Inhalt 1 Aufgaben und Bedeutung der Hydrometrie 2 Grundbegriffe 3 Messung des Wasserstands

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1 Inhalt 1 Aufgaben und Bedeutung der Hydrometrie Definition Aufgaben und Inhalte Kurzer geschichtlicher Abriss der Hydrometrie... 2 Literatur Grundbegriffe Abflussbildung und Wasserkreislauf Wasserstand, Abfluss und Durchfluss Hydraulische Grundlagen des Durchflusses in offenen Gerinnen Physikalische Eigenschaften des Wassers Der Durchfluss in offenen Gerinnen Empirische Fließformeln Literatur Messung des Wasserstands Definition und Zweck von Wasserstandsmessungen Kriterien für die Standortwahl einer Pegelstelle Überblick über Messeinrichtungen zur Wasserstandserfassung Nichtregistrierende Pegel Lattenpegel Stauhöhenpegel Stech- oder Abstichpegel Selbstregistrierende Pegel Scheitelwert- oder Grenzwertmarkierpegel Mechanischer Schwimmerpegel Einperl- oder Druckluftpegel Drucksondenpegel Ultraschall-Echolotpegel Wasserstandsmessung mit Radar und geführten Mikrowellen Weitere Verfahren zur Wasserstandserfassung ix

2 x Inhalt Aufzeichnung und Speicherung von Wasserstandsdaten Vergleichende Betrachtung der Messunsicherheit verschiedener Verfahren der Wasserstandsmessung Zusammenfassende Wertung und Kriterien zur Wahl von Wasserstandsmessverfahren Literatur Firmeninformationen und -produkte Messung des Durchflusses Einführung Grundgleichungen Überblick über Methoden der Durchflussmessung Volumetrische Durchflussmessung Messgefäße Messbecken Kippgefäße Danaide Durchflussbestimmung über die Messung des Durchflussquerschnitts und der Fließgeschwindigkeit einzelner Lotrechten (Stromfäden) Geschwindigkeitsverteilung in einem Gewässer Festlegung der Lage und Anzahl von Messpunkten Überblick über Messgeräte zur punkthaften Fließgeschwindigkeitsmessung Hydrometrische Flügel Magnetisch-induktive Strömungssonden (MID) Ultraschall-Doppler-Strömungssonden Schwimmer zur Fließgeschwindigkeitsmessung Pendeldurchflussmesser Pitot- und Prandtl-Staurohre Thermische Strömungssonden Laser-Doppler-Strömungsmesser Durchführung von Punktmessungen der Fließgeschwindigkeit Berechnung der mittleren Fließgeschwindigkeit und des Gesamtdurchflusses nach der Geschwindigkeitsflächenmethode Unsicherheiten der punkthaften Geschwindigkeitsmessung und der Geschwindigkeitsflächenmethode Zusammenfassende Wertung und Kriterien zur Auswahl von Geräten zur punkthaften Geschwindigkeitsmessung Bestimmung des Durchflusses über die Messung des Durchflussquerschnitts und der mittleren Querschnittsgeschwindigkeit Messschirme

3 Inhalt xi Mobile Ultraschall-Doppler-Geräte (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP) Tracerverfahren Durchführung von Integrationsmessungen zur Bestimmung der mittleren Querschnittsgeschwindigkeit Berechnung des Durchflusses über die mittlere Querschnittsgeschwindigkeit Kriterien zur Auswahl von Verfahren zur integrativen Messung von Querschnittsgeschwindigkeiten Weitere Verfahren der mobilen Durchflussmessung Mobile Venturikanäle Mobile Überfallwehre Durchflussmessung mit aufsteigenden Luftblasen Literatur Firmeninformationen und -produkte Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses Standortwahl und Ausstattung einer Durchflussmessstelle Wahl des Messquerschnitts Ausstattung einer Durchflussmessstelle Überblick über Methoden der kontinuierlichen Durchflussmessung Durchflussmessung mit Hilfe von Durchflussmessbauwerken und hydraulischen Bestimmungsgrößen Einführung Hydraulische Funktion von Messbauwerken Typisierung von Durchflussmessbauwerken Scharfkantige Wehre Breitkronige Wehre Schmalkronige Wehre (Wehrschwellen) Venturi-Gerinne H-Flumes Ausflussöffnungen (Orifices) Kalibrierung von Durchflussmessbauwerken Unsicherheiten bei der Durchflussermittlung mit Messbauwerken Auswahl eines geeigneten Durchflussmessbauwerks Nationale und internationale Normen zu Durchflussmessbauwerken Durchflussermittlung über Wasserstand-Durchfluss- Beziehungen (Durchfluss- oder Abflusskurven) Prinzip Aufstellen von Wasserstand-Durchfluss-Beziehungen Extrapolation im Hoch- und Niedrigwasserbereich Festlegen des zeitlichen Gültigkeitsbereichs Durchflusstabelle (Abflusstafel)

