Wasserwirtschaft - Heft 07/08
| Hydrographische Vermessung von Binnengewässern - Von der relativen Tiefenmessung zum 3-D-Modell Rouven Borchert, Prof. Dr. Brigitte Gundlich, Prof. Dr. Benno Schmidt Dieser Beitrag befasst sich mit der Prozessierungskette von der relativen Tiefenmessung hin zu einem 3-D-Modell des Untergrunds von Binnengewässern. Für die effiziente Erfassung der Unterwassertopographie werden häufig Fächerecholote zur mobilen Datenerfassung mit dem Messboot als Trägerplattform für ein Multisensorsystem eingesetzt. Die gesamte Prozessierungskette von der Datenerfassung mit dem Fächerecholot bis zur Erstellung von Höhenmodellen wird beispielhaft dargestellt. Hierbei wird auch auf Aspekte der Datenqualität bei der hydrographischen Vermessung eingegangen. |
| Kontinuierliche Messdatenerfassung mit Opensource-Hardware am Beispiel eines modularen Arduino-Datenlogger-Konzepts Peter Eichendorff, Jannis Valldorf, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Andreas Schlenkhoff Der Artikel beschreibt ein Konzept für einen modular erweiterbaren, hoch individualisierbaren Datenlogger, welcher der kontinuierlichen Messwertaufnahme mittels digitaler Messsensorik dienen soll. Die testweise Umsetzung des Konzepts erfolgt durch Verwendung eines Basismoduls, das aus einem Arduino-Board und weiteren Komponenten besteht. Das Basismodul wird hinsichtlich zweier praktischer Anwendungsbeispiele den projektspezifischen Messanforderungen entsprechend erweitert und im Feldeinsatz erprobt. Auf Grundlage der im Feldeinsatz gewonnenen Erkenntnisse werden die grundsätzliche Tauglichkeit des Basismoduls nachgewiesen und wesentliche Herausforderungen für die Umsetzung des Datenlogger-Konzepts diskutiert. |
| Wann ist ein Trend ein Trend? - Überlegungen zu Trends und Sprungstellen in Zeitreihen Dr. Thomas Einfalt, Tobias Gehrmann, Benedikt Rothe, Fabian Netzel, Vera Schimetzek In zwei unterschiedlichen F&E-Projekten in Nordrhein-Westfalen wurden Instationaritäten (Trends und Sprungstellen) in langen Niederschlagsmessreihen untersucht. Die hier gemeinsam vorgestellten Ergebnisse gehen der Frage nach, wann eine Zunahme des Niederschlages als Trend einzustufen ist und wann nicht. Es wird gezeigt, dass Sprungstellen bei Betrachtung der Statistik kurzer Dauerstufen auftreten, die nicht eindeutig auf Änderungen der Messtechnik zurückzuführen sind. |
| Auswertung von Salzverdünnungsmessungen durch mechanische Integration Dr. Alexander Gerner Salzverdünnungsmessungen mit Kochsalz (NaCl) als Tracerstoff sind eine in Forschung und Praxis verbreitete Methode zur Durchflussbestimmung. Die Auswertung der Messungen erfolgt normalerweise durch numerische Integration der Durchgangskurve. Dazu wird diese entweder händisch erfasst oder mit speziell dafür entwickelten Geräten automatisch registriert. Die händische Eingabe der Messwerte für die nachfolgende Auswertung benötigt eine gewisse Zeit, die bei Geländearbeiten i. Allg. begrenzt und damit kostbar ist. Beim Einsatz automatischer Messkoffer ist das Ergebnis unmittelbar nach der Messung verfügbar. Jedoch sind diese Geräte mit Kosten verbunden. Eine rasche, betriebssichere Auswertung bei geringen Kosten ermöglicht die Anwendung der mechanischen Integration oder Pumpenmethode. Der Beitrag erläutert diese bislang nicht publizierte Auswertemethodik. Zwei Anwendungsbeispiele zeigen, dass sich auf diesem Weg Ergebnisse erzielen lassen, deren Genauigkeit mindestens mit der der numerischen Integration der Durchgangskurve vergleichbar ist. |
