тяяшт

WïQZÏâlY PQLITECHNIGZNE KRAKÓW

BIBLIOTEKA GŁÓWNA

il лШ'

.-■S»    .    ...    ...    ...    -

W- . _-ii_    ■_

J»*,.

<***

t/

:s

,«rr -

\|

>€

s⁰?' A'~

Biblioteka Politechniki Krakowskiej

100000297162

X.

А^Л

Bibliothek der gesamten Technik о 53. Band

Die Grundzüge

der

ps

Von

Richard Brauer

К. K. Baurat im Ministerium des Innern in Wien

Mit 24 Tabellen und 38 Textfiguren

•este»

öffentlioben Arbeiten

Hannover

Dr. Max Jänecke, Verlagsbuchhandlung 1907

'śr

ex.

Yo/

От

i - 'ЪоА^ИЯ⁻

Alle К echte Vorbehalten.

BfÊUOTEXA POIITEGHNIСША

HêA&QW

Altenburg

Pierersche Hof buchdsyckorei Stephan Geibel

Лкс. Mr.

С*

Vorwort.

Ich habe mir die Aufgabe gestellt, die Grundzüge der praktischen Hydrographie in dem engen Rahmen eines Handbüchleins darzulegen und mich auf das Wichtigste des Gegenstandes zu beschränken, um Techniker, an die in der Praxis einschlägige Arbeiten herantreten, und Laien, die sich für die hydrographische Forschung interessieren, in das Wesen dieses Wissenszweiges einzuführen.

In der Absicht, bei den Hauptmerkmalen der praktischen Hydro graj:» hie zu verbleiben, habe ich Ablenkungen auf die verwandten Wissensgebiete (Klimatologie, H}rdromechanik, Wasserbau usw.) nach Möglichkeit vermieden bzw.. auf das Notwendigste eingeengt.

Die Erfahrungen, die mir dabei zustatten gekommen sind, verdanke ich meiner langjährigen Tätigkeit im Österreichischen Hydrographischen Zentralbureau , das, von dem verewigten Ministerialräte Romuald Iszkowski auf breiter Basis organisiert, unter seinem gegenwärtigen Vorstande, dem Ministerial -rate Diplom-Ingenieur Ernst Lauda, einen Aufschwung sondergleichen genommen hat.

Ich kann mir daher nicht versagen, diese mit der hydrographischen Forschung in Österreich so eng verknüpften Namen zu nennen.

Wien, im März 1907.

Der A'erfasser.

Inhaltsverzeichnis.

Seite

Vorwort .... Inhaltsverzeichnis Einleitung . . .

A. Die Niederschlagsbeobachtnngen.

Der Kreislauf des Wassers...........

Die Niederschlagsmessung...........

Die selbstregistrierenden Regenmesser......

Die Messung der Schneedecke..........

Die meteorologischen Anstalten.........

Die Vorschriften für meteorologische Beobachtungen ....................

Das Beobachtungsnetz.............

Der Wasserwert der Schneedecke........

Die Summen und Mittelwerte der Niederschläge;

Sturzregen..................

Mittlere Jahresniederschlagshöhen.....

Perzentueller Anteil der Monate an der

Jahresniederschlagshöhe........

15 jährige Niederschlagsmittel in Württemberg ..................

37 jährige Niederschlagsmittel in der Schweiz Größte Monatssummen des Niederschlages. Größte Tageshöhen des Niederschlages . .

Sturzregen................

Regenkarten..................

Schneekarten..................

Das Niederschlagsgebiet; das Flußgebiet . . . .

Die Niederschlagsmenge............

Die mittlere Niederschlagshöhe eines Gebietes. .

K. Die Wasserstauds- und Abflufsverhältnisse.

Die

Die

Qi Oi О О

Speisung der Wasserläufe........

Wasserstände und ihre Messung.....

Soite

Die selbstregistrierenden Pegel.

Die Verwaltung des Pegelwesens

Das Pegelnetz.........

Das Pegeln

Die Verarbeitung der Wasserstandsablesungen . . .

Wasserstands-Mittel. und -Grenzwerte.......

Die Häufigkeit bzw. Dauer der Wasserstände . . .

Die Beharrungswasserstände............

Korrespondierende Wasserstände; Pegelrelationen . Niederwasser, Mittelwasser und Hochwasser. . . .

Graphische Darstellungen.............

Das hydrologische Jahr (Abflußjahr)........

Die Wassermenge.................

Die Beziehung zwischen Wassermenge und Wasserstand ......................

Die Beziehung zwischen Niederschlag und Abfluß .

Hochwasseruntersuchungen.............

Die Hochwasservorhersage u. Wasserstandsprognose

Hochwasserwarnungen...............

Schneeschmelzhochwässer.............

Eishochwässer und Eiserscheinungen im allgemeinen

Seeretention....................

Die Schätzung der Höchstwassermenge......

Die Schätzung der Mittel- und Niederwassermengen Die Beziehungen zwischen der Lufttemperatur und

der Wasserführung der Flüsse.........

Hydrographische Notizen für die Entwässerung der

Städte (Kanalisation)..............

Der Wasserbedarf für Wasserversorgungsanlagen . Die Ausnutzung der Wasserkraft..........

rofil

C. Die Wassermessungen.

Die Wassergeschwindigkeit; das Gefälle......

Die Instrumente und Geräte zur Messung der Wassergeschwindigkeit .........

1.    Die Oberflächenschwimmer Die Schwimmermessungen.

2.    a) Der

hydrometrische Stangenflügel . . . b) Der Schwimmflügel oder Hoch

fitigel.................

Vorrichtungen zum Zählen und Registrieren

der Flügelumdrehungen........

Die Meßgeräte..............

Die Umlaufswerte der hydrometrischen Flügel . . . Die Bestimmung der Flügelkonstanten (Tarierung der Flügel) ...................

64

68

69

70

71

71

75

79

79

81

83

88

90

92

97

107

113

119

122

123

125

127

128

133

136

139

142

H—*    I—* h-¹ t—*    i—i    k—*

-О    -1 -)    Oł

с.-*    iMäo    ~    ;;ою®

Seite

Hydrometrische Prüfungsanstalten Die Durchführung von Wassergeschwindigkeitsmessungen in offenen Gerinnen.........

a)    Das Arheitsprogramm...........

b)    Die Meßstelle.............. •

c)    Die geodätische Aufnahme und planliche

Darstellung der Meßstelle.........

d)    Die Gefällsbestimmung des Wasserspiegels

an der Meßstelle...........

e)    ©ie Erhebung der Wassergeschwindigkeit

im Messungsprofile............

f ) Die Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit in den Lotrechten und die Berechnung des wahren mittleren Messungswasserstandes

g)    Die Berechnung der Abflußmenge aus den

mittleren Geschwindigkeiten in den Lotrechten .................

h)    Die Bestimmung der Abflußmenge aus de

Oberflächengeschwindigkeiten......

i)    Die Berechnung der mittleren Profilgeschwindigkeit ..............

Geschwindigkeitsformeln..............

Die Aufnahme des Flußgrundes..........

Die unmittelbare Bestimmung der Wassermenge . .

Messung mit geeichten Gefäßen.......

Messung an Druckschützen..........

Messung an Überfällen...........

Messung an Stauanlagen...........

177

180

180

181 *

182

183

185

00    о    CM CM

о*    о    о o^H'MOd'MCMOd

»—<    СМ СМ СМ CM CM ОЭ ом ^М 041

«О Oi н-¹■ ь-* О

Sachregister

231

Einleitung.

Unter der Bezeichnung „praktische Hydrographie“ ist jener Wissenszweig zu verstehen, der sich mit den Abflußvorgängen in den natürlichen und künstlichen Gerinnen wie auch mit ihren Ursachen und Wirkungen beschäftigt.

Die praktische Hydrographie liefert dem Wasserbauingenieur die Grundlagen für die Projektierung und Ausführung von Wasserbauwerken aller Art, die Grundlagen für die Nutzbarmachung der Wasserkräfte und schafft Mittel und Wege zur Milderung der schädlichen Wirkungen der Hochwässer. Ihre Hauptaufgaben liegen daher in der Beobachtung der atmosphärischen Niederschläge (Hegen und Schnee) und der Wasserstandsschwankungen der Flüsse, in der Sammlung und Verwertung dieser Beobachtungsergebnisse und in der Bestimmung der Abflußmengen der Gewässer. Aus den benannten Erhebungsdaten resultieren jene wichtigen Verhältniszahlen, die die Beziehung zwischen den Niederschlagsmengen und den abfließenden Wassermassen einerseits und zwischen den Wasserständen und den Wassermengen der Flüsse anderseits darstellen.

Einleitung.

10

Das Wissensgebiet der praktischen Hydrographie wird daher am besten in drei Hauptabschnitte zu gliedern sein:

e n.

A.    Die Niederschlagsbeobachtung

B.    Die Wasser stands- und Abflußverhältnisse.

C.    Die Wassermessungen.

A. Die Niederschlagsbeobachtungen.

Der Kreislauf des Wassers.

die stehenden und fließenden Gewässer und

Der den Luftraum erfüllende, zu "Wolken verdichtete Wasserdampf fällt unter der kühlenden Einwirkung von aufsteigenden Luftströmungen, je nach dem Stande der Lufttemperatur, meist als Hegen oder Schnee zur Erde. Das Hegen- oder das Schneeschmelzwasser wird zum Teile von den Pflanzen, von der Ackerkrume, von dem W^ald- und Wiesengrunde aufgenommen, versickert zum großen Teile durch die Spalten der Erdrinde, um sich auf wasserundurchlässigen Schichten zu sammeln, als Quellen wieder zutage zu treten, die offenen Gerinne zu füllen und dem Meere bzw. den Landseen zuzuströmen. Die feuchte Erde

vor allem das Meer gehen einen Teil ihrer Feuchtigkeitsmenge als Dunst wieder an die Luft ab *, es entstehen Nebel und Wolken, und das Spiel beginnt von neuem. Diesen sich endlos wiederholenden Vorgang nennt man den Kreislauf des Wassers.

Die Mederschlagsmessung.

Die verschiedenen Formen

in welchen das Wasser aus dem Luftraum herabfällt (Regen, Schnee, Tau, Graupel, Hagel usw.), faßt man unter dem ge-

meinsamen Namen „Niederschlag“ zusammen. In Laienkreisen wird unter „Niederschlag“ irrtümlich meist nur „Nebel“ verstanden.

Für den Wasserbauer bzw. für den Hydrographen ist vor allem der als Regen oder Schnee fallende Niederschlag von Interesse, und zwar ist es das Volumen, die „Menge“ dieser Niederschläge, die zu kennen für ihn von Wichtigkeit ist, da sie ja zu den Abflußmengen der Flüsse in einer direkten Beziehung steht und aus diesen die Abmessungen für künstliche Gerinne und Kanäle, ferner die Grundlagen für die Flußregulierungen abzuleiten sind.

Es ist daher notwendig, die Niederschläge zii messen.

Man mißt aber nicht die Menge des Regens, sondern die Regenhöhe, d. i. die Höhe (bzw. Tiefe) der Wasserschichte, die sich auf der undurchlässigen, ebenen und wagerechten Bodenfläche eines dem Regen ausgesetzten Gefäßes mit vertikalen Wänden ohne Abfluß ansammelt. Es ist einleuchtend, daß dies das gleiche Höhenmaß ist, das sich ergeben würde, wenn der Regen auf ein ebenso großes, undurchlässiges , ebenes und wagerechtes Flächenstück des Erdbodens fiele, ohne einen Abfluß zu finden.

Die Regenhöhe wird in Millimetern aus

gedrückt.

Die Apparate, in denen man den Regen auffängt , um die Regenhöhe zu messen, nennt man „Regenmesser“ oder „Ombrometer“.

Sie bestehen im wesentlichen aus einem Zinkblechbehälter, dem ein zweites ebensolches Gefäß mit trichterförmigem Boden aufgesetzt ist. Das in den Trichter gelangende Niederschlagswasser ergießt sich in ein Sammelgefäß (Kanne oder Flasche), das auf dem Boden des Zinkblechbehälters steht. Der

Behälter ist an einem in die Erde gerammten hölzernen Ständer befestigt oder auf ein Konsolbrett gestellt, das an dem Ständer angebracht ist.

Die Abb. 1 zeigt den in Preußen in Gebrauch

stehenden Hellmannschen Regenmesser ; die Abb. 2 den österreichischen Apparat.

II

Der erstere hat eine Einfallsöffnung von 159,6 mm Durchmesser und Vs о qm = 200 qcm Fläche ; das österreichische Ombrometer hat eine Einfalls Öffnung von 252,1 mm Durchmesser und V2o qm = 500 qcm Fläche. Die Höhe der Öffnung über dem Boden wird, wenn nicht besondere Gründe für eine höhere Lage sprechen (Schneeverwehung), gewöhnlich mit 1 m gewählt.

Zur Messung des Niederschlagswassers bzw. zur Bestimmung der Regenhöhe dient die Maßröhre oder

Abb. 1.

Пег Hellmannsche Regenmesser.

das Meßglas, ein mit einer * V ' ! gravierten Teilung versehenes röhrenförmiges Glasgefäß von wenigen Zentimetern Durchmesser, in welches der Inhalt

des Sammelgefäßes eingefüllt wird.

Die

Die Abb. 3 zeigt ein solches Meßglas, bezifferten Teilstriche bedeuten ganze Millimeter der Regenhöhe, die Zwischenteilstriche Zehntelmillimeter.

Zur näheren Erklärung der Teilung des Glases sei folgendes hinzugefügt : Bedeutet V die im Regen-

25g 3

|<

по

АЪЪ. 2. Der österreichische Regenmesser (Ombrometer).

messer aufgefangene Wassermenge, F die Einfallsfläche des Regenmessers und h die Regenhöhe, so ist : V — F-h.

In dem Meßglase mit der Kaliberfläche f bildet

dasselbe Wasserquantum eine Säule von der Höhe x\ es ist also auch

daher

V = fx,

U)

Fh = fx

Fh

t⁸

Î⁷

t.

Ist nun F = 20 f und li= 1 mm, so ist X = 20 mm,

d. h. eine 20 mm hohe Wassersäule in dem Meßglase repräsentiert 1 mm Regen-höhe.

Abb. 3.

Die Meßröhre.

Da das Meßglas nur auf 10 mm Niederschlagshöhe geteilt ist, muß dasselbe zwei oder mehrere Male gefüllt werden, wenn mehr als 10 mm Niederschlag gefallen sind.

Fällt der Niederschlag in Form von Schnee (Hagel oder Graupeln), so muß er geschmolzen werden, falls die Schmelze nicht ohnehin sofort eintritt.

Man trägt das Auffangegefäß in einen wärmeren geschlossenen Raum, deckt dasselbe, um die Verdunstung möglichst zu verhüten, zu und mißt nun das Schmelzwasser so wie den Regen mittels der Maßröhre. Indessen fängt der untere Behälter des Regenmessers die etwa noch fortgesetzt fallenden Schneemengen auf. Auch kann man den Behälter durch ein gleichkalibriges Reservegefäß ersetzen, damit von der Niederschlagsmenge nichts ungemessen verloren gehe.

Die Messung der Regenhöhe wird gewöhnlich nur einmal des Tages, und zwar in den Morgen- oder Mittagstunden vorgenommen; das Ergebnis der Messung gilt für die abgelaufenen 24 Stunden als Tages-niederschlag und wird entweder für den Tag der Messung (wie in Preußen, Bayern, Sachsen, Baden, seit 1905 auch Württemberg usw.) oder für den dem Tage der Messung vorhergegangenen Tag (bis 1904 Württemberg, Österreich, Schweiz) aufgeschrieben. Im letzteren Palle notiert also der Beobachter z. B. den am 1. Mai um 7 Uhr früh gemessenen Niederschlag für den 30. April.

Bei Schneefall müssen die Messungen mehrmals im Tage wiederholt werden, da die Gefäße sich schneller füllen. Die Messungsergebnisse werden dann summiert, um den Niederschlag zu erhalten. Auch bei ergiebigen Regenfällen empfiehlt sich eine wiederholte Messung innerhalb des Zeitraumes von 24 Stunden, um die verschiedenen Grade der Dichtigkeit (Intensität) des Regens der Zeit nach festsetzen zu können. Bei Sturzregen (Wolkenbrüchen) interessiert der Beginn und die Dauer des Ergusses sowie die Regenhöhe während desselben.

Diese sogenannten „außerordentlichen Beobachtungen“ sind für technische Zwecke von einer besonderen Wichtigkeit, da man hiedurch einen Maßstab für die größten im Verlaufe einer Stunde oder einer Minute zu erwartenden Regenhöhen bzw. Regenmengen erhält, auf deren Kenntnis man bei der Projektierung einer unterirdischen Wasserableitung, einer Kanalisation, angewiesen ist.

Die selbstregistrierenden Regenmesser.

Die besten Anhaltspunkte über den zeitlichen Verlauf und die Dichtigkeitsverteilung der Niederschläge geben die selbstzeichnenden Regenmesser (Regenschreiber, Ombrographen), die meist auf dem Prinzipe beruhen, daß das in den sogenannten Sammelzylinder gelangende Regenwasser einen „Schwimmer“ hebt und die Schwimmerbewegung

p—ST"¹" X*

m ii

llljjj

psj

IritPiv ¹ ET

|!i    \|

: ' \f

H I fj M

Il I £ Ц1

Hi ¹

I !,

Jü

MS

ЛЪЪ. 4. Der registrierende Regenmesser Hellmann-Pueß.

mittelst eines Schreibstiftes auf eine langsam rotierende, mit einem entsprechend geteilten Registrierpapier überzogene „Trommel“ übertragen wird.

Brąuer, Gru,nd?üge der Hydrographie.

Die Auffangfläche des Apparates ist so groß wie die der gewöhnlichen Regenmesser des Systems Hellmann (200 qcm). Das Regenwasser gelangt durch eine von dem Boden des Fangtrichters ausgehende Röhre unter den in dem Z\dinder G befindlichen Schwimmer, dessen Achse S mit dem Schreibstifte

Als der einfachste und billigste Apparat dieser Gattung gilt heute der von dem Mechaniker R. Fueß in Steglitz bei Berlin konstruierte registrierende Regenmesser (Regenschreiber) von G. Hellmann (Abb. 4).

in Verbindung steht. Die Registriertrommel dreht sich unter dem Antriebe eines Uhrwerkes in 24 Stunden

einmal um ihre Achse.

Das Registrierpapier ist im senkrechten Sinne nach Stunden geteilt und nach Sechstelstunden (10 Minuten) unterteilt; im wagerechten Sinne ist es für die Darstellung der Regenhöhen in Millimetern und Zehntelmillimetern rastriert. Ein Stück eines mit Aufzeichnungen versehenen Registrierstreifens ist in der Abb. 5 wiedergegeben. Die Bezifferung von links nach rechts gibt die Stunden an, jene von unten nach oben die Regenhöhen von 0—10 mm. Langt der Registrierstift an dem oberen Rande des Papiers an (also bei je 10 mm Regenhöhe), so entleert sich der Zylinder G, indem er seinen Inhalt durch den Heber in das untenstehende Kontrollgefäß ergießt. Der Schwimmer — mit dem Schreibstift — sinkt auf die Nullage hinab und steigt, wenn der Regen andauert, neuerlich empor.

Auf ganz ähnlichen Prinzipien beruht der in der Abb. 6 (Seite 20) dargestellte, im österreichischen hydrographischen Dienste in Verwendung stehende und in der mechanischen Anstalt O. A. Ganser in Wien konstruierte „O mbr ogr aph“ (Modell 1902$

Or

Abb. 5. Aufzeichnungen des Regenschreibers von Hellmann.

OL

co

fl

z,

rv

System Iszkowski, modifiziert). Der Auffangetrichter ist mit A, das Abfallrohr mit Z, der Zylinder mit dem Schwimmer mit S, der Entleerungsheber mit E bezeichnet ; R ist die Trommel mit dem Registrier -papier, F der Schreibstift, M der Mechanismus Übertragung der Bewegung der Schwimmerachse auf den Stift.

zur

Die Messung der Schneedecke.

CD о

von wesentlicher Bedeutung, insbesondere für das Studium der durch di Schnee-s h m e 1 z e entstehenden Früh -j ahrshochwässer, ist die regelmäßige, tägliche Messung und Aufschreibung der Stärke der Schneedecke. Hiezu dient der

Abb. 6. Ombrograph (Modell 1902 des österr. liydrogr. Zentralbureaus),

Schneepegel; ein mit einer Dezimeter- (oder Zentimeter-)Teilung versehener, senkrecht in den Boden gerammter Pfahl (oder Stab). Der Nullpunkt der Teilung liegt in der Oberfläche des Bodens. Die Teilung muß namentlich dann besonders deutlich ausgeführt werden, wenn die Ablesung des Pegels — wie dies im Hochgebirge oft der Fall ist — aus weiten Entfernungen, etwa mit dem Fernglase durchzuführen ist.

Die Ablesung des Pegels wird meist in den Morgenstunden vorgenommen und die erhobene Schneehöhe gilt für den Tag der Messung. Die Maßeinheit hiefür ist das Zentimeter.

Die meteorologischen Anstalten.

Die Durchführung aller eben besprochenen Messungen und Beobachtungen, bzw. die Errichtung, Ausstattung und Überwachung der betreffenden Be-obachtungsstationen, die Anwerbung und Anleitung der Beobachter, die Prüfung, Verwertung und Veröffentlichung der Messungsergebnisse fällt in den Tätigkeitsbereich der meteorologischen bzw. auch der hydrographischen Anstalten.

Solche sind :

a) Im Deutschen Reiche :

Das Königl. Preußische Meteorologische Institut in Berlin ;

Die Meteorologische Station I. Ordnung in Aachen ; Die Deutsche Seewarte in Hamburg;

Das Meteorologische Observatorium der freien Hansastadt Bremen ;

Das Königl. Sächsische Meteorologische Institut in Dresden (früher in Chemnitz);

Die Meteorologische Zentralstation in München ;

Das Hydrotechnische Bureau in München ;

Die Meteorologische Zentralstation in Stuttgart;

Das Zentralbureau für Meteorologie und Hydrographie im Großherzogtum Baden in Karlsruhe ;

Das Hydrographische Bureau in Darmstadt (Hessen) ; Der Meteorologische Landesdienst in Straßburg ;

Die Meteorologische Zentralstelle in Ilmenau (Thüringen).

b)    In Österreich:

Die K. K. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien;

Das K. K. Hydrographische Zentralbureau in Wien (Departement 16 des Ministeriums des Innern).

Anmerkung: Das Hydrographische Zentralbureau hat das Netz der Regenstationen der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, den Anforderungen der Hydrographie (Gewässerkunde) entsprechend, erweitert und verwertet die Aufschreibungen aller in Österreich bestehenden Regenmeßstationen für seine Zwecke.

Über eigene Beobachtungsnetze verfügen auch :

Das Bauamt der Stadt Wien, der Naturforschende

Verein in Brünn (Mähren) usw.

c)    In der Schweiz:

Die Meteorologische Zentralstation in Zürich ;

Das eidg. Hydrometrische Bureau in Bern.

Die Vorschriften fiir meteorologische Beobachtungen.

Von den die nähere Beschreibung der Regenmeßapparate und ihrer Bedienung enthaltenden Vorschriften über die Durchführung der Messungen, über die Aufstellung der Apparate und die Aufschreibung der Beobachtungsergebnisse usw. seien hier die folgenden ausgewählt:

Anleitung zur Anstellung und Berechnung meteorologischer Beobachtungen. Herausgegeben vom Königl. Preuß. Meteorologischen Institute in Berlin. A. Asher in Berlin 1904.

Jelineks Anleitung zur Ausführung meteorologischer Beobachtungen nebst einer Sammlung von Hilfstabellen. Herausgegeben von der Direktion der K. K. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien; 1905. In Kommission bei Wilh. Engelmann in Leipzig.

Vorschriften für ombrometrische Beobachtungen nebst Anleitung zur Beobachtung der Lufttempei’atur. Herausgegeben vom K. K. Hydrographischen Zentralbureau in Wien; 1895. In Kommission bei Wilh. Braumüller.

Vorschriften für die Beobachtung der Schneedecke und der wichtigsten Begleiterscheinungen. Herausgegeben vom K. K. Hydrographischen Zentralbureau in Wien; 1895.

Das Beobachtungsnetz.

Einer Veröffentlichung des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien, der „Instruktion für die Durchführung des ombrometrischen Dienstes“, seien die nachfolgenden Grundsätze für die räumliche Anordnung und Fixierung des Netzes der ombrometrischen Beobachtungsstationen entnommen :

„Bei der Veränderlichkeit, welcher die atmosphärischen Niederschläge unterliegen, ist zu ihrer Beurteilung ein möglichst dichtes Netz der ombrometrischen Stationen erforderlich.

„Um ferner einen tunlichst gleichen Genauigkeitsgrad der bezüglichen Erhebungen bei verschiedenen

Terrainlagen zu erlangen, wird im Gebirge, woselbst die Niederschläge in der Regel stärker, öfter und ungleichmäßiger als im Flach- und Hügellande auf-treten, die Ausgestaltung eines verhältnismäßig noch dichteren Stationsnetzes als in dem letzteren anzustreben sein.

„Überdies ist ein besonderes Gewicht darauf zu legen, daß der verschiedenartige ombrometrische Charakter der einzelnen Teile eines Flußgebietes bzw. die Abhängigkeit der Menge und der Verteilung der Niederschläge von der Höhenlage der betreffenden Terrainpunkte deutlich zum Ausdruck gelangen.

„Dieser Zweck kann nur dadurch erzielt werden, daß in den Tälern, sowie auf den Gehängen und Kämmen (Wasserscheiden) eine dem ombrometrischen Charakter dieser Gebirgsteile entsprechende Anzahl von Beobachtungsstationen angelegt wird, wobei die Gehänge voraussichtlich die meisten Stationen erheischen werden.

„In analoger Weise muß bei Anordnung derjenigen Stationen, welche die Erhebungen der jeweiligen Höhe der Schneedecke bezwecken, darauf Bedacht genommen werden, daß die Schneedecke je nach der die Wirkungsweise der Winde und der Sonnenstrahlen bedingenden Art der Exposition und der Höhenlage der betreffenden Stelle, sowie nach den sonstigen in den Vorschriften für die Beobachtung der Schneedecke erwähnten Umständen verschiedenartig gestaltet, demgemäß die zur Feststellung der wahren (mittleren) Schneedeckenhöhe notwendigen Vorkehrungen nach Maßgabe der Ortsverhältnisse fallweise getroffen werden müssen.“

Es ist einleuchtend, daß bei der Ausgestaltung eines Stationsnetzes für die Beobachtung der Niederschläge neben den eben erläuterten Gesichtspunkten auch der Einfluß der Meeresnähe und die Lage der Gebirgszüge zu der herrschenden Windrichtung in Betracht kommen, da die geringere Entfernung eines Ortes von dem Meere einen größeren Feuchtigkeitsgehalt der Luft mit sich bringt und die Gebirge den Zug der Luftschichten je nach der Windrichtung ab-oder zuleiten.

Das Netz des Meteorologischen Instituts in Berlin erstreckt sich nicht nur auf Preußen, sondern auch auf die benachbarten deutschen Staaten und umfaßte im Jahre 1902 im ganzen 2567 Niederschlagsstationen, von welchen 2294 im Königreiche Preußen, die übrigen 273 in den angrenzenden Großherzogtümern, Herzogtümern und Fürstentümern bzw. in den freien Städten gelegen sind.

Die Dichtigkeit des Netzes ist sehr verschieden. Während im norddeutschen Flachlande auf etwa 250—350 qkm eine Station entfällt, ist die Stationsanzahl in den gebirgigen Landesteilen 3—8 mal so groß. Am dichtesten ist das Netz in den hohen Gebirgsstöcken (Riesengebirge, Harz, Thüringer Wald, Taunus, Westerwald, Sauerland); daselbst kommt eine Station schon auf 30—60 qkm¹.

Über die mittlere Dichte des Stationsnetzes in den größeren hier in Betracht kommenden mitteleuropäischen Staatengebieten gibt die Tabelle (Seite 26) Aufschluß.

Die Anzahl der Stationen, an welchen die Stärke der Schneedecke (Schneehöhe, Schneetiefe) gemessen wird, betrug

Der Wasserwert der Schneedecke.

Da die Sammlung von Daten über die Stärke der Schneedecke für die Lösung von hydrotechnischen Aufgaben, etwa für die Schätzung der Schmelzwassermengen, die die Flüsse bei dem plötzlichen Eintreten von Tauwetter abzuführen haben, nur dann ihren Zweck zu erfüllen geeignet ist, wenn man den Wasserwert der Schneedecke kennt, d. h. wenn man weiß, welcher Wasserhöhe die gemessene Schneelage entspricht, werden an einzelnen Schneepegelstationen solche Wertbestimmungen vorgenommen.

So wurde z. B. in dem Gebiete des Preußischen Meteorologischen Instituts im Jahre 1902 an 19 Stellen der Wassergehalt der Schneedecke erhoben.

71 qkm.

Preußen.....

Sachsen .....

Bayern.....

Württemberg . .

Baden.....

Hessen.....

Beichsland . . . Österreich² . . . (ohne Ungarn) Schweiz.....

348 607

14    993 75 865 19 517

15    081 7 682

14 507 300 010

41 346

2294 (1902) 179 (1901) 340 (1904) 96 (1904) 51 (1905) 44 (1905) 64 (1901) 2656 (1904)

152

84

223

204

300

175

226

113

375 (1904)

110

Staat

1905/06 rund 1100.

„ Sachsen „ » Bayern ,, Baden „ я Österreich „

Ti

38

Flächeninhalt in qkm

Anzahl der Stationen (J ahr)

Eine Station entfallt auf qkm

Im Mittel betrug der Wasserwert eines Zentimeters der Schneestärke 1,54 mm und schwankte zwischen den Werten 0,2 und G,7 mm.

In dem Jahrbuche des Hydrographischen Zentral-bureans in Wien pro 1903, Abschnitt I: „Das Donaugebiet“ finden sich die folgenden Angaben über den Wasserwert der Schneedecke.

Wasser wert der Schneedecke im Winter 1902/03.

Station

Datum

Schnee-1 höhe in cm

Alter der Schneedecke in Tagen

Wasserwert in mm

Schneehöhe

Wasserwert

Scharnitz

Rothholz

Hadersdorf

Raxalpe

-а

!М О см с-

îû CÎ (М (Л. CV. 00

г-н г-н

CîtCHtOMXO-OlîOOOOï-J

^ oo о œ jk ю oo о о о e to "ф. Ъ. 4о

сд

z&cc£toccoiocj±&-o: ^ oo T-* Tf*. "to ^ Ъо “t-* Ъэ Vi 4^. oo

Ein Zentimeter der Schneehöhe entsprach

sohin :

in Hadersdorf .

