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Durchflussmessung

Ansprechpartner: Matthias Adler, Uwe Nicodemus

Unter Abfluss bzw. Durchfluss versteht man das Wasservolumen, welches einen bestimmten Querschnitt pro Zeiteinheit durchfließt. So hat z.B. der Rhein am Pegel Köln einen mittleren Abluss von ca. 2100 Kubikmetern pro Sekunde. Bei einem Hochwasser können es über 10.000, bei Niedrigwasser unter 1.000 m³/s Wasser sein, die an dieser Stelle den Rhein hinabfließen. Die präzise Messung des Abflusses ist in der Gewässerkunde von grundlegender Bedeutung. In der WSV werden verlässliche Abflussdaten z.B. für die Planung wasserbaulicher Maßnahmen oder für Entwicklung und Betrieb von Wasserstandsvorhersagemodellen benötigt. Zur Messung des Abflusses gibt es mehrere technische Verfahren, die alle auf dem Prinzip der Volumenstrombestimmung beruhen. Der Volumenstrom lässt sich näherungsweise aus dem Produkt von mittlerer Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsquerschnitt bestimmen.

Die gebräuchlichsten Verfahren für größere Gewässer sind:

  1. Die traditionelle Flügelmessung
  2. Die Ultraschall-Doppler-Geschwindigkeitsmessung in verschiedenen Ausprägungen
    - das Acoustic Doppler Current Profiling (ADCP)
    - das Horizontal-ADCP
  3. akustische Laufzeitverfahren und neuerdings auch
  4. Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenfließgeschwindigkeit, wobei hieraus mittels eines hydraulischen Modells der Volumenstrom abgeleitet werden muss muss.

Flügelmessung und RadarsensorFlügelmessung im Rhein bei Koblenz (li.), Radar-Sensor zur Bestimmung der Oberflächenfließgeschwindigkeit (re.)

Die tradionell in der Gewässerkunde angewendeten Flügelmessungen erforderten einen hohen Zeit- und Personalaufwand und waren deswegen sehr kostenträchtig. An der Entwicklung und Einführung neuer Verfahren auf Ultraschallbasis (ADCP), die zu einer erheblichen Kostenreduzierung führten, waren wir maßgeblich beteiligt. Die innovative ADCP-Technik, die ihren Ursprung in der Ozeanographie hatte, ist in der WSB inzwischen eingeführt und etabliert. Das Referat M1 hat im Zuge dieser Einführung unterschiedliche Prototypen schneller Messboote entwickelt, darunter auch ferngesteuerte Typen für gefährliche Hochwassereinsätze.

Neben der Wirtschaftlichkeit ist die Schnelligkeit ein weiterer Vorteil des ADCP-Verfahrens. Der ADCP wird mit einem Boot von Ufer zu Ufer über den Messquerschnitt geführt, tastet dabei Strömung und Gewässersohle akustisch ab und ermittelt die drei Größen Strömungsgeschwindigkeit in Messzellen, Bootsgeschwindigkeit und Wassertiefe.

Mit der ADCP-Technik führen wir eigene Messungen durch, stehen aber auch Interessenten national und international durch Beratung und Schulungsangebote zur Seite.

Schemazeichnung eines ADCP-Bootes, Collage mit AnwendungsbeispielenSchema der ADCP-Technik zur Durchflussbestimmung (li.), Anwendungen dieser Technik (re.)

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