| Diskussionsbeitrag: Torricelli hat Recht Professor Dr. Willi H. Hager Um den fachwissenschaftlichen Diskurs zu fördern, geben wir gerne derartige Beiträge wieder. Dies erfolgt jedoch normalerweise in einer moderierten Form, indem Diskussionsbeitrag und Stellungnahme beiden Verfassern vor der Veröffentlichung bekannt sind und damit der fachliche Austausch an dieser Stelle abgeschlossen wird. In diesem Fall hat Herr Prof. Malcherek auf eine Stellungnahme verzichtet. |
| Durchflussschätzung an staugeregelten Fließgewässerabschnitten Johannes Hubmann, Gabriel Stecher An Fließgewässern werden kontinuierliche Durchflusszeitreihen häufig über eine Wasserstand-Abfluss-Beziehung ermittelt. An staugeregelten Fließgewässerabschnitten weist diese Beziehung oft nicht die gewünschte Genauigkeit auf. In diesem Artikel wird ein alternativer Ansatz zur Durchflussschätzung mithilfe eines multiplen linearen Regressionsmodells präsentiert, der an einem ausgewählten österreichischen Donauabschnitt erfolgreich getestet wurde und dessen Anwendbarkeit in der Praxis diskutiert wird. |
| Optimierte Ultraschall-Laufzeitmessung und Abflusskurve im Vergleich Torsten Lambeck 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. |
| Messdatenprüfung mit Hilfe von selbstlernenden Datenanalysewerkzeugen als Bestandteil eines Messdatenmanagementsystems (MDMS) Dr. Benjamin Mewes, Dr. Henning Oppel, Dr. Ioannis Papadakis, Frank Großklags, Dr. Marko Siekmann Im Rahmen eines integralen urbanen Wassermanagements kommt Messdatenmanagementsystemen eine zentrale Bedeutung zu, in welchen alle Messwerte erfasst, bewertet, plausibilisiert und erst anschließend für die weitere Nutzung gespeichert werden. Die Analyse der erfassten Messdaten ist jedoch oft kaum zu bewältigen und eine losgelöste Einzelbetrachtung der Messwerte nicht zielführend, da die Interaktion der Daten innerhalb eines Systems entscheidend ist, jedoch in bestehenden Ansätzen nicht berücksichtigt wird. In dieser Studie wird der Einsatz eines Datenanalysewerkzeuges gezeigt, das in der Lage ist, ein System ganzheitlich zu betrachten und Fehlwerte frühzeitig zu erkennen. |
| Kontinuierliche Anpassung von Wasserstand-Durchfluss-Beziehungen Dr. Henning Oppel, Dr. Alexander Hartung, Dr. Benjamin Mewes Kann eine Wasserstand-Durchfluss-Beziehung mit Hilfe einer intelligenten Nachführung und einem hydraulischen Modell automatisiert erlernt werden? Das hier entwickelte Verfahren kombiniert die Informationen aus einem hydraulischen Modell mit denen der beobachteten Wasserstände einer Pegelstation und führt auf dieser Grundlage die Beziehung nach. Ein Test der Technologie an der Emscher zeigte, dass eine vollständige Abflusstafel innerhalb von neun Monaten nachgeführt werden kann. |
| ExUS2020 - Aufbau des Datenpools für Untersuchungen zum Starkregenverhalten in Nordrhein-Westfalen Prof. Markus Quirmbach, Dr. Thomas Einfalt, Elke Freistühler, Gerhard Langstädtler, Bernd Mehlig Im Projekt „ExUS2020 - Extremwertstatistische Untersuchung von Starkniederschlägen in Nordrhein-Westfalen“ wurden umfangreiche Niederschlagsmessdaten auf statistische Kennwerte insbesondere zu ihrem Trendverhalten untersucht. Hierzu wurden Messdaten geprüft, eine umfassende Datenbank in einem Messdatenmanagementsystem aufgebaut, relevante Zeitreihen in Abhängigkeit von der Fragestellung ausgewählt sowie die Ergebnisse anschaulich und räumlich differenziert dargestellt. |