« 1,20 „

auf der R ax alpe am 28./I. 1903 einer Wasserhöhe v. 4,17 mm

„    „    »    „ 13./Ш. „

auf dem Semmering .    .

in Stixenstein

Als Mittelwert ergibt sich hieraus eine Wasserhöhe von 2,05 mm. Die Grenzwerte sind: 0,98 und 4,17 mm Wasserhöhe für 1 cm Schneehöhe.

In der Station Langen am Arlberge (Rheingebiet) ergaben sich die folgenden, dem VI. Abschnitte des eben bezeichneten Jahrbuches entnommenen Werte der Schneedichte.

Datum 1903

Höhe in cm

Wasserwert in mm

Dichte

des Gesamtschnees

сЗ

g

R R

:й R

g gpl R С

gol? fi

g 3 £ £.а

г il:

о    О Ю    О О    «—

r_4    г“4 г-н |H

'Г

^ lot—'Оо'ф-'оо'оо H-'ür'ic'î-i'bs и to⁻« od 1a“ел    ф- -оЪг со ►-* со

оз^сооЗоэсосооЗ^? со со со    ^^r"i⁰i⁰i°i⁰^so 53

do'd'd'd'o'd'оcTd'dd'ddd'оddo^doddod о

Im Mittel entsprach demnach ein Zentimeter Schneehöhe einer Wasserhöhe von 0,32 cm oder von 3,2 mm. Die Grenzwerte resultierten mit 1,2 und 4,7 mm.

Soll daher die Berechnung eines

Man sieht aus den weiten Grenzen des Wasserwertes der Schneedecke, daß ein allgemeiner Mittelwert für die Umrechnung von Schnee in Wasser eigentlich nicht besteht bzw. nicht praktisch anwendbar wäre.

Schneeschmelzhochwassers der Menge nach halbwegs verläßlich durchgeführt werden, so muß eine genügend große Anzahl von tatsächlichen Erhebungsdaten über die Ausbreitung der Schneedecke, über ihre Mächtigkeit und ihre Dichte vorliegen.

Um den Wasserwert der Schneedecke zu bekommen , wird (an einer Stelle, wo der Schnee möglichst gleichmäßig abgelagert ist und ungefähr dieselbe Mächtigkeit aufweist, wie um den Schneepegel) mit dem zum Regenmesser gehörigen Behälter oder mit dem Reservegefäß ein Schneezylinder aus der Schneelage ausgestochen, durch Unterschieben einer Platte gehoben und in dem Behälter zur Schmelze gebracht. Das Schmelzwasser wird dann mit dem Meßglase in derselben Weise gemessen wie das Regenwasser.

Die Summen und Mittelwerte der Niederschläge ;

Sturzregen.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, bildet die „Niederschlagshöhe“ bzw. die tägliche Messung derselben eines der wesentlichsten Elemente der hydrographischen Forschung und die Veröffentlichung der Beobachtungsergebnisse

Es sind aber nicht so sehr die einzelnen Tagesniederschlagshöhen , als vielmehr ihre Summen im Verlaufe eines Monats, einer Jahreszeit, eines Jahres; ferner die Mittelwerte der Summen für eine längere Reihe von Jahren oder auch die Summen im Verlaufe einer Regenperiode, eines mehrtägigen katastrophalen Ergusses usw., die den Wasserbautechniker interessieren ; schließlich aber auch die näheren Angaben über die außergewöhnlichen (extremen) Regenhöhen im V erlaufe einer Stunde, einer Minute (Sturzregen).

einen Hauptbehelf für das Studium hydrographischer Fragen.

Es folgt nun hier eine Reihe von Tabellen, aus welchen ein Überblick über die Regenverhältnisse im Deutschen Reiche, in Österreich und in der Schweiz gewonnen werden soll.

(Siehe Tabelle I Seite 31 und 32.)

daß alle in der

Es muß betont werden,

sie sind vielmehr allein

Tabelle I enthaltenen Zahlen Mittelwerte sind, daß also auch die Grenzwerte der Schwankung der Jahresniederschlagshöhe innerhalb der in der ersten Rubrik angegebenen Gebiete (zehnjährige) Mittelzahlen vorstellen, nicht aber äußerste Grenzwerte des Jahresniederschlages überhaupt. Für hydrotechnische Zwecke, z. B. zum Studium der Wasserverhältnisse eines Flußgebietes, reichen die Mittelzahlen nicht nur aus

maßgebend, wenn die aus den Niederschlagsverhältnissen abzuleitenden allgemeinen Gesichtspunkte für die Regulierung eines Gewässers auf Mittelwasser gewonnen werden sollen,

s h ö h e n.

Die mittler« Jahresniedersehlagshöhe

.§ fl

ла>Й „OHCOOtOOłNWOOOCOO^HTlłiONt-HOOeoO bog Ëo^r-ioouîœoœHrocomoroiOGOMoot^iOf-tDfN •g л gœ>aioœiCMoœ>ot4ï><oooo(oi>i>t*(X)oootûooo

schwankt je nach der Lage der Orte von — bis

mm

514- 752 443-770 450- 620

517 bis über 1400 460—700 450—784

515— 681 418—1700 (Harz)

569— 820 584—1305

700-1700

535—1300 520—1085 513-1345 638—1247 488-1028 475-1835 615 -1926 495—1700 464-1065

570— 2185 637—1289

Tabelle I. Mittlere Jahresniederschla (Durchschnitt aus mehrjährigen Perioden

Periode

Hauptfluß

Gebiet

1889— 1898

1890— 1899

1890— 1899 1888—1897

1891— 1900 1891—1900 1891—1900

1891— 1900

1892- 1901

1892—1901

1892—1901

1892— 1901

1893- 1902 1893-1902 1893—1902 1864—1890 1901—1904 1888-1902 1888—1897 1901-1905

11894—1901^

Memel und Pregel Weichsel Warthe (Oder) Oder Oder,

Ostseeflüsse und Elbe Elbe

Eider, Elbe, Weser und Ems

Weser, Ems, Rhein

Weser, Rhein Rhein

Rhein, Donau Elbe Donau

Rhein, Donau Rhein Rhein Rhein Mosel

Ostpreußen..........

Westpreußen.........

Rosen.............

Schlesien...........

Brandenburg .........

Rommern...........

Mecklenburg .......• • •

Sachsen (Provinz) mit Thüringen •Schleswig - Holstein, Hannover mit Oldenburg u. Braunschweig

Harz, östlicher Teil......

Harz, westlicher Teil.....

Westfalen...........

Hessen-Nassau mit Oberhessen

Rheinprovinz.........

Hohenzollern.........

Sachsen (Königreich)......

Bayern (Donaugebiet).....

Württemberg.........

Baden.............

Hessen (Großherzogtum)....

Elsaß-Lothringen......f

Die mittlere Jahresuiederschlagshöhe

beträgt im Durchschnitt

UI Ш

schwankt je nach der Lage der Orte von — his

Tabelle I. (Fortsetzung.)

Periode

Hauptfluß

Gebiet

Rhein, Rhone, Donau, Po Inn Traun Enns

Donau in Niederösterr.

March

Mur

Drau

Save

Rhein bis zum Bodensee Etsch

Küstenland Dalmatien Elbe Oder W eichsei Dniestr Sereth Pruth

Anmerkung: Die Daten für Preußen und die benachbarten deutschen Staaten sind den „Regenkarten“ von Hellmann, die Daten für die übrigen Staaten den Publikationen der meteorologischen bzw. hydrographischen Landesanstalten entnommen.

1187

1129

1326

1284

780

685

1006

1208

1602

1211

1026

1945

1418

653

902

755

767

732

733

ШШ

644—2256 528—2066 723—2057 834—1730 437—1819 414—1246 738—1639 723-2314 1038—2440 800—2258 537—1717 805—3521 493—5536 354-1753 577—1451 449—1449 490—1331 554—899 • 543—929

1864—1900

1900—1904

Schweiz

i:

У)

Österreich

Tabelle II. Perzentueller Anteil der Monate an der Jahresniederschlagshöhe (für einzelne Gebiete Nord- und Süddeutschlands).

•jqZ9Q

юс^соосо со

CO* ZD ZD ZD LO

i>

0ЮО

00 od cT

о о

GO COCO

MqAO^

aoqo^o

•aq^dog

^snSny

ЛПГ

шпГ

IVfi

Iiady

V*V:W

j^ruqe^j

.ГВШГВ£

Gebiet

оъ oc^co^co^co^ r—^ оъ со со со со со    ccT

t^oto^q

OS 05 t>~ I> oo os' od

OO^COOh lc.

оГоГоооГоГ oo

oqa^co    о

г-Г 1-Г т--Г оГ г-Г т-Г

г-н г-н Г-Н г-н ł-Н    1-Н

-Г «О СО 99 09 СО

НИННгН гН

cqoqcsoo о аГ o'т-Г с<Г со~ о

i-Н i—Н т-Н т-Н    г-Н

TłJ! I> CO oo c^aT

l>l>^ iH О 5®

ННИ

CO t^t^o

Ot> Oî> г-н

I-

О    HHC5

f-H    i-Н г-Н

ас оою1> ©Г о -*оГ

гН    н н

с- ooq.i>

т-Н со со o'

io ю_оос-^ю^    cq

схГ аГ о as o' od стГ

о о оо со со о* со со со со со ю

1>СС00 t-^O Cq LO ZD ZD CO D*"

осоа^г-^н^ со lO'^TfTio'^f LO

^ ю

oo"

«O'# »—i CT> CTS

CO Oi O a* i>

ccœoi

*22

-Г.

1>^*ф 0D т—i Ol тН

^нн

Cd^fO

~оо

т-Н т-Н

/.

t— т-^CTS CD 1>Ю

«О«

CD 00 t-

ю со^о* го lo lo т^Г

ОС^ООт-н^

со со со

oq    io oo iO

ïO    LO ïO LO

t—r^a^o^a^ ^    о

lO LO *0 LO    ZD    CO

o^co ^ го со со

r-H i-Н Od

ю со со"

тН СО Od

со с-^оо

LO O LO^ ко го ZD

Brauer

g

O-

Ostpreußen.....

S' Westpreußen.....

* Posen........

«S? Schlesien, Ebene . . .

„ Bergland .

« Brandenburg .....

►g Pommern......

5! Mecklenburg.....

? Sachsen (Provinz) . .

Thüringen......

Schleswig-Holstein :

Ostküste......

Binnenland . . . .

Westküste.....

⁰¹ Hannover-Oldenburg, Braunschweig :

Nordseeküste. . .

Binnenland . . .

Harz.......

Ф

tD

T-

uqz9(j

•jqA°^[

s Si

й Ь

g-Jw

CÖ

œoo CO®r4©    .'тЗ .S

об" c--'«5od    ю'^сГс^'с^'    с—⁻с-"«d to «d ^

*i «ĄOO    W5D5DOO    «5(Ni>ri00 ^

os    X io f*    со io с- со    xc-ioœt-

•!9qoł40

■ i-H

Йг2 Ф

3!

Инн    t'XHN    T—! M Ю_с~^05    _,

оГоб'оо    оот-Г^-Г    oo^hh©    §

г—* i—I т-н T-Ч    1—I 1—I T—i t-ч

с« тз

•jqqdog

CD ł—t О О гн 05 и (M    ни 0^0^

t> оооТс-" гнсо cS'oT ododoit^aT

ri

qsnSny

Tabelle II. (Fortsetzung.)

шпр

™и

ludy

ллзш^эд

депшзр

Gebiet

111 Ф ri

gmë

sil Igi Ш

--^ ri^

<N C^t^O    Wîô^H ^ ф *-*

г-н    O^iO 00    Ł^O^t-h^CO^    ł-^Oi CO^CD^O^

сГ    оГг-ГоГ    cd o' aT od    1> od aT

т-H    т-H    HH

CD    »СС5Ю    Ol-HC^iO

fH~    F-Tcdr-T    W WOh

FH    fH Г—I r-H    r-H fH t—H t-H

10,6

Г.

7,2

. .    7,6    6,7    7,4    5,9

O CO Ol    (MOiHiH    OHC1MOJ    o . 'S

H fH fH    rH r—ł fH ^    rH tH fH TH t-H    H <D

Ç3 ГО

8,2

10,7

9,0

.    .    7,2    6,2    6,9    6,1

.    .|    4,8    3,7    , 7,0    7,1

8,0    7,0

5,6    7,2    10,4

7,4    5,7    9,1

8,9    5,7    7,1

8,9    6,8    7,0

.    .    6,4    7,9    10,5    6,6    6,7

.    .    6,0    6,9    10,0    6,3    7,2

.    .    6,1    5,5    8,0    6,2    6,9

.    .    6,2    6,2    8,2    6,3    7,6

. .    6,8    !    6,9    7,7    5,4    6,7

Anmerkung: Die Daten für Preußen und die „ К egenkarten“ von Hellmann abgeleitet; die Daten f des Meteorologischen Institutes in Dresden bzw. des l ruhe entnommen.

Westfalen . .

Hessen-Nassau u. Rhein-provinz ....

Hohenzollern . .

Sachsen (Königreich) . .    5,5    6,3

Baden:

Bodenseegebiet. ...    3,6    3,3

. .    5,2    5,5

Südöstl. Schwarzwald 5,3    6,7

Südl. Schwarzwald . .    5,1    6,8

Nördl. Schwarzwald :

Höhen....

Tal ... .

Rheinebene .

Kraichgau . .

Odenwald . .

Baar. . .

Diese Verhältniszahlen dienen dazu, für einen Ort oder für ein Gebiet, dessen mittlere Jahres-niederschlagshöhe man kennt, die auf die einzelnen Monate entfallenden Anteile ungefähr zu bewerten. Durch die Summation der Verhältniszahlen für je drei aufeinanderfolgende Monate (Dezember, Januar, Februar ;

Juni, Juli

März, April, Mai-,

August-, — September, Oktober, November) erhält man die Verhältniszahlen für die Jahreszeiten.

In den Tabellen III und IV (Seite 36 und 37) sind 15 jährige bzw. 37 jährige Monats- und Jahresmittel des Niederschlages für einzelne Stationen in Württemberg bzw. in der Schweiz enthalten und nach der Seehöhe der Orte aneinandergereiht. Aus diesen Daten läßt sich der perzentuelle Anteil der Monate an dem Jahresniederschläge entwickeln.

Sie gestatten auch einen Vergleich der Regen-verliältnisse eines einzelnen Jahres mit dem Durchschnitte.

Aus ihrer Anordnung nach der Seehöhe der Orte ist im allgemeinen zu ersehen, daß die Niederschlagssumme mit der Seehöhe des Ortes wächst; doch finden sich genügend Abweichungen in dieser steigenden Reihe, die verraten, daß nicht die Seehöhe allein ein maßgebender Faktor für den Regenreichtum eines Ortes ist, sondern noch vielerlei andere Einflüsse sich geltend machen, wie die Richtung der benachbarten Gebirgszüge gegen die herrschenden Winde oder der Charakter der Winde überhaupt usw.

Die Tabelle V (Seite 38 und 39) enthält einige Angaben über die in Preußen und den Nachbarstaaten gemessenen größten Monatssummen des Niederschlages. Auch in diesen Ziffern prägt sich der Berglandcharakter gegenüber dem Flachlande aus.

Im Vergleiche mit den in der Tabelle I wieder-

::

03

JtfBf

c^oqco o^co o* oot^co^oocq^t^so^c^

^ (» ^ »O CD ^ îD* iO OT W lO O^h*00t^t^Ot>»0C005OO^(M I> C£) O l> CD CD X O

Tabelle III. 15 jährige Nieder sch lags mittel (mm) in Württemberg für den Zeitraum 1888—1902 l.

J0qUI9Z0Q

.T9qUI9AO]q

J9qo^qo

03 GO CO 00 00 C* Oi

т-H т-H    r-H

00 03 Tj^O Ю Ю СО 50/0 ^lO OQ OQ CO 00 d CD o' T? об* o' of со" rf o' oi OD ю" об* оо"

Ю ^ ^ ^ СО ^ СО СО 05 1C ю ю ^ ю 00

г-н    i-и СО

['-^'Ф1со<моо'ф^с~с'-соеос<105

_______________________ ”4    £

ei

ад

jaquraylag    S' | Ц Ц~ £gT ÜI§ £ Щ    ”

ю^г-^r-os o^h^o^oj i-^o^oj о о о стГ оГ ю⁻ сГ 1-Г «o' со i-и os' со" r-î' i-î eó~ os' об-    7-1

tßiOtOrot't'OOOOOOSOSOO

т-H т-H г-н г-н    T-H r-H    Łfi

jsnSny

Hnf

iunx‘

ix?X\[

Ii-idy

z-гея

j'em!'в p

Seehöhe in m

Station

rH 00^ rH ço OD IO О^СЗ WCÛ rH Tj* ^

со'соют-н^ноГ-^н'со^осо'оГ^'со⁴^ 00hOH05 00OOC0O03CłOOCi

T-H_ r-H r-H T-H rH T-H r-H rH r-H

ад

jg

^co r-^c^^ào oo^i-^^oqco^c^c^o^^ ^ ^ со" стГ сгГ 10Г r^co" od'ocTco'^' осТсо" юГ crT S 00C^I>0500^OCi03C)rHC505H^

r-H r-H rH rH    rH i—

:~

g

e3

<^С<Г1>^Г-~ю"^"т-н О со О оГо оГг-ГСО    2

СО СО 00 СО СО СО СО СО 00 Ю цН ю со ю ю ^

.2

С^О Ю 50 0*00 OOj^Cqt-^iO l> t^CO^ ^ oo^arcoioaTic'iOosocoo^f't^'^D    о

^'■ФСО^СОСОСОСОООЮС^О^Ю^ г-н

г-)    ГЧ О

ооюоюоюооююоююю

1>Н«ООЮ^С0005НООООООН

т-нОЗОЗСО^^ЮСОСО^С-С^ООО^О*

'S

Heilbronn. . Mergentheim Stuttgart . . Kirchheim . Hohenheim . Wolfenhausen Biberach . . Altshausen . Dobel.... Münsingen . Freudenstadt Ennabeuren . Hausen . . . Böttingen . . Ruhstein . .

Aus dem.

raquiazafj

raquioAojq

774

1293

1073

1382

1597

1453

1464

2256

Г-ООООНОО^ОО

^c^<^i>-aiCi<X)co

т-н

OOCSCO^^O^ÎÛ

оьс^^оогноо

ьс

ЬС

гЯ

~NJ

’S

Tabelle IV.

37jährige Niederschlagsmittel in der Schweiz für den Zeitraum 1864—1960¹.

jaqo^îio

jaqraajdag

^snSny

ïïnf

iunf

1Ш

ludy

ZJ-V.K

XBiuqgj

хвптгер

Seehöhe in m

Station

с-с^ююоос^о

С-ОО^-НСООЗГ-ОЗ т-Н т-Н т-Н т-н т-н т-н СО

71

124

79

154

130 112 162 ₍ 142 193 139 170 117 172 171 220 256

СООООСООЗ(М^ОО

OOCOCOhO^^öi

т-Н    т-Н    т-Н    03    т-Н    т-Н    т-Н

ОО^ООЮСО!>СОСО

05000005^1000

т-Н    т-Н    т-Н    i-н    т-Н    т—н    г-н

00С0ФОО05С0С0

С^нОО^Ю(МЮСО

62

OlOOOhtMOiCûiO

^С^С-ООт-нОС'-Ю

г-н г-н    т-Н

t— IO т-н io СО ç© so ço

68

т-н Ci (03 00 СО О*

io    00    (0 СО Ю ‘С О

союююс^^-юоа

278

470

597

703

910

1150

1471

2070

Basel . . . . Altstätten . . Reichenau . . St. Gallen . . Einsiedeln . . Beatenberg . Splügen . . . Bernhardin. .

та

QQ

Ф

оэ

ЬС

'S

ф -+j

|ï

ii

ÿN

:S

ьс

^ .2 та о

ф ®

S® •a я

'S N

ЙЧ

ni

й®

ф

J-g

<! çs

n:

OS

Tabelle V.

Größte Monatssummen des Niederschlages für Preußen und die Nachbarstaaten¹, Bayern und Österreich².

Monat und Jahr Beobachtungsort (Seehöhe)

Größte Monatssumme in mm

Gebiet

Gorczytzen (153) Schönberg (275) Bromberg (40) Proskau (175)

Wang (873)

Berlin (40)

Köslin (38) Sondershausen (194) Apenrade (10) Lüneburg (15)

Jever (8)

Braunschweig (80) Bremen (6) Klausthal (585)

Lage im Detmoldschen (100) Hanau (98)

Trier (140j

Juli 1888 Juli 1855 Juli 1888 August 1854 Juli 1897 Juli 1858 August 1865 Juli 1882 Oktober 1880 Juni 1863 September 1899 August 1838 Juli 1861 Dezember 1854 Juli 1898 Juni 1871 September 1809 (?)

313

272

206

309

534

229

210

239

234

200

221

227

235

456

240

259

239

Ostpreußen ....

Westpreußen . . .

Posen.......

Schlesien, Ebene .

„ Bergland.......

Brandenburg ..........

Pommern............

Sachsen (Provinz) und Thüringen

Schleswig-Holstein.......

Hannover Oldenburg Braunschweig j Bremen

Harz.....

Westfalen. . .

Hessen-Nassau Rheinprovinz .

(im Flachland

-à

Weisbach bei Innzell (611) Stuben (874) Hohenburg (710) öd wies (900)

September 1899 September 1899 September 1899 Juli 1897

С5Ю(МО GO ^ СО ł—' ZD ZD т^ ^

Alt-Aussee (945) Hintersee (Salzach) (685) Schmittenhöhe (1985) Ober-Beczwa (540) Bodenbauer (877)

„    (877)

Raibl (981);

Feistritz a. d. Wochein (507) Sibratsgefäll (931) Franzenshöhe (2000) Doll (882)

(882)

Crkvice (1050)

„    (1050)

Riesenhain (Aupa) (812) Lisa hora (1325) Weißbach (Böhmen) (505) Weichsel-Czorny (510)

September 1899 Juli 1897 Juli 1893 Juni 1894 Juli 1903 September 1899 Oktober 1895 Oktober 1896 Januar 1899 August 1900 Oktober 1896 Oktober 1894 November 1903 November 1893 Juli 1897 Juli 1903 Juli 1897 Juni 1894

Htrji "    -----V ~ '

Bayern:

Donaugebiet

Österreich.

Donaugebiet

Marchgebiet

Murgebiet

»

Draugebiet

Savegebiet

Rheingebiet

Etschgebiet

Küstenland

Dalmatien

»

Elbegebiet Oder . . .

Weichsel .

¹    Aus Hellmanns Regenkarten.

²    Aus den Jahrbüchern des Hydrographischen Zentralhureaus in Wien.

4-

Größte Tageshöh'en des Niederschlages.

Beobachtungsort (Seehöhe)

Datum

Größter Tagesniederschlag in mm

Kurwien (126)

Komin ten (155) Wildgarten (118) Koschmin (144) Tworog (251)

auf der Schneekoppe (1603) Berlin (40)

Kolberg (2) Schwerin (40) auf dem Büchenberge bei Wernigrode (232) Schianstedt (115)

Kiel (5)

Westerhever (1)

Ahlden (30)    *

Harzburg (244) Niedermarsberg (254) Schlüchtern (205)

Y~

Grävemviesbach (296) Zweifallshammer (218) Steinhilben (800) Meißen (106)

Oberjoch (1136) Reichenhall (471) Friedrichshafen (410) Kniebis (900)

Gießen (159) Lauchensee (924)

Mühlau (Ennsgebiet) (753) Lackenhof (Ybbsgebiet) (835) Mittel-Beczwa (500) Bodenbauer (Mürzgebiet) (877) Waidegg (Gaü) (625) Feistritz (507)

Monte Maggiore (950) Crkvice (1050) Sibratsgfäll (Bregenzer Ache) (931)

Sulden (1845) Neuwiese (Iser) (780) Neu-Roth wasser (310) Dukla (351) Zawadka (655)

Czudin (Serethgebiet) (390)

8. August 1890 9. Juli 1898 2. August 1896 30. Juli 18. Juni 1889 30. Juli 1897 14. April 1902 7. September 1880 12. Mai 1890 22. Juli 1885

1897

°o

16. Mai 1889 14. August 1859 22. Juli 1901

25. Juli 1901 3. August 1896 27. Juni 1888 2. September 1884

sO CQ Ю i-и T—i C4J

r-H t—I t—I г—I

26. Juli 1894 11. Juni 1898 7. Juni 1895 29. Mai 1889

2. August 1901 12. September 1899

11.    Juni 1876 9. März 1896 30. Juli 1862 17. Mai 1902

12. September 1899 12. September 1899 10 Juli 1903

12.    September 1899

13.    September 1903 23. November 1904

17. März 1900

12.    März 1901 18. Januar 1899

17. April 1898 29. Juli 1897

9.    Juli 1903 7. Juli 1895

23. August 1896

10.    Juli 1900

(M вдюоо c~^c^

оюооо    mrHioujçod    t-b-V-T l-    -^î"    cd

rH 1—1 о О    ео Т-Ч t> 1—I 'Ф    00 i—I СО О ЮСО Ю 05

нннн    нсднннн    оа со i—i od оа оа со со г-i    оа со оа    i—i i—< i-н

»О»

Tabelle VI.

Gebiet

Ostpreußen

П    .....

W estpreußen . .

Posen......

Schlesien, Ebene

„ Bergland.......

Brandenburg . .........

Pommern............

Mecklenburg..........

Sachsen (Provinz) mit Thüringen

Schleswig-Holstein

Hannover, Oldenburg und Braunschweig:

Flachland.........

Bergland..........

Westfalen............

Hessen-Nassau.........

Hessen-Nassau.........

Rheinprovinz..........

Hohenzollern..........

Sachsen (Königreich)......

Bayern :

Donaugebiet.........

Inngebiet..........

Württemberg..........

Baden.............

Hessen.............

Elsaß-Lothringen........

Österreich (für die Zeit 1895—-1904) : Oberösterr. Donaugebiet . . . Niederösterr. Donaugebiet . .

Marchgebiet.........

Murgebiet...........

Draugebiet..........

Savegebiet..........

Küstenland.........

Dalmatien..........

Rheingebiet bis zum Bodensee

Etschgebiet Elbegebiet . Odergebiet. . . Weichselgebiet. . Dniestrgebiet. . . Sereth-Pruthgebiet

•4—

VI

en-

in

§я

,RV?'

hohe

einer

Minute

mm

4,60

2,02

3,30

2,92

2,23

2,13

|3 |

03

2 и s» S

2|

со ^

Dauer

in

Minuten

4,97

I “    I I ~    | I Щ.«    I I %.    I «    I I *8    1 “

CO    ^    <M    (N CO    (N H T=H

Iю! 121МП I 3 I S I

00

lUUl UI

eqoquöSai

-^uiuse£)

co i i Si £ i $ ! iSi«i

<N    <M    1—1    Ю CO

03

00    , CO

of ! t>

03 H

Iю i i    i i ч i °i i

I 03 I 1озоо1 l^lcol i—<    i—I о» CO cO

CO

0^1® rH 03

;en von mehr-iger Dauer

Regenhöhe in einer Minute mm

Dauer in Stunden (h) und

Minuten

8<5‘0 /08 48

1,34

0,41

0,16

0,21

0,68

0,21

0,28

1,16

1Ь40' 4h 45'

ч8

ч01

3h 30' 5h 45'

5h

/98 4l

3h 30' 0,26 3h 15'| 0,61

6Г0

0,22

0,85

0,13

7h

6h 45'

/08 ч9 /9*41

Oh 45' 2,29 6h 45'| 0,12

0,18

0,13

0,16

0,41

0,29

0,60

7h 38'

401

8h

3h 15'

4h

/80 чТ

Tabelle VII. Sturzregen.

ШШ UI

эцоцпв^аз

-qiU13S0JÇ)

Datum

Beobachtungs

ort

Gebiet

142,7

134

117,6

75,6

127

142,6

71

85,1

111

55,5

118,2

80,6

88

с- «о со | of of I со o' I 00 'ф о to ¹

9./VJI. 1898 4./VIII. 1895 1./VIII. 1896 30./VII. 1896 22./VI. 1898 30./VII. 1897

20. /V. 1899

30. /VII. 1897 22.1V. 1898

21. /VI. 1895 3./VII. 1894

31. /VII. 1897 29./VI. 1893 16./VII. 1891

ll./V. 1890

Kominten

Aweyden

Wildgarten

Jastrow

Adelheidsthal

Meseritz

Я

Flinsberg Seifershau Trieb el W olfsbruch Treuenbrietzen Gr. Karzenburg Pinnow Schwerin

Ostpreußen.

Я

W estpreußen

Posen . . .

Я    ...

Schlesien. .

Я    *    *

Brandenburg

Pommern . . . .

Я    . . . .

Mecklenburg . . .

25./VIII. 1900

23. /VIM. 1900 6./VI. 1896

31./VII. 1894

5. /VI. 1895 13./VII. 1893 ll./VIII. 1895 ll./VIlI. 1901

25. /VII. 1894

15. /VIII. 1901 6./VIII. 1897

26. /VII. 1895 13./V. 1899

20./VIII. 1900 25.-26./VII. 1894 6.-7./V. 1898

16. /VIII. 1899 28./V1I. 1898 19./VII. 1895

6. /VI. 1895 10./VII. 1896

24. /VIII. 1898 10./IX. 1867 13./V. 1901

28./VII. 1902

Gr. Schönfeld Bernitt Mücheln W olmirsleben Laue

Flensburg Pinneberg Jesteburg Bursfelde Hettensen Niedermarsberg Ob. Jöllenbeck W egeringhausen Ödingen Kassel Ob. Aula Vockerode Karbach Morsbach Harthausen

Я

Liggersdorf Annab erg Gießen Darmstadt

Mecklenburg Sachsen (Provinz)

Я    Я    ...

Schleswig-Holstein . . .

»    Я    ...

Hannover-Braunschweig

Westfalen . .

Я    *    *

Hessen-Nassau

n u    Я

Bheinprovinz

Hohenzollern.

» ......

Sachsen (Königreich) . . Hessen (Großherzogtum)

4-

4-

Sturzregen von kurzer Dauer

Regenhöhe in einer Minute mm

,    I> . Ot^OOt-OOOiD-CD

I    о I ^ co^ ^ ^ ^ Ч 4

ю'со' 'rjH'i-H^oi'co'oîr-T^r

von

Dauer

in

Minuten

ii-но |r-(ююоююсаю

I rH I    Г—I    СО гН гН

ШШ Ul

0qoqu0â0x

-^UTBS©*)

00 1>    ^ со со

I Ю О I    of 1> ю 1> О OÎ

¹ СО¹    (М 05 СО н СО (N 03

г-н

T ab elle YII. (Fortsetzung.)

