Verfahren zur Abflussmessung

Die beiden häufigsten Verfahren, den Abfluss eines offenen Gerinnes zu bestimmen, sind Messgerinne und Messwehre. Bei beiden Verfahren gibt es eine feste Abhängigkeit zwischen Abflusstiefe h und Abfluss Q.

Messgerinne

Venturikanäle als Messgerinne sind speziell geformte Kanäle mit definierter seitlicher Verengung, zum Teil auch mit profiliertem Boden. Die Verengung staut den Abfluss Q. Die Stauung stellt sicher, dass in den Kanal unterkritischer Abfluss eintritt. In der Verengung erfolgt die Beschleunigung inkl. Fließwechsel vom unterkritischen zum überkritischen Abfluss. Am engsten Querschnitt herrscht kritischer Abfluss. In der Erweiterung des Venturikanals kommt es zum Wechselsprung. Der Abfluss Q wird aus der Abflusstiefe hu im Oberwasser berechnet.

Die GUNT-Venturikanäle haben einen ebenen Boden.

Damit die Messung im Venturikanal nicht verfälscht wird, muss vollkommener Abfluss herrschen, die Abflusstiefe hu im Oberwasser darf nicht durch das Unterwasser beeinflusst werden.


Parshallkanäle sind Venturikanäle mit einem profilierten Boden. Die Verhältnisse von Verengung und Erweiterung sind definiert. Parshallkanäle sind als komplettes Bauteil inklusive einer Abflusskurve (Abfluss Q in Abhängigkeit der Abflusstiefe hu im Oberwasser) im Handel erhältlich. In Nordamerika sind sie weit verbreitet.

A Draufsicht auf Venturi- oder Parshallkanal, B Seitenansicht Parshallkanal; 1 engster Querschnitt, 2 Wechselsprung; hu Abflusstiefe Oberwasser, Q Abfluss

Trapezoide Kanäle zählen auch zu den Messgerinnen. Der Fließquerschnitt ist dreieckig oder trapezförmig mit glatten Wänden. Im Vergleich zu Parschallkanälen haben sie oft einen kleineren Druckhöhenverlust bei gleichem Abfluss und sind besser geeignet für kleine Abflüsse. Messgerinne werden hauptsächlich in Kläranlagen eingesetzt, da sie gut geeignet für verschmutztes Wasser sind. Sie können problemlos gewartet werden.

trapezoider Kanal HM 162.63

Messwehre

Messwehre sind normalerweise scharfkantige Wehre. Sie sind einfach aufgebaut, haben wenig Platzbedarf und erfordern geringen baulichen Aufwand. Messwehre werden eingesetzt, um den Abfluss Q zu bestimmen. Die Mengenmessung erfolgt über die Erfassung der Überfallhöhe ho vor dem Wehr. Zwischen Messpunkt und Wehr muss ein Mindestabstand von 3ho sein. Für die Umrechnung der Überfallhöhe ho in den Abfluss Q gibt es Näherungsformeln, die die Geometrie des Messwehrs und den Überfallbeiwert nach Poleni berücksichtigen. An Messwehren herrscht immer vollkommener Überfall.

Scharfkantige Wehre in Form von Plattenwehren gibt es mit unter-schiedlichen Geometrien, z.B.:

  • Rechteckwehr nach Rehbock

Einsatz bei relativ gleichmäßigen Abflüssen über 50 m³/h, allerdings eingeschränkte Genauigkeit im unteren Teil des Messbereichs. Beim Rechteckwehr muss die Belüftung sichergestellt sein.

  • Dreieckwehr nach Thomson

Einsatz bei schwankenden Abflüssen (0,75...240 m³/ h); gute Messgenauigkeit für kleinere Durchflüsse

  • Trapezwehr nach Cipoletti

Einsatz bei relativ gleichmäßigen Abflüssen über 125 m³/h

vollkommener belüfteter Überfall am scharfkantigen Wehr

vu Geschwindigkeit im Oberwasser, ho Überfallhöhe, W Wehrhöhe

Überströmung von typischen Messwehren in Seitenansicht

Rechteckwehr ohne Kontraktion

Dreieckwehr nach Thomson

Trapezwehr nach Cipoletti