Ein Vorschlag für einen vereinfachten Berechnungsansatz der Messunsicherheit
Der Bedarf an hochaufgelösten und fehlerfreien Messungen der Größen Wasserstand und Durchfluss wird immer wichtiger. Verschiedenste Messsysteme kommen hierbei zum Einsatz, welche alle von Natur aus einen gewissen Grad an Unsicherheiten beinhalten. Um die Aussagekraft und Zuverlässigkeit einer Messung beurteilen zu können, ist es notwendig, das Messergebnis mit einer Unsicherheitsangabe zu versehen. Die Entwicklung eines vereinfachten Berechnungsansatzes soll das Fachpersonal hinsichtlich der Angabe von Messunsicherheiten sensibilisieren.
Für viele wasserwirtschaftliche Aufgabenbereiche bilden die Größen Wasserstand (W) und Durchfluss (Q) die Grundlage, auf der Bemessungswerte ermittelt, Planungen durchgeführt und Unterhaltungsmaßnahmen entschieden werden. Darüber hinaus sind diese Größen grundlegend zur Erstellung und Validierung von Wasserstand-Abfluss-Beziehungen und werden in verschiedenen Vorhersagemodellen sowie zur Kalibrierung von hydrodynamisch-numerischen Modellen genutzt [1].
Unter Berücksichtigung eines gewissen Genauigkeitsanspruches an die Daten selbst bedarf es einer möglichst hochaufgelösten, kontinuierlichen und vor allem fehlerfreien Erfassung von W und Q. Der Einsatz verschiedener Verfahren zur Durchflussbestimmung aber ebenso die Messsysteme selbst beinhalten von Natur aus einen gewissen Grad an Unsicherheiten, welcher zum Beispiel aus systembedingten Messunsicherheiten oder Ablesefehlern resultiert, wodurch die fehlerfreie Erfassung der genannten Größen grundsätzlich beeinflusst wird. Für die Beurteilung der Zuverlässigkeit und der Aussagekraft einer Messung ist es notwendig, diese mit einer Angabe der Unsicherheit zu versehen. Ebenfalls für den Vergleich der Messergebnisse untereinander oder mit Referenzwerten ist eine Unsicherheitsangabe von hohem Nutzen [2]. Diese Angabe erfolgt über die Beschreibung der Unsicherheit des Messergebnisses selbst.
In einem gemeinsamen Forschungsprojekt des Lehrgebiets für Wasserbau und Hydromechanik (LWH) der Hochschule Bochum mit dem Wupperverband, der Emschergenossenschaft und Lippeverband sowie der Linksniederrheinischen Entwässerungs-Genossenschaft zur detaillierten Untersuchung und Bewertung von Unsicherheiten bei Durchflussmessungen wurden unter Berücksichtigung der Berechnungsverfahren der DIN 748 [5], dem „Leitfaden zu Messunsicherheiten in der Hydrometrie" (HUG) bzw. dem „Guide to the expression of uncertainty in measurement" (GUM) [4] diverse Durchflussmessungen ausgewertet und deren Messunsicherheit bestimmt. Im Zuge der Untersuchungen wurde deutlich, dass der Berechnungsvorgang zur Angabe der Messunsicherheit ein zeitaufwendiger und komplexer Prozess ist. Dies führt dazu, dass dieser Vorgang in der wasserwirtschaftlichen Praxis keine oder nur sehr wenig Anwendung findet. Zudem werden in Fachkreisen bestimmte Berechnungsgrundlagen kontrovers diskutiert [3].
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 07 und 08 (August 2019) | |
| Seiten: | 4 | |
| Autor: | Felix Simon  Fabian Netzel Prof. Dr.-Ing. Christoph Mudersbach | |
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