Sturzregen von mehrstündiger Dauer

Regen-höhe in einer Minute mm

Dauer in Stunden (h) und

Minuten

UIUl UI

вцоциеЗах

-^UlBSOf)

Datum

Beobachtungs-

ort

Gebiet

1,12

0,94

/SX чХ

ÆX чХ

Slip:

28./IV. 1898 9./VIL 1903 12./IX. 1905 2./VI. 1903 10./VIII. 1903 9./VIIL 1903 28./V. 1904 5./VIIL 1893 l./YIII. 1896 1./YIIL 1896 2.-3./VII. 1895 28./YII. 1896

Obernzell

Stuben

Oberheisendorf

Bergtheim

Aschaffenburg

Creußen

Kreuzen bei Villach a. d.Drau Gleichenberg in Steiermark Mariabrunn bei Wien Wien

V)

Basel

Ва)тегп (Donaugebiet)

(Rheingebiet)

Österreich . .

»

Schweiz .

Anmerkung: Die Daten sind teils den Hellmannschen Regenkarten, teils den Publikationen der meteorologischen Landesanstalten, teils dem „Lehrbuch der Meteorologie“ Hann (Leipzig 1906) entnommen.

gegebenen mittleren Jahressummen derselben Gebiete zeigt sich, daß eine einzige Monatssumme oft den halben Wert der Jahressumme erreicht. Anderseits werden die mittleren Monatssummen oft weit übertroffen durch einen einzigen Tagesniederschlag.

Diesbezüglich sei auf die Tabelle VI (Seite 40 und 41) verwiesen, die für die deutschen Staaten und für Österreich (ohne Ungarn) eine Auslese der größten gemessenen Tageshöhen des Niederschlages enthält.

Die Gebirgsländer Österreichs (Alpen, Karst) und das schlesische Bergland treten dabei mit besonders hohen Zahlen aus der Reihe.

Die größten Tagesergiebigkeiten weisen die hochgelegenen Stationen Monte Maggiore im österreichischen Küstenland (336 mm; Seehöhe 950 m) und Crkvice in Dalmatien (354,2 mm; Seehöhe 1050 m) auf. Diese Küstengebiete treten ja auch durch die hohen Ziffern der Jahresregenhöhe und der größten Monatssummen (Tabelle I und V) hervor.

Auffallend ist der bisher bekannte Höchstwert der Tagesregenhöhe der am Isergebirge gelegenen Station Neuwiese (345,1 mm; Seehöhe 780 m).

Die in der letzten Kolonne der Tabelle VII (Seite 42, 43, 44) enthaltenen Zahlen sind sehr hohe Intensitätszahlen ; sie kommen aber gewöhnlich nur für ganz kurze Zeiträume in Betracht (3-—15 Minuten). Weit geringer sind die in der sechsten Kolonne enthaltenen Intensitäten mehrstündiger Sturzregen, welche Intensitäten sehr verschiedene Werte annehmen und mit der Regendauer ziemlich im umgekehrten Verhältnisse stehen. Je länger der Regen anhält, desto geringer ist die auf eine Minute entfallende Regenmenge.

Es ist bereits gesagt worden, daß die Intensitäts

Das hydrologische Jahr (Ahflu&jahr).

Schneeschmelzhochwässer.

5B

гтг

Tn = У0,0175 В — 0,0125.

tïf 119ТЕКЛ Р0ПТЕСНЯ1П7ЯД

S. 61

¹

Siehe Veröffentlichungen des Königlich Preußischen Meteorologischen Institutes in Berlin: Ergebnisse der Niederschlagsbeobachtungen im Jahre 1902; von G. Hellmann. Erscheint alljährlich.

²

Das dichteste Netz hat Böhmen: eine Station auf

Es ist bereits gesagt worden, daß die Intensitätszahlen bei der Entwässerung der Städte (Kanalisation) eine große Rolle spielen.

Ihre Beobachtung bzw. die Sammlung von statistischen Daten über vehemente Ergüsse ist daher von Interesse, und zu diesem Behufe ist jeder Stadtverwaltung die Aufstellung von selbstregistrierenden Regenmessern zu empfehlen; dies um so mehr, als bei der Wahl der Abflußprofile für Kanalisationen nicht nur die Intensität der Sturzregen, sondern auch die Häufigkeit ihres Auftretens in gewissen Intensitätsgraden in Betracht fällt. Aus Gründen der Ökonomie und aus technischen Rücksichten wird man die Kanalprofile nicht immer der größten Intensität der Sturzregen anpassen können, wohl aber einem Mittelwerte derselben, einem Mittelwerte ihrer Dauer und einem entsprechenden Häufigkeitsmaße.

Nach Hellmann ergibt sich das Verhältnis der Intensität zu der Dauer der Sturzregen für Deutschland aus der folgenden Zusammenstellung:

Minuten

Stunden

Dauer

Regenhöhe pro Minute in mm

1—5:6—15|l6—3o|31—4б|46—60 1-2 2—3

3,19 2,57    1,87    1,37    0,99    0,85 |o,45

Dem „Lehrbuche der Meteorologie“ von Dr. Julius Hann ¹ seien die folgenden Erklärungen über die Entstehung von Sturzregen bzw. Wolkenbrüchen entnommen :

„Da die Wassermenge, die an einem ungewöhnlich warmen, feuchten Sommertage über Mitteleuropa in der ganzen Atmosphäre vorhanden ist, kaum über 15x2,3 = 34,5 kg pro Quadratmeter ² geschätzt werden

¹    Leipzig 1906.

²    Dampfdruck mit 15 mm (Quecksilbersäule) angenommen; 2,3 kg ist als Gewicht des Dampfes pro 1 mm Druck auf 1 qm in Rechnung zu ziehen; daher 15x2,3 kg das Gesamtgewicht pro Quadratmeter, entsprechend einer Wasserhöhe von 34,5 mm.

kann, so könnte dieselbe, vollständig kondensiert, nur eine Niederschlagshöhe von 34,5 oder rund 35 mm geben. Da weit größere Niederschläge fallen, so muß eine Zufuhr von feuchter Luft aus der Umgebung des Niederschlages angenommen werden. In der Tat ist ja nur auf diesem Wege die Entstehung sehr großer Niederschläge in kurzer Zeit über einem flachen Lande überhaupt denkbar, abnorm erwärmten Orte erhält die feuchte Luft einen plötzlichen Impuls zum Emporsteigen, kühlt sich dabei ab und kondensiert ihren Wasserdampfgehalt zum größeren Teile. Die Luft der Umgebung wird naturgemäß zum Ersatz der aufsteigenden Luft herbeigezogen und steigt gleichfalls auf. Es konzentriert sich derart der Wasserdampfgehalt der Luft einer weiteren Umgebung an dem Orte des einmal eingeleiteten Niederschlages und kommt da gleichfalls zur Kondensation. Es hängt dann nur von der Geschwindigkeit des Aufsteigens der Luft ab, wieviel Niederschlag dabei fallen kann. Nehmen wir die Luft bei 15⁰ gesättigt an, so enthält der Kubikmeter rund 13 g Wasserdampf. Wird die Luft so hoch¹ hinaufgeführt, daß sie bis —8° abkühlt, so werden in jedem Kubikmeter rund 10 g Wasserdampf kondensiert ; dies erfordert ein Aufsteigen der Luft um 4V2 km (roh veranschlagt), steigenden Luftbewegung eine Geschwindigkeit von 5 m pro Sekunde, so legt sie diese Höhe in 15 Minuten zurück. In diesen 15 Minuten verlieren demnach 4500 cbm je 10 g Wasserdampf, was einen Niederschlag von 45 kg pro Quadratmeter oder 45 mm

Über einem

Geben wir der auf-

Regenhöhe ergeben würde. Dies entspricht schon ziemlich den größten Niederschlägen in unserer Tabelle. Dieselben sind aber nur möglich, wenn aus einem weiten Umkreis die feuchte Luft während der ganzen Zeit stetig dem Niederschlagsorte zuströmt und dort aufsteigt. Es ergibt sich aber daraus auch, daß solche Niederschläge nur ganz lokal auftreten können, nicht zugleich über größere Flächen. Wohl aber kann der Kondensationsherd fortschreiten und seine Wassermengen nach und nach auf einen mehr oder minder schmalen bandartigen Landstreifen ausgießen. In den meisten Fällen erschöpft sich aber der Auftrieb der feuchten Luft und der begleitende Niederschlag in kurzer Frist, einem kurzen, heftigen Erguß folgt bald schwächerer Regen; denn die zuerst aufgestiegene Luft ist die wärmste und dampfreichste, die nachfolgende ist schon kühler und dampfärmer. Es erklärt sich aus dem Gesagten auch die Vorliebe, mit der die kurzen, aber sehr intensiven Schlagregen über erwärmten Niederungen auftreten, sowie die Zeit ihres Auftretens hauptsächlich an den Nachmittagen des Sommerhalbjahres.

„Für die Wassermassen jedoch, die nach den Beschreibungen und einzelnen Messungen bei wirklichen „Wolkenbrüchen“ zuweilen herabstürzen, scheint die obige Erklärung allein nicht völlig ausreichend zu sein. Die Bezeichnung Wolkenbruch verleitet dabei leicht zu der Annahme, daß in der

Tat aufgesammeltes Wolkenmaterial aus irgendeinem Grunde plötzlich herabstürzen könnte, also das Zusammenbrechen mächtiger Wolkenbänke den „Wolkenbruch“ veranlassen möge. Die Rechnung ergibt aber, daß diese Annahme nicht haltbar ist. Nach Konrad enthalten die dichtesten Wolken etwa 5 g Wasser

pro Kubikmeter; selbst eine 4 km mächtige Wolkenbank von dieser Dichte (die aber kaum möglich ist wegen der niedrigen Temperatur in ihren oberen Schichten), würde nur 20 kg Wasser pro Kubikmeter liefern können, d. i. nur einen Niederschlag von 20 mm, also noch keinen „Wolkenbruch“.

„Dagegen nimmt Ferrel an, daß durch die Heftigkeit der aufsteigenden Luftbewegung in einem aufsteigenden Luftwirbel oder Luftschlauch der in demselben gebildete Niederschlag in Tropfenform in große Höhen hinaufgeführt und susjjendiert erhalten werden könne. Es gehört keine große Geschwindigkeit dazu, um selbst ziemlich große Wassertropfen zu heben und in Suspension zu halten ¹.

„Die seitlich dem Luftschlauch zuströmende feuchte Luft liefert stets neues Niederschlagsmaterial, das in dem aufsteigenden Luftwirbel so lange aufgespeichert erhalten werden kann, bis letzterer schwächer wird oder ganz zusammenbricht, worauf die angesammelte Wassermenge auf einmal über einem Orte herabstürzt. Das kann auch geschehen, wie Ferrel meint, wenn ein solcher Luftwirbel bei einer Fortbewegung ein Hindernis trifft, z. B. ein Gebirge, welches durch Reibung oder einseitige Hemmung des Zuflusses den Wirbel schwächt und auflöst.“

Das Kapitel über die Sturzregen soll nicht geschlossen werden, ohne darauf hinzuweisen, daß die ² 3 4 5

in den vorstehenden Tabellen enthaltenen Intensitätszahlen für die Tagesniederschläge bzw. für die Sturzregen nicht an bestimmte Orte gebunden sind. Es können die in den angegebenen Beobachtungsstationen gemessenen Regenhöhen in einem gleichen oder noch größeren Ausmaße in den Nachbarstationen, in Orten von ähnlicher Lage, ja selbst in sehr verschiedenen Breiten und Höhen gewärtigt werden, wie dies ja auch aus den in den Tabellen Y und VI angeführten, den Beobachtungsorten beigesetzten „Seehöhen“ hervorgeht.

Regenkarten.

Will man sich ein anschauliches Bild über die Niederschlagsverhältnisse eines Gebietes verschaffen, so erweist sich die kartographische Darstellung als der beste Behelf. Man trägt in eine Landkarte des Gebietes (etwa in eine Karte im Maßstabe 1 : 750 000) eine möglichst große Anzahl von Niederschlagsbeobachtungsstationen ein, notiert neben den Namen dieser Orte die Niederschlagshöhen der Periode , die man versinnlichen will — vielleicht die Regenhöhen eines bestimmten Tages, einer Regenperiode, oder die Summen des Niederschlages für irgendeinen Monat, für ein Jahr bzw. für eine längere Reihe von Jahren — und verbindet die Orte mit gleicher Regen-höhe durch Linien, die man die Linien gleicher Regenhöhe oder Isohyeten nennt. So erhält man eine Regenkarte, die uns ein Bild der Verteilung des Regens eines bestimmten Tages, einer Regenperiode usw. bietet.

Solche Regenkarten sind den Jahresberichten der meteorologischen und hydrographischen Anstalten gewöhnlich als Beilage angeschlossen ; doch sind einige auch als eigene Publikationen erschienen; so die Regenkarten der preußischen Provinzen und der benachbarten kleinen deutschen Staatengebiete von G. Hellmann (8 Hefte¹). Auch die Veröffentlichung: „Die Niederschlagsverhältnisse der norddeutschen Stromgebiete“ von demselben Autor (Berlin 1906) enthält eine Regenkarte, die ein Durchschnittsbild über die Regenverteilung in Norddeutschland nach den Ergebnissen von vieljährigen Beobachtungen darbietet.

Die Linien gleicher Regenhöhen sind auf diesen Karten meist für runde Zahlen gezogen (für 200, 400, 600, . . . 1200, 1400 mm Regenhöhe) und die Flächen zwischen denselben durch Farbtöne unterschieden , so daß das nässeste Gebiet (gewöhnlich das Bergland) am dunkelsten, das . trockenste Gebiet (gewöhnlich das Flachland) am lichtesten abgetönt ist. Solchen Karten kann man auch die Regenhöhe für beliebige Orte, an denen keine Messungen vor-genommen worden sind, entnehmen, indem man ihnen die dem Gebiete zwischen den zwei angrenzenden Isohyeten zukommende mittlere Regenhöhe zuteilt.

Schneekarten.

In ähnlicher Weise kann die Schneedecke bildlich dargestellt werden, indem in eine Karte die Linien der gleichen Schneestärke (Isochyonen) eingezeichnet werden. Das Hydrotechnische Bureau in München gibt für Bayern, das Hydrographische Zentralbureau in Wien für das obere Rheingebiet, für das Donau-, das Oder- und das Adriagebiet, die Hydrographische Landesabteilung in Prag für das Gebiet der Elbe in Böhmen und die Hydrographische

Verlag Dietrich Reimer, Berlin 1899—1908.

Landesabteilung in Lemberg für das Gebiet der Flüsse Galiziens in den Wintermonaten allwöchentlich eine Schneekarte heraus, die den Stand der Schneebedeckung des Bodens deutlich veranschaulicht.

Das Niederschlagsgebiet; (las Flußgebiet.

Die kartographische Darstellung der Regendichte bzw. der Schneedecke hat aber nicht nur den Wert eines deutlichen Bildes, sie ist auch ein wichtiger praktischer Behelf zur Bestimmung der Niederschlagsmenge, d. i. des Produktes aus der Niederschlagshöhe (die mit dem Regenmesser, dem Ombrometer, gemessen wird) und der Fläche des Gebietes, auf welches der Regen niedergegangen ist, also des Niederschlagsgebietes, das für den Hydrographen, für den Wasserbautechniker gleichbedeutend ist mit dem Begriffe „Flußgebiet“.

Sie

Das Flußgebiet, das eigentliche Arbeitsfeld des Wasserbauers, ist von den Wasserscheiden begrenzt. Diese setzen sich aus den Gratlinien der Gebirge, aus den obersten Sattellinien der Gebirgspässe , aus den Scheitellinien der Hügelketten zusammen , sind im Hochgebirge am deutlichsten ausgeprägt, im Hügellande schwieriger zu verfolgen und verwischen sich fast völlig im Flachlande, scheiden das aus dem Lufträume niederfallende Wasser, indem sie es nach rechts und links verschiedenen Tälern, verschiedenen Flußläufen zuführen. So hat jeder Bach sein Niederschlagsgebiet, so setzt sich das Gebiet eines Flusses aus den Niederschlagsgebieten der ihm zuströmenden Bäche, so setzt sich das Stromgebiet aus den Niederschlagsgebieten der Zuflüsse und Nebenflüsse des Stromes zusammen (siehe die nachfolgende Abb. 7).

Das Niederschlagsgebiet; das Flußgebiet.

53

Es läßt sich aber auch für jede Stelle eines Flußlaufes das Niederschlagsgebiet abgrenzen, auf der Landkarte zeichnerisch darstellen und die Fläche des

J.

A-

kjs

-Л/

Meeresgebiet.

•~r*

ннмни Flufsgebiet I. Ordnung.

Flufsgebiet II. Ordnung.

Flufsgebiet III. Ordnung.

Flufsgebiet IV. Ordnung.

Die Teilung in Flußgebiete III. und IV. Ordnung ist hier nur in dem Gebiete A durchgeführt.

ЛЬЪ. 7. Flußgebietskarte.

Gebietes bestimmen. Man spricht z. B. von dem Stromgebiete des Rheins bis Basel, der Elbe bis Tetschen. der Donau bis Passau usw. und meint damit das ganze oberhalb Basel, oberhalb Tetschen, oberhalb Passau gelegene Gebiet des Stromes und seiner oberhalb der bezeichneten Orte einmündenden Nebenflüsse samt ihren Zuflüssen.

Wie oben bereits erwähnt, ist es nun das Flächenausmaß des Niederschlagsgebietes, dessen man zur Berechnung der in dem Gebiete gefallenen Niederschlagsmenge bedarf.

Die hydrographischen Institute bzw. die W asserbau -behörden haben es sich daher angelegen sein lassen, die Gebietsflächen der in den Bereich ihrer Tätigkeit fallenden Gewässer zu bestimmen und dem allgemeinen Gebrauche zugänglich zu machen ⁶.

Wenn solche Flächenverzeichnisse nicht zur Verfügung stehen oder die Fläche des Gebietes, für welche man die Regenmenge zu berechnen hat, in dem Flächenverzeichnisse nicht abgegrenzt, nicht bemessen ist, so muß dieselbe auf irgendeinem Wege besonders bestimmt werden. Es empfiehlt sich hiezu die Abgrenzung des Gebietes auf einer möglichst genauen Landkarte (z. B. einer Spezialkarte im Maßstabe 1 : 25 000 usw.) und die Anwendung eines „Flächenmessers“ (Planimeters, Polarplanimeters) zur Bestimmung der Fläche ⁷.

Als Näherungsmethode genügt oft die Zerlegung der Fläche in Dreiecke und Rechtecke oder in Parallelstreifen von der Breite der Maßstabeinheit der Karte. Man berechnet dann die Flächen der einzelnen Teile und bildet ihre Summe, um die Gesamtfläche zu erhalten.

Die Niederschlagsmenge.

Hat man die Niederschlagsfläche eines Gebietes F in Quadratkilometern bestimmt und kennt man die

mittlere Regenhöhe h für das Gebiet in Millimetern, so ergibt sich die Regenmenge Q in Kubikmetern nach der Formel

Q = 1000 • F • 7».

Ist F — 1 qkm h = 1 mm,

Q — 1000 cbm oder 10 000 Hektoliter (hl). Hat man die Fläche ihrer kleinen Ausdehnung wegen in Hektaren (ha) bestimmt, so ist Ql = 10 F . h.

F= 1 ha h = 1 mm

Qi = 10 cbm oder 100 Ы.

Z. B. beträgt die Fläche des Donaugebietes von den Quellen bis zur Mündung des Inn F= 50 388,3 qkm.

und so ist

Für

erhält man

Die mittlere Jahresniederschlagshöhe wurde für dieses Gebiet für das Jahr 1904 mit

hm = 789,9 mm

bestimmt.

Q, = 39,8 cbkm.

Der Gesamtniederschlag betrug somit: ф = 1000X50888,3x 789,9 = 39800,155 Tausend»?3 oder

Die mittlere Medersclilagsliölie eines Gebietes.

arithmetische Mittel

= 675 mm als Nieder-

Will man die mittlere Jahresniederschlagshöhe für irgendein Flußgebiet bis zu einer gewissen Stelle des Flusses berechnen, und hat man die Niederschlagsfläche F, wie vorhin besprochen wurde, bestimmt, so trägt man — das Vorhandensein eines Netzes von Regenstationen in diesem und in den benachbarten Gebieten vorausgesetzt — in die orographische Karte des Gebietes die für einzelne Orte bekannten (den meteorologischen oder hydrographischen Jahrbüchern zu entnehmenden) Jahresregenhöhen ein. Man verbindet hierauf die Orte mit gleicher Regenhöhe (Isohyeten), bzw. man schaltet zwischen diesen Linien, unter Berücksichtigung der Terraingestaltung solche mit runden Niederschlagszahlen (650, 700, 750, 800 mm usw.) ein. So erhält man eine Anzahl von Teilflächen, für welche ein und dieselbe Regenhöhe gilt: z. B. eine Teilfläche (einen Streifen) zwischen den Linien 650 und 700 mm; für diese güt das 650 + 700

schlagshöhe 7гх xisf.

Planimetriert man die Teilflächen und erhält man für diese die Flächenwerte :

fll fzi f‘dl /4

und sind die zugehörigen Regenhöhen mit

К ^21 1*31 ^4

ermittelt worden, so erhält man die mittlere Regenhöhe h„> des Gesamtgebietes F aus der Formel:

hm —

fi hi + fz \ + fa h₃ + /₄ Ji₄

Tabelle VIII.

Niederschlags-

Stufe in mm

Fläche in qkm

Menge in Tausenden von cbm

Mittlere Jahresniederschlagshöhe in mm

600— 700 700— 800 800— 900 900-1000 1000-1200 1200—1400 1400-1600 1600—1800 1800—2000 2000—2200 2200—2400 600—2400

463,1

409,3

353,2

551.8

478.8 502,0 571,6

33,6

4,276,2

301,015

189,075

247,520

351,025

450,230

459,160

827,700

813,960

953,800

1,200,360

77,280

5,871,125

1373

In der vorstehenden Tabelle VIII ist auf Grund der Regenkarte des Traungebietes (Abb. 8) die Berechnung der mittleren Jahresregenhöhe des Traungebietes für 1904 nach der beschriebenen Methode durchgeführt. Sind nur wenige Regenmebstationen in dem Gebiete, so ist eine andere Methode anzuwenden.

Man trägt die betreffenden Stationen in die Karte ein und begrenzt die Gebiete, für welche die den

Orten zugehörigen Regenhöhen, je nach der Seehöhe und der Lage der Orte, je nach dem Zuge der Gebirge und der Wasserscheiden, Geltung haben können. Sind die Flächen dieser Teilgebiete plani-metrisch mit /j, /"₂, f₃ und f₄ usw. bestimmt worden, und gelten für diese Flächen die mittleren Regenhöhen

/₇°с

...-у

^N0 0>ч/ о о 0 о

»Я*

-,009/V-

*14-00,

{1

Г'31°о"¹

К%!

1 А:

>\

/х»

2ооо[

fei

i V»

/W

_/-Й,

АЪЬ. 8. Regenitarte des Traungebietes für das Jahr 1904.

fti, 1г₂, k₃, k₄, so resultiert die mittlere Regenhöhe des Gesamtgebietes wieder aus der obigen Gleichung.

Auf dieselbe Weise ist vorzugehen (d. h. nach einer der zwei Methoden), wenn hm nicht die mittlere Jahresregenhöhe, sondern etwa die mittlere Regenhöhe für eine Reihe von Jahren bzw. eine Monatsregenhöhe oder eine Summe von Tagesregenhöhen bedeutet, oder etwa die Summe für eine mehrtägige, außergewöhnlich ergiebige Regenzeit.

So wurden die mittleren Niederschlagshöhen für einen einzigen Tag — den regenreichen 12. September 1899 — für die einzelnen Teile des österreichischen Donaugebietes mit den folgenden Werten berechnet: für das Gebiet der Donau von den Quellen

bis zur Innmündung. . mit 26,4 mm des Inn bis Kufstein .

» 20,8 „

„    „ von Kufstein bis

. mit 87,7 „ 74,2 „

mit 122,1    „

zur Salzachmündung der Salzach bis Salzburg „ von Salzburg bis zur Mündung .....

.    „    91,8 „

der Salzach

. mit 51,2 „ • „ 68,8 „ • „ изд „

des Inn von der Salzachmündung bis Passau

des Inn .....

der Traun ....

.    . mit 116,0 „

.    .    „ 104,4 „

Enns bis zur Salzamündung der Salza .

. mit 140,4 „ .    . „    141,1 „

„ Enns von der Salza bis zur Steyr . der Steyr .

О CD О CO

„ Enns von der Steyr bis ur Mündung .... mit er Enns „ Ybbs .

„ Traisen

„ Donau bis Wien .    „

. mit 59,4 „

„ Donau bis zur Marchmündung

В. Die Wasserstands- und Abfluß-verhältnisse.

Die Speisung der Wasserläufe.

Die Bäche, Müsse und Ströme empfangen ihr Wasser zum Teil unmittelbar aus dem Lufträume, da ein gewisses Quantum der Niederschlagsmenge den offenen Gerinnen zufließt, zum Teile mittelbar aus unterirdischen Becken, in welchen sich das durch

die Erde sickernde Regenwasser oder das Schneeschmelzwasser ansammelt und als Quellen zutage tritt. Im Hochgebirge spielt auch das ewige Eis der Gletscher — namentlich im Sommer

bei der

Speisung der Gerinne wesentlich mit, und im Tale, in der Ebene hat das bis zu undurchlässigen Schichten versickerte Regen- oder Schneewasser, d. i. das Grundwasser, seinen Anteil an der Versorgung der Flußläufe mit flüssigen Massen.

Die Wasserstände und ihre Messung.

Da der Wasserreichtum der Quellbecken und der Grundwasserschichten von den Launen des Wetters abhängig ist, so unterliegt er einem steten Wechsel, der selbstverständlich in der Wasserführung der Flüsse zum Ausdrucke kommt und sich in dem wechselnden Stande ihrer Obei’fläche, ihres Niveaus, sichtbar macht.

Bald haben wir es mit einem niedrigen, bald mit einem hohen Wasser stände zu tun, bald sehen wir eine unscheinbare Wasserader in dem Flußbette dahinschlängeln, das wir zu anderen Zeiten bis zum Rande mit schäumenden Wogen erfüllt gesehen haben. Bald liegt die Rinne des Baches ausgetrocknet vor uns, bald läuft das Wasser über den Uferrand und überschwemmt die anrainenden Niede

rungen.

Der Wasserstand ist es daher, der für den

Anrainer, der für den Mühlenbesitzer, dem das Wasser das Mühlrad treibt, für den kleinen Schiffer und den an dem Großhandelsverkehre zu Wasser Beteiligten von Interesse ist.

Der Wasserstand ist infolgedessen ein wesentliches Moment der hydrographischen Forschung und die Festlegung und Überlieferung des Maßes seiner Schwankungen eine Hauptaufgabe der hydrographischen Anstalten bzw. der mit der Wasserbauverwaltung betrauten Ämter.

Die Erkenntnis von der Wichtigkeit der Wasser stands beobacht ungen reicht bis in die graue Vorzeit zurück; haben doch schon die alten Ägypter die Wasserstände des Nils, des Befruchters ihres Landes, gemessen.

Die Vorrichtung, die zur Messung der Wasserstände dient, nennt man Pegel.

Der Pegel ist eine nach dem landesüblichen Längenmaße, bei uns also nach dem Metermaße, geteilte Latte oder ein Metallstab, der entweder an einem Brückenjoch, einem Brückenpfeiler, einer Ufermauer oder an einem in die Sohle des Flußbettes eingerammten Pfahl angebracht ist ; auch kann er an dem schief aufsteigenden Ufergelände befestigt sein, wobei seine Teilung entsprechend verzerrt auszuführen ist.

Die Einheit der Teilung ist das Zentimeter¹, wie denn überhaupt die Wasserstände in Zentimetern ausgedrückt werden.

Die Teilung soll stets deutlich ausgeführt und vom Ufer aus ablesbar sein. Man beziffert den Pegel gewöhnlich nur von Dezimeter zu Dezimeter, markiert besonders die Bezeichnung der ganzen Meter und hebt die halben Dezimeter durch längere Striche hervor, während die Zentimeter streif en abwechselnd als schwarze und weiße Flächen erscheinen.

Die Latte muß so lang und so angebracht sein, daß niedrigste und höchste Wasserstände an derselben abgelesen werden können.

Hinsichtlich der Höhenlage des Nullpunktes der Pegelskala bestehen verschiedene Gepflogenheiten und Anordnungen.

In Preußen wurde im Jahre 1810 eine Regelung dahin durchgeführt, daß man für die Lage des Nullpunktes das Maß von zwei Fuß unter dem niedrigsten Wasserstande festsetzte. In anderen Teilen des Reiches verlegte man die Nullpunkte in die Sohlenhöhe oder in die Niedrigwasserhöhe. In Österreich trachtet man, den Nullstrich mit dem Niveau der alljährlich wiederkehrenden Niederwässer in Übereinstimmung zu bringen.

Ein wesentliches Moment für die Messung der Wasserstände ist jedoch die Lage des Nullpunktes eigentlich nicht, denn die relative Lage zur Flußsohle erleidet durch die Veränderlichkeit der Sohle die verschiedensten Wandlungen. Wesentlich ist die Teilung des Pegels vom Nullpunkte nach auf-und abwärts, die Bezifferung nach auf- und ⁸ 9 abwärts; wesentlich ist ferner die Beibehaltung der einmal fixierten Lage des Nullpunktes für alle Zeiten, die Beibehaltung derselben, wenn ein alter Pegel durch einen neuen ersetzt werden soll ; wesentlich ist daher auch die Festlegung der Höhenlage des Nullpunktes gegenüber einem in der Nähe befindlichen Fixpunkte (Festpunkt), damit die unveränderte Lage des Nullpunktes immer wieder geprüft werden kann. Mit der Überwachung der Lage der Pegelnullpunkte ist in Preußen seit dem Jahre 1891 das Bureau für Hauptnivellements und Wasserstandsbeobachtungen im Ministerium für öffentliche Arbeiten betraut. Mustergültig ist in dieser Hinsicht auch der Pegeldienst in der Schweiz ausgestaltet, und die hydrographischen Institutionen in Österreich, Bayern und Baden haben Ordnung in diesen Zweig des Pegelwesens gebracht.

Es muß hervorgehoben werden, daß jahrelange Aufschreibungen über die Schwankungen der Wasserstände wertlos werden können, wenn es zweifelhaft

ist, ob die Lage des Pegelnullpunktes in dem betreffenden Zeiträume eine Verschiebung erlitten hat oder nicht.

Aber auch wenn man das Maß der

etwaigen Verschiebung kennt, entsteht die Schwierigkeit, daß man ältere Daten über Wasserstandsschwankungen auf die neue Nullebene des Pegels umrechnen muß, um sie mit den neueren Daten vergleichen zu können.

