Optische Methoden ermöglichen neuen Blaualgen-Schnelltest
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2021)
Verfärbt sich im Sommer das Wasser in Badeseen und Teichen grün, dann handelt es sich dabei oft um Blaualgen. Diese können für Mensch und Tier gefährliche Gifte in sich tragen, so dass immer wieder Gewässer von den Behörden schon vorsorglich gesperrt werden müssen. Ein Physiker- und Physikerinnenteam arbeitet an der Leibniz Universität Hannover an einem Schnelltest, um die giftigen Blaualgen schon vor Ort sicher von den harmlosen zu unterscheiden. Damit können die Kosten für Wasseruntersuchungen gesenkt und unnötige Gewässersperrungen vermieden werden.
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Verfärbt sich im Sommer das Wasser in Badeseen und Teichen grün, dann handelt es sich dabei oft um Blaualgen. Diese können für Mensch und Tier gefährliche Gifte in sich tragen, so dass immer wieder Gewässer von den Behörden schon vorsorglich gesperrt werden müssen. Ein Physiker- und Physikerinnenteam arbeitet an der Leibniz Universität Hannover an einem Schnelltest, um die giftigen Blaualgen schon vor Ort sicher von den harmlosen zu unterscheiden. Damit können die Kosten für Wasseruntersuchungen gesenkt und unnötige Gewässersperrungen vermieden werden.
Unsicherheiten in der radarbezogenen Auswertung von Starkregenereignissen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
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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.
Unsicherheitsbetrachtung von Durchflussmessungen und deren Auswirkungen auf Hoch- und Niedrigwasserkennwerte
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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.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
ExUS2020 - Aufbau des Datenpools für Untersuchungen zum Starkregenverhalten in Nordrhein-Westfalen
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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.
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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.
Messdatenprüfung mit Hilfe von selbstlernenden Datenanalysewerkzeugen als Bestandteil eines Messdatenmanagementsystems (MDMS)
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
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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.
Optimierte Ultraschall-Laufzeitmessung und Abflusskurve im Vergleich
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
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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.
Durchflussschätzung an staugeregelten Fließgewässerabschnitten
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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.
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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.
Auswertung von Salzverdünnungsmessungen durch mechanische Integration
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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.
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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.
Wann ist ein Trend ein Trend? - Ãœberlegungen zu Trends und Sprungstellen in Zeitreihen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
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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.
Kontinuierliche Messdatenerfassung mit Opensource-Hardware am Beispiel eines modularen Arduino-Datenlogger-Konzepts
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
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.
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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.
