Strommesser - Stream gauge

Brant Broughton Messstation am Fluss Brant in Lincolnshire, England.

Ein Pegel , streamgage oder Stream Station Messung ist ein Standort in gebrauchten Hydrologen oder Umweltwissenschaftlern zu überwachen und zu testen terrestrische Gewässer . Im Allgemeinen werden hydrometrische Messungen der Wasserspiegelhöhe (" Stufe ") und/oder des volumetrischen Abflusses (Abfluss) vorgenommen, und es können auch Beobachtungen der Biota und der Wasserqualität durchgeführt werden. Die Lage von Messstationen findet sich häufig auf topografischen Karten . Einige Messstationen sind hochgradig automatisiert und können Telemetriefähigkeiten beinhalten , die an eine zentrale Datenerfassungseinrichtung übertragen werden.

Messwerkzeug

Strommessstation, Carnation, Washington

Eine automatisierte Direktmessung des Abflusses ist derzeit schwierig. Anstelle der direkten Messung des Abflusses können eine oder mehrere Surrogatmessungen verwendet werden, um Abflusswerte zu erhalten. In den meisten Fällen wird als Surrogat eine Stufenmessung (die Höhe der Wasseroberfläche) verwendet. Bäche mit niedrigem Gradienten (oder flach geneigten) werden stark durch variable stromabwärtige Kanalbedingungen beeinflusst. Für diese Bäche würde ein zweiter Pegelstand installiert und die Neigung der Wasseroberfläche zwischen den Pegeln berechnet. Dieser Wert würde zusammen mit der Stufenmessung verwendet werden, um den Abfluss genauer zu bestimmen. Verbesserungen der Genauigkeit von Geschwindigkeitssensoren haben auch die Verwendung der Wassergeschwindigkeit als zuverlässiges Surrogat für den Abfluss von Strömungen an Standorten mit einer stabilen Querschnittsfläche ermöglicht. Diese Sensoren sind fest im Bach montiert und messen die Geschwindigkeit an einer bestimmten Stelle im Bach und beziehen sich auf die Strömung auf ähnliche Weise wie bei der Verwendung herkömmlicher Wasserstände.

In den Fällen, in denen nur eine Stufenmessung als Surrogat verwendet wird, muss eine Bewertungskurve erstellt werden. Eine Bewertungskurve ist der funktionale Zusammenhang zwischen Stufe und Entladung. Sie wird durch wiederholte diskrete Messungen des Abflusses des Flusses unter Verwendung eines Geschwindigkeitsmessers und einiger Mittel zum Messen der Kanalgeometrie bestimmt, um die Querschnittsfläche des Kanals zu bestimmen. Die Techniker und Hydrologen, die für die Bestimmung der Bewertungskurve verantwortlich sind, besuchen den Standort routinemäßig mit Sonderfahrten, um die hydrologischen Extreme (Überschwemmungen und Dürren) zu messen und eine Abflussmessung nach expliziten Anweisungen durchzuführen .

12. Dezember 2001 Foto der USGS- Strömungsmessstation am Huey Creek , McMurdo Dry Valleys , Antarktis .

Sobald die Bemessungskurve erstellt ist, kann sie in Verbindung mit Stufenmessungen verwendet werden, um den Volumenstromabfluss zu bestimmen. Diese Aufzeichnung dient dann als Bewertung der Wassermenge, die am Pegelmesser vorbeifließt und ist für viele Aufgaben im Zusammenhang mit der Hydrologie nützlich.

In den Fällen, in denen zusätzlich eine Geschwindigkeitsmessung als Ersatz verwendet wird, wird eine Indexgeschwindigkeitsbestimmung durchgeführt. Diese Analyse verwendet einen Geschwindigkeitssensor, oft entweder magnetisch oder akustisch, um die Geschwindigkeit der Strömung an einer bestimmten Stelle im Strömungsquerschnitt zu messen. Auch hier werden vom Techniker oder Hydrologen in verschiedenen Phasen diskrete Messungen des Abflusses durchgeführt. Für jede diskrete Bestimmung des Strömungsabflusses wird die mittlere Geschwindigkeit des Querschnitts bestimmt, indem der Strömungsabfluss durch die Querschnittsfläche geteilt wird. Anhand der mittleren Geschwindigkeit und der Indexgeschwindigkeit des fest montierten Zählers wird eine Bewertungskurve erstellt, die der für die Bestimmung des Stufenabflusses verwendet wird. Es wird eine zusätzliche Bewertungskurve erstellt, die die Stufe des Stroms mit der Querschnittsfläche in Beziehung setzt. Unter Verwendung dieser beiden Bewertungen erzeugt die automatisch erfasste Stufe eine Schätzung der Querschnittsfläche, und die automatisch erfasste Indexgeschwindigkeit erzeugt eine Schätzung der mittleren Geschwindigkeit des Querschnitts . Der Abfluss berechnet sich aus der Abschätzung der Querschnittsfläche und der Abschätzung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit.