Jeder Nullpunkt soll also in dem Landesnivellement seine Cote haben und gegen einen nahen Festpunkt nivellitisch festgelegt sein.

Hinsichtlich der Ablesung der Pegel und der Aufschreibung der Wasserstände gilt folgendes als Regel :

Steht das Wasser über dem Nullpunkte des

Pegels, so wird der Aufschreibung des abgelesenen Höhenmaßes das Zeichen -j- (plus) vorgesetzt; steht das Wasser unter dem Nullpunkte, so wird das Zeichen — (minus) vorgesetzt.

(Die Aufzeichnung -f- 134 bedeutet also, daß das Wasser 134 cm über dem Pegelnullpunkte — über Null — steht; die Aufzeichnung — 15 bedeutet, daß das Wasser 15 cm unter Null steht.)

Die Pegel werden in der Pegel täglich einmal (in den Morgen- oder Mittagsstunden) abgelesen. Wo es die Notwendigkeit erfordert, ist eine mehrmalige Ablesung des Pegels zu bestimmten Tagesstunden anzuordnen, und in Zeiten der Hochwassergefahr sind stündliche Aufschreibungen von großer Bedeutung für die Lösung der praktischen Aufgaben der Hydrographie.

Die selbstregistrierenden Pegel.

Vollkommen zweckdienlich sind für gewisse Aufgaben nur die Aufschreibungen der sogenannten selbstschreibenden (selbstregistrierenden, automatischen) Pegel.

Es sind dies mehr oder weniger komplizierte Apparate, bei welchen sich die Bewegungen eines auf dem Wasser ruhenden Schwimmers durch verschiedenartige Übersetzungen auf einen Schreibstift übertragen, der die Wasserstandsschwankungen im verjüngten Maßstabe auf einer durch eine Uhr bewegten, mit Begistrierpapier überzogenen Trommel wiedergibt. Sie liefern ein getreues Abbild der Wasserstandsbewegung. Aus den Aufzeichnungen dieser Apparate lassen sich vor allem die im Verlaufe einer Hochflut erreichten höchsten Wasserstände genau entnehmen und die einzelnen Phasen der Wasserstandsbewegung der Zeit nach sicher feststellen.

Daß dies nicht nur einen historischen, sondern auch einen praktischen Wert hat, wird aus den späteren Ausführungen über die Aufgaben der Hydrographie im Dienste der Wasserwirtschaft und des Verkehrs zu Wasser hervorgehen.

Von den zahlreichen Systemen solcher Apparate seien hier nur einige angegeben :

der in Preußen am meisten in Verwendung stehende kurvenzeichnende Kontrollpegel von Seibt-Pueß in Berlin¹, zu welchem Seibt für die Ablesung der Zeiten und Höhen aus den aufgezeichneten Wasserstandslinien eine besondere Vorrichtung erdacht hat¹⁰ 11 ;

der selbstregistrierende Pegel von Ott in Kempten;

der selbstregistrierende Wasserstandszeiger (Limnigrapli) des K. K. Hydrographischen Zentralbureaus in Wien (Mechaniker : O. A. Ganser)¹² 13 14 (Abb. 9).

Bei all diesen Apparaten bedarf es der Anlage eines eigenen Unterbaues bzw. eines Schachtes für den Schwimmer. Die Höhe bzw. Tiefe des Schachtes, der mit dem Wasserlaufe durch eine Rohrleitung, durch einen Kanal oder durch einen Schlitz in der Ufermauer in direkter Verbindung steht, muß die freie Auf- und Abbewegung des Schwimmers vom

w?

меде

nr"

Lu o u

07

0-4-    °'/> o-б

E№

0 2.

o-i

-16    о

i '

ДЪЪ. 9. Limnigraph des Hydrographischen Zentralbureaus i» Wien.

niedrigsten bis zum höchsten Wasserstande ermöglichen.

Es darf nicht unerwähnt bleiben, daß es oft schwer fällt, den Schwimmerschacht oder die Zuleitungen zu demselben vor Verschlammung zu bewahren. Die Reinhaltung bzw. die ständige Überwachung und häufige Räumung des Schachtes muß dringend empfohlen werden.

die nicht mit Schwimmern

Von Apparaten arbeiten und daher eines Schwimmerschachtes nicht bedürfen, sei nur der Druckluftpegel von Seibt-Fueß in Berlin erwähnt¹⁵. Die Bewegungen des Wasserspiegels wirken auf die unter einer ins Wasser versenkten kleinen Taucherglocke befindliche Luft. Der Druck wirkt durch ein enges — in die Decke der Glocke eingelassenes Bleirohr auf eine kommunizierende, mit Quecksilber gefüllte Röhre.

Die hiedurch entstehenden Schwankungen des Quecksilbers werden durch einen kleinen Schwimmer auf einen Schreibstift übertragen, der nun das Bild der Wasserstandsschwankungen auf einer Registriertrommel niederschreibt.

Die beschriebenen bzw. benannten Apparate bedürfen, wie erwähnt, einer aufmerksamen Behandlung und Überwachung.

Zur Kontrolle ihrer Aufschreibungen muß stets ein gewöhnlicher Pegel an Ort und Stelle angebracht sein, dessen Ablesungen mit den Notierungen des selbstregistrierenden Pegels übereinzustimmen haben.

Die Verwaltung des Pegel wesen s.

Die Errichtung, Erhaltung und Bedienung der Pegel, die Bestellung und Überwachung der mit der Lesung und Registrierung der Wasserstände betrauten Organe und die Verarbeitung, Publizierung und Verwertung der Erhebungsdaten fällt in den Bereich der Obliegenheiten der Wasserbauverwaltungen bzw. der hydrographischen Institute, wie :

in Berlin deutschen Kleinstaaten;

der Landesanstalt für Gewässerkunde für Preußen und die nord

der Königlichen Wasserbaudirektion in Dresden — für Sachsen;

des Hydrotechnischen Bureaus in München — für Bayern;

des Hydrographischen Bureaus der Kgl. Ministerialabteilung für den Straßen- und Wasserbau in Stuttgart — für Württemberg;

des Zentralbureaus für Hydrographie und Meteorologie in Karlsruhe — für Baden;

der Abteilung für Bauwesen im Großherzoglichen Ministerium der Finanzen bzw. des Hydrographischen Bureaus in Darmstadt — für Hessen;

des Ministeriums in Straßburg — für Eis aß- Lothringen.

des K. K. Hydrographischen Zentralbureaus in Wien — für Österreich;

der Hydrographischen Sektion im Königl. ungarischen Ackerbauministerium in Budapest — für Ungarn ;

des eidgenössischen Hydrometrischen Bureaus in Bern — für die Schweiz

usw. usw.

Alle diese Anstalten haben eigene Instruktionen für den Pegeldienst bzw. Vorschriften für die Beobachter herausgegeben und publizieren in ihren Jahrbüchern die Ergebnisse der Beobachtungen, während ihre wissenschaftlichen Arbeiten als „Gesonderte Mitteilungen“ (Preußen), Abhandlungen oder „Beiträge zur Hydrographie“ (Baden, Österreich) erscheinen.

Das Pegelnetz.

Ein dichtes Netz von Beobachtungsstationen ist über die Eorschungsgebiete der benannten Institute ausgestreut und für jedes Flußgebiet zu einem für die Lösung hydrographischer Fragen dienlichen System ausgestaltet.

Für die örtliche Lage der Pegel bzw. für die Distanzen der einzelnen Pegel voneinander sind teils allgemeine Grundsätze, teils Umstände lokaler Natur maßgebend.

An den Hauptflüssen sind die Mündungsstellen der größeren Nebenflüsse, an den Nebenflüssen ihre Mündungsstrecken und die Mündungsstellen der Zuflüsse ausschlaggebend für die Anbringung von Pegeln, und zwar soll unterhalb und oberhalb der Einmündungen bzw. zwischen je zwei Nebenfluß- oder Zuflußmündungen wenigstens je ein Pegel angebracht sein, damit der Einfluß der Nebenadern auf die Wasserführung des Hauptflusses aus den Pegellesungen hervorgehe. Dabei ist immer zu trachten, daß die Pegel außerhalb des Stau-Bereiches der Nebenflüsse zu liegen kommen; ebenso muß bei der Setzung von Pegeln in den Mündungsstrecken der Neben- und Zuflüsse darauf geachtet werden, daß das Stauwasser des Hauptstromes nicht bis an den Nebenflußpegel hinanreicht.

Im übrigen sind die Lage von größeren Städten und Ansiedelungen, von industriellen Anlagen und der Bestand von Brücken, deren Joche und Pfeiler sich für die Anbringung von Pegeln ja besonders eignen, bei der Wahl der Pegelstellen entscheidende Momente. Die Nähe von Wohnstätten ist schon wegen der Bestellung der Pegelbeobachter erforderlich.

Auch ist zu trachten, daß die Distanzen der Hauptstrompegel nicht zu groß und untereinander möglichst gleich sein sollen.

An kleinen Nebenflüssen und an deren Zuflüssen wird man sich häufig mit je einem Pegel nahe der Mündung begnügen müssen, um eine zu weit gehende und unökonomische Gliederung des Beobachtungsnetzes zu verhüten.

Ferner ist ein Hauptaugenmerk darauf zu richten, daß die Flußstrecke, in welche die örtliche Lage des Pegels fällt, möglichst regelmäßig ausgebildet, nicht in mehrere Arme geteilt ist, vielmehr die ganze Wassermenge des Flusses geschlossen aufnimmt.

Der Pegel soll womöglich bei niedrigem und bei hohem Wasserstande vom Wasser benetzt sein. Wo dies nicht erreichbar oder nicht zweckentsprechend ist, empfiehlt sich die Anbringung zweier Pegel, eines Niederwasser- und eines Hochwasserpegels, deren Skalen (Teilungen) auf dasselbe Nullniveau bezogen sein müssen.

Das Pegelprofil.

An dieser Stelle sei der Ausdruck Pegel-profil erklärt: als der durch den Pegel oder in dessen Nähe gelegte bzw. gedachte Querschnitt des Flusses.

Die Verarbeitung der Wasserstandsablesungen.

Das große Erhebungsmaterial, das durch die regelmäßige Beobachtung der Pegel anwächst und bei der Zentralstelle der hydrographischen Institutionen zusammenläuft, ist daselbst nicht nur einer Prüfung und Sichtung zu unterziehen und für die Veröffentlichung vorzubereiten, sondern atich nach verschiedenen Gesichtspunkten zu ordnen und zu verarbeiten.

Wasserstandsniittel- und Grenzwerte.

(minus) in

Rechnung, ist also von der Summe der positiven, mit dem Vorzeichen -f- (plus) versehenen Wasserstände abzuziehen.

Zunächst sind gewisse Durchschnittswerte der Wasserstände (Mittelwerte) zu berechnen; so die Mittel der täglichen Morgen-(oder Mittags-)Ablesungen in jedem Monat (M o n a t s m i 11 e 1 ; mittlerer Monatswasserstand), wobei die etwa vorgenommenen , unregelmäßigen Zwischenablesungen nicht zu berücksichtigen sind und bei der Addition der Einzelablesungen die Wasserstände über Null von jenen unter Null zu sondern sind; die Summe der letzteren kommt mit dem Vorzeichen

In derselben Weise wird aus den täglichen Ablesungen oder aus den zwölf Monatsmitteln eines Jahres das Jahresmittel der Wasserstände (der mittlere Jahreswasserstand) abgeleitet.

Sind für eine Pegelstation mehrjährige ununterbrochene Beobachtungsergebnisse vorhanden, so bietet sich die Gelegenheit zur Ermittlung von mehrjährigen Durchschnittswerten der Monatsund Jahresmittel der Wasserstände.

In der folgenden Tabelle IX sind z. B. die zehnjährigen Mittelwerte aus der Periode 1894—1903

<i

LO

Die

Cb

ае^влирэщ

J9^sqooH

W asserstand in cm

Mur.

+ 141 I -133

+ 130 -152

s:

61 - II

Mur.

19-261 g.

-

7.

o

Wasserstandsmittel- und Grenzwerte.

-i

0 j -250

Jahr

- 55

- 76

- 21

Tabelle IX.

Monats- und Jahresmittel der Wasserstände in cm

J9qui9Z9(J

oequioAojq;

jgqo^o

•ioquie^deg

^snSny

ппг

шпГ

™Ж

ludy

j’Biuqgj

•гвшгвр

Periode bzw. Jahr

Graz.

-    75 - 31 + 19+ 11- 25 - 33 - 50 - 63- 85 -102

-    86 + 18 + 8 - 31 -100 -132- 87 - 54- 85 -116

_____i    ;__

-    11 |+ 44 j- 11 - 42- 75 - 99j— 37+ 9| 0

- 14

\-109\-109\

601 - 6S7-

0 OS

Puntigam.

— 239 — 237 —207 j —167 -124-134-167-171 — 184-194-215 -231 -189 -231 - 218 -202 1—122 -120 -150 -200 -2241-192 -167 -191 -214 -186

8 + 19 + 5 + 45 + 4|— 16 - 33 - 53 - 8|+ 27+ 24 + 17 + 3 + 19 + 11

Mur.

Wildon.

+ 114 - 59

+ 260 — 35

+146 + 24

Mur.

-110

+ 131

- 27 - 39

-103

+ 210

+ 791+ 7

Mur.

+ 20

+ 25

- 52

- 18

+ 34

+ 3 - 16

+ 30 + 23

- 83

- 45

+ 38

+ 46+ 14 + 13    0 I- 7

+ 53+ 8|— 17 + 14Î+ 39

+ 15 + 51

_ __

+84+79

+ 7- 6+30+14+46

46'— 55 j— 71

- 26

5+ 10

Landscha.

- 33 - 34

33

|+ 69 + 28

+ 2-4 + m + 24

- 39

+ 27

+ 45

+ 41+ 65

!+ 22 + 1

+ 34+ 28

Ehrenhausen.

1894—1903

1904

Differenz

1894—1903

1904

Differenz 1+

Tabelle IX (Fortsetzung).

- 23

50

52

1894—1903

II +

+ 34

OS +

- 20

1904

iss +

961— 97 — 70

- 44

881- 63

+    8 + 34 + 26 + 66

6+ 14 + 32 + 59+ 55+ 36|+ 36 + 27 + 26 + 12 + 4 + 24 + 141 | - 17 1+ 221+ 49+ 53 + 991+ 96+ 81+ 46+ 2ö|+ 53- 7э|+ 42 + 24 + 56 +250

7-

Differenz

1894—1903

1904

Differenz

1894—1903

1904

Differenz 1+ 29 + 551+ 39 + 67 !+ 37 + 26 + 10 — 11 + 26 + 53.+ 30 + 20 + 32 I + 109 | + 17

für einzelne Pegelstellen der Mur in Steiermark angegeben und denselben die Monats- und Jahresmittel eines Jahres (1904) gegenübergestellt.

Aus den Differenzen geht hervor, daß die Wasserführung der Mur in den meisten Monaten des Jahres 1904 bzw. im Jahres verlaufe reichlicher war als im zehnj ährigen Durch schnitte.

Es geht aber aus dem Vergleiche der Differenzen in den einzelnen Stationen untereinander noch hervor, daß das Verhalten der Wasserstände zu Graz scheinbar ein anderes war als in den Nachbarstationen, da sich die betreffenden Differenzen mit negativen Werten ergeben haben.

Nachdem an diesem Verhalten zehn Monate ihren Anteil hatten, so darf geschlossen werden, daß in der Elußstrecke zu Graz eine Veränderung, und zwar eine Vertiefung der Sohle des Flußbettes vor sich gegangen sein müsse. In der Tat tieft sich daselbst die Sohle seit Jahren aus, und zwar infolge der Flußregulierungsbauten , die dort ausgeführt worden sind.

daß

Erstreckt sich eine solche Abweichung der Differenzen z. B. nur auf die Wintermonate, dann ist unter Umständen damit ein Wink gegeben Eisanschoppungen, Eisgänge usw. einen Einfluß auf die Wasserstandsmittel ausgeübt haben.

Dies zur Kennzeichnung des Wertes, der u. a. den Mittelberechnungen für längere Perioden zukommt.

Aber nicht nur die Mittelwerte, sondern auch die Grenzmaße der Wasserstände verdienen unsere Beachtung : die höchsten und niedrigsten Wasserstände, die in den einzelnen Monaten eines Jahres bzw. im Verlaufe eines Jahres, einer Periode und während der ganzen Beobachtungsdauer abgelesen worden sind.

Verfügt man über langjährige Aufzeichnungen, so sind auch für die höchsten und niedrigsten Jahreswasserstände Durchschnittsmaße abzuleiten. Man erhält das mittlere Hochwasser- und das mittlere Niederwasser niveau für eine lange Reihe gleichbenannter Monate bzw. für eine lange Reihe von Jahren.

Daß aus einer langen Reihe von Aufschreibungen über Niederst- und Höchstwässer und aus ihren Mittelzahlen die wertvollsten Anhaltspunkte für die Projektierung von Plußregulierungen, von Hochwasserdämmen und Niederwasserbauten hervorgehen, bedarf wohl kaum einer besonderen Begründung.

Die Häufigkeit bzw. Dauer der Wasserstau«!«.

Für die gleichen Zwecke, aber auch für Zwecke der Flußschiffahrt ist oft die Kenntnis der Häufigkeit und der Dauer des Vorherrschens gewisser Wasserstände im Verlaufe eines Jahres oder im Verlaufe der Schiflfahrtsperiode von Belang. Ist es ja doch z. B. nicht gleichgültig, ob der für die Schiffahrt günstigste Wasser stand an fünf Tagen im Jahre oder an 200 Tagen zu gewärtigen ist, bzw. ob die Sperrung der Schiffahrt wegen zu niedrigen Wasserstandes im Verlaufe des Sommers an 20 oder an 100 Tagen verfügt werden muß.

Es ist also wichtig, die Dauer der Wasserstände oder, wie man es anders¹⁶ nennt, die Häufigkeit der Wasserstände zu berechnen.

Für diese Berechnung genügt es, wenn man die Wasserstandsdaten nach Niveauunterschieden von je 10 cm zusammenfaßt, so daß die Wasserstände

0 DIS

О) ф O)

T-H (M

von

я +10 »

я +20 „

usw.,

ferner die negativen Wasserstände

von

1 bis — 10,

„ —11 „ -20,

„    —21 „ -30

usw.

in je eine dieser Phasen zusammengezogen werden, die man mit -(-5, +15, +25 bzw. —5, —15, —25 bezeichnen kann.

Auf Grund der die täglichen Aufzeichnungen einer Pegelstation enthaltenden Tabellen läßt sich hierauf berechnen, an wieviel Tagen (oder Bruchteilen von Tagen¹) im Jahre Wasserstände in der Phase + 5, + 15, + 25 usw. abgelesen worden sind.

Die Zahlen, die man erhält, sind also Tage, bzw. sie bedeuten die Dauer der einzelnen Wasserstandsphasen im Verlaufe eines Jahres in Tagen. In der Reihe dieser Dauerzahlen wird nun immer eine die größte sein. Die dieser Zahl zukommende Wasserstandsphase nennt man den längstandauernden Wasser stand des Jahres - . ¹⁷ 18

Wie bereits erwähnt, kann mail diese Berechnung auch für einen Jahres ab s chn itt, etwa für die Sommer- oder Schiffahrtsperiode, ausführen. Man erhält dann den längstandauernden Wasser stand der Schiffahrtsperiode.

Hat man die Rechnungen für eine Reihe von Jahren durchgeführt, so ergeben sich mehrjährige Mittelwerte der Dauer der einzelnen Wasserstandsphasen und die zugehörigen mittleren längstandauernden Wasserstände der Jahres-bzw. der Schiffahrtsperiode.

Es ist früher darauf hingewiesen worden, daß die Bezeichnungen „Dauer der Wasserstände“ und „Häufigkeit der Wasserstände“ wechseln, bzw. daß eine einheitliche Bezeichnung für die bezüglichen Zahlenreihen fehlt.

Ist es einerseits begründet, von „Häufigkeits-zahlen“ zu sprechen, wenn gezählt wird, wie häufig ein gewisser Wasserstand im Verlaufe eines Jahres abgelesen worden ist (Zählung auf ganze Tage), so ist anderseits der Ausdruck Dauer prägnanter, wenn nach Tagen und Zehnteltagen ausgerechnet wird, wie lange im Verlaufe eines Jahres eine gewisse Wasserstandsphase in summa angedauert hat.

Da es vielleicht von Interesse ist, zu wissen, welcher Bezeichnungen sich diesbezüglich die älteste deutsche hydrographische Institution bedient, seien dem Jahrbuche des Zentralbureaus für Meteorologie und Hydrographie in Baden pro 1901 die folgenden Definitionen entnommen:

1. Die absolute Häufigkeit oder kurzweg die Häufigkeit der Wasserstände eines beliebigen Teilungsabschnittes am Pegel ist die Anzahl oder das Vorkommen der in diesen Abschnitt fallenden regelmäßigen Wasserstandsangaben für den be-trachteten Zeitraum nach Tagen oder nach Prozenten der Gesamtzeitdauer.

2.    Die Benetzungsdauer für eine gewisse Wasserstandshöhe am Pegel bedeutet die Zeitdauer, während welcher sich der Wasserspiegel im Laufe der Gesamtzeit über dieser Höhe bewegt hat, d. h. während welcher die Pegelplatte mindestens bis zur betreffenden Stelle benetzt war.

3.    Der Spielraum ist der Pegelteilungsabschnitt , an dem sich während der betrachteten Zeit die Wasserstände bewegt haben; sein Maß ist gleich dem Unterschied des Höchst- und Uiedrigst-standes für diesen Zeitraum.

4.    Die Spielraum mitte ist das arithmetische Mittel aus Höchst- und Niedrigststand.

5.    Der gemittelte Stand ist das arithmetische Mittel sämtlicher Wasserstände des betrachteten Zeitraumes.

6.    Der gewöhnliche Stand ist der Wasserstand, dem die Hälfte oder 50 °/o der Gesamtzeit als Benetzungsdauer zukommen, also diejenige Wasserstandshöhe, welche im Laufe der Gesamtzeit ebenso oft überschritten als nicht erreicht worden ist.

7.    Die mittlere absolute Häufigkeit oder kurzweg die mittlere Häufigkeit für gleich große, den Spielraum umfassende Pegelteilungs-abschnitte ist das arithmetische Mittel der absoluten Häufigkeiten für diese Abschnitte.

8.    Die mittlere Benetzungsdauer ist das arithmetische Mittel der Benetzungsdauer sämtlicher Wasserstände des Spielraumes.

Über die graphische Konstruktion der Häufigkeitskurven und Dauerlinien wird später (Seite 84) dip Rede sein.

Die Beharrungswasserstände.

müssen jene

Von den in dem vorigen Abschnitte besprochenen längstandauernden Wasserständen, d. i. von jenen, die im Verlaufe des Jahres bzw. einer Periode am längsten angedauert haben und daher am Pegel am häufigsten abgelesen worden sind Wasserstände genau unterschieden werden, die ununterbrochen eine längere Zeit hindurch anhalten. Man nennt sie Beharrungswasserstände. Auch diese haben ihre Bedeutung.

Denkt man sich, es werde. in einer längeren Flußstrecke an allen Pegelstationen durch mehrere Tage stetig ein und derselbe Wasserstand erhoben, so hat man es mit einem Ruhezustand, mit einem Beharrungszustande in der Wasserführung des Flusses zu tun. Die während eines solchen Zustandes an den einzelnen Pegeln abgelesenen Wasserstände sind sogenannte korrespondierende Wasserstände.

Korrespondierende Wasserstände ; Pegelrelationen.

indem man sich die Relationslinien

Hat man für zwei oder mehrere benachbarte Pegel einer Flußstrecke mehrere korrespondierende Wasserstände in verschiedenen Höhenlagen gefunden, so läßt sich hieraus die gegenseitige Beziehung der Pegellesungen zueinander, d. i. die P ege Ire la ti on, bestimmen

zeichnerisch ermittelt, wie dies in der nachstehenden Abb. 10 dargestellt ist.

Man kann aus solchen Relationslinien die etwa unbekannten (nicht zur Aufzeichnung gekommenen) Wasserstände der Station В aus jenen der Station А ableiten ; auch läßt sich aus den Relationslinien schließen, wie hoch der Wasserstand in der fluß-

abwärts gelegenen Station В sich stellen wird, wenn er in der oberen Station A ein gewisses Maß erreicht hat. Diese Vorausbestimmung der Wasserstände hat namentlich für den Lastenverkehr zu Wasser und bei Hochwasser eine besondere Wichtigkeit. Es wird hievon noch später die Rede sein.

_3

Pegel station A

o"

1°

\=

Pegel.station

Abb. 10. Pegelrelationslinie (die doppelt geringelten Punkte entsprechen Beharrungsständen von langer Dauer).

man kann sie alle unter der

Die Relationslinien sind bei geschiebeführenden Flüssen sehr veränderlich und bedürfen daher von Zeit zu Zeit einer Richtigstellung, wie dies auch bei allen vorbesprochenen Mittelwerten und Grenzmaßen der Wasserstände Bezeichnung charakteristische Wasserstände zusammenfassen —- der Fall ist.

Niederwasser, Mittelwasser und Hochwasser.

81

Niederwasser, Mittelwasser und Hochwasser.

Die eben besprochenen charakteristischen Wasserstände bezeichnen für jeden Pegel ganz bestimmte Niveaus, da sie entweder die Mittel aus einer Reihe von Pegellesungen oder die bekannten äußersten Grenzen der Wasserstandsschwankungen für die ganze Beobachtungsperiode bzw. für einen gewählten Teil derselben darstellen.

Unsicher dagegen sind die allgemeinen Bezeichnungen Ni e d e rwa s s er, Mittelwasser und Hochwasser hinsichtlich ihrer Niveaulage. Man versteht unter diesen Benennungen meistens gewisse Zonen der Wasserstandsschwankung und muß ihnen ein Beiwort anfügen, wenn man sie auf ein Niveau begrenzen will.

Will man z. B. unter „Nieder was ser“ den seit dem Bestände eines Pegels überhaupt abgelesenen niedrigsten Wasserstand, unter „Hochwasser“ etwa das Mittel aus allen im Verlaufe der letzten zehn Jahre abgelesenen Jahreshöchstständen verstehen, so muß dies ausdrücklich gesagt werden.

Ebenso muß der Begriff „M i 11 e 1 w a s s e r“ stets präzisiert werden, wenn man damit eine genaue mittlere Wasserstandslage bezeichnen will.

Man kann z. B. — und dies ist der häufigste Fall — das Mittelwasser als das arithmetische Mittel aus den täglichen Frühablesungen (oder Mittagsablesungen) einer Reihe von Jahren ableiten ; oder man bezeichnet den der mittleren sekundlichen Wassermenge einer gewählten Periode (siehe Seite 96) entsprechenden Wasserstand als Mittelwasser; schließlich ist es auch zulässig, denjenigen Wasserstand als Mittelwasser zu wählen, der im Verlaufe einer mehrjährigen Periode ebenso oft über-

Brauer, Grundzüge der Hydrographie.

schritten wie nicht erreicht worden ist. Dieser Wasserstand, dem die jährliche Dauerzahl von 365

---== 182,5 Tagen zukommt, ergibt sich aus den

2

Häufigkeitszahlen (siehe Seite 75) bzw. aus der Dauerkurve (Seite 85), indem man die Ordinate bei 182,5 zieht. Ihr Schnittpunkt mit der Dauerlinie bezeichnet den Mittelwasserstand. Den aus der Dauerlinie abgeleiteten Mittelstand nennt man auch den gewöhnlichen Wasserstand¹⁹ (siehe Seite 78, Nr. 6) ; in dieser Benennung liegt allerdings kein Merkmal für ihre Bedeutung.

Auf die Begriffe Niederwasser, Mittelwasser und Hochwasser als Zonen der Wasserstandsschwankung zurückgehend, sei bemerkt, daß die Zonengrenzen zwischen Nieder- und Mittel-, bzw. zwischen Mittelund Hochwasser gleichfalls stets erst gewählt werden müssen, wenn man sich in nähere Erörterungen über die Zonen einlassen will.

In den Jahrbüchern des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien sind z. B. der Betrachtung über die Dauer der Nieder-, Mittel- und Hochwässer im Verlaufe eines Jahres im Vergleiche mit einer längeren Periode die folgenden Zonengrenzen zugrunde gelegt :

Bezeichnen z. B. für eine bestimmte Pegelstation lim und Kin die aus der zehnjährigen Beobachtungsperiode berechneten mittleren Werte für Hoch-, Mittel- und Niederwasser, so lassen sich die äußersten Grenzen, innerhalb deren sich die Mittelwasser bewegen, annehmen mit

taxi

hmax ~ł~ hm

hini ——

als obere,

hm2 —

hm “8 Knin

als untere Grenze.

Die gesamte Wasserstandsamplitude dieser Be-obaclitungsstation ist hiedurch in drei Zonen geteilt, und zwar umfaßt die Zone der Hochwässer alle jene Wasserstände, deren Niveau höher als hm gelegen ist ; die Mittelwasser bewegen sich zwischen den Grenzen hmx und hlll2i und endlich gehören der Zone der Niederwässer alle jene Wasserstände an, die niedriger sind als hm2.

Graphische Darstellungen.

Die Betrachtung über die Pegelrelationen hat uns auf den Weg der zeichnerischen (graphischen) Darstellung geleitet. Er führt in den meisten Fällen rascher sum Ziele als der Weg der Rechnung und versinnlicht die Zustände und Vorgänge in anschaulicher, augenfälliger Weise.

Während z. B. eine tabellarische Darstellung der an einem Pegel täglich abgelesenen Wasserstände nur ein geübtes Auge die Wasserstandsschwankungen erkennen läßt, gibt eine Zeichnung nach Art der nachstehenden Abb. 11 jedermann sofort eine klare Darstellung derselben.

Die Linie OP (Ordinatenachse) bedeutet die Pegelteilung im verjüngten Maßstabe. Durch die Nullinie des Pegels ist eine Horizontale (die Abszissenachse) gelegt, auf welcher in gleichen Abständen die Beobachtungstage angereiht sind. Trägt man für jeden Tag die Pegellesung auf und verbindet die so erhaltenen Punkte durch gerade Linien oder durch einen Kurvenzug, so erhält man die Wasserstandslinie oder Pegelkurve für den betreffenden Zeitraum. Die Monatsmittel der Wasserstände erscheinen auf dem Bilde als horizontale Linien von der Länge, die ein Monat auf der Darstellung einnimmt ; das Jahresmittel als eine Horizontale von der Länge des Jahres.

J. 10. 1?.    20. 25 }0.?1. ?    10 1?    20. 25.26. f Ю

tb!

tsrr|.

Mcnvèt

O'

Moj iat ф t.te

-о?

-I

Jänner.

■febroar

März.

Abb. 11.

