Auswertung von Salzverdünnungsmessungen durch mechanische Integration
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.
1 Einleitung
Salzverdünnungsmessungen mit Kochsalz (NaCl) als Tracerstoffsind eine in Forschung und Praxis verbreitete Methode zurDurchflussbestimmung. In ihrer heutigen Form wurde siebereits in den 1920er-Jahren entwickelt [1]. Der Tracerstoff istgesundheitlich unbedenklich, das gesamte Experiment einschließlichAuswertung kann im Gelände stattfinden und dieMesstechnik (handelsübliche Leitfähigkeitsmessgeräte) und derTracerstoff sind allgemein verfügbar [2]. Nach Morgenschweis[3] kommt sie insbesondere bei turbulentem Fließen inWildbächen oder Gebirgsflüssen zur Anwendung, wo diegängige Durchflussmessung nach dem Messflügelverfahren(Geschwindigkeitsflächenmethode) an ihre Grenzen kommt.Voraussetzung ist eine ausreichende Turbulenz, um die Durchmischungdes Markierstoffs zu gewährleisten. Anhand derDurchgangskurve, die nach einer angemessenen Durchmischungsstreckegemessen wird, kann der jeweilige Durchflussermittelt werden [2]. Als Alternative zu Überfallwehren wird siezum Beispiel in der schottischen Umweltverwaltung auch innaturschutzfachlich wertvollen Gebieten angewendet, weil sieohne schwerwiegende Eingriffe in den Gewässerlauf auskommt[4]. Außerdem sind die Messfehler bei der Salzverdünnungsmethodeerfahrungsgemäß geringer als bei Flügelmessungen[5], [6]. Für den Einsatz in abgelegenen, schwer zugänglichenGebirgsregionen nutzt der Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagementder TU München im Rahmen des Forschungsprojektes SEHAG auch die Möglichkeit einer automatischenEinspeisung nach Seutlinger et al. [7].
Beim üblichen mobilen Einsatz erfolgt die Auswertung derMessungen normalerweise durch numerische Integration derDurchgangskurve (s. Abschnitt 2). Dazu wird die Durchgangskurveder elektrischen Leitfähigkeit entweder händisch erfasstoder mit speziell dafür entwickelten Messkoffern automatischregistriert. Die händische Erfassung mit anschließender händischerEingabe der Messwerte benötigt eine gewisse Zeit, diebei Geländearbeiten im Allgemeinen begrenzt und damitkostbar ist. Zahlreiche Wiederholungen an einem Messort odermehrere Messungen an unterschiedlichen Orten innerhalbeines Messtages sind damit nur eingeschränkt möglich. BeimEinsatz automatischer Messkoffer ist das Ergebnis unmittelbarnach der Messung verfügbar. Jedoch sind diese Geräte mitKosten verbunden, die nicht für jede Institution oder jedes Projekt leistbar sind.
Eine raschere und sehr betriebssichere Auswertung bei vernachlässigbaren Kosten ermöglicht hingegen die Anwendung der in Abschnitt 3 vorgestellten numerischen Integration oder Pumpenmethode. Hier steht das Ergebnis praktisch unmittelbar nach dem Tracerdurchgang zur Verfügung. Die Anwendungsbeispiel ein Abschnitt 4 zeigen, dass sich auf diesem Weg Ergebnisse erzielen lassen, deren Genauigkeit mindestens vergleichbar
ist mit der der numerischen Integration der Durchgangskurve.
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| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 07/08 (August 2021) | |
| Seiten: | 5 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 10,90 | |
| Autor: | Dr. Alexander Gerner  | |
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