Hydraulische Modellierung – Brauchen wir noch Durchflussmessungen?
Die Randbereiche der Wasserstand-Durchfluss-Beziehungen sind in der Regel nur mit sehr wenigen oder keinen Durchflussmessungen belegt. Insbesondere der Bereich extremer Hochwasser hat große Bedeutung für deren Vorhersage und für Bemessungsaufgaben. Zur Bestimmung der Durchflussscheitel großer Hochwasser können hydraulische Modelle eingesetzt werden. Um hinreichend genaue Werte zur Extrapolation der Wasserstand-Durchfluss-Beziehung zu erhalten, muss eine sorgfältige Kalibrierung an Hand von Messungen und augenscheinlichen Beobachtungen erfolgen.
Im Gegensatz zum Wasserstand W mit seiner auf interessierende Lokalitäten abstellenden Bedeutung ist der Durchfluss Q die Grundlage zur Übertragung von Informationen über die Wasserbewegung in den Fließgewässern. Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Größen besteht darüber hinaus in deren Messbarkeit. Kann der Wasserstand direkt erfasst werden, z. B. durch die visuelle Ablesung an einer Pegellatte oder die mechanische Übertragung der höhenmäßigen Veränderung der Wasserspiegellage über ein Schwimmersystem auf ein mechanisches oder elektronisches Aufzeichnungsgerät, besteht für den Durchfluss mit heute verfügbaren Technologien diese Möglichkeit nicht. Der Durchfluss muss indirekt über die Messung der Fließgeschwindigkeit vi, z. b. durch Messung der Umdrehungszahl von geeichten Schaufeln eines hydrometrischen Flügels oder der Laufzeit von Ultraschallwellen, und deren Integration über die Wasserspiegelbreite b und die Wassertiefe h erfolgen. Es gilt:
Q = ∫ 0 b ∫ 0 h v i ( h, b ) dh db
Die Messungen sowohl des Wasserstandes als auch der Fließgeschwindigkeiten können kontinuierlich ausgeführt werden, so dass auch die Möglichkeit zur kontinuierlichen Bestimmung des Durchflusses gegeben ist. Das heute am weitesten verbreitete Verfahren zur kontinuierlichen Aufzeichnung besteht aus der Ableitung des Durchflusses über eine Wasserstand-Durchfluss-Beziehung (W-Q-Beziehung oder Durchflusskurve). Detaillierte Hinweise zu ihrer Aufstellung gibt Morgenschweis [6]. Dabei wird vereinfachend von einer stationären Wasserbewegung ausgegangen, die z. B. mit:
Q stat = K 1 . h m
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 07 und 08 (August 2019) | |
| Seiten: | 4 | |
| Autor: | Uwe Büttner  Erhard Wolf Thomas Fichtner Uwe Köhler Christin Mudra | |
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