Auch die Häufigkeit bzw. die Dauer der Wasser stände läßt sich graphisch in einem Koordinatensystem wie das eben beschriebene, wennschon in einem anderen Maßstabe, darstellen.

Die nächstfolgende Abb. 12 erläutert die Darstellungsweise. Im horizontalen Sinne sind die Tage, im vertikalen Sinne die Wasserstandsstufen und in den Stufenhöhen die denselben für den Zeitraum eines Jahres (einer Periode) zukommenden Häufigkeitszahlen von der Vertikalachse aus horizontal aufgetragen. Hiedurch ergibt sich die Häufigkeitskurve (siehe Seite 77, Nr. 1). Werden aber diejenigen Zahlen im gleichen Sinne aufgetragen, die angeben, wie oft bzw. wie lange die einzelnen Wasserstandsstufen im Verlaufe eines Jahres (einer Periode) überschritten waren (Benetz 11 ngsdauer), so erhält man die Dauerlinie (siehe Seite 78, Nr. 2).

Will

man die Wasserstandsverhältnisse eines Jahres für einen ganzen Flußlauf in ihren charakte-

-t-3

ro

Nn

Wasserstands -Stuten Häufigkeit

_in Tagen.

Benetzungs -Bauer in Tagen.

Wasserstands -Stufen Häufigkeit in Tagen. Benetzungs-Bauer mTagen,

Wasserstands-Stufen. Häufigkeit in Tagen. Benetzungs -Bauer in Tagen ■

Wasserstande

кг

Vu

Г7.1Х

182,7. Jse.

+ + + + + + + + + + + \Л Njl \Л NJ1 \Л Nji Nil NJ1 \Л NJ1 \л

7-    P    Г    9    *    +-    f ~    +-    V-    -7:

r—    -«Î    ''О    "S’    O'    O'    Г'    NO    oOj

V    T-    Г—    CM    CM    (M    K\ KN    -t    lf\    4)

95    16'2 54-7

j+ 8? 16-7 10?-4 + 7? 21-4 124-8 + 6?    25'2 148-0

+ 55 51OI79O + 4? 44? 2259 + 5?    58-8 2625»

+ 25 52-7 295-0

+ 15 57-0552-0! + 5    27-0 559-0

- 5    60565-0

^soberiaont. gewöhnt. W.St

Tag

cd -

1oo

2oo

500

Abb. 12. Häufigkeitskurve und Dauerlinie (die Häufigkeitszahlen sind aus den täglichen Wasserständen berechnet; die Zahlen für die Benetzungsdauer ergeben sich aus der Summation der Häufigkeitszahlen von oben nach unten).

ristischen Momenten graphisch darstellen, so hat ein im Verlaufe des Jahres beobachteter Beharrungswasserstand als (horizontale) Grundlinie (Basis) der Aufzeichnungen zu dienen. Trägt man auf dieser Grundlinie die Entfernungen der einzelnen Pegel im verjüngten Maßstabe auf, zieht durch die so erhaltenen

£ Höchster bisher beobachteter Wasserstand.

M Höchster Wasserstand des Jahres 1901.

SebenfiÜHCe

bärgst andauernder Wasser

H stand der Schiffahrts période.

w Niedrigster Wasserstand des Jahres 1901.

Nie

drigster bisher beohach teter Wasserstand.

X.

SS

«4i

'5

Æ.    ,u

gü-y.»»    ly Oy

л]

Htharrv

Gefälle des Längevprofiles in ⁰^o

2 23

ff*

Is

i'W

rJ7

Kilometrierung

■s-

V/

/7

¹ /ё

\S

%13. L

АЪЪ. 13.

Punkte Senkrechte auf die Basislinie, so stellen diese Senkrechten die Pegel vor. Die Nullpunkte der

Pegel ergeben sich aus den Pegellesungen am Tage des Beharrungswasserstandes, indem man diese Wasserstände im verjüngten Maßstabe (etwa 1 : 100) von der Basislinie nach oben ( + ) oder unten (—) aufträgt. Hat man dann die einzelnen Pegelskalen von Null nach oben und unten geteilt, so kann man alle charakteristischen Wasserstände des Jahres und auch mehrjährige Vergleichswasserstände durch Linienzüge darstellen und erhält hiedurch Anhaltspunkte für die Beurteilung der Wasserverhältnisse eines Jahres im Vergleiche mit den durchschnittlichen Beobachtungsergebnissen. Durch die Eintragung des Beharrungsstandes eines früheren Jahres läßt sich auch ein Schluß auf etwaige Sohlenveränderungen ziehen (Abb. 13, Seite 86).

Nicht immer aber kann man aus dem Vergleiche von Beharrungs wasserständen zweier Jahre ohne weiteres auf Veränderungen der Flußsohle schließen, da ja auch Profilveränderungen anderer Art und das Verhalten der Nebenflüsse auf die Gestaltung der Linienzüge einwirken. Sicherer sind solche Schlüsse aus den Mittelwerten zu ziehen. Es ist darüber schon vorhin gesprochen worden (siehe die Tabelle IX); aber da hier von graphischen Darstellungen die Rede ist, so sei auch in diesem Punkte nach derselben

gegriffen.

Die Abb. 14 (nächste Seite) stellt den Gang der zehnjährigen Durchschnittsmaße der Monatsmittel und der monatlichen Niederst- und Höchststände zu

Hainburg an der Donau für zwei aufeinanderfolgende Dezennien dar (1876 —1885 und 1886—1895). Fast durchaus ist eine Steigerung der Mittelwerte im zweiten Dezennium zu erkennen. Hieraus läßt sich wTohl mit Sicherheit auf eine Sohlenhebung in der betreffenden Stromstrecke schließen.

¹

Das Niveau des Aufsteigens und des Zuströmens liegt stets in einiger Höhe über der Erdoberfläche, in der mittleren Wolkenregion etwa.

²

Ferrel meint, daß die Größe der Regentropfen in

³

allen Fällen ein Maß für die Geschwindigkeit der aufsteigenden Bewegung der Luft ist. Sind die Tropfen klein, so ist letztere nur schwach, fallen große Tropfen, so ist

⁴

dies ein Zeichen, daß die aufsteigende Bewegung kräftig genug ist, die kleineren am Fallen zu hindern. Lenard hat diesen Vorgang durch Versuche quantitativ vollkommen erläutert. Met. Z. 1904, S. 260.

⁵

rauer, Grundzüge der Hydrographie.

⁶

„Verzeichnis der Flächeninhalte der norddeutschen Stromgebiete“ ; herausgegeben vom Königlich Preußischen Ministerium für Landwirtschaft, Domänen und Forste. Mit 42 Karten der Stromgebiete und einer Übersichtskarte. Berlin 1893. — „Verzeichnis der Flächeninhalte der Bach-und Flußgebiete im Königreiche Bayern“, mit einem Flußgebietsatlas 1:200000; bearbeitet und herausgegeben vom Königlich Hydrotechnischen Bureau in München, 1904 bis 1905. — „Die Flächeninhalte der Flußgebiete Württembergs“, mit einer Übersichtskarte; Supplementband 1883 der Württembergischen Jahrbücher für Statistik und Landeskunde. Stuttgart 1884. — „Die Flächeninhalte der Flußgebiete des Großherzogtums Baden“, mit einer hydrographischen Übersichtskarte; 4. Heft der „Beiträge zur Hydrographie Badens“. Karlsruhe 1886. — „Flächenverzeichnis“, Beilage zum ersten Heft der „Beiträge zur Hydrographie Österreichs“ : Übersichtskarte der hydrographisch ergänzten österreichischen Flußgebiete 1:750000. Wien 1896 usf. usf.

⁷

"Über Flächenmessen siehe den 12. Band der „Bibliothek der gesamten Technik“ : Wilh. Miller, „Die Vermessungskunde“. Ein Taschenbuch für Schule und Praxis, 2. Auflage. Jänecke, Hannover.

⁸

Man begnügt sich häufig mit einer Teilung von

⁹

zu 2 cm, auch von 5 zu 5 cm.

¹⁰

   Siehe das „Zentralblatt der В au Verwaltung“ 1893, S. 542 und das „Handbuch d Ingen.-Wissenschaften“ ; Abschn. Wasserbau; 4. Aufl., 1. Band.

¹¹

   Siehe das „Zentralblatt der Bauverwaltung“ 1896, S. 572 und wie vorher Note 1.

¹²

   Siehe Anleitung zur Aufstellung und Behandlung selbstregistrierender Wasserstandszeiger (Limnigraphen).

¹³

Herausgegeben vom К. K. Hydrographischen Zentralbureau in Wien; 1905.

¹⁴

rauer, Gruiadzüge der Hydrographie,

¹⁵

Siehe das „Zentralblatt der Bauverwaltung“ 1896, S. 202 und 1897, S. 93, und das „Handbuch d. Ingen.-Wissenschaften“; Abschn. Wasserbau; 4. Auf!., 1. Band.

¹⁶

Siehe das „Handbuch der Ingen.-Wissenschaften“ -, Abschn. Wasserbau; 4. Aufl., 1. Band.

¹⁷

   Das Hydrographische Zentralbureau in Wien berechnet die Dauer der Wasserstände auf Zehnteltage genau; siehe die Jahrbücher. In den Jahrbüchern der Preußischen Landesanstalt für Gewässerkunde ist die Häufigkeit der Wasserstände nur auf ganze Tage berechnet, und sind die Wasserstandsabstufungen nicht von 10 zu 10, sondern von 20 zu 20 und mehr Zentimetern bemessen. Siehe auch den 1. Band der „Besonderen Mitteilungen“ der Landesanstalt. Berlin 1906. Hr. 1 : Bindemanns Aufsatz über die Häufigkeit der Wasserstände.

¹⁸

   Nach dem „Handbuch der Ingen.-Wissenschaften“ ; Abschn. Wasserbau; 4. Aufl., 1. Band, auch „Scheitelwert“ oder „dichtester Wert“ benannt.

¹⁹

Handbuch der Ingenieur-Wissenschaften: „Der Wasserbau“; 4. Aufl., 1. Bd., S. 263.

Das hydrologische Jahr (Ahflu&jahr).

Die Abb. 14 zeigt aber — von den Sohlenveränderungen ganz abgesehen — noch etwas anderes.

ff

41L

tl о

-I

Danner

Tebroar

März .

April.

‘5 э

S n Abb. 14.

Doli.

Aoqost

Septerrj:

Oktober

Nloverrjb:

Lezemb.

• am

Sie weist infolge des Verlaufes der Niederst- und Mittelwasser darauf hin, daß die Wasserführung der Donau bei Hamburg durchschnittlich im Dezember spärlichsten ist, daß sie bis Juni zunimmt und

hierauf bis zum nächsten Dezember wieder kontinuierlich kleiner wird. Eine Untersuchung gleicher Art hinsichtlich der übrigen österreichischen Donaupegel hat ergeben, daß längs der österreichischen Donaustrecke die Erscheinung, daß die spärlichste Wasserführung in die Wintermonate fällt, einheitlich ist. Wir können also behaupten, daß sich die Jahresschwankung der Wasserstände der Donau von Dezember bis Dezember bzw. von Januar bis Januar vollzieht und haben Grund genug, diesem Zeiträume eine charakteristische Bezeichnung zu geben. Wir nennen ihn das hydrologische Jahr.

Das hydrologische Jahr ist nicht für alle Gewässer dasselbe ; es ist vielmehr ein Charakteristiken für gewisse Systeme von Gewässern.

Die Alpenflüsse haben ein anderes hydrologisches Jahr als die deutschen Tieflandflüsse. So reicht das hydrologische Jahr der deutschen Weichsel, der Elbe, Weser, Ems von September bis August, jenes der Oder, des unteren Rheins von Oktober bis September und fällt das Höchstmaß der Wasserführung auf die Monate Februar bis April. Am oberen Rhein (schon bei Mannheim) macht sich der Gebirgscharakter des Gebietes geltend (Mindestmaß der Wasserführung, wie bei den meisten österreichischen Zuflüssen der Donau, im Februar, Höchstmaß im Juni), während die obere Donau (bei Tuttlingen) ihre kleinste Wasserführung im September, ihre größte im April hat.

Das hydrologische Jahr, das also für verschiedene Gewässer verschieden begrenzt ist, kann nur für rein hydrologische Untersuchungen zur Grundlage genommen werden. Bei Untersuchungen über die Beziehungen zwischen Niederschlag und Abfluß ist es nicht anwendbar, weil das meteorologische Jahr mit dem Solarjahre identisch ist; daher man auch bei den

Betrachtungen über die Wasserverhältnisse meist das Solarjahr beibehält.

Die oben angegebene Begrenzung des hydrologischen Jahres ist übrigens in der Praxis nicht die übliche ; der Einheitlichkeit und anderer Umstände wegen beginnt z. B. das von der Preußischen Landesanstalt für Gewässerkunde festgesetzte hydrologische Jahr mit dem 1. November, da im November meist Prost und der erste Schnee eintritt.

Das Österreichische Hydrographische Zentral-bureau hat den 1. Dezember als den Beginn des hydrologischen Jahres festgesetzt, legt aber dieses Jahr nur den Berechnungen über die Dauer der Wasserstände zugrunde, die überdies nach den Wintermonaten Dezember bis Februar und der Schifffahrtsperiode, März bis November, getrennt durchgeführt werden, um die Wirkungen der Eiserscheinungen auf die Dauerwerte der Schiffahrtsperiode auszuschalten.

Die Wussermenge.

Die großen Schwankungen, denen die Wasserstände der Gerinne unterworfen sind, rühren, wie bereits erwähnt, von der, je nach den Witterungserscheinungen (Niederschlägen und Temperaturen) schwankenden Ergiebigkeit der Quellen, des oberflächlich abfließenden Regenwassers und des Grundwassers her. Sie sind daher von der zuströmenden Wassermenge abhängig. Je mehr Wasser dem Flußbette zuströmt, desto höher steigt der Wasserstand.

Unter der Wasser menge eines Flusses versteht man den Rauminhalt des einen bestimmten Querschnitt des Flusses in einer Sekunde durchströmenden Wassers. Die Einheit der Wassermenge ist das Kubikmeter (cbm).

das Flußprofil

querschnitt Stunde durchströmende Wassermenge stündliche Wasser menge

Von der für einen bestimmten Wasserstand ermittelten sekundlichen Wassermenge ausgehend, läßt sich für denselben Wasserstand die den Flußin einer d. i. die aus dieser die 24stündige oder Tageswassermenge und schließlich aus dieser die Wassermenge für einen längeren Zeitraum ableiten.

Beträgt die Wassermenge eines Flusses bei dem Wasserstande +120 cm per Sekunde 1 cbm, so beträgt sie in der Stunde 1 X 60 X 60 = 3600 cbm, in 21 Stunden 3600 X 24 = 86400 cbm usw..

Die Wassermenge eines Flusses ist zunächst von der örtlichen Lage des Flußquerschnittes abhängig. Je weiter talabwärts das Profil gelegen ist, desto größer ist das Niederschlagsgebiet, aus welchem die Wasseradern und Quellen Zuströmen, desto größer die Anzahl der Neben- und Zuflüsse, um so größer also auch die Wassermenge, die das Flußprofil durchströmt.

Wie die Wassermenge mit der Größe des Niederschlagsgebietes zunimmt, das läßt sich in einer allgemeinen Formel nicht ausdrücken.

Ebensowenig wie in dieser Hinsicht eine einheitliche Verhältniszahl gefunden werden kann, ist auch eine einheitliche Verhältniszahl, die angibt, wieviel von der Niederschlagsmenge in den offenen Gerinnen zum Abflüsse gelangt, nicht annehmbar -, denn auch diese Verhältniszahl wechselt von Ort zu Ort, von Profil zu Profil und kann nur durch eine direkte Messung der Abflußmengen bestimmt werden. Sie ist dann auch nur für das Meßprofil strikte gültig. Über das Verhältnis der Niederschlags- zur Abflußmenge wird später noch die Rede sein.

Die Beziehung zwischen Wassermenge und Wasserstand.

Die Wassermenge eines Flusses steht aber, wie gesagt, auch in einer direkten'B e z i e h u n g zu dem Wasserstande. Es leuchtet dies sofort ein, wenn man bedenkt, daß die Wassermenge Q nichts anderes ist als das Produkt aus der Fläche F des nassen Querschnittes des Flusses und der Geschwindigkeit V, mit welcher das Wasser dahinfließt. Es ist

Q= F ■ V,

wobei V den Weg bedeutet, den das Wasser in der Sekunde zurücklegt.

Um nun das Verhältnis

Da nun die Fläche F bei höheren Wasserständen größer ist als bei niedrigen und, nebenbei bemerkt, auch die Geschwindigkeit bei höheren Wasserständen größer ist als bei niedrigen, so muß auch die abfließende Wassermenge mit der Zunahme des Wasserstandes größer werden, zwischen dem Wasserstande und der Wassermenge zu bestimmen, muß die Wassermenge bei verschiedenen Wasserständen gemessen oder auf rechnerischem Wege (unter Anwendung hydraulischer Formeln) ermittelt werden.

Man mißt aber aus leicht begreiflichen Gründen gewöhnlich nicht die Wassermenge direkt, sondern ihre zwei Faktoren : die nasse Profllfläche und die Abflußgeschwindigkeit. Die Messungsvorgänge sollen Gegenstand des Abschnittes C sein.

Hat man die sekundlichen Wassermengen (Q) für eine größere Anzahl von Wasserständen (h) (mindestens für drei verschieden hohe Niveaus) ausgemittelt, dann ergibt sich das Verhältnis der Wassermenge Q zum Wasserstand h aus der Gleichung:

Q — a + bh + ch².

Man nennt diese Formel die Gleichung der Abflußmengenkurve oder kurzweg die Konsumtionsgleichung.

Sind in dieser Formel zunächst die Größen Q und 1i für mehrere Fälle bekannt (gemessen), so können die Größen a, b und c, die sogenannten Konstanten, bestimmt werden.

Um die drei Unbekannten zu erhalten, bedürfen wir mindestens dreier Gleichungen. Fs muß also die Wassermenge für dreierlei Wasserstände bekannt sein.

Kennt man die Wassermenge für mehr als drei Wasserstände, so ist zur Bestimmung der drei Konstanten die Durchführung einer komplizierten Ausgleichsrechnung (Methode der kleinsten Quadrate) erforderlich.

Man kann dies aber vermeiden, wenn man sich zur Darstellung der Konsumtionskurve des graphischen Weges bedient.

Trägt man in einem Koordinatensystem (Abb. 15), in welchem die Wasserstände die Ordinaten, die Wassermengen die Abszissen bedeuten, die gemessenen Wassermengen in der Höhe der zugehörigen Wasserstände auf, so erhält man eine Anzahl von Punkten, durch welche sich eine vermittelnde, stetig gekrümmte Linie — die Abflu ß mengenkurve oder Konsumtionskurve — legen läßt.

Wählt man aus der Reihe von Punkten drei aus, die gut in die Kurve hineinfallen und möglichst weit voneinander entfernt sind, wie z. B. die Punkte pv p₂ und p₃ in der Abb. 15, und setzt man die denselben entsprechenden Wasserstände und Wasser-mengen in die obige Gleichung ein, so erhält man drei Gleichungen:

Q, = « + ЪЪ₁ + ch\ Q₂ = а + Ыг₂ + ch\ — a 4" hli.ä + eh“,

1/1

1/1

100

200

?00"^ek

=-*- Wa.s5errnengen

Abb' 15. Abflußmengenkurve; Konsumtionskurve.

'Pi

aus welchen man nach den bekannten einfachen Methoden die drei Unbekannten а, b und c berechnen kann.

Außer der eben besprochenen analytischen Form der Konsumtionsgleichung sind von zahlreichen Autoren andere Formen empfohlen worden, die aber in der Praxis wenig Eingang gefunden haben und daher hier nicht näher besprochen werden können. Sie beruhen auf verschiedenartigen Anschauungen über die Gestalt der Konsumtionskurve.

Alle diese Gleichungen lassen sich nach Art der Abb. 15 graphisch darstellen — man erhält die genauen Konsumtionskurven, aus welchen man für sämtliche Wasserstände die zugehörigen sekundlichen Wassermengen unmittelbar entnehmen kann. Es muß bezüglich dieser Kurven noch folgendes betont werden :

1.    Sie gelten, streng genommen, nur für Wasserstände, die innerhalb der Wasserstandsgrenzen hegen, für welche die Wassermengen tatsächlich gemessen worden sind. Über dem höchsten Messungswasserstand und unter dem niedrigsten ist der Gang der Kurve unsicher. Soll die Kurve für niedrige und für höchste Wasserstände Gültigkeit haben, so muß die Kurve auf Messungen beruhen, die bei niedrigen und bei höchsten Wasserständen durchgeführt worden sind.

2.    Sie gelten nur so lange, als sich in dem Messungsprofile, welchem sie zugehören, keine wesentlichen Veränderungen (Anschotterungen, Austiefungen) vollzogen haben. Soll eine Kurve lange Zeit Gültigkeit haben, so muß sie auf Messungen in einem unveränderlichen — möglichst gleichbleibenden Profile beruhen.

Profilver-

umgekehrt

Wo ein stetiges Verhalten des Profils nicht nachweisbar ist, oder änderungen stattgefunden haben, dort muß von Zeit zu Zeit die Wassermengenkurve auf Grund von neuen Messungen überprüft bzw. neu bestimmt werden.

Wie bereits erwähnt, bildet die Gleichung für die sekundliche Wassermenge den Ausgangspunkt für die Berechnung der Tagesabfluß menge, indem man das für eine Sekunde berechnete Volumen mit 60 X 60 X 24 = 86 400 multipliziert. Da die Pegel'in der Regel einmal im Tage abgelesen werden, so lassen sich auf Grund der Tagesablesungen die täglichen Abfluß quanti täten bewerten.

Die Summe aller Tagesabflußmengen in einem Monate gibt die Monatsabflußmenge, die Summe aller Tagesabflußmengen in einem Jahre gibt die Jahresabfluß menge für das betreffende Pegelprofil.

Dividiert man die Monatsabflußmenge durch die Anzahl der Tage im Monate mal 86 400, so erhält man die mittlere sekundliche Monatsabfluß

menge*, dividiert man die Jahresabflußmenge durch die Anzahl der Tage im Jahre (365, 366) und durch 86 400, so resultiert die mittlere sekundliche Jahre sab fl uß in enge, die bei vielen hydrologischen Untersuchungen die Hauptrolle spielt.

Diese Mittelmengen lassen sich aber nicht nur aus den Tagesmengen ableiten. Es genügt in den meisten Fällen, wenn man die mittlere sekundliche Monatswassermenge unmittelbar aus der Konsumtionsgleichung herleitet, indem man für h das Monatsmittel der Wasserstände einsetzt. Die so erhaltene mittlere Monatsabflußmenge multipliziert mit der Anzahl von Sekunden im Monate gibt uns die gesamte Abflußmenge des betreffenden Monates.

Addiert man die Monatsabflußmengen der zwölf Monate eines Jahres, so erhält man die Gesamtabflußmenge des Jahres. Diese dividiert durch die Anzahl der Sekunden im Jahre ergibt die mittlere sekundliche Jahresabflußmenge.

Annähernd läßt sich die sekundliche Jahres-menge auch aus dem Jahresmittel der Wasserstände

bewerten, indem man diesen Mittelwasserstand oder einen anderen der vorhin (Seite 81 und 82) erörterten Mittelwasserstände in die Konsumtionsgleichung einsetzt¹.

Die Beziehung zwischen Niederschlag und AbfluEî.

Es ist im Verlaufe der Ausführungen des öfteren von dem Verhältnisse zwischen der Niederschlagsund der Abflußmenge die Sprache gewesen.

Wir sind nun so weit, daß wir auf dieses Verhältnis näher eingehen können, da wir nun wissen, wie wir die Niederschlagsmenge für ein gewisses Gebiet und wie wir die Abflußmenge für ein gewisses Flußprofil (Pegelprofil) zu bestimmen haben. Das betreffende Gebiet ist das Niederschlagsgebiet des Flusses von den Quellen bis zu dem fraglichen Pegelprofil, mit Einschluß der Gebiete aller oberhalb des Pegelprofiles einmündenden Neben- und Zuflüsse.

Der Zeitraum, für welchen wir die Verhältniszahl berechnen wollen, sei ein bestimmtes Solarjahr (1. Januar bis 81. Dezember).

Die mittlere Jahresniederschlagshöhe für das Gebiet sei nach irgendeiner der im ersten Abschnitt erläuterten Methoden bereits ausgemittelt ; sie sei mit H bezeichnet.

Die gesamte Jahresabflußmenge sei für das gewählte Flußprofil bei^echnet ; dividiert man diese durch die Fläche des Niederschlagsgebietes, so erhält man

die mittlere Jahresabflußhöhe für das Gebiet ; sie sei mit h bezeichnet.

auch das Abflußvermögen

Das Verhältnis h : H ist nun nichts anderes als das gesuchte Verhältnis zwischen Niederschlag und Abfluß. Es ist der Abflußkoeffizient oder der Ab fl uß faktor genannt. Man erhält das Verhältnis auch, wenn man die gesamte Jahresabflußmenge unmittelbar durch die gesamte Jahresniederschlagsmenge dividiert.

Ein Beispiel:

Die Fläche des Inngebietes bis Schärding beträgt F = 25619,6 qkm.

Die Gesamtabflußmenge des Inn betrug bei Schärding im Jahre 1904:

Q = 21,236 558 400 cbkm.

Die Division — ergibt die mittlere Abflußhöhe für das

in Rede stehende Gebiet mit

h = 829 mm.

Die mittlere Niederschlagshöhe ist nach einer der im Abschnitte A besprochenen Methoden mit

H — 1212 mm

berechnet worden. Das Verhältnis:

h:H =

829

1212

ergibt sich mit 0,68, welche Zahl den Abfluß -koeffizienten für den Inn bei Schärding, und zwar für das Jahr 1904, vorstellt.

Auf dem gleichen Wege wurden die in der Tabelle X (Seite 99 und 100) zusammengestellten Abflußkoeffizienten gefunden.

Tabelle X. Abflußkoeffizienten.

Flußgebiet

Jahr (oder Periode)

Abfluß

koeffizient

Donau bis Engelhartszell . .

1904

0,50

1898

0,57

1900

0,57

Donau bis Stein

1901

1902

0,46

0,54

0,54

1903

0,56

1897

1898

0,63

1899

0,58

0,55

Donau bis Wien

1900

0,56

1901

0,45

>0,54

1902

0,50

1903

0,52

1904

0,53

1900

0,83

1901

Inn bis Innsbruck

0,75

1902

0,81

0,81

1903

0,79

1904

0,88

1900

0,76

1901

Inn bis Kufstein

0,67

1902

0,72 0,72

1903

0,68

1904

0,75

Inn bis Schärding.....

Salzach bis Oberndorf. . . Traun bis Lambach.... Traun bis Gmunden. . . . Traun bis Wels......

1904

1904

1903

1904

1904

0,68

0,82

0,68

0,80

0,65

Tabelle X (Fortsetzung).

Flußgebiet

Jahr (oder Periode)

Abfluß

koeffizient

Ager bis Kammer

1896—1903

0,68

1904

0,66

Enns bis Enns

1904

0,68

March bis Rohatetz

0,28 } 0,29

1897

1902

1903

0,27

0,32

Drau bis Villach

0,71

1901

1902

1903

1904

0,73

0,75

0,60

0,78

Rhein bis Lustenau .

1897

0,78

1901

0,70

Etsch bis Trient

1903

0,64

1904

0,86

0,75

1905

0,83

Elbe bis Tetschen Moldau bis Prag

Anmerkung: Die Daten sind den Jahrbüchern des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien entnommen.

Mehrjähriges Mittel Mehrjähriges Mittel

0,28

0,24

Einer in dem ersten Bande der „Gesonderten Mitteilungen“ der Preuß. Landesanstalt für Gewässerkunde in Berlin enthaltenen Arbeit H. Kellers, betitelt „Niederschlag, Abfluß und Verdunstung in Mitteleuropa“, ist die Tabelle XI auszugsweise entnommen, in welcher die Abflußkoeffizienten der mitteleuropäischen Flußgebiete systematisch aneinandergereiht sind.

Tabelle XI.

Flußgebiet

Zahl

der

Jahre

Abfluß

koeffizient

Flaclilandsgebiete.

Obere Netze (oberhalb der Küddow-

mündung)............

Ossa bis Dombrowken.......

Warthe bis Landsberg.......

Drewenz bis zur Mündung.....

Untere Netze bis zur Mündung . . Masurische Seen (Jeglinner Kanal

bis Angerburg)..........

Schwarzwasser bis zur Mündung . .

Alle bis zur Mündung.......

Havel bis Rathenow........

Brahe bis Bromberg........

Ferse bis zur Mündung......

Küddow bis zur Mündung.....

Ilmenau bis Bardowiek......

Ihna bis Gollnow.........

Drage bis zur Mündung......

Persante bis zur Mündung.....

Rega bis zur Mündung......

Stolpe bis zur Mündung......

to    »—‘ ł—‘ Н-» I to И ^ VJ И M wC

О^ОООООй^СлОО О О О Сл о

00

g

И н OJ ЭТ 00    C^COCO^I—|ООС^СО_СО_СО_СО.СО_-'^СО_

d o' o' о" d o'ocToocTooooooo'

Gemischte Gebiete.

Mittlere Oder bis Pollenzig ....

Aller bis zur Mündung.......

Mittlere Weser bis Hoya......

Mulde bis Düben..........

Emscher bis Prosper........

Lippe bis Hamm..........

10

10

—л сс

10

20

16

CO CO

CJ CO M ^ ю

о о о о о о

Gebirgsgebiete.

Untere Saale bis Trebnitz Main bis Miltenberg . . . Moldau bis Prag.....

20

12

О

D- OO ЧЭ CM CM (M

cT cT <ó

Tabelle XI (Fortsetzung).

Flußgebiet

Zahl

der

Jahre

Abfluß

koeffizient

Böhmische Elbe bis Tetschen . . .

Eger his Laun...........

Tauber bis Mergentheim......

Jagst bis zur Mündung......

Werra bis zur Mündung......

Obere Weser bis Münden.....

Eulda bis Münden.........

Obere Elbe bis Brandeis......

Mosel bis zur Mündung......

Saar bis zur Mündung.......

Oker bis Braunschweig.......

Donau bis oberhalb der Illermündung

Obere Oder bis Kosel.......

Obere Saale bis Remschütz ....

Enz bis zur Mündung.......

Weisseritz bis Dresden.......

Kocher bis zur Mündung......

Eder bis Hemfurt.........

Lachsbach bis Schandau......

Chemnitzbach bis Alt-Chemnitz . .

Beczwa bis Wsetin.........

Sengbach bei Solingen.......

Herzberger Teich bei Goslar ....

Wupper bis Dahlhausen......

Eschbach bei Remscheid......

