Messung der Strömungsgeschwindigkeit

Für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser gibt es mobile Messgeräte, die nach verschiedenen Messprinzipien arbeiten:

Diese Messgeräte unterscheiden sich wesentlich im Hinblick auf ihre zeitliche Auflösung (Messfrequenz) sowie die Fähigkeit, Strömungen aus unterschiedlichen Richtungen zeitgleich zu erfassen. Bei der Auswahl eines Messgerätes bzw. Messprinzips ist sowohl die (erwartete) Charakteristik der Strömung als auch die gewünschte Aussage zu berücksichtigen.

Ultraschall-Doppler-Messgeräte sind bei entsprechender Ausführung in der Lage, einen dreidimensionalen Strömungsvektor mit relativ hoher zeitlicher Auflösung (Messfreqenz bis ca. 10 Messungen pro Sekunde) zu erfassen. Sie sind deshalb auch geeignet, wenn keine gerichtete Strömung vorliegt, und wenn kurzzeitig auftretende Spitzenwerte zur Bewertung herangezogen werden sollen. In der Praxis hat sich dabei eine Messfrequenz von 2 Messungen pro Sekunde als ausreichend erwiesen.

Mechanische Messflügel und magnetisch-induktive Geräte messen dagegen nur eindimensional. Eine simultan mehrdimensionale Messung ließe sich zwar theoretisch mit einer entsprechenden Anordnung mehrerer dieser Geräte durchführen, erscheint aber wegen des damit verbundenen Aufwands wenig sinnvoll. Diese Geräte sollten daher nur dann verwendet werden, wenn die Strömung eine deutlich ausgeprägte Hauptrichtung aufweist oder bewusst nur eine Strömungskomponente erfasst werden soll. Ein Beispiel hierfür ist die Messung der Horizontalströmung in Umlauf- oder Ringbecken. Die magnetisch-induktive Messung hat dabei gegenüber dem Messflügel den Vorteil, dass sie ähnlich hohe Messfrequenzen wie die Ultraschall-Doppler-Messung erlaubt und damit auch die korrekte Bestimmung von Spitzenwerten ermöglicht.

In den meisten Fällen werden Strömungsmessungen durchgeführt, um die Gefahr von Schlammablagerungen zu beurteilen. Dabei wird üblicherweise davon ausgegangen, dass je nach Schlammbeschaffenheit eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,15 bis 0,30 m/s ausreicht, um dauerhafte Schlammablagerungen zu vermeiden. Die Strömungsrichtung bleibt dabei oft ausser Betracht, so dass sich die Frage stellt, ob vertikale und horizontale Strömungen im Hinblick auf Schlammablagerungen gleich zu bewerten sind. Grundsätzlich ist darüber hinaus anzumerken, dass zur Beurteilung der Gefahr von Schlammablagerungen weniger die mittlere als vielmehr die Spitzengeschwindigkeit maßgebend ist, da regelmäßig auftretende Geschwindigkeiten oberhalb der genannten Mindestwerte offenbar ausreichen, um eventuell abgelagerten Schlamm wieder aufzuwirbeln und so permanente Ablagerungen zu verhindern. Nach dem derzeitigen Kenntnisstand sind allerdings noch keine sicheren Aussagen zur erforderlichen Häufigkeit und Dauer dieser Spitzenwerte möglich. Entsprechend streuen diesbezügliche Literaturangaben über einen relativ weiten Bereich von 5 bis 15% der Zeit. Eine Überschreitungsdauer von 15% der Zeit dürfte demnach „auf der sicheren Seite“ liegen. Vor diesem Hintergrund hat sich die Bestimmung von Kennwerten der Geschwindigkeitsverteilung als sinnvolle Auswertung erwiesen. Die nachfolgende Abbildung zeigt beispielhaft die grafische Repräsentation einer solchen Auswertung mit Darstellung der Strömungsgeschwindigkeit, die in 15% der Zeit erreicht bzw. über­schritten wird.