Die Oder ist eines der in Deutschland am stärksten von Eis betroffenen Gewässer. Das äußert sich im zumeist jährlichen Auftreten unterschiedlichster Eisformen. Ausgehend vom anfänglichen Schollentrieb bilden sich Eisversetzungen durch das Zusammenschieben an Engpässen oder Störstellen, welche gleichzeitig die Voraussetzung für die Bildung stabiler Eisdecken auf Flüssen darstellen. Unter den häufigen Kaltlufteinflüssen an der Oder können sich teils langanhaltende Frosttemperaturen ausbilden, die zu mehrwöchigen Eisperioden führen. Diese Strömungshindernisse bewirken vor allem eine Reduktion des Abflussvermögens sowie einen Aufstau des Flusswassers.
In diesem Zusammenhang verwenden die zuständigen Behörden entsprechende Ergebnisse aus hydrometrischen Messungen als Grundlage zur Einschätzung und Bewertung der Gewässersituation. Während des Winters werden zuverlässige Informationen über Wasserstände oder Durchflüsse benötigt, um neben den wasserwirtschaftlichen sowie industriellen Anforderungen auch der Schiffbarkeit und dem Hochwasserschutz durch gezielte Eisbrechereinsätze nachzukommen. Anhand der weitreichenden Folgen und der Vielzahl von Extremereignissen, wie die an der Oder typischen Winterhochwasser, zeigt sich die Notwendigkeit von umfangreichen und detaillierten Messungen unter Eisbedingungen.
Im Gegensatz zu offenen Gerinnen ist die Erfassung hydrometrischer Daten im Winterzeitraum nur unter erschwerten Bedingungen möglich. Einen weiteren negativen Faktor bilden die unbeständigen klimatischen Verhältnisse an der Oder, welche sich in Form häufig instabiler Eisbedingungen äußern. Sowohl das Vorgehen als auch die messtechnischen Möglichkeiten unter diesen Voraussetzungen unterliegen keinen nationalen Bestimmungen und wurden bisher noch nicht umfassend untersucht.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, auf der Basis intensiver Literaturrecherchen derzeitig unter Eiseinfluss verwendete Messgeräte und Verfahrensweisen näher zu beleuchten und die daraus gewonnenen Ergebnisse mit der an der Oder vorhandenen Situation in Beziehung zu setzen. Im Rahmen der Auswertung dienen neben der einschlägigen Literatur insbesondere auch weiterführende Informationen des Wasser- und Schifffahrtsamtes Eberswalde.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Einteilung der Messmethoden
- 3 Bestimmung des Durchflusses unter Eis
- 3.1 Auswahl des Messstandortes für Wintermessungen
- 3.2 Geschwindigkeitsprofil unter einer Eisdecke
- 3.3 Geschwindigkeitsflächenmethode
- 3.4 Methode der repräsentativen Vertikalen
- 3.5 Durchflussbestimmung mittels Oberflächengeschwindigkeit
- 3.6 Verdünnungs- und Tracermethode
- 3.7 Korrekturverfahren zur Anpassung von Pegelschlüsseln und Ganglinien
- 3.7.1 ETA-Verfahren
- 3.7.2 ΔW-Verfahren
- 3.7.3 Methode des hydrografisch-klimatischen Vergleiches
- 4 Messtechniken zur Durchflussbestimmung unter Eis
- 4.1 Punktmessungen mit dem Messflügel
- 4.1.1 Flügeltypen
- 4.1.2 Vorgehensweise bei der Flügelmessung
- 4.1.3 Zusatzgeräte für die Flügelmessung
- 4.2 Akustische Messgeräte
- 4.2.1 Punkthafte Geschwindigkeitsmessung
- 4.2.2 Messung der mittleren Querschnittsgeschwindigkeit
- 4.3 Videogestützte Messung mit Oberflächenschwimmern
- 4.4 Messungen mittels Markierungsstoffen
- 4.4.1 Auswahl des Markierungsstoffes
- 4.4.2 Injektionstechnik und Positionierung der Geräte
- 4.4.3 Vorgehensweise bei der Tracermessung
- 4.5 Auswirkungen von Eis auf Abflussbeziehung und Pegelmessung
- 4.6 Messwehre und Venturigerinne
- 4.1 Punktmessungen mit dem Messflügel
- 5 Gegenwärtig unter Eis verwendete Messsysteme
- 5.1 In Nordamerika, Europa und Russland eingesetzte Messtechniken
- 5.2 Einsatzbereich der Messtechnik in Abhängigkeit auftretender Eisarten
- 6 Eiserscheinungen auf der Oder
- 6.1 Besonderheiten zur Eisproblematik
- 6.2 Charakteristik des Eiseinflusses
- 6.3 Aktuelle Situation zur Messung während Eisperioden
- 6.4 Vorschläge und Entwicklungsmöglichkeiten bei Wintermessungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Methoden und Geräte zur hydrometrischen Messung unter Eisbedingungen, insbesondere an der Oder. Ziel ist die Analyse der Eignung verschiedener Verfahren und die Ableitung von Verbesserungsvorschlägen für das Messnetz an der Oder.