“J От Or

tOM H КЗ СО иим    I—1. I—> !—L I_t

Оть-‘OOOtOtOOtOOOOtOOOi—‘

CO 00 OS Or Or

О 00

03 T-H

! ! 11S S S S11 i 1 li I II I ! ! ! I ! i !

Isar bis zur Mündung Donau bis Obernzell . Lech bis zur Mündung Iller bis zur Mündung Inn bis Innsbruck . . Inn bis Kufstein . . . Enns bis Steyer . . . Traun bis Lambach .

CO i—‘

OtOCCCOOtOtOtOt

OOOOOi—io—

ТО Ю    го «o

o^ o' o' o' o' o' o' o'

От -J От

Die vorstehenden Betrachtungen haben ergeben, daß immer nur ein Bruchteil der Niederschlagsmengen in den offenen Gerinnen abfließt, und daß dieser Bruchteil verschieden groß ist, je nachdem wir es mit einem Gebirgsflusse oder mit einem Flachlandsflusse zu tun haben, je nachdem das Flußgebiet mehr dem Hochgebirge, dem Mittelgebirge oder der Tiefebene angehört. Was mit dem übrigen Teile der Niederschlagsmengen vor sich geht, darüber sind schon mehrere Andeutungen gegeben worden. Sie versickern, werden von den Pflanzen absorbiert, bleiben als Bodenfeuchtigkeit im Erdreich, als Grundwasser in den wasserdurchlässigen Schichten der Erdrinde usw. — oder sie verdunsten, kehren in den Luftraum zurück, um neuerlich Nebel und Wolken zu bilden.

Wieviel davon versickert, wieviel verdunstet, das soll hier nicht weiter erörtert werden, da alle diese Wassermengen in Summa für den Hydrographen nichts anderes bedeuten als den Abfluß Verlust. Wie aber schon die Zahlen, die wir für den Abfluß — im Verhältnisse zum Niederschlage — erhalten haben, beweisen, hat die althergebrachte Annahme, daß ein Drittel der Niederschlagsmenge abfließe , ein Drittel versickere und ein Drittel verdunste, keine allgemeine Berechtigung.

In der bereits zitierten Studie über „Niederschlag, Abfluß und Verdunstung in Mitteleuropa“ hat sich H. Keller bemüht, eine einheitliche Abflußformel für die mitteleuropäischen Flußgebiete zu finden. Auf Grund der in der Tabelle XII (Seite 104) zusammengestellten Mittelzahlen für die Niederschlagshöhe x, für die Abflußhöhe y und für die Verdunstungshöhe (Verlusthöhe) z, eingeteilt nach bestimmten Gebietsgruppen, hat sich die Gleichung der Hauptlinie des Abflusses ergeben mit:

I ... y — 0,942 x — 405 .... (in mm), ferner die Gleichung der Hauptlinie der V erdunstung mit :

Ia . . z = 0,058 x + 405 .... (in mm).

Tabelle XII.

Gebietsgruppe

(Memel,

s Mittlere Niederes' schlagshöhe für _ die Gebiets -§ gruppe pro Jahr

Mittlere Abflußhöhe pro Jahr

Mittlere Verdunstungshöhe x — y = z

Gebietst! ilche

y in mm z in mm

in qkm

Ostgruppe Pregel, Weichsel) .    605,5

Üb ergangsgrupp e (Oder, Elbe)....

169,5    436,0

297 900

595,2    154,5    440,7    244 400

716,1

Nördl. Mitteleuropa | 609,9

Westgruppe (Weser, Ems).......

252,5 I 463,6    46100

169,7    440,2 I 588 400

Alpenstromgruppe (Rhein, Donau) . .

962,4 ; 501,8

460,6

245 900

834 300

Ganz Mitteleuropa 713,8 I 267,6    446,2

Für sehr kleine Niederschlags-, Abfluß- und Verdunstungshöhen haben diese zwei Gleichungen keine Gültigkeit.

Als untere Gültigkeitsgrenze ist der Wert X — 560 mm anzunehmen.

Für die untere Grenzlinie der Verdunstung und für die zugeordnete obere Grenzlinie des Abflusses gelten die Gleichungen:

II,

z — 350 und II a. ... y = X — 350.

Sie sind nach untenhin gültig bis x = 500 mm.

Für die obere Grenzlinie der Verdunstung und die zugehörige untere Grenzlinie des Abflusses gelten die Gleichungen :

III

z — 0,116 ж + 460 (in mm),

lila . ... у — 0,884 x — 460 (in mm).

Diese sind nach untenhin gültig bis x = 625 mm.

Die Gleichungen II und II a gelten als äußerste Grenzlinien für Gebiete mit großem Abflußvermögen (Gebirgsflüsse, Alpenflüsse) ; die Gleichungen III und III a für Gebiete mit kleinem Abflußvermögen (Flachlandsflüsse).

Alle die besprochenen Gleichungen sind aber überhaupt nur für den mehrjährigen Durchschnitt anwendbar, nicht aber zur Beurteilung der Abfluß-Verhältnisse eines einzelnen Jahres, da ja jedes Jahr diesbezüglich Abnormitäten aufweist und von dem mehrjährigen Durchschnitte abweicht.

Es sei erwähnt, daß H. Keller in seiner Studie auch die Abflußformeln von Penck, Ule und Schreiber zum Vergleiche heranzieht.

So wie wir den Abflußkoeffizienten für das Solarjahr abgeleitet haben, so kann man ihn auch für die einzelnen Monate oder für eine gewisse Niederschlagsperiode, etwa für die Dauer einer Niederschlags- und Hochwasserkatastrophe, berechnen.

Die Monatskoeffizienten geben ein Bild über die Verteilung des Jahresabflusses auf die einzelnen Monate und über die Einwirkung der Temperaturen auf die Abflußverhältnisse. Wie die Tabelle XIII (Seite 106) zeigt, sind die Monatsabflußfaktoren oft größer als die Einheit, d. h. es fließt in den betreffenden Monaten mehr Wasser ab, als der Niederschlag liefert.

Es ist dies nur dadurch erklärlich, daß das Abflußwasser zum großen Teil von der Schnee-

Tabelle XIII. Darstellung der Abfluß Verhältnisse des Inn bei Schärding ^

im Jahre 1904.    ⁰¹

Abfluß

koeffizient

eoooca-^ooaiiocOT-ir^i—i со

C-^IT-^tr-^OO О Ю CD_iO_iC_iO

^ОООООгЧООООО

Prozentueller Anteil der einzelnen Monate an dem Gesamt-

Jahres

nieder

schläge

J ahres-abflusse

<N*

Unterschied zwischen Niederschlags- und Abflußhöhe in mm

Mittlere Niederschlagshöhe in mm

Mittlere Abflußhöhe in mm

Gesamte Abflußmenge in cbm

Mittlere sekundliche Abflußmenge in chm

Wasserstandsmittel in cm

Monat

beziehungsweise

Jahr

■с⁻

СО

Ci

СО

ю

сч

■ё

* pH

ф

Ы)

т

ЬО

■2

ьЬ

1

:oj

гЯ

⁻ф

c^t-^с^о^'Ф со c^os r-^oq^r-^oo^

i-Ti^^î'oo'ooft^'ofr-Hoô'od'co

т-Н т-Н г-Н т-Н

со о с^^с^сч т-н о о* со СО ^ сГ т-н СО т-н О

т-Н г-н г-н г-н

Ci С- СО ю

аьсо^ооос-ююсооз'уэоося

ЮНМ(МгН С'Ю'Ф'^СО

I+ + + + +I+++++

rH^C^OOCOCiC^CO^C^OOOO

СЧООЮОСЧ^ООЮСООСаОО

т-Н гН т-н г-Н т-Н т-н

ОСОНОО^(МСООЗНО^ СО СО ^ GO Ci СО Ci GO 00 СО Ю ''T

287.3    769 504 820

336,0    841 881 600

392.8    1    052    075    520

790.3    2    048    457    600

946.3    2    534    569    920

1324,3    3 432 585    600

883,0    2 365 027    200

790.3    2    116    739    520

806,2    2 089 670    400

580,0    1 553 472    000

498,5    1292112 000

425.8    1    140    462    720

Ci GO 1> гН Ci I> 00 т-н -rfi [>- IT— !+• Т-НСОЮЮС-СОСОЮЮОООСО

rH т-н СЧ т-н г-н т-н т-н

Januar . Februar. März . . April . . Mai. . . Juni . . Juli. . . August . September Oktober. November Dezember

Jahr 1904 . .| + 118 I 671,5 121236 558 400 | 829 | 1,212 j +383 | 100,0 | 100,0 |    0,68

Anmerkung: Dem Jahrhuche des Hydrogr. Zentralbureaus in Wien pro 1904 entnommen.

schmelze oder von der Schmelze des Firneises bzw. von Niederschlägen herrührt, die in den Vormonaten gefallen sind. Anderseits lassen sich besonders kleine Monatskoeftizienten darauf zurückführen, daß der Hauptteil der Niederschläge als Schnee liegen geblieben ist. So wird in jedem einzelnen Falle der Weg gewiesen, der zu der Erklärung abnormer Erscheinungen führt.

Es sei jedoch bemerkt, daß den für kurze Zeiträume (Monate) entwickelten Werten der Abfluß-zahlen im allgemeinen keine Bedeutung zukommt und sich auf denselben keine Theorien aufbauen lassen.

Immerhin geben sie über die jahreszeitliche Verteilung der Abflußvorgänge gewisse allgemeine Anhaltspunkte und liefern sie im Vereine mit den Witterungsfaktoren gewisse Merkmale für die klimatische und orographische Lage des Flußgebietes.

Hochwasseruiitersuchungen.

In den Bereich solcher Untersuchungen werden gewöhnlich nur jene Hochwässer gezogen, die sich durch katastrophale Wirkungen (Überschwemmungen) bzw. durch ein ausnehmend schnelles Ansteigen der Wasserstände bis zu einem ungewöhnlich hohen Niveau charakterisieren und nach dem Eintritte des Höchststandes — des Scheitelstandes oder der Kulmination meist verhältnismäßig schnell wieder zum Abflüsse gelangen. Die Erscheinung erstreckt sich zumeist auf ein ganzes Flußgebiet bzw. auf mehrere Flußgebiete, zum mindesten auf eine längere Strecke eines Hauptflusses bzw. auch auf die oberhalb dieser Strecke einmündenden Neben- und Zuflüsse.

Die plötzliche Wasserstandszunahme wird daher in einem ganzen System von Wasserstandsbeobachtungsstellen wahrgenommen, und zwar in verschiedenen Zeitpunkten, wie denn auch die Erreichung der Scheitelstände an den einzelnen Pegeln in der Regel nacheinander eintritt, in den höher gelegenen Fluß-strecken früher als in den unteren Talstrecken.

Dieser Umstand führt zu der begründeten Vorstellung, daß man es mit der Talwärtsbewegung einer Plutmasse zu tun habe, mit einer talwärts stürzenden Welle, und gibt uns den Anlaß, von einer Flutwelle zu sprechen , die sich stromabwärts fort-pflanzt.

Über die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flutwellen geben die Zeitpunkte Aufschluß, zu welchen die Scheitelstände an den einzelnen Pegelstationen beobachtet worden sind. Liegen zwei Pegelstationen z. B. 20 km voneinander entfernt, und ist der Scheitelstand der Flutwelle an der oberen Station um

zwei Stunden früher registriert worden als an der unteren Station

so beträgt die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle 10 km in der Stunde.

Diese Betrachtung läßt sich auf die ganze Flußstrecke ausdehnen, wenn der Beobachtungsapparat pünktlich funktioniert hat, d. h. wenn der Scheitelpunkt der Welle an allen Pegelstationen richtig und pünktlich aufgezeichnet worden ist.

Der Umstand, daß die Scheitelstellung der Flutwelle oft längere Zeit anhält, läßt die genaue Festlegung des Zeitpunktes der Kulmination nicht immer zu ; man muß sich damit begnügen, den Anfangsmoment der dauernden Scheitelstellung oder einen anderen markanten Moment der Flutwellenbewegung in Rechnung zu ziehen. Wesentlich erleichtert wird die Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle, wenn für die Dauer des Hochwassers stetige Aufschreibungen von selbstzeichnenden Apparaten vorliegen.

zu

In Ermangelung von solchen Aufzeichnungen führen stündliche Wasserstandsbeobachtungen welchen die Beobachter nach den „Vorschriften“ bei Hochwasser verpflichtet sind — halbwegs zu verläßlichen Ergebnissen. Die nach Art der Tabelle XIV (Seite 110) angeordnete Zusammenstellung dieser stündlichen Daten verschafft uns eine ziemlich klare Vorstellung über den Verlauf der Flutwellen.

Wir erkennen z. B., daß der Höchststand in der Station A mit -f- 344 am 31. Juli um 3 Uhr nachmittags und in der um 11,18 km talwärts gelegenen Station В mit -f 266 am 1. August um 1 Uhr nachts eingetreten ist. Die Kulmination hat den Weg von 11,18 km daher in zehn Stunden zurückgelegt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit betrug pro Stunde 1,118 km.

Anschaulicher ist freilich wieder die zeichnerische Darstellung, wie sie in der Abb. 16 (Seite 111) gegeben ist. Nach den aus den Aufzeichnungen von selbstregistrierenden Wasserstandsanzeigern hervorgegangenen Kurven der Station A und В haben die Kulminationen um 3 Uhr 30 Min. bzw. um 2 Uhr 15 Min. stattgefunden. Die Fortpflanzungsdauer betrug sohin 10³/4 Stunden, die Geschwindigkeit pro Stunde (11,18 : 10,75) = 1,04 km.

Die Fortpflanzungsweise der Flutwellen in ein und derselben Flußstrecke ist selbstverständlich abhängig von dem Höhenmaße des Scheitelstandes, von dem Geschwindigkeitsmaß der Wasserstandssteigerung, von der Verteilung der Niederschläge auf die einzelnen Flußgebietsteile, von der Verteilung des Maßes der Niederschläge der Zeit nach, von dem Verhalten der

Datum

30. Juli

31. Juli

1. August

Zeit

Tabelle XIV.

Stunde

V orm. Nachm.

77

СО 05 05 СО

Station A Station В km 102,00 km 113,18

60

82

11

+ 39 + 91

51

30

У orm.

77

77

77

77

77

7?

N achm.

77

7?

7?

77

77

77

77

77

77

Vorm.

77

77

77

77

77

77

77

Nachm.

СО OO 05 rf*.

Si

Si

О H (М

г-Н 1-Н i—t

OOOOiCni^CCKI^

iS

Si

Si

+ 224 + 258 + 293 + 306 + 317 + 325 + 332 + 337 + 342 + 344 + 343 + 339 + 334 + 317 + 296

+ 70 + 100

+ 132

+ 162

+ 193

+ 217

(М hCQX^^OOCXM cd

г-Н    г-Н т-Н

Si

Si

Si

Si

iS

iS

Si

iS

si

+ 272

+ 244

+ 215 + 192 + 171 + 152 + 136 + 106

+ 233

+ 247 + 257 + 261 + 264

+ 266

+ 266

+ 265 + 263 + 254 + 237

+ 217

+ 195

+ 127

Wasserstände der Zuflüsse und dem Eintreffen der Fluten der Zuflüsse im Hauptstrome, schiedenen Hauptflußstrecken wirkt namentlich das Gefälle, die Gestalt des Flußbettes der Breite und Tiefe nach, die Unterbrechung des Flußlaufes

In ver-

°f

St-atior) А О Km юг oo

~°f

О?

Station В О Km 11? is

-о?

12*¹ 6 12 6 12 6 12 6 12 11 ?О.УН. 1    ?1. Joli

АЪЪ. 16. Fortpflanzung der Flutwellen.

1. VIII

der

durch Seebecken, Teiche, Talsperren, Wehre Umfang der Seebecken und der Staubereiche auf die Fortpflanzungsweise der Wellen ein.

Die Fortpflanzungsweise der Flutwellen ist aber vor allem auch von dem Umstande abhängig, ob die

Gesamtmasse der Flutwelle in dem Flußbette schlossen abgeführt wird, oder ob ein Teil derselben aus den Ufern tritt und die Niederungen überschwemmt. In diesem letzteren Falle muß natürlich eine Verzögerung des Flutwellenverlaufes die Folge sein.

ge-

Man sieht, es ist eine ansehnliche Menge von Gesichtspunkten, die bei den Studien über die Flutwellenbewegung in Betracht kommt.

Jedes Hochwasser erfordert daher seine eigene fachwissenschaftliche Behandlung, und nur aus einer großen Reihe von Hochwasseruntersuchungen² resultieren jene Merkmale, die man für ein gewisses Stromgebiet, für eine Stromstrecke als charakteristisch bezeichnen darf.

Im allgemeinen darf behauptet werden :

1.    daß höhere Wellen sich schneller nach abwärts bewegen als niedrige, wenn die Flußbreite nicht . wesentlich zunimmt, in welchem Falle oft bedeutende Verzögerungen eintreten;

2.    daß sich die Wellenhöhe stromabwärts immer mehr vermindert;

3.    daß die Dauer des Scheitelstandes stromabwärts zunimmt; die Welle streckt sich; man spricht

daher von einer Verflachung der Flutwellen und darf annehinen, daß diese Erscheinung auf die Versickerung des Wassers (als Grundwasser), auf das ungehinderte Vorauseilen des strom-abwärtigen Teiles der Welle und hinsichtlich der Senkung des Scheitelstandes auf die Zunahme der Flußbreite stromabwärts zurückzuführen ist.

Ehe auf die Erörterungen über den praktischen Wert der Hochwasseruntersuchungen übergegangen wird, sei hier einschaltungsweise die Bemerkung gestattet, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flutwelle nicht verwechselt werden darf mit der Geschwindigkeit des Wassers im Fluß profile, über welche im dritten Abschnitt des näheren die Rede sein wird.

Daß dies zwei ganz verschiedene Begriffe und Größen sind, erhellt schon aus der vorigen Aufzählung der Umstände, die auf die Fortpflanzung des Wellenscheitels bzw. der Flutwelle Einfluß nehmen, während die Geschwindigkeit des Wassers im Stromprofile nach bestimmten Gesetzen mit dem Wasserstande zunimmt.

Die Hochwasservorliersage uiul Wasserstands-prognose.

Die eminent praktische Bedeutung der Hochwasseruntersuchungen liegt in der Ermöglichung der Vorausbestimmung des Hochwasserstandes in irgendeinem Flußprofile auf Grund der oberhalb desselben in dem Flußgebiete beobachteten Hochwassererscheinungen.

Wenn wir wissen, daß ein in der Pegelstation А abgelesener Wasserstand H in der etwa 100 km stromabwärts gelegenen Stromstelle В in der Zeit Z

Brauer, Grundzüge der Hydrographie.

den Wasserstand zur Folge hat, so sind wir in der Lage, die Anrainer der Stromstelle В vor der etwa herannahenden Gefahr einer Überschwemmung zu warnen, die verheerenden Wirkungen der Flut zu mildern oder gänzlich zu verhüten.

wie aus den früheren Erörte-

ungemein wechselnd und unstät

Anderseits verursachen

Die Vorausbestimmung der zu erwartenden Hochwasserstände (Wasserstandsprognose) auf Grund der Wasserstandsablesungen bzw. auf Grund der Pegelrelationen stößt auf mannigfache Schwierigkeiten. Zunächst versagen die aus Beharrungswasserständen hergeleiteten Pegelrelationslinien bei hohen Wasserständen meistens den Dienst, weil das Verhalten der Hochwasserstände rungen erhellt — ist, weil ferner die Scheitelstände der Flutwellen, nach welchen die Relationslinien ergänzt werden können, schwer festzulegen sind und die Hochwässer überhaupt keiner Schablone folgen. Auch reichen die Beobachtungsdaten über Hochwässer selten weit genug zurück, um für ein etwa regelmäßiges Verhalten der Relationslinie zu zeugen, gerade die Hochwässer oft bedeutende Veränderungen in der Gestalt des Flußbettes, wodurch die Relationen gestört werden.

Die größten Schwierigkeiten veranlaßt aber das verschiedenartige Verhalten der Neben- und Zuflüsse im Verlaufe der Hochwässer.

Wenn mangels anderer Behelfe trotzdem eine Wasserstandsprognose auf Grund der Wasserstandsdaten versucht wird bzw. tatsächlich besteht³, so darf nicht auf eine besondere Genauigkeit der Voraussagungen gerechnet werden.

Eine andere Methode beruht auf den Beziehungen zwischen dem Maße der Wasserstandssteigerung an den höher gelegenen Pegel stellen gegenüber dem an einer niedriger gelegenen Station. Das Maß der Steigerung kann entweder auf den Pegelnullpunkt (absolute Steigerung) oder auf den der Anschwellung vorausgegangenen Wasserstand (relative Steigerung) bezogen werden.

Nach dieser Methode, die E. Allard in den Annales des ponts et chaussées vom Jahre 1889 (1. Teil) beschreibt¹, ist die Prognose für die Yonne (in Frankreich), und zwar für die Stadt Sens, eingerichtet.

Für die Bestimmung des Maßes y der Anschwellung in Sens werden die relativen Anschwellungen xx, x₂ und x₃ an den im Oberlaufe der Yonne bzw. an den Nebenflüssen Cousin und Armançon gelegenen Pegeln zu Clamecy, Avallon und Aisy, und zwar in Summa x — хг + x₂ + x₃, in Rechnung gezogen, dies unter der Annahme, daß die Fluten den Weg von den drei Pegelstellen nach Sens in der gleichen Zeit (von IV2 Tagen) zurücklegen.

Die Relation ergab sich aus einer großen Zahl von tatsächlich beobachteten Hochwässern mit

у = 0,54 ж;

die Voraussagung der zu erwartenden Wasserstände (4 Teile in 2 Bdn.). Budapest 1895 und 1897 ; aus den Annalen der Hydrogr. Sektion im K. Ungar. Ackerbauministerium, Bd. 6 und 7.

¹ Siehe auch Iszkowski: „Die Wasserstandsprognose.“ Zeitschrift des Österreichischen Ingenieur-und Architektenvereins in Wien. 1894.

für die absoluten Anschwellungsmaße fand man die Relation

y = 1,16 + 0,56 ж.

Die Studien wurden auch noch dahin ergänzt, daß man die Zunahme der Wasserstände an den drei oberen Pegeln nicht summarisch, sondern einzeln in Rechnung zog.

Es ließen sich hieraus neue Gleichungen aufstellen, die für die relativen Steigerungen

у = 0,6 xx + 0,14 x₂ -f 0,7 xs und für die absoluten Steigerungen des Wasserstandes

у — 1,16 -f- 1,0/ Xi -4- 0,45 x₂ -f- 0,19 x₃

lauteten.

Die ersterwähnten zwei Formeln, in welchen die Summen der Wasserstände xx + x₂ -f x₃ = x in Rechnung gezogen waren, gestatteten auch eine graphische Darstellung, bei welcher die у als Ordinaten, die Summen der I V2 Tage früher abgelesenen Wasserstände xx, x₂ und x₃ als Abszissen aufzutragen waren. So ergaben sich Relationslinien, aus welchen für jedes x sofort das zugehörige у resultierte.

Ähnliche Relationen sind für die Seine bei Paris aufgestellt worden. Es kam dabei in Betracht, daß die Fluten des Hauptflusses und seiner Nebenflüsse den Weg von den oberen Pegelstellen zur Prognosenstation in Paris nicht in demselben Zeiträume zurücklegten. Es mußten daher verschiedenzeitige Pegellesungen in Rechnung gezogen werden.

Z. B. : Es sei für A die Prognose zu geben und seien hiezu die Ablesungen an den Pegeln zu В und C heranzuziehen, von welchen die Fluten drei bzw. zwei Tage benötigen, um nach A zu gelangen; es müssen also für die Prognose in A die drei Tage früher notierten Pegellesungen der Station В und die zwei Tage früher notierten Lesungen der Station C benützt werden.

Bei all diesen auf den Wasserstandsdaten beruhenden Methoden⁴ schwankt der Genauigkeitsgrad der Vorhersage ganz erheblich. Fehler von 50 cm und mehr sind keine Seltenheit, daher der Wert der Prognosen unter solchen Umständen zweifelhaft ist.

Zu wesentlich besseren Resultaten ist der Prognosendienst an der Elbe in Böhmen vorgerückt. Hier ist es auf Grund von zahlreichen Erhebungen über die Abflußmengen der kleinen Elbe bei Brandeis, der Moldau bei Prag, der Eger bei Laun und der Elbe bei Tetschen gelungen, eine Relation der Wasser mengen zu finden und für Tetschen eine auf den Wassermengen beruhende Wasserstandsprognose einzurichten, die vorwiegend den Schiffahrtszwecken dient, weshalb der in Tetschen zu erwartende Elbewasserstand täglich auf 24 Stunden vorher berechnet und veröffentlicht wird.

Es wurde gefunden, daß die bei Brandeis, Prag und Laun zu gleicher Zeit abfließenden Wassermengen 24 Stunden später Tetschen passieren. Die Wassermenge bei Tetschen ist gleich der Summe der Wassermengen bei Brandeis, Prag und Laun vermehrt um 10°/o, d. i. um jene Wassermenge, die aus den übrigen Teilen des Zwischengebietes zuströmt.

Die Wasser mengen bei Brandeis, Prag und Laun werden nach der Meldung der Wasserstände an die Zentralstelle des Prognosendienstes (K. K. Hydrograph. Landesabteilung der Statthalterei) in Prag daselbst den für diese drei Flußstellen bekannten Konsumtionskurven entnommen. Aus der Summe der Wassermengen, vermehrt um 10°,o, erhält man die Wassermenge für Tetschen und aus der Konsumtionskurve für Tetschen den am dortigen Pegel zu erwartenden Wasserstand.

Die Wasserstände von Brandeis und Laun werden täglich morgens telegraphisch nach Prag gemeldet ; in Prag wird nach der Ablesung des Prager Pegels die Prognose für Tetschen berechnet bzw. graphisch bestimmt, worauf der in Tetschen am nächsten Tage zu erwartende Wasserstand telegraphisch nach Tetschen¹ bekannt gegeben wird.

Die Bedeutung dieser Maßregel erhellt sofort aus der Betrachtung, daß sich die Beladung der Frachtschiffe genau nach dem zu erwai'tenden Wasserstande zu richten vermag und hiedurch hei höheren Wasserständen die volle Tauchtiefe der Schiffe ausnützbar, bei niedrigen Wasserständen aber die Überladung der Schiffe bzw. die Überschreitung der Tauchtiefe verhütet wird ⁵ 6.

Die Genauigkeit, mit der sich die Prognosen-gebung für Tetschen und Aussig⁷ vollzieht, ist in erster Linie der Methode zu danken, die auf den W assermengen beruht und die nur durchführbar ist, wenn alle hydrographischen Grundlagen hiefür vorhanden sind. Man muß für die in Betracht kommenden Flußprofile vollständige Konsumtionskurven zur Verfügung haben, d. h. es müssen sorgfältige Messungen der Wassermengen bei verschiedenen Wasserständen vorausgegangen sein. Dies setzt aber den langjährigen Bestand einer hydrographischen Institution voraus. Einer solchen erfreut sich das Königreich Böhmen seit 1875; als ihr Organisator ist Harlacher bekannt.

Die Genauigkeit der Wasserstandsangaben ist aber auch eine Folge des langen Bestandes der Pro-gnosengebung, da hier die Erfahrung und Erprobung eine hervorragende Rolle spielt und die langjährige genaue Beobachtung aller auf die Wasserstands -Schwankungen Einfluß nehmenden Faktoren diejenigen Korrekturwerte geliefert hat, die zur Erreichung eines hohen Genauigkeitsgrades in der Voraussage der Wasserstände erforderlich sind.

Nicht in letzter Linie wirken dabei auch die günstigen hydrographischen Verhältnisse des böhmischen Elbegebietes mit, das als ein abgeschlossener Kessel ein einheitliches Niederschlagsgebiet aufweist, in welchem nur drei große Zweigflüsse — die kleine Elbe, die Moldau und die Eger — ihre Fluten zu einer Hauptader, der großen Elbe, vereinigen.

Hochwasserwarnungen.

Wo die Verhältnisse nicht so günstig liegen, wo die hydrographischen Grundbedingungen noch nicht geschaffen, noch nicht soweit gediehen sind wie an der Elbe in Böhmen, dort muß man sich mit den vorhin besprochenen, weniger vollkommenen Methoden oder mit der einfachen Einrichtung eines Hochwasserwarnungsdienstes begnügen.

Das Wesen der Hochwasserwarnung besteht darin, daß die an dem Oberlaufe eines Flusses und an den Nebenflüssen gelegenen Wasserstandsbeobachtungsstationen verpflichtet sind, ein gefahrdrohendes Steigen des Wassers entweder unmittelbar den stromabwärts gelegenen gefährdeten Liegenschaften oder einer mit dem Empfange der Meldungen betrauten Zentralstelle mitzuteilen, die ihrerseits die Warnungen an die Bedrohten ergehen läßt. Die Meldungen und Warnungen sind womöglich telephonisch oder telegraphisch zu erstatten bzw. zwischen benachbarten Orten ohne Drahtverbindung durch Boten. Jedem Beobachter ist genau der Pegelstand eingeschärft, von welchem an bei steigendem Wasser die Meldungen beginnen, und ist die Zwischenzeit von Meldung zu Meldung begrenzt. Jeder Beobachter hat seine Instruktion darüber, nach welchen Orten er zu melden hat; jeder Empfangsstelle sind gleichfalls die Empfänger der von ihr weiterzuleitenden Meldungen und Warnungen bekannt.

So entsteht ein ganzes System von Meldungen und Warnungen, deren Gesamtheit man unter dem Begriff Hochwasserwarnungsdienst⁸ zusammenfaßt.

Die Einrichtung eines Warnungsdienstes ist selbstverständlich auch dort von Belang, wo die Wasserstandsprognose ausgebildet ist, da diese nur für eine oder; wenige Flußstellen gegeben werden kann, während sich der Warnungsdienst über das ganze Flußgebiet erstrecken soll.

Allerdings liegt die Warnung nur für solche Orte in dem Bereiche der Möglichkeit, welche so weit von dem Entstehungsherde der Katastrophe, von den Quellregionen der Flüsse gelegen sind, daß genügend Zeit zu Gebote steht, um die Warnungen rechtzeitig abgeben zu können, daß nicht etwa die Warnung später eintrifft als das Ereignis, vor welchem gewarnt werden soll. Die Warnung vor dem gefahrdrohenden Steigen des Wassers ist z. B. nicht durchführbar, wenn der Ort, der die Warnung empfängt, zu nahe dem Entstehungsgebiete der Flutwelle gelegen ist. Viel eher kommt man da mit einer Meldung von katastrophalen Regengüssen ans Ziel, daher die Einbeziehung von Regenstationen in das Netz des Hochwasserwarnungsdienstes von Wesenheit ist, wennschon diese über das Maß der drohenden Gefahr gewöhnlich keinen Aufschluß geben können.

