Bestimmung des Durchflusses

Basisgleichung

Der Durchfluss Q ist das Wasservolumen V, das pro Zeiteinheit t durch einen Querschnitt eines Flusses fließt. Die Einheit ist daher m³/s, l/s , ft³/s oder m³/Tag.

Mit Hilfe der Kontinuitätsgleichung kann der obige Ausdruck in die Basisgleichung der Durchflussmessung umgewandelt werden:

wobei A die benetzte Querschnittsfläche und vm die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ist.

Der integrierte Geschwindigkeitssensor misst die lokale Geschwindigkeit vl an der Wasseroberfläche und nicht die mittlere Geschwindigkeit vm. Daher muss ein dimensionsloser Korrekturfaktor k eingeführt werden, um die mittlere Geschwindigkeit aus der lokalen Geschwindigkeit zu berechnen:

Der k-Faktor ist abhängig von den Strömungsverhältnissen und damit vom Wasserstand W. Sein üblicher Bereich zwischen 60 bis 90% vl. In Kombination mit der Basisgleichung wird der Durchfluss berechnet:

Für den RQ‑30 wird eine Durchflusstabelle aus den Querschnittsflächen A(W) und den k-Faktoren k(W) für verschiedene Wasserstände erstellt. Diese Tabelle ist im RQ‑30 Sensor gespeichert und stellt die Basis für die Durchflussberechnung dar. Es ist wichtig, dass die Wasserstände in der Durchflusstabelle mit denen der Wasserstandsmessung des RQ‑30 Sensors übereinstimmen.

k-Faktoren

Die k-Faktoren werden durch numerische hydraulische Modellierung bestimmt. Die k-Faktoren hängen hauptsächlich vom Wasserstand, der Form des Kanal- / Flussquerschnitts, den Turbulenzen des fließenden Wassers und der Einbaulage des RQ‑30 Sensors ab. Mit Hilfe eines hydraulischen Modells kann der gesamte Wasserstandsbereich bestimmt und der Durchfluss ab dem Zeitpunkt der Installation berechnet werden. Da die k-Faktoren standortspezifisch sind, müssen diese für jeden Messort bestimmt werden.

Die PC-Software Commander von Sommer Messtechnik kann verwendet werden, um k-Faktoren basierend auf der hydraulischen Modellierung zu berechnen. Zusätzlich können Referenzmessungen verwendet werden, um modellierte k-Faktoren zu verifizieren und zu korrigieren.

Gerinne-Querschnitt

Der Gerinne-Querschnitt A(W) in Abhängigkeit vom Wasserstand wird aus dem Kanal- / Flussprofil berechnet. A(W)-Werte können mit der Software Commander von Sommer Messtechnik berechnet werden.

Berechnung des Durchflusses

Der Wasserabfluss wird aus den Messwerten von W und v_l unter Verwendung der im RQ‑30Sensor gespeicherten Durchflusstabelle berechnet. Das folgende Schema veranschaulicht diesen Vorgang:

Abbildung 6 Berechnung des Durchflusses