- Kategorisierung und Bewertung verschiedener Durchflussmessmethoden unter Eis.
- Analyse der Eignung verschiedener Messgeräte (z.B. Messflügel, akustische Geräte) unter verschiedenen Eisbedingungen.
- Untersuchung der Auswirkungen von Eis auf Abflussbeziehungen und Pegelmessungen.
- Bewertung der aktuellen Messmethoden an der Oder.
- Entwicklung von Vorschlägen zur Optimierung des Messnetzes an der Oder.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit behandelt die Herausforderungen der hydrometrischen Messung an der Oder während der Eisperioden. Die Oder ist stark von Eis betroffen, was zu Abflussreduktionen und Hochwassergefahr führt. Die Arbeit zielt darauf ab, bestehende Messmethoden und -geräte zu analysieren und Verbesserungsvorschläge zu entwickeln.
2 Einteilung der Messmethoden: Dieses Kapitel klassifiziert verschiedene Durchflussmessmethoden in offene Gerinnen, um deren Eignung für Eisbedingungen zu evaluieren. Es wird zwischen direkten und indirekten, sowie kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren unterschieden. Die Eignung der jeweiligen Methoden unter Eiseinfluss wird diskutiert.
3 Bestimmung des Durchflusses unter Eis: Dieses Kapitel beschreibt die Grundlagen der Durchflussberechnung unter Eis, beginnend mit der Auswahl geeigneter Messstandorte. Es werden verschiedene Methoden zur Geschwindigkeitsmessung und Durchflussbestimmung detailliert erläutert, darunter die Geschwindigkeitsflächenmethode, die Methode der repräsentativen Vertikalen, die Verwendung der Oberflächengeschwindigkeit und Tracermethoden. Schliesslich werden Korrekturverfahren wie das ETA-Verfahren und das ΔW-Verfahren vorgestellt.
4 Messtechniken zur Durchflussbestimmung unter Eis: Das Kapitel detailliert die Messapparatur und -verfahren, einschließlich Punktmessungen mit Messflügeln (verschiedene Typen und Zusatzgeräte), akustische Messgeräte (ADC, ADV, ADCP), videogestützte Messungen mit Oberflächenschwimmern (LSPIV) und Tracermessungen. Die Vor- und Nachteile der jeweiligen Methoden unter Eisbedingungen werden diskutiert, sowie die Auswirkungen von Eis auf die Messgenauigkeit und die Notwendigkeit von Korrekturverfahren.
5 Gegenwärtig unter Eis verwendete Messsysteme: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die international eingesetzten Messtechniken und deren Eignung für verschiedene Eisarten (Grundeis, Eisbrei, Treibeis, Eisdecke). Es werden die Unterschiede in den Vorgehensweisen in Nordamerika, Europa und Russland hervorgehoben und die Notwendigkeit von standardisierten Richtlinien betont.
6 Eiserscheinungen auf der Oder: Dieses Kapitel beschreibt die Besonderheiten der Eisproblematik an der Oder, einschliesslich der verschiedenen Eisformen (Grundeis, Treibeis, Eisdecke) und deren Auswirkungen auf den Abfluss. Es analysiert die aktuelle Mess-Situation an der Oder und die verwendeten Messgeräte.
Schlüsselwörter
Hydrometrische Messungen, Eisbedingungen, Oder, Durchflussmessung, Messflügel, Akustische Messgeräte, Tracermethoden, ETA-Verfahren, ΔW-Verfahren, Eisarten, Hochwasserschutz, Messnetzoptimierung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu: Methoden und Geräte zur hydrometrischen Messung unter Eisbedingungen an der Oder
Welche Themen werden in dieser Arbeit behandelt?