In Frankreich ist übrigens auch der Versuch geglückt, die Wasserstandssteigerung aus dem Maße des Niederschlages vorauszubestimmen. Das Gebiet, für welches die Wasserstandsprognose auf Grund der Niederschlagsbeobachtungen seit 1883 ausgeübt wird, ist jenes der Lianne, die bei Boulogne in den Canal la Manche mündet. Der Fluß ist 40 km lang. Die Ortschaft Bournonville, für welche die Prognose gegeben wird, liegt 8 km unterhalb der Quelle der Lianne.

Zwischen dem Zeitpunkte, in dem der Niederschlag im oberen Gebiete aufhört und zwischen dem Scheitelstande am Pegel zu Bournonville verstreicht ungefähr eine Stunde. Wird also der Niederschlag im Quellgebiete telephonisch nach Bournonville gemeldet, so läßt sich der Hochwasseçstand daselbst eine Stunde vor seinem Eintritte Voraussagen. Mehrjährige Beobachtungen haben nämlich ergeben, daß die Lianne bei einem normalen liegenfall von 1—1,1 mm in der Stunde erst dann rascher ansteigt, wenn sie vorher auf 40 cm ober Null gestiegen ist. Dieser Wasserstand gibt gleichsam den Maßstab für die vollständige Sättigung des Bodens. So oft nun bei dem Wasserstande + 40 ein sogenannter Normalregen eintrat, wurde untersucht, welche relative Anschwellung in der Lianne bei Bournonville, d. i. welche Differenz zwischen dem Scheitelstande und dem Wasserstande -)- 40 cm dem Niederschlage je nach seiner Dauer entsprach.

So ergab sich eine Relation zwischen dem Niederschlage und dem Wasserstande in Bournonville, die zu einer Prognose geeignet war⁹.

¹

Siehe auch: „Die mittlere Abflußmenge.“ Vom K. K. Hydrogr. Zentralbureau. Österreichische Wochenschrift für den öffentlichen Baudienst. 1904.

²

Siehe: „Ergebnisse der Untersuchung der H о c h w a s s e г V e r h ä 11 n i s s e im Deutschen R h e i n g e b i e t e.“ Herausgegeben vom Zentralbureau für Meteorologie und Hydrographie im Großherzogtum Baden. 7Hefte, 1891—1898 (5Bde.). Berlin, bei Ernst & Sohn.

Beiträge zur Hydrographie Österreichs: Heft 2: Die Hochwasserkatastrophe in Österreich im Jahre 1897 ; Heft 4 : Die Hochwasserkatastrophe im Donaugebiete 1899; Heft 7: Das Traungebiet und die Verwertung des Retentionsvermögens der Salzkammergut-Seen zur Milderung der Hochwassergefahren. Herausgegeben vom К К. Hydrographischen Zentralbureau; in Kommission bei W. Braumüller in Wien.

³

Siehe: „Der Wasserstandsnachrichtendienst der Hydrographischen Landesabteilung in Wien“, mitgeteilt vom Hydrographischen Zentralbureau; „Österreichische Wochenschrift für den öffentlichen Baudienst“ 1899.

Joseph Pech, „Wasserstandsprognose“, Studie über

⁴

Für die Elbe bei Barby wurde, unter Benützung der Wasserstände zu Dresden, zu Eilenburg an der Mulde und zu Trotha an der Saale eine Prognose versucht; siehe den „Hydrologischen Jahresbericht für die Elbe 1892“. Herausgegeben von der Elbestrombauverwaltung in Magdeburg.

⁵

   Gegenwärtig wird auch der Wasserstand für das benachbarte Aussig während der Schiffahrtsperiode täglich vorausbestimmt und verlautbart; in außerordentlichen Fällen wird ferner für Prag, Laube, Dresden und Torgau der Wasserstand vorausgesagt.

⁶

   „Das Verfahren zur Vorausberechnung der Wasserstände der oberen Elbe“ ist im 5. Hefte der Veröffentlichungen des Technischen Bureaus des Landeskulturrates für das Königreich Böhmen (Ergebnisse der Wasserstands-beobachtungen an den Flüssen Böhmens für das Jahr 1892) als Anhang mitgeteilt. Prag 1893.

„Die Einrichtung des Wasserstandsprognosendienstes an der Elbe in Böhmen“ ist im 4. Hefte der zitierten Veröffentlichungen behandelt. Prag 1892.

⁷

Der mittlere Fehler betrug im Jahre 1904 für Tetschen 2,6 cm, für Aussig 3,5 cm.

⁸

Als Beispiel sei erwähnt die Hochwassermeldeordnung für die Oder und ihre Nebenflüsse. Herausgegeben vom Oberpräsidium in Breslau; Verlag Korn, 1900.

⁹

Über weitere Details siehe den Artikel von Voisin in den Annales des ponts et chaussées 1888, 1. Teil; oder Iszkowski; „Die Wasserstandsprognose“; Zeitschr. des Ingenieur- und Architektenvereins. Wien 1894.

Schneeschmelzhochwässer.

Den vorstehenden Ausführungen über die Bewegung der Flutwellen, über die Vorhersage der Wasserstände und über die Hochwasserwarnung liegt die Voraussetzung zugrunde, daß es sich um Hochwässer handelt, die dem Niedergehen von ergiebigen Regenmassen ihre Entstehung verdanken.

Es ist einleuchtend, daß wesentlich andere Erscheinungen auftreten können, wenn die Hochflut durch Tau wetter bzw. durch das Schmelzen der Schneedecke in den Niederungen bzw. der Schneedecke auf den Abhängen der die Täler

Eishochwässer u. Eiserscheinungen im allgemeinen. 123

säumenden Hügel- oder Bergketten herbeigeführt wird ; wenn z. B. im Frühjahre die das ganze Gebiet in verschiedener Mächtigkeit deckenden Schneemassen unter der Einwirkung höherer Temperaturen und warmer Regengüsse in wenigen Stunden zu Wasser werden und alle Gerinne fast gleichzeitig rapid und mächtig anschwellen. Die Erscheinung der Fortpflanzung der Flutwelle wird undeutlich, die Voraussage des Eintreffens und des Maßes der Scheitelstände undurchführbar, und vollends unmöglich wird es, aus dem Maße der Niederschläge und der Bodensättigung irgendwelche Schlüsse auf den Abfluß der Wassermassen zu ziehen.

Eine annähernd annehmbare Schätzung über das Abflußquantum einer solchen Tau flu t kann allenfalls durch die Verwertung der Ergebnisse der Schneebeobachtungen erzielt werden, da sich aus der Stärke der Schneedecke und dem Wasserwerte derselben eine summarische Berechnung der Tauwassermasse anstellen läßt.

Wenn man bedenkt, wie verschieden sich der Gang der Temperaturen, wie verschieden sich die Intensität der die Schneeschmelze fördernden Niederschläge gestalten kann, so leuchtet ein, daß der Schätzung der Tauflutmenge nur eine geringe Verläßlichkeit zukommt, um so mehr, als auch günstige Witterungsmomente, wie das Eintreten von Nachtfrösten, alle Voraussicht zuschanden machen können.

Eishochwässer und Eiserschein un geil im allgemeinen.

Die Gefahren der Taufluten können noch wesentlich gesteigert werden, wenn die Flüsse nicht eisfrei sind bzw. der Abfluß der Wassermassen durch Eisanschoppungen gehindert ist.

Die Vereisung der Flüsse beginnt mit der Bildung von Ufer eis und Grundeis. Unter der Einwirkung der Strömung bzw. je nach dem Gange der Lufttemperatur löst sich das Eis vom Grunde, von den Geländen los ; es schwimmt an der Oberfläche , bewegt sich als Treibeis fort und nimmt mit der sinkenden Temperatur an Masse zu ; das treibende Eis über einen immer größeren Teil der Flußbreite¹ aus, kommt unter Umständen schließlich zum Stillstände und bildet eine starre Eisdecke, die an Mächtigkeit zunimmt und standhält, so lange der Winter das Zepter in Händen hat.

Zur Bildung einer starren Decke über die ganze Flußbreite (S t a n d e i s) kommt es übrigens bei weitem nicht in allen Gewässern bzw. nicht in allen Strecken der Flüsse.

z. B. friert fast nie zu, die Traun führt überhaupt niemals Eis. Die das ungarische Tiefland teilende Donaiistrecke vereist oft auf Hunderte von Kilometern, und es baut sich die Eisdecke, der E i s s t о ß, aufwärts bis über Wien auf. Die meisten Alpenflüsse, ferner die Weichsel, die Oder, die Elbe, die Weser, der Rhein usw. sind lebhaften Eisbildungen unterworfen.

Bei dem Eintritte von Tauwetter bzw. bei einem längeren Anhalten von positiven Temperaturen kommt allmählich reges Leben in die Eismassen. Das steigende Wasser hebt die Standeismassen; sie bersten unter ihrem Drucke, und nun bewegen sich die Bruchstücke drängen und treiben sich, stürzen über- und untereinander und gelangen unter günstigen Umständen

das Eisrinnen

breitet sich

Die oberösterreichische Donaustrecke

die Schollen

flußabwärts

¹ Die Dichte des Eistreibens wird nach Zehnteln der Flußbreite geschätzt.

Die Folge ist der Wasserstau, der gefahrdrohend anwächst und — wenn nicht günstige Umstände dazwischen treten — zur Katastrophe wird für die Liegenschaften in den Niederungen, die nun der Überschwemmung ausgesetzt sind.

talwärts, bis ihnen eine etwa noch stehen gebliebene Eisbrücke, eine Talenge oder ein anderes Hindernis Halt gebietet. Es entstehen nun Eisschoppnngen, Stoßbildungen, die das Flußprofil sperren und den Wasserabfluß drosseln.

der Eisstoß — dem Wasserandrange nachgibt und plötzlich zum Abbruche gelangt.

Nicht immer gestaltet sich aber der Eisabgang katastrophal. Wenn die Temperaturzunahme nur allmählich vor sich geht bzw. durch Nachtfröste unterbrochen wird und keine Störungen lokaler Art hinzutreten, so vollzieht sich der Abgang der Eismassen gleichfalls allmählich und ohne Schaden h

Dem Wesen der Entstehung eines Eishochwassers entsprechend kennzeichnet sich der Verlauf desselben durch ganz plötzliche Wasserstandssteigerungen; dann aber auch durch eine schnelle Senkung, wenn die Eisbarre

Seeretention.

Erweitert sich das Bett eines fließenden Gewässers zu einem Seebecken, so werden die Abflußvorgänge wesentlich umgestaltet. Das Gefälle des Wasserspiegels im Seebecken wird nahezu gleich

¹ Über Hochwassererscheinungen und Eisverhältnisse siehe u. a. :

H. Keller: ,,Die Hochwassererscheinungen in den deutschen Strömen.“ Jena 1904;

Die Jahrbücher der hydrographischen Anstalten;

Dr. Swarowsky: „Die Eisverhältnisse der Donau in Bayern und Österreich von 1850—1890.“ Wien 1891.

Null, infolgedessen auch die Geschwindigkeit des Durchflusses, und die Wasserstandszunahme wird wesentlich verlangsamt. Vor allem aber macht sich der verzögernde Einfluß eines Sees auf die Fortpflanzung der Hochwasserwellen geltend. Man spricht daher von einem Rückhaltvermögen der Seen, von einer Seeretention.

Die Seen haben meist mehrere Zuflüsse, aber nur einen Abfluß.

Bezeichnet man mit qz die Gesamtmenge des einem See in der Zeiteinheit zufließenden Wassers, mit ąu den Abfluß in der Zeiteinheit und mit F die dem Stande des Sees entsprechende mittlere Fläche des Seespiegels, ferner mit h die Seestandssteigerung in der Zeiteinheit, so setzt sich die Zuflußmenge bei steigendem See aus der Abflußmenge und dem im See aufgespeicherten Wasserquantum F • h zusammen ÜB = qu + Fli.

Bei fallendem See ist der Zufluß um jenes Maß geringer, das der See an den Abfluß, infolge der Senkung des Seespiegels, abgibt. Ist das Maß der Senkung in der Zeiteinheit 7q, so ergibt sich qz — qa — Fhv

Ist der Zufluß etwa auf Null gesunken, so ist der Abfluß gleich dem Wasserquantum., das der sinkende See abgibt,

qu = Fhv

In dem Momente des Überganges vom Steigen des Sees zum Fallen des Seeniveaus ist die Wasserstandsschwankung h gleich Null und daher der Abfluß gleich dem Zuflusse :

3« = qz •

Diese Grundgleichungen sind es, die bei der Lösung von Aufgaben über die Einwirkung von Seen auf den Wasserabfluß in den Flüssen in Betracht kommen und die auch dann grundlegend sind, wenn es sich etwa um die Ausnützung der Retentionsfähigkeit der Seen zur Milderung der Hochwassergefahren oder um die Aufspeicherung von Kraftwasser für Wassertriebwerke handelt; denn es ist klar, daß man den Zufluß zum See und den Abfluß aus demselben durch künstliche Einbauten (Stauanlagen mit Zugschützen) zu regulieren vermag.

Eingehende Studien über die Seeretention finden sich in zahlreichen Werken der Fachliteratur; wir nennen nur: Max Honseil: „Der Bodensee und die Tieferlegung seiner Hochwasserstände." Stuttgart 1879; Beiträge zur Hydrographie Österreichs, 7. Heft: „Das Traungebiet und die Verwertung des Retentionsvermögens der Salzkammergutseen zur Milderung der Hochwassergefahren.“ Wien 1904.

Die Schätzung der Höchstwassermenge.

Verschiedene Autoren haben sich bemüht, die wahrscheinliche Höchstwassermenge eines Flusses aus den Niederschlagsmengen oder aus der Größe des Niederschlagsgebietes mit Hilfe einer allgemeinen Formel annäherungsweise zu bestimmen.

Ziemlich gute Schätzungsmaße liefert die Formel von Kr e s nik :

32

a 0,5 + Y Ä '

W ist die Hochwassermenge pro Quadratkilometer des Niederschlagsgebietes .... in Kubikmetern pro Sekunde, A ist die Fläche des Niederschlagsgebietes in Quadratkilometern, « ist in der Regel gleich 1 (Katastrophenhochwasser) und sinkt nur bei besonderen Verzögerungen des Abflusses auf 0,6 herab.

Die Schätzung der Mittel- und Niederwassermengen.

Die Schätzung der Mittelwasser men gen der Flüsse kann auf Grund der Kenntnis der sogenannten mittleren Ja hr es niedersch lagshöhe des Flußgebietes (siehe Abschnitt A) durchgeführt werden, wenn man den Abflußkoeffizienten des Gebietes kennt oder gewisse Erfahrungsziffern abzuschätzen vermag.

Ist N die mittlere Jahresniederschlagshöhe des Gebietes und C der Abflußkoeffizient, so resultiert die mittlere Abflußhöhe A aus der Beziehung

A = C • N.

Durch die Multiplikation von A mit der Fläche des Niederschlagsgebietes erhält man die mittlere Jahresabflußmenge für das Gebiet, ferner durch die Division durch 365 X 86 400 (= 31 536000 Sek.) die mittlere sekundliche Abflußmenge.

C = 0,7, daher die Abfluß-

Z. B. : Die mittlere Jahresniederschlagshöhe des Draugebietes bis Villach beträgt nach einem 25jährigen Durchschnitte .... N — 1230 mm. Der Abflußkoeffizient ist nach dem fünfjährigen Durchschnitte 1901—1905 höhe A :

A = 0,7 X 1230 = 861 mm.

Das Niederschlagsgebiet der Drau bis Villach umfaßt eine Fläche von (rund) 5270 qkm, woraus die gesamte durchschnittliche Jahresniederschlagsmenge mit 5270000000 qm X 0,861 m = 4537470000 cbm hervorgeht: Diese Abflußmenge dividiert durch die Anzahl der Sekunden eines Jahres: 31536000 ergibt die sekundliche Abflußmenge der Drau bei Villach im Durchschnitt mit 144 cbm.

Die Niederwasser menge läßt sich aus der Mittelwassermenge ableiten, wenn man die Beziehung zwischen diesen Mengen aus einer Anzahl von Erhebungen aus Wassermengemnessгmgen gewonnen hat oder aus Angaben über ähnliche Gebietslagen zu schätzen vermag.

Solche Verhältniszahlen sind für viele Flußgebiete bekannt.

Die Tabellen XV und XVI enthalten die einschlägigen Angaben für einige Flußgebiete Bayerns und Österreichs.

Tabelle XV.

Jahr

Mittelwerte

FDißgebiet

Verhältnis zwischen der Nieder- und der Mittelwassermenge NW: MW

1900

1901

Iller bis Wiblingen ••

1902

1903

1904

1900

Lech bis Bain (Mündung) ......

1901

1902

1904

1901

Begen bis Lappersdorf . ......

1902

1903

1904

1900

Donau bis Schwabelweis (mit d. Begen)

1901

1902

1903

1904

1 : 2,9 1: 2,8 1 :3,0 1 :2,4 1 :2,5

1:2,6 1 : 2,9 1:2,4 1:2,5

1 : 2,5 1:2,4 1 :2,9 1:3,6

1 :2,1 1 : 1,9 1 :2,1 1 : 1,8 1 :2,2

1 : 2,7

1:2,6

1 : 2,8

1: 2,0

Brauer, Grundzüge der Hydrographie,

Tabelle XV (Fortsetzung).

Jahr

Mittelwerte

Flußgebiet

Verhältnis zwischen der Nieder- und der Mittelwassermenge NW: MW

1900

Donau bis Vilshofen (ohne У ils) . . .

1901

1902

1903

1—1 1—1 l—l 1—1

1904

jo j- JO Г⁴ JO

IO Ol И CD и

1 : 2,0

1900

1901

Donau bis Obernzell

1902

1903

1904

CO CO CO J- CO ' O “J CD CO

1 : 2,2

1900

1901

Inn bis Passau . .

1902

1903

1904

JnO CO CO CO CO

io Ю « о о

1 : 2,9

1901

Main bis Kemmern (ohne Regnitz) .

1902

1903

1 :4,0

1904

1901

Pegnitz bis Nürnberg ......

1902

1903

1:1,7

1904

Anmerkung: Die Daten sind aus den im Jahr-buche des Hydrotechnischen Bureaus in München enthaltenen Angaben über die „Wasserspenden“ abgeleitet.

Tabelle XVI.

Flußgebiet

Jahr

Verhältnis zwischen der Nieder- und der Mittelwassermenge NW: MW

Mittelwerte

1898

1900

Donau bis Stein. . <

1901

1902

1908

COiOr-^OO

cd cd cd cd cd

! 1 : 2,6

1897

1898

1899

Donau bis Wien

1900 ' '    1901

1902

1908

1904

I—lb-l|—1|—‘b-‘I—il—il—I

to to CO to to to H-

OOtOOOi^OOCOOO

•    1 :2,7

1900

1901

Inn bis Innsbruck . <

1902

1903

1904

px

i—¹    Ът ~Ъ>

1:4,6

1900

1901

Inn bis Kufstein . <

1902

1903

1904

JSO СО СО Ф- CO OO СЛ -J СД CO

>    1 : 3,6

1901

1902

Drau bis Villach . i

1903

1904

'Ф о со ф w iO со со oa со

1 : 3,5

Tabelle XVI (Fortsetzung).

Jahr

Mittelwerte

Flußgebiet

Verhältnis zwischen der Nieder- und der Mittelwassermenge NW: MW

1901

1902

Etsch bis Trient. . i

1903

1904

1905

1:7,0 1:3,0 1:5,7 1 :2,8 1 :5,0

1 :4,7

1897

1898

1899

Elbe bis Tetschen.

1900

1901

1902

1903

1 : 4,0 1 :3,8 1:2,5 1 : 5,5 1:3,5 1 : 5,9 1:3,8

1 :4,1

1898

1899

Moldau bis Prag . <

1900

ł—‘    ¹ ►—¹

ÇO CD О О О CC W и

1 :4,0 1 : 4,6 1 : 6,7 1 : 7,7 1:5,7 1:4,4

1 :5,5

• Anmerkung: Die Daten sind den Jahrbüchern des Hydrographischen Zentralbureaus entnommen.

Für die Donau in Bayern ergibt sich z. B. die Mittelwassermenge doppelt so groß wie die Niederwassermenge , für den Main 4 mal, für den Inn bei Innsbruck 4,6 mal, bei Kufstein 3,6 mal, für die Donau bei Wien 2,7 mal, für die Elbe bei Tetschen 4,1 mal, für die Moldau bei Prag 5,5 mal, für die Drau bei Villach 3,5 mal.

Die Niederwassermenge N der Drau bei Villach z. B. resultiert demnach aus der vorhin berechneten Mittelwassermenge (M — 144 cbm) aus der Gleichung

= 41 cbm.

144

3,5

Die Beziehungen zwischen der Lufttemperatur und der Wasserführung der Flüsse.

Wie sehr die Schwankungen der Lufttemperatur auf die Wasserstände der Flüsse einwirken, erhellt sofort aus der Betrachtung, daß die im Winter fallenden Niederschlagsmengen zum großen Teile als Schnee liegen und dem Wasserabflüsse entzogen bleiben, daß aber mit dem Eintritte von Tauwetter die gebundenen Massen frei werden und nun den Wasserreichtum der Flüsse oft in gefahrdrohender Weise vermehren. Da ferner der hohe Verdunstungsgrad im Sommer gewaltige Regenergüsse und dauernde Landregen zur Folge hat, da ferner die Hitze des Sommers auch die Schneemassen der höchsten Bergriesen abtaut und den Gletscherabfluß erhöht, so ist es klar, daß sich in den Abflußerscheinungen das Spiel der Temperatur widerspiegelt.

Man kann dies anschaulich durch die Aufzeichnung der Wasserstands- und Temperaturschwankungen darstellen, wie es in der Abb. 17 (Seite 134) für den Rhein bei Lustenau bzw. für die Luftwärme in Langen durchgeführt ist. Die Linien laufen fast parallel, und einem Höhepunkte in der Temperaturlinie folgt kurz danach immer ein Höchststand des Wasserspiegels.

Daß in Gewässern, die aus den Firnen gespeist wTerden, im Sommer auch die Strahlen der Mittagssonne zur Wirkung kommen, zeigt die Abb. 18 (Seite 134), in welcher die aus den Aufschreibungen

März

April/

Mai

Juni/

Juli/

5_10

to f 5 3 0 S 10 15 gp ti ß S 10 1} Ц 15 3 0

io 16 eo es 30

August/

JO_TS

3_

L_

1.

X'

.k

L&sitmai i

•c 15

#C 10

r*

■7

°C5

-j'

tf

°c 0,

8*

Abb. 17.

7~1_?:.SeptembeL._i_

«Sept.

UE»

»bfr_

III i w V VI

и*™

September__

.? ___EJ'

:::

Kasteln

V» VM IX

■ W» VI

7. September

Abb. 18.

der selbsttätigen Pegel zu Innsbruck und Kufstein am Inn gewonnenen Tagesschwankungen der Wasserstände versinnlicht sind.

Das Diagramm besagt, daß der Wasserstand des Inn bei Innsbruck zwischen 6 und 7 Uhr abends die tiefste Lage hat und hierauf ein rasches Ansteigen wahrzunehmen ist, das sich zwischen 1 und 2 Uhr nachts zu einer Kulmination entwickelt. Der Rückgang erfolgt anfangs rasch, verlangsamt sich vorübergehend , um dann wieder etwas beschleunigt gegen 6 oder 7 Uhr am Abend des folgenden Tages auf die Niederstlage zu sinken. Diese durchschnittlich 20 cm betragenden Schwankungen wiederholen sich in den Sommermonaten täglich und sind, da sie ganz unabhängig von den jeweiligen Niederschlägen auf-treten, zweifellos als Folge der täglichen Gletscherablation (Ötztalergruppe) aufzufassen.

Der mittlere Tageswasserstand am Pegel zu Innsbruck fällt auf Grund vorgenommener Berechnungen in die Zeit zwischen 8 und 9 Uhr vormittags.

Der Zeitraum zwischen dem Beginn des Ansteigens und dem höchsten Stande des Wasserspiegels ergibt sich regelmäßig mit 6V2—7 Stunden, jener für die fallende Phase bis zur Erreichung der tiefsten Lage mit 17—17¹/г Stunden, daher sich die Geschwindigkeit des Steigens und Fallens des Wasserstandes mit ca. 3 bzw. 1,2 cm per Stunde berechnen läßt.

Bei Kufstein gestalten sich die Tagesschwankungen des Wasserstandes naturgemäß bedeutend flacher (siehe Figur 18). Die Kulmination tritt gegen 10 Uhr vormittags, der tiefste Wasserstand zwischen 9 und 10 Uhr abends ein. Das Maß der Tagesamplitude ist halb so groß wie bei Innsbruck, beiläufig 10 cm. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der täglichen Flutwelle beträgt zwischen Innsbruck und Kufstein (77 km) im Durchschnitte 8 km pro Stunde.

Der mittlere Tageswasserstand ergibt sich für die Station Kufstein bei steigendem Wasser um 7 Uhr früh, bei fallendem um 4 Uhr nachmittags.

Hydrographische Notizen für die Entwässerung der Städte (Kanalisation).

Für die in einem Stadtentwässerungsnetze den Kanalquerschnitten zu gebenden Abmessungen ist die Intensität der Sturzregen maßgebend.

Die Tabelle VII im Abschnitte A gibt einige Anhaltspunkte über die Ergiebigkeit von Sturzregen.

Die größten gemessenen Regenhöhen (5 mm pro Sekunde) kommen bei der Berechnung der in den Kanälen abzuführenden Wassermengen wohl nicht in Betracht — man würde zu große Kanalquerschnitte bekommen, die nur selten auf ihre volle Leistungsfähigkeit beansprucht würden.

Das Mittelmaß der Intensität, unter Berücksichtigung der Häufigkeit der Sturzregen und ihrer Dauer, gibt hier den richtigen Maßstab.

Die Berechnung der abzuführenden Wassermenge

beruht auf der einfachen Relation

wonach eine

Regenhöhe von 1 mm eine Abfluß menge von 167 S ekundenlitern per Hektar ergibt.

Nach Hellmann ist in der norddeutschen Tiefebene überall auf einen größten Niederschlag von 200 Sekundenlitern pro Hektar zu rechnen.

Die Praxis rechnet, wie gesagt, mit kleineren

Mengen:

Berlin

sek/1 pro ha für dicht verbaute Stadtteile . mit 21,2

für weite Verbauung für neue Stadtteile.

10,6

52,0

Karlsruhe Köln, Altstadt. „ Neustadt

18

42—55

25—33

Breslau, neue Stadtteile

Dresden.....

Düsseldorf.....

Frankfurt am Main .

Hamburg.....

Hannover, Altstadt .

,, Neustadt .

sek/1 pro ha mit 20—25 „    30—50

38

12—30

39

40

25

Leipzig.....

Linz......

München.....

Paris (Sammelkanäle) Stuttgart .

Wien......

16,7

55

9—22

42

13—18

19-27.

Im allgemeinen liefert die Formel von Kresnik (Seite 127) verwendbare Werte, wenn « = 0,25 gesetzt wird. Die Gebietsfläche A darf nicht kleiner als 0,02 qkm angenommen werden. Da die Formel die Wassermengen in Kubikmetern pro Sekunde und pro Quadratkilometer gibt, muh das Resultat für W mit 10 multipliziert werden, wenn man Sekundenliter pro Hektar erhalten will.

Die Kanäle werden entweder mit kreisförmigem Querschnitte (aber nur bis 0,6 m Lichtweite) oder mit einem eiförmigen Querschnitte (das Ei auf die Spitze gestellt gedacht) hergestellt. Ist /* die Höhe des Eiprofiles, so ist die Fläche des Durchfluhprofiles

F= 0,51 h²,

der Umfang

TJ — 2,64 h und der sogenannte Profilradius

— = В = 0,193 h.

Man wählt li = ³/г der größten Breite des Eiprofiles.

Der Berechnung des Abflußquerschnittes F legt man am besten die vereinfachte Kuttersche Formel

i Rj

100 jR

zugrunde.

um

Da R = 0,193 h, läßt sich die Formel

gestalten in

44 h V J 2,27 ß + Pi

Die Abflußmenge ist

Q = Fv —

44 h fj 2,27 ß + ih

• F.

oder, da F= 0,51 7i²,

44 h У J X 0,51 h²

oder

2,27 ß + ih

22,44 № i J

2,27 ß+^h

Aus dieser Formel ergibt sich die Höhe des Eiprofiles mit

h - 0,354

2,27/?+ fh

fj

Da in diesem Ausdruck die Höhe 7t wieder als eine Funktion von й, und zwar von У h gegeben ist, muß h zunächst mit verschiedenen Maßen angenommen werden, um das richtige Maß für li zu finden.

Die Abflußmenge Q ist bekannt als die zu bewältigende Regenmenge in Kubikmetern -, J ergibt

. = 0,25,

für glatte Betonkanäle

= 0,40,

für ältere gemauerte Kanäle und Tonrohrleitungen .......

. = 0,30.

für mittelgute Verhältnisse.

Für kreisförmige Kanalquerschnitte von dem lichten Durchmesser d ergibt sich aus der Kutterschen Formel, ähnlich wie früher,

d = 0,294

Die

sich aus den Dispositionen der Kanalisation. Geschwindigkeit soll dabei mit 1,2-—1,5 m resultieren.

Der Rauhigkeitskoeffizient ß ist:

2 ß + i cl

fj

Näheres über Stadtentwässerung siehe den vierten Band des Abschnittes „Wasserbau“ des „Handbuches der Ingenieurwissenschaften“ (4. Auflage).

Der Wasserbedarf für Wasserversorgungsalllagen.

In dem dritten Bande des Abschnittes „Wasserbau“ des „Handbuches der Ingenieurwissenschaften“ findet sich eine Tabelle über den Privatwasserverbrauch in einzelnen Städten für das Jahr 1899, der wir die folgenden Daten entnehmen :

Städte

Durchschnittl.

V erhrauch pro Kopfu. Tag in Litern

Städte

Durchschnittl.

Verbrauch pro Kopf u. Tag in Litern

Bamberg Barmen . Basel . . Berlin. . Bochum. Breslau . Darmstadt Dortmund Dresden.

59

172

194

78

169

81

77

228

94

Hamburg . Karlsruhe. Königsberg Lübeck . . Magdeburg Nürnberg . Straßburg Stuttgart . Zürich . .

189

125

66

259

97

77

80

67

174

Im einzelnen ist nach Dr. Forchheimers „Grundzügen- der städtischen Wasserversorgung“ mit folgenden Zahlen zu rechnen :

a) Hausgebrauch bei Bezahlung des Wassers auf Grund von Messungen.

1.    Gebrauchswasser in Wohnhäusern zum

Trinken, Reinigen, Kochen und zur Wäsche für den Kopf der Bewohner im Tage.......