Pegel B62, eine Kombination Wehr bei Doddieburn, auf dem Mzingwane Fluss , Simbabwe

Eine Vielzahl von Wasserbauwerken / Primärgeräten wird verwendet, um die Zuverlässigkeit der Verwendung des Wasserstands als Surrogat für den Durchfluss zu verbessern (Verbesserung der Genauigkeit der Bewertungstabelle), einschließlich:

Andere Geräte, die üblicherweise bei permanentem Durchflussmesser verwendet werden, umfassen:

  • Seilbahnen - zum Aufhängen eines Hydrografen und eines Strömungsmessers über einem Fluss, um hohe Durchflussmessungen durchzuführen
  • Stillbrunnen - für einen ruhigen Wasserstand, der von einem Sensor gemessen werden kann

Wasserstandsanzeiger:

  • Stab-(Kopf-) Anzeigen - zur visuellen Anzeige der Wassertiefe
  • Wasserdruckmessgerät (Bubbler) - um den Wasserstand über Druck zu messen (normalerweise direkt im Strom ohne Schwallbrunnen)
  • Stufe Encoder - ein Potentiometer mit einem Rad und Rollensystem verbunden mit einem Schwimmer in einem Beruhigungs gut eine elektronische Ablesung des Wasserspiegel zu schaffen
  • Einfache Ultraschallgeräte - um den Wasserstand in einem Schwallbrunnen oder direkt in einem Kanal zu messen.
  • Elektromagnetische Messgeräte

Abflussmessungen eines Baches oder Kanals ohne etablierten Pegelmesser können mit einem Strommesser oder einem akustischen Doppler-Stromprofiler durchgeführt werden . Eine informelle Methode, die für offizielle oder wissenschaftliche Zwecke nicht akzeptabel ist, aber nützlich sein kann, ist die Schwimmmethode , bei der ein schwimmendes Objekt wie ein Stück Holz oder eine Orangenschale beobachtet wird, das den Bach hinunter schwimmt.

Nationale Strompegelnetze

Gedenktafel für den Bau der Messstation des Flusses Dove , die Izaak Walton , dem Autor von The Compleat Angler, gewidmet ist .

Vereinigtes Königreich

Die ersten routinemäßigen Flussmessungen begannen in England in den 1880er Jahren an Themse und Lea , in Schottland 1913 am Fluss Garry . Das nationale Messstellennetz wurde in seiner heutigen Form Anfang der 1970er Jahre aufgebaut und besteht aus ca. 1500 Flüssen Messstationen ergänzt durch eine variable Anzahl temporärer Messstellen. Die Umweltbehörde ist für die Sammlung und Analyse hydrometrischer Daten in England und Natural Resources Wales in Wales verantwortlich, während die Zuständigkeit für Schottland und Nordirland bei der Scottish Environment Protection Agency bzw. der Rivers Agency liegt .

Vereinigte Staaten

Ganglinie des Hochwassers am 13. März 2007 am Snoqualmie River

In den Vereinigten Staaten ist der US Geological Survey (USGS) die wichtigste Bundesbehörde, die mit der Führung von Aufzeichnungen über natürliche Ressourcen beauftragt ist . Innerhalb der USGS trägt die Abteilung Water Resources die Verantwortung für die Überwachung der Wasserressourcen.

Um einen Pegelstand zu erstellen, wählt das USGS-Personal zunächst einen Standort an einem Bach, an dem die Geometrie relativ stabil ist und es einen geeigneten Ort gibt, um mit speziellen Geräten diskrete direkte Messungen des Bachlaufs durchzuführen. Dies ist oft an einer Brücke oder einer anderen Bachüberquerung der Fall. Techniker dann Ausrüstung installieren , dass die Maßnahmen der Bühne (die Höhe der Wasseroberfläche) oder, seltener, die Geschwindigkeit der Strömung. Zusätzliche Geräte werden installiert, um diese Messwerte aufzuzeichnen und (über den geostationären Betriebsumgebungssatelliten ) an das Büro des Wasserwissenschaftszentrums zu übertragen, wo die Aufzeichnungen aufbewahrt werden. Die USGS hat in jedem Bundesstaat der Vereinigten Staaten ein Water Science Center-Büro. Aktuelle Stromflussdaten von USGS-Strommessgeräten können in Kartenform eingesehen werden unter: [2] .

Zimbabwe

In Simbabwe ist das nationale Strommessnetz in der Verantwortung der Zimbabwe National Water Authority . Dies ist ein umfangreiches Netzwerk, das alle wichtigen Flüsse und Einzugsgebiete des Landes abdeckt. Eine Überprüfung bestehender Pegel ließ jedoch ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Daten einer Minderheit von Stationen aufkommen, was teilweise auf anhaltende Finanzierungsprobleme zurückzuführen ist.

Bangladesch

Das größte Strommessnetz in Bangladesch wird vom Bangladesh Water Development Board (BWDB) unterhalten. An wenigen anderen Standorten unterhält die Bangladesh Inland Water Transport Authority einige Messgeräte, um Hinweise für Navigationszwecke bereitzustellen.

Notfallstufen I, II und III am Fluss Tichá Orlice in Choceň , Tschechien

Tschechien

In der Tschechischen Republik sind an einigen Messstellen (Profilen) drei Ebenen definiert, die drei Grade der Hochwasser-Notfallaktivität definieren. Der Grad I ist eine Situation der Wachsamkeit, der Grad II ist eine Situation der Bereitschaft, der Grad III ist eine Situation der Gefahr.

Kanada

Kanadische Bäche und Flüsse werden vom Water Survey of Canada überwacht , einem Zweig von Environment and Climate Change Canada . Ab 2021 betreibt oder sammelt es Daten von mehr als 2800 Messgeräten in ganz Kanada. Diese Daten werden von Provinz- und Gebietsregierungen verwendet, um Hochwasservorhersagen und das Wassermanagement zu unterstützen.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • World Meteorological Organization (2010) Handbuch zur Strommessung.
    • Band I - Feldforschung. [3]
    • Band II - Berechnung der Entladung. [4]

Externe Links