Neue Entwicklungen der akustischen Konzentrationsmessung mit ADV-Sonden – Methoden, Grenzen und praktische Anwendungen

An Binnen- und an Küstengewässern werden zur Überwachung der Morphologie besondere Anforderungen an die Messtechnik gestellt. Besonders in Schwebstoff geprägten Gewässern beeinflusst die Schwebstoffkonzentration das Fließverhalten. In der Praxis sind Messgeräte gefordert, die die Schwebstoffkonzentration sowie die Fließgeschwindigkeit und die Turbulenz simultan messen können. In diesem Beitrag wird eine akustische Geschwindigkeitssonde zur Konzentrationsmessung verschiedener Sedimente vorgestellt und deren praktische Anwendbarkeit diskutiert.

Die Messung der Schwebstoffkonzentration in Gewässern ist von großer Bedeutung, wenn es um das Monitoring der Gewässergüte, der Morphologie sowie der Strömungsdynamik geht. Aktuelle Beispiele am Eixendorfer Stausee, am Altmühlsee sowie im Ems-Ästuar zeigen die praktischen ökologischen und ökonomischen Aspekte auf, die mit hohen Schwebstoffkonzentrationen einhergehen können: Am Eixendorfer Stausee versetzte das Spülen des Stauraums feine Sedimente in Bewegung, die in flussabwärts gelegenen Bereichen Auswirkungen auf Flora und Fauna hatten [1]. Der Altmühlsee wiederum läuft Gefahr durch eingespültes Sediment zu verlanden, was den Retentionsraum für Hochwasser verringern würde [2]. In beiden Fällen ist die Überwachung der Morphologie und der Schwebstoffkonzentration wichtig. Neben der Schwebstoffkonzentration sollte auch die Fließgeschwindigkeit und die Turbulenz gemessen werden, welche beide die Erosion von Sedimenten und somit die Gewässermorphologie beeinflussen. Um das Spülen von Stauräumen und die Verlandung von Gewässern bestmöglich steuern und überwachen zu können, müssen alle drei Größen orts- und zeitgleich gemessen werden.

Ein drittes Beispiel ist durch das Ems-Ästuar (Deutsche Bucht) gegeben, das durch die Schifffahrt geprägt ist. Regelmäßige Baggerungen an der Gewässersohle garantieren die befahrbare Tiefe. Künstliche Veränderungen der Wasserstraße haben dazu geführt, dass der Eintrag von Schwebstoffen weiter flussaufwärts reicht [3], [4]. Insbesondere in der Unteren Ems wurden Schlickablagerungen von bis zu 2 m Dicke gemessen [5]. Aktuelle Messungen an der Ems zeigen die gegenseitige Beeinflussung des Schlicks und der Tidedynamik [6]. Auch hier ist es nötig, die Schwebstoffkonzentration, die Fließgeschwindigkeit und die Turbulenz simultan zu messen, um die Dynamik von Schlick in Tideströmungen beschreiben zu können.

In diesem Artikel wird gezeigt, wie mit Hilfe einer modernen ADV-Sonde die Konzentration, die Strömungsgeschwindigkeit sowie die Turbulenz in Suspensionen von bis zu 50 g/l simultan gemessen werden können. Anschließend wird die praktische Anwendbarkeit dieser Messmethode diskutiert.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 07 und 08 (August 2019)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Oliver Chmiel
Dipl.-Ing. Ivo Baselt
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Malcherek

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