Hydrometrische Messungen im Zusammenhang mit Eiserscheinungen auf der Oder

Stephan Büttig, M.Sc., wurde 1987 in Freital geboren. Seinen ersten akademischen Grad erlangte der Autor im Jahre 2011 mit Abschluss des Bachelorstudiums der Wasserwirtschaft an der Technischen Universität Dresden. Nach dem konsekutiven Aufbaustudium an ebendieser Universität schloss er im Jahre 2014 sehr erfolgreich mit dem akademischen Grad des Master of Science ab. Beide Abschlussarbeiten verfasste der Autor an der Fakultät Bauingenieurwesen im Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik. Einen genaueren Einblick in sein erstes Werk, das sich genauer mit der hydrometrischen Messung unter Eiseinfluss befasst, erhalten Sie mit dem nun vorliegenden Buch.

Textprobe:
Kapitel 2.1, Eignung der Methoden hinsichtlich Eisbedingungen:
Gegenwärtig stehen zwar eine Vielzahl von Messtechniken zur Erfassung des Durchflusses zur Verfügung, jedoch werden diese häufig in offenen Gerinnen ohne signifikante Beeinflussung der Abflussbedingungen angewendet. Für spezielle Messzwecke unter schwierigen Bedingungen wie Hochwasser oder eisbeeinflussten Fließverhältnissen reduziert sich die Menge der messtechnischen Möglichkeiten enorm. Die Einschränkungen bei den Instrumenten resultieren vor allem aus der physikalischen Arbeitsweise, der Durchführbarkeit der Messungen sowie der Qualität der Ergebnisse.
In den folgenden Abschnitten soll zunächst eine Vorauswahl der potenziellen Messtechniken vorgenommen werden, welche anschließend näher beleuchtet werden. Umfangreiche Darstellungen verschiedenster Messapparaturen der Hydrometrie finden sich in der Literatur von MORGENSCHWEIS (2010), HERSCHY (2009) und BOITEN (2008). Auf detaillierte Ausführungen einzelner Techniken wird allerdings an dieser Stelle verzichtet und indes auf die zuvor genannten Werke verwiesen.
2.1.1, Diskontinuierliche Messverfahren:
Die volumetrische Durchflussmessung basiert auf der Füllung definierter Gefäße innerhalb einer bestimmten Zeit. Ein Vorteil des direkten Messverfahrens ist die besonders hohe Genauigkeit der ermittelten Abflüsse. Jedoch muss der Standort für die Messung als festes Gerinne ausgebaut oder für Einzelmessungen künstlich aufgestaut werden. Diese Eingriffe verändern die Struktur des Flusses und verursachen hohe Investitionskosten. Weiterhin ist davon auszugehen, dass vorhandenes Eis im Gerinne eine Behinderung des Durchflusses verursacht und zu übermäßigen Messfehlern führt. Folglich ist dieses Verfahren unter den gegebenen Bedingungen nicht anwendbar.
Mithilfe der Erfassung des Durchflussquerschnitts verbunden mit der Fließgeschwindigkeitsmessung in einzelnen Lotrechten ist es möglich den Durchfluss zu bestimmen. Die Berechnung erfolgt zumeist unter Verwendung der Geschwindigkeitsflächenmethode (s. Kapitel 3.3). Für die Messungen der verschiedenen Geschwindigkeiten in einer Senkrechten stehen diverse Geräte zur Verfügung. Eine entsprechende Aufschlüsselung ist in Abbildung A.2 des Anhangs zu finden. Mehrheitlich handelt sich es dabei um Punktmessungen, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeitsverteilung in einer Lotrechten die mittlere Fließgeschwindigkeit abgeleitet wird. Ausnahmen bilden hierbei der Pendeldurchflussmesser und das Integrationsverfahren, mit denen es möglich ist die mittlere Geschwindigkeit in der Senkrechten direkt zu bestimmen.
Die in Abbildung A.2 letztgenannten Apparaturen, welche Staurohre, thermische Verfahren und Laser-Doppler-Strömungsmesser einschließen, werden bevorzugt im wasserbaulichen Versuchswesen eingesetzt. Weiterhin kommen Pendeldurchflussmesser nur in kleinen Gewässern mit geringer Tiefe zum Einsatz und können zudem nicht unter Eisbedingungen angewendet werden.
Messflügel (engl. 'current meter') sind eines der ältesten und vielfältig weiterentwickelten Geräte zur punkthaften Geschwindigkeitsmessung, welche sich durch eine große Auswahl von Flügeltypen sowie zusätzlichen Messausrüstungen auszeichnen. Das Anwendungsspektrum erstreckt sich über einen sehr großen Bereich und schließt auch schwierige Messbedingungen wie Hochwasser oder eisbeeinflusste Gewässer ein.
Die magnetisch induktiven Sonden arbeiten auf Grundlage des faradayschen Induktionsgesetzes, wobei zur Messung elektrisch leitende Flüssigkeiten benötigt werden. Allerdings weist Eis einen hohen ohmschen Widerstand auf, welcher beträchtliche Messfehler verursacht. Vor allem bei einem Gemisch aus Wasser und Eis, auch Eisbrei (engl. 'slush ice') genannt, ist eine Verringerung der Leitfähigkeit zu erwarten. Somit kann dieses Messverfahren nicht unter den gegebenen Bedingungen eingesetzt werden.
Die Ultraschall Doppler Strömungssonden zählen zu den akustisch