Optimierte Ultraschall-Laufzeitmessung und Abflusskurve im Vergleich

Am Pegel Villigst, Ruhr, wurde das Verfahren der indirekten Abflussermittlung ab 1997 durch die Ultraschall-Laufzeitmessung abgelöst. Die erforderliche Neukonzeption der Anlage im Jahr 2019 berücksichtigte verschiedene Erfahrungen aus dem Praxisbetrieb. Im Vergleich zeigt sich die hohe Güte auch der mittels Abflusskurve gewonnenen Ergebnisse.

1 Hintergrund und Historie der Ultraschall-Laufzeitmessung am Pegel Villigst

Der Pegel Villigst erfasst mit einer Fläche von 2 012,76 km² knapp die Hälfte des Einzugsgebiets der Ruhr und erfüllt einezentrale Funktion für die Überwachung des mengenmäßigen Zustands des Gewässersystems. Neben den allgemeinen Aufgaben eines gewässerkundlichen und Hochwasserinformationspegels liefert die Anlage nach dem Ruhrverbandsgesetz gemeinsammit dem Pegel Hattingen die Bezugsgröße für die Abflussregelung durch den Ruhrverband. Im Fall Villigst sind dies -soweit nicht durch die Aufsichtsbehörde im Ausnahmefallanders bestimmt - 8,4 m³/s für das gleitende Fünf-Tages-Mittelund 7,5 m³/s für den einzelnen Tagesmittelwert, was einer Abflussspende von 4,2 bzw. 3,7 l/(s · km²) entspricht. Die Einhaltungdieser gesetzlich festgelegten Mindestabflüsse hat der Ruhrverband bei Niedrigwasser im Bedarfsfall durch Einspeisung aus seinen Talsperrenspeichern sicher zu stellen. Der an die am Pegel ermittelten Abflusswerte gerichtete Anspruch hinsichtlich ihrer Belastbarkeit, Genauigkeit, Ausfallsicherheit sowie zeitnahen Verfügbarkeit ist dementsprechend regelmäßig hoch und geht über die Anforderungen hinaus, die im Regelfall an die Datenerhebung bei Niedrigwasserverhältnissen zu stellen sind. Die Messstelle Villigst wurde im Jahr 1930 eingerichtet und besteht in der derzeitigen Ausbausituation mit Pegelhaus, Messprofil und Seilkrananlage seit 1963. Die Abflussermittlungerfolgte hier zunächst, wie für die Mehrzahl der Landespegelnach wie vor üblich, indirekt aus kontinuierlich aufgezeichneten Wasserständen über eine aus Momentaufnahmen ermittelte Abflusskurve. Zum Ausgleich kurzzeitiger Verschiebungender Wasserstands-Abfluss-Beziehung kam das Stau- bzw. ΔW-Verfahren zum Einsatz. Die damit einhergehende Erfordernis, für die Abflussermittlung Veränderungswerte ΔW im Nachgangaus Abflussmessungen zu bestimmen, erschwerte die zeitnahe Bereitstellung exakter Abflusswerte. Durch den Fortschrittdes hydrologischen Messwesens eröffnete sich die Möglichkeit, Durchflüsse mittels Ultraschall-Laufzeitmessung kontinuierlich direkt zu messen und digital zu übertragen [1]. Als erste Messstelleder Landesumweltverwaltung wurde Villigst 1997 miteiner entsprechenden stationären Messeinrichtung nach demseinerzeitigen Stand der Technik ausgestattet.

2 Die Anlage vor und nach der Ertüchtigung

Die Ultraschall-Laufzeitmessung in Villigst war zunächst als Einstreckenanlage mit zwei Messebenen konzipiert. Die untere Ebene wurde unterhalb des Wasserstands beim festgelegtem Mindestabfluss angeordnet, die obere Ebene deckte den Messbereich oberhalb des befestigten Pegelprofils ab. Um den möglichen Messfehler durch Änderungen des Anströmwinkels bei wechselnden Wasserstandsverhältnissen möglichst klein zuhalten, wurden die Messpfade weit gespannt und die oberwasserseitigen Ultraschallwandler deutlich oberhalb des festen Pegel profilsinstalliert. Die untere Messgrenze orientierte sich eng anden gesetzlich festgelegten Mindestabflüssen. Unterhalb einesPegelstands von 105 cm, bei rund 90 % des langjährigen minimalen mittleren Tagesabflusses, stellte die Anlage die Messung wegen ungenügender Signalqualität ein.

Copyright:	© Springer Vieweg \| Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle:	Wasserwirtschaft - Heft 07/08 (August 2021)
Seiten:	4
Preis inkl. MwSt.:	€ 10,90
Autor:	Torsten Lambeck

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