Allgemeine Informationen

Wasserstandsmessung mit Pegelsensoren

Pegel sind Anlagen zur Bestimmung des Wasserstandes. Pegelmessungen werden sowohl im Oberflächenwasser, als auch im Grundwasser durchgeführt. Je nach Zielstellung (geforderter Genauigkeit, zeitlicher Auflösung, geforderter Datenverfügbarkeit, etc.) und örtlichen Gegebenheiten können verschiedene Systeme zum Einsatz kommen.

 

  • Lattenpegel: Der Lattenpegel ist die klassische Methode zur Bestimmung des Wasserstandes in Oberflächengewässern. Eine Latte mit aufgedruckter Skale wird dauerhaft im Gewässer, bei Fließgewässern oft an der Böschung, installiert, sodass der aktuelle Wasserstand jederzeit abgelesen werden kann. Lattenpegel müssen im Rahmen der Installation auf den Nullpunkt eingemessen und exakt senkrecht installiert werden. Zur Installation an geneigten Böschungen sind Lattenpegel mit dem Böschungswinkel angepassten Skalenaufdrucken erhältlich.



  • Drucksensoren/Einperlsensoren: Mit Drucksensoren wird die Auflast der oberhalb liegenden Wassersäule bestimmt. Aus dieser kann die Höhe dieser Wassersäule bestimmt werden. Da starke Strömungsbewegungen zusätzliche Kräfte auf den Sensor ausüben, ist diese Messmethode für stehende und langsam strömende Gewässer geeignet. Pegelmessungen im Grundwasser werden in der Regel über Druckmessungen realisiert. Messsysteme mit Drucksensoren sind in vielen Ausführungen als mobile Handmessgeräte, mittel- und dauerfristige Sensoren mit integrierten Loggern oder nur zur Datenanzeige erhältlich. Sie ermöglichen die größte Bandbreite in der Anwendung. Die verwendeten Drucksensoren unterteilen sich grundlegend in zwei Typen. Unbelüftete Drucksensoren (Absolutdrucksensoren) messen den anliegenden Druck gegen ein Vakuum. Sie erfassen demnach den Druck der aufliegenden Wassersäule inklusive des athmosphärischen Drucks der an der Wasseroberfläche wirkt. Der gemessene Druck muss anschließend um den atmosphärischen Druck korrigiert werden. Hierfür sollten an der Messstelle zusätzliche Luftdrucksensoren installiert sein. Bei nahe gelegenen Wetterstationen können auch die Messwerte der Wetterstation verwendet werden. Belüftete Sensoren (Relativedrucksensoren) sind zur Atmosphäre geöffnet und messen den Druck der Wassersäule direkt gegen die Atmosphäre. Die Werte müssen daher nicht korrigiert werden. Belüftete Sensoren sind genauer, sparen Arbeit in der Auswertung und bedingen keinen zusätzlichen Luftdrucksensor. Durch die Öffnung zur Atmosphäre ist es jedoch möglich, dass Feuchtigkeit in den Sensor eindringt. Bilden sich in der Öffnung zur Atmosphäre (Kapillare im Sensorkabel) durchgängige Wassertropfen, so verhindern diese eine korrekte Druckmessung. Dringt die Feuchtigkeit bis in den Sensor vor, kann dies zu permanenter Beschädigung führen. Trockenmittel helfen, das eindringen von Feuchtigkeit zu unterbinden. Der Regelmäßige Wechsel dieser Trockenmittel ist also Grundlage für die dauerhafte Funktionalität belüfteter Drucksensoren. Unter sehr feuchten Bedingungen und bei überflutungsgefährdeten Messstellen, ist es besser auf unbelüftete Systeme zurückzugreifen. Eine alternative Methode zur Bestimmung des Wasserstandes über den Druck der aufliegenden Wassersäule sind Einperlsensoren. Diese geben unter Wasser eine Luftblase ab. Der Druck, der aufgebracht werden muss, damit diese Luftblase ausperlt entspricht genau dem darüber liegenden Druck. Der Vorteil dieser Systeme besteht darin, dass der Sensor nicht unter Wasser installiert wird, sondern in der Druckleitung. Diese Systeme finden häufig Anwendung in fest installierten Messpegeln in Oberflächengewässern.


  • Abstandsmessung: Die Sensoren werden oberhalb der Wasseroberfläche installiert und bestimmen den Abstand zwischen Sensor und Wasseroberfläche zum Beispiel durch Ultraschall- oder Radarmessung. Vorteil dieser Messung ist, dass die Sensoren im Gegensatz zur Druckmessung, nicht durch Fließbewegungen beeinflusst werden und somit auch in stark strömenden Gewässern eingesetzt werden können. Außerdem können sie auch sehr niedrige Pegelstände erfassen (je nach Auflösung ab 1 mm), wohingegen die Druckmessung immer einen Mindestwasserstand voraussetzt, da der Sensor komplett unter Wasser sein muss. In Gewässern mit hoher Sedimentfracht ist diese Messmethodik empfehlenswert, da sich hier in bzw. über Drucksensoren leicht Sediment absetzt und die Messung beeinflusst. Weiterhin werden diese Sensoren durch einfrieren des Wassers nicht beschädigt, da sie außerhalb des Wassers installiert sind. Diese Messmethode eignet sich jedoch nur für Gewässern mit mäßiger Wasserstandsschwankung. Sehr hohe Luftfeuchtigkeit und Nebel können die Messung stören. Diese Sensorik ist vorangig auf permanente Installation ausgelegt.
  • Messung in Standrohren/Gefäßen:Zur Bestimmung des Wasserstandes in Containern, Kanistern, Flaschen oder auch mit Wasserkörpern verbundenen Pegelrohren sind Füllstandssensoren erhältlich, die speziell auf diesen kleinen Maßstab ausgelegt sind. Neben Druck- und Abstandssensoren stehen hier weitere Messprinzipien, wie zum Beispiel kapazitive Sensoren, zur Verfügung. Diese Sensoren können auch durch die Wand des Rohres oder Gefäßes oder an dessen Außenseite installiert werden.
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