Kamerabasiertes Durchflussmess-verfahren an Ffließgewässern – Fallstudie Peißenberg-Hochwasser Mai 2019
Aufgrund der Höhenlage treten am Pegel Peißenberg größere Hochwasser-Ereignisse üblicherweise im Sommerhalbjahr auf. Das kontinuierliche Monitoring der Abflusssituation wird mit Hilfe des kamerabasierten Durchflussmesssystems DischargeKeeper durchgeführt. Das an der Messstelle eingesetzte Messverfahren hat sich als zuverlässige Methode zur Erfassung von Fließgeschwindigkeitsprofilen, Wasserständen und Durchflüssen sowie zum bildgestützten Nachweis der Messwerte bewährt.
Vom 20. auf den 21. Mai 2019 lief an der Ammer in Peißenberg ein Hochwasser ab, das statistisch einem 5- bis 10-jährigen Ereignis entspricht. Der Scheitelwasserstand lag bei 273 cm, der nach der bis dahin gültigen Abflusskurve einem Durchfluss von ca. 195 m³/s entspricht. In der anlaufenden Welle bis zum Scheiteldurchgang trieben große Mengen Wildholz auf der Ammer ab. Eine Durchflussmessung mit Messflügel oder ADCP-Boot wäre zu der Zeit nicht möglich gewesen.
Mit Hilfe des kamerabasierten Durchflussmesssystems DischargeKeeper war die Erfassung der Fließgeschwindigkeit und des Durchflusses auch während des Hochwasser-Ereignisses unbeeinträchtigt möglich. Das Messgerät besteht aus einer IP-Kamera, einem Infrarot-Strahler und einer Prozessoreinheit mit Datenfernübertragung (Bild 1). Dieses kamerabasierte System benötigt zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit keine detektierbaren Tracer, die ins Wasser zugegeben werden müssen. Darüber hinaus liefert es sowohl die gewünschten Messwerte (Wasserstand, mittlere Fließgeschwindigkeit und Durchfluss) als auch Ergebnisbilder (Bild 2) und Videos in HD-Qualität, die zusätzlich eine optische Verifizierung der Messdaten ermöglichen (Beweisfoto-Prinzip).
Das Oberflächengeschwindigkeitsprofil wird basierend auf der optischen Methode SSIV (Surface Structure Imaging Velocimetry) gemessen. Die Wasserstanderfassung erfolgt gleichzeitig über eine Bildverarbeitungsmethode. Das vertikale Geschwindigkeitsprofil wird nach DIN EN ISO 748:2007 ermittelt. Der Durchfluss wird direkt vor Ort im Gerät berechnet. Über verschiedene analoge und digitale Schnittstellen können Durchfluss, Wasserstand und Fließgeschwindigkeit auch an externe Prozessleit- und Datenfernübertragungssysteme übergeben werden.
Das entwickelte Messsystem wurde zwischenzeitlich an 30 Standorten unter unterschiedlichen Klima-, Wetter- und Lichtbedingungen installiert und erfolgreich validiert. Da es ein berührungsloses, minimalinvasives Messsystem ist, ist es auch unter kritischen Messbedingungen wie extremen Hochwasserereignissen einsetzbar.
Das Gerät ist seit Mitte Mai 2019 am Pegel Peißenberg installiert und hat sich als zuverlässige Messmethode auch bei dem Hochwasser 2019 bewährt. Der mit dem DischargeKeeper gemessene Hochwasser-Scheitelabfluss betrug ca. 176 m3/s, zum Vergleich lag der Messwert einer mobilen Radarmessung bei 175 m3/s. Somit war die Übereinstimmung zwischen den DischargeKeeper-Daten und den Referenzmessdaten als sehr gut zu bezeichnen.
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 06 (Juni 2020) | |
| Seiten: | 2 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 10,90 | |
| Autor: | Dr. Issa Hansen  Karlheinz Daamen Dr. Salvador Pena-Haro | |
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