4 xii Inhalt Sensitivität und Unsicherheit von Durchflusskurven Korrektur der Durchflussermittlung bei zeitlich begrenzten Veränderungen der Durchflusskurve Zusammenfassung Durchflusserfassung mit Ultraschall Einführung Messverfahren Ultraschall-Laufzeit-Verfahren Ultraschall-Doppler-Verfahren Zusammenfassung Durchflusserfassung nach dem magnetisch-induktiven Prinzip (MID) Einführung Magnetisch-induktives Messprinzip Anforderungen an eine MID-Messstelle Anwendung des magnetisch-induktiven Messprinzips zur kontinuierlichen Durchflussermittlung in offenen Gerinnen Vor- und Nachteile Durchflusserfassung durch kontinuierliche Messung des Wasserspiegelgefälles (ΔW-Verfahren) Einführung Messprinzip der ΔW-Durchflussmessung ΔW-Anlage zur Messung instationärer Durchflüsse Visuelle Durchflussmessung Einführung Messprinzip Messtechnische Umsetzung Durchführung von kontinuierlichen visuellen Durchflussmessungen Ergebnisse visueller Durchflussmessungen Zusammenfassung Durchflusserfassung durch Messung der Oberflächengeschwindigkeit Einführung Messung der Oberflächengeschwindigkeit mit Radar Weitere Verfahren zur Durchflussbestimmung über Oberflächengeschwindigkeitsmessungen Durchflussermittlung an Staustufen, Schleusen, Pumpstationen sowie Fischauf- und -abstiegshilfen Einführung Prinzip der Durchflussermittlung an Staustufen und Schleusen Messtechnische Erfassung des Durchflusses Kalibrierung

5 Inhalt xiii Unsicherheit Zusammenfassung Zusammenfassende Wertung und Kriterien zur Auswahl von Methoden zur kontinuierlichen Durchflusserfassung Literatur Firmeninformationen und -produkte Datenerfassung und -fernübertragung Datenerfassung vor Ort Analog-mechanische Registrierung Elektronische Datenerfassung Datenfernübertragung (DFÜ) Datenfernübertragung über Kabelwege Datenfernübertragung über das öffentliche Telefonnetz Datenfernübertragung über Funk Datenfernübertragung über Satelliten Datenmanagementsysteme Zusammenfassende Wertung Literatur Firmeninformationen und -produkte Primärstatistische Auswertung von Wasserstands- und Durchflussdaten Einführung Erste Qualitätsüberprüfung von Messdaten Umsetzung von Wasserstandsdaten in Durchflusswerte Primärstatistische Auswertung von Wasserstands- und Durchflussdaten Gang- und Summenlinien Dauerlinien Gewässerkundliche Hauptzahlen Hydrologische Längsschnitte Zusammenfassende Wertung und Ausblick Literatur Firmeninformationen und -produkte Messnetze zur Durchflusserfassung Aufgabe und historische Entwicklung Erforderliche Messnetzdichte Erforderliche Beobachtungslänge Kategorien von Beobachtungsnetzen Optimierung von Messnetzen Redundanz von Wasserstands- und Durchflussmessnetzen Datenverfügbarkeit Messunsicherheit

6 xiv Inhalt Redundanz-Kategorien für Pegelmessnetze Zusammenfassende Wertung Literatur Organisation von hydrologischen Messdiensten Aufgaben und Organisationsformen Personelle Anforderungen Messgeräteausrüstung Messwertprotokolle Sicherheitsaspekte Zusammenfassende Wertung Literatur Sachverzeichnis

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