Kamerabasiertes Durchflussmess-verfahren an Ffließgewässern – Fallstudie Peißenberg-Hochwasser Mai 2019

Aufgrund der Höhenlage treten am Pegel Peißenberg größere Hochwasser-Ereignisse üblicherweise im Sommerhalbjahr auf. Das kontinuierliche Monitoring der Abflusssituation wird mit Hilfe des kamerabasierten Durchflussmesssystems DischargeKeeper durchgeführt. Das an der Messstelle eingesetzte Messverfahren hat sich als zuverlässige Methode zur Erfassung von Fließgeschwindigkeitsprofilen, Wasserständen und Durchflüssen sowie zum bildgestützten Nachweis der Messwerte bewährt.

Vom 20. auf den 21. Mai 2019 lief an der Ammer in Peißenberg ein Hochwasser ab, das statistisch einem 5- bis 10-jährigen Ereignis entspricht. Der Scheitelwasserstand lag bei 273 cm, der nach der bis dahin gültigen Abflusskurve einem Durchfluss von ca. 195 m³/s entspricht. In der anlaufenden Welle bis zum Scheiteldurchgang trieben große Mengen Wildholz auf der Ammer ab. Eine Durchflussmessung mit Messflügel oder ADCP-Boot wäre zu der Zeit nicht möglich gewesen.

Mit Hilfe des kamerabasierten Durchflussmesssystems DischargeKeeper war die Erfassung der Fließgeschwindigkeit und des Durchflusses auch während des Hochwasser-Ereignisses unbeeinträchtigt möglich. Das Messgerät besteht aus einer IP-Kamera, einem Infrarot-Strahler und einer Prozessoreinheit mit Datenfernübertragung (Bild 1). Dieses kamerabasierte System benötigt zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit keine detektierbaren Tracer, die ins Wasser zugegeben werden müssen. Darüber hinaus liefert es sowohl die gewünschten Messwerte (Wasserstand, mittlere Fließgeschwindigkeit und Durchfluss) als auch Ergebnisbilder (Bild 2) und Videos in HD-Qualität, die zusätzlich eine optische Verifizierung der Messdaten ermöglichen (Beweisfoto-Prinzip).

Das Oberflächengeschwindigkeitsprofil wird basierend auf der optischen Methode SSIV (Surface Structure Imaging Velocimetry) gemessen. Die Wasserstanderfassung erfolgt gleichzeitig über eine Bildverarbeitungsmethode. Das vertikale Geschwindigkeitsprofil wird nach DIN EN ISO 748:2007 ermittelt. Der Durchfluss wird direkt vor Ort im Gerät berechnet. Über verschiedene analoge und digitale Schnittstellen können Durchfluss, Wasserstand und Fließgeschwindigkeit auch an externe Prozessleit- und Datenfernübertragungssysteme übergeben werden.

Das entwickelte Messsystem wurde zwischenzeitlich an 30 Standorten unter unterschiedlichen Klima-, Wetter- und Lichtbedingungen installiert und erfolgreich validiert. Da es ein berührungsloses, minimalinvasives Messsystem ist, ist es auch unter kritischen Messbedingungen wie extremen Hochwasserereignissen einsetzbar.
Das Gerät ist seit Mitte Mai 2019 am Pegel Peißenberg installiert und hat sich als zuverlässige Messmethode auch bei dem Hochwasser 2019 bewährt. Der mit dem DischargeKeeper gemessene Hochwasser-Scheitelabfluss betrug ca. 176 m3/s, zum Vergleich lag der Messwert einer mobilen Radarmessung bei 175 m3/s. Somit war die Übereinstimmung zwischen den DischargeKeeper-Daten und den Referenzmessdaten als sehr gut zu bezeichnen.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 06 (Juni 2020)
Seiten: 2
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr. Issa Hansen
Karlheinz Daamen
Dr. Salvador Pena-Haro

Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren


Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

Den Schleichmengen auf der Spur: Zweckverband reduziert Wasserverluste
© Deutscher Fachverlag (DFV) (4/2010)
Der Wasserleitungszweckverband der Neffeltalgemeinden (WZVN) setzt seit zwei Jahren eine mobile, mit einer neuen Zählertechnik ausgerüstete Messstation ein, um Leckagen im Leitungsnetz zu orten und anschließend zu beheben. Dem Einsatz war eine strategische Positionierung von Wasserzählern im Leitungsnetz zur besseren räumlichen Eingrenzung von schadhaften Stellen vorausgegangen.

Vollständige und maßstäbliche Erfassung des Innenraums von Pegeln, Brunnen und Bohrungen mittels optischem Scanner
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2009)
Die Weiterentwicklung optischer Bohrloch-Scanner hat dazu geführt, dass diese Technik heute erfolgreich zur Untersuchung von Brunnen, Pegeln und offenen Bohrungen (z. B. Brunnenbohrungen vor der Aufweitung) eingesetzt werden kann. Optische Scanner verbinden hohe Messgeschwindigkeiten mit sehr guter, vollständiger, maßstäblicher und räumlich orientierter Erfassung der Wandung (Ausbau und Geologie). Sie stellen somit eine wesentliche Ergänzung der bewährten Untersuchungsmethoden wie der Kamerabefahrung dar. Des Weiteren liefern diese Messsysteme in einem Messdurchgang die Vertikalität der Bohrung sowie die natürliche Gammastrahlung.

Wohin geht die Automatisierungstechnik?
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2009)
Der aus dem Altgriechischen abgeleitete Aphorismus „panta rhei“ („alles bleibt im Fluss“) gilt natürlich auch für die Automatisierungstechnik. Da die technische Entwicklung nicht stehen bleibt und dem Menschen die Neugier angeboren ist, will wahrscheinlich jeder – wenn er schon nicht in die Zukunft blicken kann – wenigstens auf dem aktuellen Stand sein und ich über die neuesten Trends informieren. Eine ausgezeichnete Gelegenheit dazu boten die Fachpressetage „automation“, die auch dieses Jahr Anfang Februar wieder in Karlsruhe stattfanden.

Infrarotstrahl erfasst CO2 - Messung von Kohlendioxid in Schächten und Kanälen
© Deutscher Fachverlag (DFV) (7/2008)
Bei Arbeiten in Kanälen und Schächten in abwassertechnischen Anlagen, Deponien, Kläranlagen, Regenüberlaufbecken und bei Revisionsarbeiten in Behältern können unsichtbare Gefahren durch brennbare und toxische Gase entstehen. Für die Überwachung von Kohlendioxid mit mobilen Gasmessgeräten ist die Infrarotmesstechnik Stand der Technik.

Erfolgreiche ökologische Verbesserungen in der Lachte
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2020)
Die Durchgängigkeit ist unverzichtbar für den guten Zustand von Fließgewässern. Gleichzeitig müssen sich auch die Wasserqualität, die Struktur und das Substrat des Flussbettes in einem guten (naturnahen) Zustand befinden. Nur wenn alle abiotischen Qualitätsnormen der EG-WRRL einen guten Zustand erreicht haben, werden sich die meisten der ursprünglichen und typischen Arten wieder ausbreiten und eine gewässertypische Abundanz erreichen.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?