| Unsicherheitsbetrachtung von Durchflussmessungen und deren Auswirkungen auf Hoch- und Niedrigwasserkennwerte Felix Simon, Florian Ostermann, Fabian Netzel, Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach Unsicherheiten sind ein fester Bestandteil von Durchflussmessungen und können auch durch aktuelle Messsysteme nicht ausgeschlossen werden. Eine Angabe der Unsicherheit einer Durchflussmessung ist demnach zwingend erforderlich. An einem Gewässerpegel wurden Unsicherheiten für 33 Durchflussmessungen bestimmt sowie deren Einfluss auf Hoch- und Niedrigwasserkennwerte ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass Messunsicherheiten einen Einfluss auf diese Kennwerte haben und daher bei der Planung wasserwirtschaftlicher Anlagen berücksichtigt werden sollten. |
| Hochwasser - von der Sintflut zum wasserwirtschaftlichen Verständnis Dipl.-Ing. Detlef Sönnichsen Eine Vielzahl historischer Zeugnisse dokumentiert religiöse Deutungen von Hochwasserkatastrophen. Mit dem Wort Sintflut wurden diese z. B. als Gottesgerichte deklariert, die durch ein (noch) gottgefälligeres Leben zukünftig zu verhindern seien. Nachfolgend wird dargelegt, dass diese Auslegung der Katastrophen damals wie heute aber insbesondere auf das Unverständnis über Gewässereinzugsgebiete und über ihre Wirkungsweise zurückzuführen ist. |
| Unsicherheiten in der radarbezogenen Auswertung von Starkregenereignissen Adrian Treis, Dr. Rike Becker, Dr.-Ing. Burkhard Teichgräber, Dipl.-Geogr. Angela Pfister Im August 2020 etablierte sich über der Emscher-Lippe-Region (ELR) eine Tiefdruckrinne, in deren Verlauf sich zahlreiche Gewitter teils mit Unwetterpotenzial bildeten. Charakteristisch war ein extrem lokales Auftreten sowie die langsame Verlagerung der Gewitterzellen. Dies führte zu sehr hohen Niederschlagsmengen, die insbesondere in kurzen Dauerstufen zu seltenen Wiederkehrzeiten führten. Anhand dieser Unwettersituation werden die praktischen Herausforderungen eines Wasserwirtschaftsverbands in der Auswertung von Starkregenereignissen unmittelbar nach Ereigniseintritt vorgestellt. Die Auswertungen der unterschiedlichen Radarprodukte werden gezeigt und ihre Unsicherheiten anhand von Radar-Regenschreiber-Vergleichen für ausgewählte Ereignisse erläutert. |
| Diskussionsbeitrag: Warum Torricelli doch Recht hat! Dipl.-Ing. Jörg Wieland, M.Sc. Leon Jänicke, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen Im Beitrag von Malcherek aus 2016 „Die irrtümliche Herleitung der Torricelli-Formel aus der Bernoulli-Gleichung“ wird postuliert, dass die anhand der Bernoulli-Gleichung abgeleitete theoretische Ausflussgeschwindigkeit aus einer Bodenöffnung eines Wasserbehälters mit der Füllhöhe h nach Torricelli falsch sei und stattdessen für die Ausflussgeschwindigkeit die aus der Impulserhaltung hergeleitete Beziehung gelten müsse. Da sich in der Herleitung von Malcherek kein offensichtlicher Fehler finden lässt, wird die Diskrepanz in einer fehlerhaften Annahme vermutet. Diese konnte identifiziert werden: Die berechnete Verschiebung der Gesamtschwerpunkthöhe ist doppelt so groß wie angenommen. Im Beitrag wird gezeigt, dass der theoretische Ansatz von Malcherek mit einer entsprechenden Korrektur die Torricelli-Ausflussgeschwindigkeit als Ergebnis liefert: Torricelli hat doch recht! |
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