Die Arbeit befasst sich umfassend mit Methoden und Geräten zur hydrometrischen Messung unter Eisbedingungen, insbesondere an der Oder. Sie analysiert die Eignung verschiedener Verfahren und leitet Verbesserungsvorschläge für das Messnetz an der Oder ab. Die behandelten Themen umfassen die Kategorisierung und Bewertung von Durchflussmessmethoden unter Eis, die Analyse der Eignung verschiedener Messgeräte (z.B. Messflügel, akustische Geräte), die Untersuchung der Auswirkungen von Eis auf Abflussbeziehungen und Pegelmessungen, die Bewertung der aktuellen Messmethoden an der Oder und die Entwicklung von Vorschlägen zur Optimierung des Messnetzes.
Welche Arten von Durchflussmessmethoden werden untersucht?
Die Arbeit klassifiziert verschiedene Durchflussmessmethoden in offenen Gerinnen und evaluiert deren Eignung für Eisbedingungen. Es wird zwischen direkten und indirekten, sowie kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren unterschieden. Spezifische Methoden, die detailliert behandelt werden, umfassen die Geschwindigkeitsflächenmethode, die Methode der repräsentativen Vertikalen, die Verwendung der Oberflächengeschwindigkeit und Tracermethoden. Zusätzlich werden Korrekturverfahren wie das ETA-Verfahren und das ΔW-Verfahren beschrieben.
Welche Messgeräte werden im Detail beschrieben?
Die Arbeit beschreibt detailliert verschiedene Messgeräte und -verfahren, darunter Punktmessungen mit Messflügeln (verschiedene Typen und Zusatzgeräte), akustische Messgeräte (ADC, ADV, ADCP), videogestützte Messungen mit Oberflächenschwimmern (LSPIV) und Tracermessungen. Die Vor- und Nachteile der jeweiligen Methoden unter Eisbedingungen werden diskutiert, sowie die Auswirkungen von Eis auf die Messgenauigkeit und die Notwendigkeit von Korrekturverfahren. Es wird auch ein Überblick über international eingesetzte Messtechniken gegeben, unter Berücksichtigung verschiedener Eisarten (Grundeis, Eisbrei, Treibeis, Eisdecke).
Wie wird die Problematik der Eisbildung an der Oder behandelt?
Die Arbeit beschreibt die Besonderheiten der Eisproblematik an der Oder, einschließlich der verschiedenen Eisformen (Grundeis, Treibeis, Eisdecke) und deren Auswirkungen auf den Abfluss. Es wird die aktuelle Mess-Situation an der Oder und die verwendeten Messgeräte analysiert und Vorschläge zur Optimierung des Messnetzes entwickelt.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Schlüsselwörter, die den Inhalt der Arbeit prägnant beschreiben, sind: Hydrometrische Messungen, Eisbedingungen, Oder, Durchflussmessung, Messflügel, Akustische Messgeräte, Tracermethoden, ETA-Verfahren, ΔW-Verfahren, Eisarten, Hochwasserschutz, Messnetzoptimierung.
Welche Kapitel enthält die Arbeit?
Die Arbeit ist in sechs Kapitel gegliedert: Einleitung, Einteilung der Messmethoden, Bestimmung des Durchflusses unter Eis, Messtechniken zur Durchflussbestimmung unter Eis, Gegenwärtig unter Eis verwendete Messsysteme und Eiserscheinungen auf der Oder. Jedes Kapitel behandelt spezifische Aspekte der hydrometrischen Messung unter Eisbedingungen, von der theoretischen Grundlage bis zur praktischen Anwendung an der Oder.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Hauptzielsetzung der Arbeit ist die Analyse der Eignung verschiedener Verfahren und Geräte zur hydrometrischen Messung unter Eisbedingungen an der Oder und die Ableitung von Verbesserungsvorschlägen für das Messnetz. Dies umfasst die Bewertung existierender Methoden und die Entwicklung von Optimierungsstrategien für präzisere und zuverlässigere Messungen während Eisperioden.
- Quote paper
- Stephan Büttig (Author), 2011, Hydrometrische Messungen im Zusammenhang mit Eiserscheinungen auf der Oder, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/286598
