rückstreuverlusten an der Wasserober-
fläche. Generell gilt, dass eine glatte Wasseroberfläche wie ein Spiegel reflektiert
(Einfallswinkel = Ausfallswinkel), dabei entstehen keine Reflexionsverluste. Welli-
ge bis turbulente Wasseroberflächen verursachen Streuverluste, da - wie Abb. 3.33
verdeutlicht - mehr oder weniger große Teile des auftreffenden Ultraschallimpulses
zur Seite reflektiert und nicht mehr vom Empfänger erfasst werden.
Beinahe ein Ausschlusskriterium für den Einsatz eines Ultraschall-Echolotes
ist Schaumbildung an der Gewässeroberfläche. Schaum wirkt sehr stark absorbie-
rend und schwächt so das Empfangssignal. Das Ausmaß der Signalschwächung ist
von der Dichte des Schaumes, der Schaumschichtdicke und dem Durchmesser der
Schaumblasen abhängig.
Ähnlich restriktiv für den möglichen Einsatz dieser Technik verhält es sich,
wenn Wasserpflanzen (Seerosen, Ranunculus fluitans, Elodea nutallis) die Wasser-
oberfläche bedecken.

Einsatzbereich: Der Einsatzbereich von Ultraschall-Echoloten ist bei Berücksichti-
gung der angeführten Restriktionen mit 5 bis 45 m dennoch so groß, dass es für die
Anwendung in offenen Gerinnen keine Einschränkungen darstellt; bei Stauhöhen
von Talsperren oder Speichern reicht er häufig nicht. Dabei ist auch zu bedenken,
dass bei größeren Arbeitsbereichen die Messgenauigkeit im Allgemeinen geringer
wird.

Messunsicherheit: Die Unsicherheit von W asserstandsmessungen mittels Ultra-
schall-Echolot wird von den Geräteherstellern mit ±10 mm angegeben. Dies setzt