Messgeräte in der Hydrologie

1. Messgeräte in der Hydrologie Quelle: www.hlug.de Quelle: www.lwi.tu-bs.de Quelle: www.hydroskript.de Sven Hörmann Matr.-Nr.: 25220616

2. Inhaltsübersicht • Niederschlagsmessgeräte • Regenmesser, Regenschreiber, Messfehlerquellen, Regenradar • Verdunstungsmessgeräte • Verdunstungskessel, Atmometer, Evaporimeter, Lysimeter • Abflussmessgeräte • Messwehr, Geschwindigkeitsflügel, Tracer, Ultraschall

3. Niederschlagsmessgeräte • Regenmesser • kreisrunde zylindrische Gefäße mit bekannter Auffangfläche • in Deutschland wurde vom Deutschen Wetterdienst (DWD) ein Regenmesser nach Hellmann mit einer Auffangfläche von 200 cm² eingeführt • Rand des Auffanggefäßes weist eine scharfe Schneide mit Vertikaler Innenseite auf • Ablesung in mm entspricht l/m² • dargestellt wird die Niederschlagshöhe zwischen zwei Leerungen • Ablesegenauigkeit beträgt 0,1 mm Quelle: www.wikipedia.de

4. Niederschlagsmessgeräte • Regenschreiber • Messung der zeitlichen Niederschlagsverteilung • verschiedene Prinzipen • Schwimmerprinzip: Regen gelangt in ein Schwimmergefäß  der Schwimmer ist mit Schreibarm verbunden  durch Ansteigen des Schwimmer wird das Regenereignis auf einer uhrwerkbetriebenen Schreibtrommel aufgezeichnet  nach 10 mm Niederschlag Entleerung über Heberrohr Quelle: Staatl. Umweltamt

5. Niederschlagsmessgeräte • Regenschreiber • Messung der zeitlichen Niederschlagsverteilung • verschiedene Prinzipen • Kippwaage: Regen wird aus Auffangsgefäß über eine Kippwaage geleitet  nach Vollfüllung (2 cm³ = 0,1 mm) umkippen der Waage  Zahl und Zeitpunkt der Wippen werden registriert • Zählung von Tropfen genormter Größe (Ombrometer): Tropfen werden aus Auffangbehälter in genormter Größe weitergegeben  20 Impulse = 0,1 mm Niederschlag Quelle: www.biologie.uni-ulm.de

6. Niederschlagsmessgeräte Messfehlerquellen Quelle: www.hydroskript.de

7. Niederschlagsmessgeräte • Regenradar • Bestimmung der flächenhaften Niederschlagsverteilung • Reichweite zwischen 40 und 230 km • Lage und Zugrichtungen von Schauern • Daten aus Reflektion der Strahlung durch Regen • zur Visualisierung gut geeignet Quelle: DWD Quelle: www.wetter.com

8. Verdunstungsmessgeräte • Verdunstungskessel • Verdunstung aus offenem Gefäß durch Messen von Volumen- bzw. Massenänderung ermitteln • bei freistehenden Verdunstungspfannen bewirkt die Sonneneinstrahlung auf Gefäßwandungen eine höhere Verdunstung • besser ist eine ebenerdige Wasserfläche • weitverbreitete Verdunstungspfanne Oberfläche: 1,14 m²; mittlere Tiefe: 0,2 m Quelle: www.lwi.tu-bs.de

9. Verdunstungsmessgeräte • Atmometer • Messung der Verdunstung von einer wassergesättigten, porösen Papieroberfläche • 23 oder 33 cm langes einseitiges geschlossenes Glasröhrchen • mit destillierten Wasser gefüllt (Innendurchmesser 1 cm) • Filterpapierscheibe wird mit einer Klemmvorrichtung gegen die Öffnung gedrückt • Aufhängung in 1,2 m Höhe in Wetterhütte • Wasser, das vom Papier verdunstet an Skalierung des Rohres ablesen Quelle: www.lwi.tu-bs.de

10. Verdunstungsmessgeräte • Evaporimeter/Verdunstungscheibe • keramische Scheibe, dessen Oberseite gedichtet ist und dessen Unterseite die verdunstende Fläche bildet • Scheibe ist mit einem Schlauch an ein wassergefülltes Messgefäß angeschlossen • das im Messzylinder befindliche destillierte Wasser wird durch die Kapillarkraft der Keramikporen hoch gesaugt und verdunstet • Ablesung der Verdunstung am Messgefäß Quelle: www.lwi.tu-bs.de

11. Verdunstungsmessgeräte • Lysimeter • oben offener mit Erdboden gefüllter Behälter • Auffang- und Messvorrichtung für das am Behälterboden austretende Wasser • gegebenenfalls Wiegevorrichtung (wägbares Lysimeter) • Bestimmung der vertikalen Wasserbewegung in der oberen, ungesättigten Bodenzone • gemessen wird der Zu- und Abfluss sowie die Bodenspeicherung • in näherer Umgebung Messung von Niederschlag, Temperatur etc. • Auflösung: Minutentakt Quelle: www.lwi.tu-bs.de

12. Verdunstungsmessgeräte • Lysimeter • tatsächliche Evapotranspiration: ETa = N – IG – A0 - ∆SB Quelle: www.hydroskript.de

13. Abflussmessgeräte • Messwehr • die Überfallhöhe des vollkommenen Überfalls über ein Wehr ist abhängig von der Abflussmenge • Q = ⅔ μ b √(2 g) hÜ3/2 • Geschwindigkeitsflügel • an verschiedenen Stellen die Fließgeschwindigkeit messen • Querschnitt muss bekannt sein bzw. ermittelt werden Quelle: Staatl. Umweltamt

14. Abflussmessgeräte • Tracer • anionische Stoffe, die sich im Wasser nachweisen lassen • Verfahren wird eingesetzt, wo andere nicht möglich sind • Konzentration wird unterstrom gemessen • Volumen/Zeit Berechnung Quelle: www.hydroskript.de • Ultraschall-Messung • Ultraschallwandler senden diagonal zur Fließrichtung Schallwellen aus • längere Laufzeiten der Schallwellen gegen die Strömung als mit der Strömung • Differenz beider Laufzeiten ist proportional zur Fließgeschwindigkeit und somit beim bekannten Querschnitt auch zum Abfluss

15. Quellenangabe • Hydrologie und Wasserwirtschaft, Ulrich Maniak • 5. bearbeitete und erweiterte Auflage • Vorlesungsskript „Ingenieurhydrologie I“, Manfred Koch • www.hydroskript.de • www.hlug.de • www.lwi.tu-bs.de • Staatliches Umweltamt