2.    Abortspülung, einmalige Pissoirspülung aussetzend pro Stand in

der Stunde ..........

Pissoirspülung, fortwährend für den laufenden Meter Spülrohr in der Stunde .

3.    Bäder: ein Wannenbad......

Brause ........

4.    Garten- oder Hofbegießung an einem

trockenen Tage für den Quadratmeter .

5.    Ein Pferd tränken und reinigen ohne Stall

reinigung im Tage.......

6- Desgleichen ein Stück Großvieh

7.    Desgleichen ein Stück Kleinvieh

8.    Einen Wagen reinigen .......

Wird das abgegebene Wasser nicht durch Wassermesser kontrolliert, so steigt der Verbrauch auf das Doppelte und höher.

Liter

.    30—45

.    .5—6

30

200

350

20—30

1,5

Zл сл

10

200

b) Öffentliche Anstalten:

Liter

1.    Schulen, für den Schüler und Schultag .

2.    Kasernen: für den Mann und Verpflegstag

für ein Pferd......

3.    Kranken- und Versorgungshäuser, für den

Kopf und Verpflegstag .

CN О О

100—150

4.    Gasthöfe, für den Kopf und Verpflegstag

Liter

100

(ohne Aufzüge oder Wassermotoren) .

500

5.    Badeanstalten, für das abgegebene Bad .

400

6.    Waschanstalten, für 100 kg Wäsche .

7.    Schlachthäuser, Gesamtverbrauch im Jahre

für das Stück geschlachteten Viehes 300—400

8.    Markthallen, für den Quadratmeter und

den Markttag.........

9.    Eichamt, Ge samt verbrauch für 1 cbm ge

1100

eichten Hohlgefäßes.......

6000-8000

10. Bahnhöfe, Speisewasser für eine Lokomotive pro Tag.....

c) Gemeindezwecke:

Liter

1.    Straßenbespritzung für den Quadratmeter,

1—1,5

einmalige Bespritzung.....

2.    Öffentliche Gartenanlagen, für den Quadrat

1,5

meter, einmalige Bespritzung ....

3.    Öffentliche Ventilbrunnen im Tage. .    .    3000

4.    Öffentliche Pissoirs bei intermittierender

60

200

Spülung für den Stand in der Stunde bei fortwährender Spülung für den laufenden Meter Spülrohr in der Stunde .

d) Gewerbe und Industrie:

Liter

1.    Brauereien, Gesamtverbrauch im Jahre

500

für den Hektoliter gebrauten Bieres ohne Eisbereitung........

2.    Zur Verwandlung von 1 kg Wolle in Tuch

1000

(Dampfmaschin en, Wollwäsche, Walkerei, Raucherei, Spülen der farbigen Ware) nach Beissel........

3.    Dampfmaschinen, für die Pferdekraft in der

Stunde ...........

Die Ausnutzung der Wasserkraft.

Das fließende Wasser ist als eine in Bewegung befindliche Masse imstande, eine Arbeit zu leisten und auf bewegliche feste Massen (Wasserräder, Turbinen) eine Stoßkraft auszuüben, die zu gewerblichen Betrieben ausnutzbar ist und seit undenklichen Zeiten ausgenutzt wird.

Die Triebkraft ist ein Produkt aus dem Gewichte der Wassermenge und der Fallhöhe:

p = a • л.

Ist Gr in Kilogrammen und h in Metern gegeben, so resultiert P in Meterkilogrammen.

In der Praxis wird die Triebkraft des Wassers aber nicht nach Meterkilogrammen, sondern nach Pferdekräften gemessen.

Eine Pferdekraft, auch Pferdestärke (PS)¹ genannt, ist jene Arbeitseinheit, die andauernd imstande ist, ein Gewicht von 75 kg pro Sekunde einen Meter hoch (bzw. 1 kg 75 m hoch) zu heben:

PS = 75 m/kg.

Man findet daher die Anzahl N der Pferdekräfte, die durch eine sekundliche Wassermasse von dem Gewicht G geleistet wird, wenn sie h Meter herabstürzt, aus der Formel:

75 ’

setzt man anstatt des Gewichtes G der Wassermasse die sekundliche Wassermenge Q in Kubikmetern multipliziert mit dem Gewicht eines Kubikmeters Wasser (d. i. 1000 kg)

G = 1000 (J

in die Gleichung für N ein, so erhält diese die Form :

1000 Q • h

75

für Zwecke der Praxis ist diese Gleichung noch mit einem Koeffizienten zu versehen:

1000 Qh

N — i)

75

da der Wirkungsgrad des Motors (des Wasserrades, der Turbine) in Rechnung zu ziehen ist. Wegen der Reibungen in den Achsen des Motors, wegen des Luftdruckes und der Wasserverluste kann eben die theoretische Triebkraft des Wassers nicht voll ausgenutzt werden.

Der Nutzeffekt der Motoren ist verschieden und

beträgt bei modernen Turbinen 70—80°/o (0,7 —0,8 der theoretischen Triebkraft); im Mittel ist tj — 0,75.

Dieser Mittelwert in die Gleichung für N eingesetzt, ergibt die effektive Triebkraft 1000 Qh

N= 0,75

750 Qh

75

75

N=10 Q -h.

Eine Wassermenge von 0,1 cbm, d. i. von 1 hl in der Sekunde oder 100 Sekundenliter, leistet daher eine effektive Arbeit von

N= 10 X 0,1 X h N = h Pferdestärken.

Der Wasserverbrauch für eine Pferdekraft ist 0,1 cbm

in diesem Falle

0,1 X 60 X 60

CO

pro Sekunde oder von

—— cbm pro Stunde.

C. Die Wassermessungen.

Die Wassergeschwiiuligkeit; das Gefälle.

Die Talwärtsbewegung des Wassers der Fluß-läufe vollzieht sich nach den aus der Physik bekannten Gesetzen der Schwere. Das Flußbett, in

Auf diesen strebt die

durch die Wirkung von Widerständen verminderten Geschwindigkeit ihrem Ziele zu.

welchem das Wasser aus den Höhen der Quellregionen dem Meere zuströmt, ist ein System von „geneigten Ebenen“, flüssige Masse mit der dem Gefälle des Talweges zukommenden

Die „Geschwindigkeit“ ist ein Längenmaß; sie bedeutet den in der Zeiteinheit zurückgelegten Weg in Metern. Die Zeiteinheit ist die Sekunde. Die hier in Betracht kommenden Widerstände sind der Widerstand der Luft, der Widerstand des Flußbettes (Reibungswiderstand) und der Widerstand der sonstigen natürlichen und künstlichen Hindernisse, die sich dem Wasser in seinem Laufe entgegenstellen (Felsblöcke, Baumstrünke ; Brückenpfeiler und Einbauten aller Art).

Die treibende Kraft ist eine Funktion des relativen Gefälles.

Das relative Gefälle ist eine Verhältniszahl; es ist der numerische Ausdruck des Verhältnisses der Höhe der schiefen Ebene des Wasser-

Spiegels zur Länge der in Betracht gezogenen Flußstrecke. Liegt der Wasserspiegel bei a um h Meter höher als bei dem um l Meter stromabwärts

gelegenen Punkte &, so ist h : l oder

die Ver-

hältniszahl für das relative Gefälle, während h das absolute Gefälle für die Strecke l bedeutet.

In der Praxis wählt man für l gewöhnlich die Länge 1000 m; dann bedeutet h das absolute Gefälle per 1000 m oder, wie man sich anders ausdrückt, per Mille.

Beträgt das absolute Gefälle h per 1000 m Länge .... 1 m, so drückt sich das relative Gefälle mathematisch durch die Verhältniszahl ¹/iooo oder 0,001 aus.

Die Geschwindigkeit des Wassers ist, wie bereits gesagt, eine Funktion des Gefälles. Sie nimmt mit dem zunehmenden Gefälle zu, mit dem abnehmenden Gefälle ab. Dies allein besagt schon, daß die Geschwindigkeit keine konstante Größe ist. Sie variiert aber nicht nur in der Längenrichtung (Langprofil) des Wasserlaufes (wegen der Gefälls-verschiedenheiten), sondern auch in der Querrichtung , im Querprofil ; und zwar ist sie in der Nähe der Ufer und der Sohle (wegen der Reibungs-widerstände) kleiner als in der Mitte des Profiles und als in der Nähe der Oberfläche des Wassers. Ganz an der Oberfläche wird die Geschwindigkeit durch den Luftwiderstand etwas verzögert. Die größte Geschwindigkeit liegt zumeist über dem tiefsten Sohlenpunkte nahe an der Oberfläche (im Stromstrich).

Die Geschwindigkeit variiert außerdem mit dem Wasserstande. Je höher der Wasserstand, desto größer die Wassergeschwindigkeit. Bei gleichen Wasser-

ständen ist sie überdies größer, wenn das Wasser im Steigen, als wenn es im Fallen begriffen ist. Schließlich schwankt die Geschwindigkeit in jedem einzelnen Punkte des Querprofiles infolge der Unregelmäßigkeiten der Wasserbewegung überhaupt (Wirbel, Stau, Wellenschlag, schraubenförmige Bewegung des ganzen Wasserkörpers) um kleine Maße (Pulsationen der Wasserbewegung).

zu

Wir haben es daher in jedem einzelnen Falle mit einem ganzen System von Geschwindigkeitsmaßen tun, die wir im wesentlichen"wie folgt sondern

können:

ii

y.O,fr)3LX:

(U

'h

%

-i«

Linkes

LYo

v?

V4

v?

i'-»

V;

Ufer

Rechtes

АЪЪ. 19.

a) Die Oberflächengeschwindigkeiten,

d. h. die Geschwindigkeiten der Wasserteilchen an der Oberfläche des Wassers. Sie sind an den Ufern am kleinsten und über dem tiefsten Sohlenpunkt in der Pegel am größten (im Stromstrich). Die Abnahme der Geschwindigkeit vom Stromstriche gegen die Ufer ist ziemlich allmählich.

Trägt man, wie in vorstehender Abb. 19, die Oberflächengeschwindigkeiten in einzelnen Punkten

des Flußprofiles v₄, г>₂, v₃, v₄, v₃ ... . auf und verbindet die Endpunkte, so erhält man die Kurve der Oberflächengeschwindigkeiten.

Zieht man parallel zum Flußprofil eine Tangente an die Kurve, so gibt der Berührungspunkt der Tangente mit der Kurve den Endpunkt der größten Oberflächengeschwindigkeit v₀, max

Bestimmt man die Fläche F₀ zwischen der Kurve und dem Profil und dividiert dieselbe durch die Profilbreite JB, so erhält man die mittlere Oberflächengeschwindigkeit V₀.

b) Die Geschwindigkeiten in einer Lotrechten.

Denkt man sich in irgendeinem Punkte des Flußprofiles eine Lotrechte gezogen und trägt man die den einzelnen, in verschiedenen Tiefen gelegenen Punkten der Lotrechten zukommenden Geschwindigkeiten v₄, v₂, vs ... . auf (Abb. 20, Seite 148), so erhält man durch die Verbindung ihrer Endpunkte die Kurve der Geschwindigkeiten in der Lotrechten.

Die lotrechte Tangente an die Kurve bestimmt den Endpunkt der größten Geschwindigkeit in der Lotrechten i>max. Mißt man die Fläche f zwischen der Kurve und der Lotrechten und dividiert sie durch die Tiefe t in der Lotrechten, so erhält man die mittlere Geschwindigkeit in der Lotrechten vm.

Die oberste Begrenzung der Fläche f ist die Oberflächengeschwindigkeit in der Lotrechten v₀, die unterste Begrenzung die Sohlengeschwindigkeit in der Lotrechten vs.

c) Die Profilgescłiwindigkeit.

Teilt man (Abb. 21) die Plußprofilfläche durch mehrere Lotrechte in Abschnitte, so werden die unter Punkt b aufgezählten Geschwindigkeiten für

V₀

Q-fl -112

ой

■ oo

V,

os

Ał

‘ГМ

■w

S"i e|en-(2ol^n.

>1

in.

•U = ШЛ|

гч

Az

fi-цо

.ŁJl.

Vs

Abb. 20.

I II W IV V VI VII VIII IX X XI XII

■0У-

Abb. 21.

jede Lotrechte verschiedene Größen annehmen. Die Endpunkte all dieser Geschwindigkeiten liegen in einer krummen Fläche — Geschwindigkeitsfläche des Profiles. Die lotrechte Tangentialebene an diese krumme Fläche fixiert nun den Endpunkt der größten Profilgeschwindigkeit und der Kubikinhalt Q des Wasserkörpers zwischen der krummen Fläche und dem Flußprofile, dividiert durch die Profilfläche F, gibt uns das Maß der mittleren Profilgeschwindigkeit Vm.

max.

Auf welchen Wegen man nun zu dem Maße der mittleren Profilgeschwindigkeit Vm gelangt, aus der wir ja umgekehrt wieder durch die Multiplikation mit der Profilfläche F die das Flußprofil in der Sekunde durcheilende Wassermenge Q in Kubikmetern ableiten sollen, das wird in einem der folgenden Kapitel erörtert werden.

Die Instrumente und Geräte zur Messung der W assergescliwindigkeit.

Zunächst sind nun die zur Messung der Wassergeschwindigkeit in den offenen Flußläufen dienenden Geräte zur Sprache zu bringen.

Es kommen hier nur diejenigen Geräte in Betracht, die sich in der Praxis am besten bewährt und eingebürgert haben :

1.    die Oberflächenschwimmer ;

2.    die hydrometrischen Flügel.

Die hydrometrischen Flügel sondern sich wieder in zwei Hauptkategorien:

a)    die Flügel an fester Stange,

b)    die Schwimm fl ügel.

1. Die Oberflächenschwimmer, die nur zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit herangezogen werden können und sollen, bestehen aus kurzen (10 cm hohen) Stammabschnitten, die in der Mitte ein Fähnchen tragen. Es stehen auch Holzscheiben von 5—7 cm Stärke und 25—30 cm Durchmesser, Hohlkugeln aus Blech und im Notfälle leere oder halbgefüllte Glasflaschen in Verwendung.

Längere, unten beschwerte Stäbe, Doppelkugeln (zwei mit Draht verbundene Kugeln, von denen die eine an der Oberfläche, die andere, beschwerte, tiefer schwimmt), können nicht zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit empfohlen werden. Sie geben mehr ein mittleres Geschwindigkeitsmaß als jenes für die Oberfläche an.

Die Schwimmermessungen sind wie folgt ins Werk zu setzen:

Man wählt als Meßstelle eine gerade, regelmäßig gestaltete Mußstrecke, ungefähr von der Länge von 2—3mal die Flußbreite. Die Meßstrecke soll von Stauwirkungen unbeeinflußt, frei von Einbauten, Sandbänken und Pflanzenwuchs sein und ein gleichmäßiges Gefälle aufweisen. In der Mitte der Strecke wird das Meßprofil ausgesteckt und geodätisch bzw. durch Lotung oder Peilung aufgenommen.

Ober- und unterhalb des Meßprofiles wird in dem Abstande von einer Flußbreite je ein zweites bzw. drittes Querprofil ausgesteckt und aufgenommen.

Ist das Meßprofil etwa durch die Lage eines Pegels gegeben, so ist dieser der Ausgangspunkt für das Distanzmaß des oberen bzw. des unteren Querprofiles.

Nach anderen Angaben soll der Abstand des obersten von dem untersten Querprofil so gewählt werden, daß die Schwimmer ungefähr zwei Minuten brauchen, um die Strecke zurückzulegen.

Etwa 15 m oberhalb des obersten Profiles ist

ein Draht über den Fluß zu spannen, an dem sich der Kahn, von welchem die Schwimmer aufs Wasser gesetzt werden , auf bestimmte Abstände vom Ufer-

rande einstellt; denn die Schwimmermessungen sind auf die ganze Flußbreite auszudehnen. Die Profilpunkte , von welchen aus die Schwimmer lanciert werden, sollen in der Nähe des Stromstriches in kleineren Abständen gewählt werden als gegen die Ufer zu.

Es empfiehlt sich, von jedem Aufstellungspunkte des Kahnes aus in gewissen Zeitabschnitten mehrere Schwimmer nacheinander abzulassen und ihren Gang zu beobachten, um Mittelwerte der Geschwindigkeit zu erhalten. Dann erst wird der Kahn zum nächsten Querprofilpunkte gezogen und der Vorgang wiederholt usf.

Der Durchgang der Schwimmer durch die drei abgesteckten Flußprofile ist nach zwei Gesichtspunkten festzulegen :

a) Der Zeit nach:

Bei jedem der drei abgesteckten Profile muß ein Beobachter postiert sein, der den Durchgang eines jeden einzelnen Schwimmers durch das Profil — etwa mit einer Handbewegung bekannt gibt. Diese Signale werden von einem vierten (oder von einem der drei) Beobachter an einer Stopuhr (Chronoskop) der Zeit nach festgelegt.

Bei geringen Geschwindigkeiten kann ein einziger Beobachter, der den Schwimmern von Profil zu Profil vorausgeht, die Zeitbestimmungen allein vornehmen.

Wo dies nicht möglich ist und auf eine präzise Aufnahme der Durchgangszeiten ein besonderer Wert gelegt wird, empfiehlt sich die Anwendung eines elektrischen Chronoskops, das jeder der drei Beobachter durch einen in eine elektrische Leitung eingeschalteten Taster im Momente des Schwimmerdurchganges stoppen kann.

Die Durchgangszeiten sämtlicher Schwimmer durch die drei Profile müssen in ein Journal eingetragen werden.

b) Der Lage nach:

Um die Schwimmerdurchgangspunkte der Lage nach zu bestimmen, müssen die Schwimmer im Momente des Durchganges mit einem Winkelinstrument (Theodolith) anvisiert werden.

Das Instrument muß so postiert sein, daß die Yisuren nach den Schwimmern die Richtung der Durchgangsprofile in nicht zu spitzen Winkeln schneiden. Der Aufstellungspunkt des Winkelinstrumentes muß selbstverständlich gegen die Lage der drei Flußprofile genau orientiert, d. i. geodätisch festgelegt sein. Statt eines Winkelinstrumentes kann man sich auch des Meßtisches

und der Kippregel bedienen x. Schließlich

erweisen sich auch photographische Apparate hiezu zweckmäßig.

Sind nun alle Daten der Zeit und Lage nach gewonnen, so ist für jeden Schwimmer der zurückgelegte Weg (s in Metern) und die Bewegungszeit (von dem obersten zum mittleren und vom mittleren zum untersten Profil) bekannt (t in Sekunden) und kann für jeden Profilpunkt die Oberflächengeschwindigkeit berechnet werden :

¹ Siehe W. Millers „Vermessungskunde“; 12. Band der Bibi. d. ges. Technik.

Die Mittel aus den Geschwindigkeiten oberhalb des (mittleren) Meßprofiles und unterhalb desselben gelten als die mittleren Oberflächengeschwindigkeiten in dem Meßprofil selbst.

Während der Messungsaktion muß der Pegel des Meßprofiles bzw. der demselben benachbarte Pegel beobachtet werden ; denn die erhobenen Geschwindigkeiten gelten nur für den Wasserstand, der während der Messung geherrscht hat.

Will man die Oberflächengeschwindigkeiten bei verschiedenen Pegelständen kennen lernen, so muß die Messung eben bei verschiedenen Wasserständen wiederholt werden.

Schwimmermessungen sollen weder bei Wind noch unter anderen die natürliche Bewegung der oberen Wasserschichten beeinflussenden Umständen vorgenommen werden.

2 a. Der hydrometrische Stangenfltigel.

Die Konstruktion der hydrometrischen Flügel beruht auf der Bewegung einer auf einer festen Achse rotierenden Schraubenfläche i m fließenden Wasser. Die Bewegung überträgt sich durch eine die Achsenspindel umfassende Schraube ohne Ende auf ein Zahnradgetriebe, das entweder als mechanisches Zählwerk für die Zahl der Umdrehungen der rotierenden Schraubenfläche (Flügelschaufeln) fungiert oder — wie bei elektrisch bedienten Flügeln — die Übertragung der Schaufelbewegungen auf einen über Wasser befindlichen Tourenzähler (Klingelwerk) oder auf einen Zeiger (Indikator) ermöglicht.

Der nach seinem Erfinder, Woltman (1790), benannte hydrometrische Flügel (Woltmans eher

Flügel) ist mit einem mechanischen Zählwerk versehen. Heute noch werden in einzelnen mechanischen Werkstätten Flügel nach demselben System mit verschiedenartigen Abänderungen konstruiert, und stehen solche ziemlich zahlreich in Benutzung.

Allen diesen mit mechanischen Zählwerken versehenen Apparaten haftet der große Nachteil an, daß sie nach jeder einzelnen — in einem einzigen

Ki кг

Ui)

da

TI.

¹

Nach dem englischen Worte für Pferdestärke (Horse-power) auch mit HP bezeichnet.

5B

TI.

If* |Эг,

L_J

Abb. 22. Hydrometrischer Flügel von Harlacher.

Punkte des Meßprofiles durchgeführten — Messung über Wasser gezogen werden müssen, damit an dem Zählwerk die Zahl der Flügelumdrehungen abgelesen werden kann.

Dieser Nachteil ist so bedeutend, daß man sich immer mehr den elektrischen Stromgeschwindig-keitsmessern zuwendet, von welchen im folgenden die Rede sein wird.

Als eine der ersten vollkommenen Konstruktionen eines elektrisch funktionierenden hydrometrischen Flügels verdient jene von A. R. Harlacher in Prag genannt zu werdenx. (Siehe Abb. 22, Seite 154, und Abb. 23,

Seite 155.) Der Apparat besteht:

a) aus einer Führungsstange (f), der sogenannten „stehenden Stange“ zum Unterschiede von der „hängenden Stange“, die vor Harlacher ausschließlich verwendet worden ist. Die stehende Stange ist eine eiserne Röhre mit einer der ganzen Länge nach ausgehobelten (stromabwärts angeordneten) Nut. Die Stange ist unten mit einer Spitze versehen, die es ermöglicht, sie in den Flußgrund einzubohren.

Et

Sie verbleibt in ihrer Stellung während der ganzen Dauer der in einer Lotrechten auszuführenden Messungen, indessen der Flügel unter Wasser längs der Stange von Meßpunkt zu Meßpunkt verstellt wird ;

Abb. 23.

Der hydrometrische Flügel von Harlacher.

¹ Siehe A. R. Harlacher, Professor an der Deutschen Technischen Hochschule in Prag: „Die Messungen in der Elbe und Donau und die hydrometrischen Apparate und Methoden des Verfassers.“ Leipzig 1881.

b) aus der Aufhänge- und Verschiebevorrichtung. Die zylindrische Hülse (h) des eigentlichen Instrumentes umfaßt die Führungsstange -, von der Innenfläche der Hülse dringt ein Dornfortsatz durch die Nut der Stange in das Innere der Röhre. An dem Ende des Domes ist das Aufhängeseil des Flügels mittels eines Öhres verknüpft. An dem Seil, das in dem Hohlraum der Stange läuft, wird der Flügel gehoben und gesenkt.

In den Hülsenkörper sind oben und unten je drei kleine Rollen (r) in eigenen Schlitzen eingelagert , so daß keine gleitende Reibung zwischen Stange und Hülse entsteht, vielmehr die Hülse längs der Stange auf und ab rollt. Die vorderen, der Strömung entgegenstehenden Rollenpaare sind fest gelagert, die hinteren Rollen federnd gelagert.

Das Seil läuft am oberen Ende der Stange über eine Rolle und ist unterhalb der Rolle außen an der Stange fest verklemmbar. Statt dieser Art der Klemmung kann das Seil auch auf einer sperrbaren Trommel (Winde) aufgewickelt werden. Um die Tiefenlage des Flügels unter dem Wasserspiegel bestimmen zu können, ist entweder das Seil oder die Trommel der Winde entsprechend geteilt.

Die zylindrische Hülse ist unten zu einer kreisförmigen Scheibe, Grundplatte (5), erweitert, die verhindern soll, daß der Flügel der Flußsohle zu nahe kommt. Durch das Maß des Abstandes der unteren Fläche der Scheibe von der Flügelachse ist die tiefste Lage des Flügels über der Sohle begrenzt und zugleich bestimmt.

c) Mit dem Hülsenkörper fest verschraubt ist das Gehäuse des Flügels (gr), in welches die Flügelachse (a) in Steinlagern eingelagert ist. Vorn an der Achse außerhalb des Gehäuses ist das frei laufende Flügelrad (Fl) aufgesetzt, das aus zwei auf Speichen sitzenden, nach einer Schraubenfläche (mit bestimmter Ganghöhe) hergestellten Schäufelchen besteht. Auf dem vorderen Achsenende sitzt eine eichelförmige Schraubenmutter, die das Herabfallen des Flügelrades verhindert.

d) Symmetrisch mit dem Flügel ist an der Hinterseite des Hülsenkörpers ein Steuerruder (bx) festgemacht, das als Gegengewicht für den Flügel wirkt.

e) An dem der Hülse zugewendeten Ende der Flügelachse trägt diese ein Schraubengewinde, in welches ein in einem besonderen Teile des Gehäuses eingelagertes Zahnrad (z) eingreift, das nach 50 (oder 100) Umdrehungen der Flügelachse einmal um seine Achse läuft. Das Zahnrädchen trägt seitlich einen Kontaktknopf, der bei jeder Radumdrehung einmal an eine Kontaktfeder streift. Hiedurch wird jedesmal ein Stromschluß in dem mit dem Apparate verbundenen elektrischen Stromkreise erzeugt, in welchen

f)    ein Registrierapparat (ein Tourenzähler), d. i. eine elektrische Klingel eingeschaltet ist, die auf je eine Umdrehung des Zahnrades bzw. auf je 50 (oder 100) Umdrehungen des Flügelrades reagiert.

g)    Zur Einstellung der Flügelachse senkrecht auf die Richtung des Meßprofiles dient ein an der Stange befestigtes Visier, das senkrecht auf die Flügelachse adjustiert ist. Die Stange wird, ehe sie befestigt wird, so zu drehen sein, daß die Richtung des über Wasser (in Mannshöhe) angebrachten Visieres mit den Signalen am Ufer zusammentrifft, durch die das Meßprofil markiert ist. Bei der Verschiebung des Flügels längs der Stange behält dann die Flügelachse die zur Durchführung der Messung erforderliche Lage senkrecht zur Profilebene bei.

h) Als elektrische Stromquelle dient eine Batterie.

i) Zur Bestimmung, wie viele Umdrehungen der Flügel in einer Sekunde vollführt, bedarf es der Verwendung einer Stopuhr (Chronoskop), mit deren Hilfe man die Zeit des ersten Glockensignales und nach etwa 2—3 Minuten ein letztes Glockensignal festhält. Während dieser Zeit muß die Zahl der Glockensignale notiert werden.

Ertönt z. B. nach je 50 Umdrehungen der Flügelachse ein Signal, und sind zehn Signale in der Zeit von drei Minuten gezählt worden, so entsprechen diesem Zeiträume 500 Umdrehungen des Flügels und

der Zeiteinheit von einer Sekunde drehungen.

Der Harlacher-Flügel hat in der letzten Zeit zahlreiche Abänderungen und Verbesserungen erfahren, die sich auf alle Einzelheiten desselben erstrecken x.

Die hydrometrischen Flügel, die im Jahre 1897 bei den Donaumessungen des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien in Verwendung standen,

= 2,8 Um-

500

3 X 60

¹ Zahlreiche Flügeltypen sind abgebildet in Wilh. Müllers „Hydrometrie“, praktische Anleitung zur Wassermessung. Hannover 1903. Gebr. Jänecke.

Über die neuesten Flügelformen der Firma A. Ott in Kempten siehe „Schweizerische Bauzeitung“ 1906, 2. Sem. Nr. 14 und 15.

Auch das 12. Bändchen der „Bibliothek der gesamten Technik“ „Die Vermessungskunde“ von W. Miller enthält Angaben über Wassermessungen und über Wassermeßapparate.

waren im allgemeinen der von Harlacher geschaffenen Konstruktion nachgebildetx.

Als Führungsstange diente ein gezogenes Stahlrohr von 4—6 m Länge, 5 mm Wandstärke und 45 mm äußerem Durchmesser. An ihrem unteren Ende war sie mit einem konischen Stahlschuh versehen. Der Laufschlitz für den Flügel war 7 mm weit. Die Stange konnte durch ein 1,8 m langes Ansatzstück verlängert werden, das mit einem Rohrkern auf das Stahlrohr aufgesetzt wurde. Ein auf dem Rohrkern aufmontierter Dorn ragte hiebei in den Stangenschlitz hinein, um die Drehung des Ansatzstückes zu vermeiden. Zur Kupplung des Verlängerungsstückes an die Führungsstange diente eine Muffe.

Die Grundplatte war mit dem eigentlichen Flügel nicht in fester Verbindung. Sie war am unteren Ende der Stange selbständig zu befestigen, indem sie auf einem Bolzen ruhte, der durch die Führungsstange durchgesteckt werden konnte. Die Stange hatte unten drei Bohrungen in Abständen von 10 cm, so daß man die Grundplatte in drei verschiedenen Abständen von der Flußsohle anbringen konnte. So war es möglich, die Stange mehr oder weniger tief einzurammen, je nach der Beschaffenheit des Grundes. Durch den Hals der Grundplatte war das Aufschlagen des Flügels auf die Flußsohle verhütet. Am Rande war die Platte mit zwei Löchern zur Befestigung von Leinen versehen, die über die Rollen der an dem Meßschiff befestigten, stromaufwärts gerichteten Auslegehölzer geführt wurden,

¹ Siehe Beiträge zur Hydrographie Österreichs,

3. Heft: „Die hydrometrischen Erhebungen an der Donau nächst Wien im Jahre 1897.“ Wien 1899. W. Braumüller.

um die Stromabwärtsbewegung des unteren Stangenendes während des Hinablassens der Stange zu verhindern.

Zum Festhalten der Flügelstange' bzw. zur Erhaltung der Flügelstellung senkrecht zum Meßprofil war in handlicher Höhe eine Querstange an die Führungsstange befestigt, die mit einem Dorn in den Längsschlitz der letzteren eingriff.

Der Flügel selbst bestand aus drei durch je eine Schraube miteinander verbundenen Hauptteilen:

a)    dem Vorderteil, dem eigentlichen Flügel, der aus der Flügels chaufel, der Drehungsachse , den Lagern, den Kontaktvorrichtungen und dem Gehäuse für diese zusammengesetzt war;

b)    dem Mittelstück oder dem Führungsteile, der an einem im Hohlraume der Führungsstange eingeleiteten Kabel hing, und

c)    aus dem Gegengewicht.

ad a) Die Flügelschaufel, aus einem einzigen Stück bestehend, war nach einer Schraubenfläche von 230 mm Ganghöhe, 100 mm Länge und 124 mm Durchmesser gebildet und nach einem Rotationsellipsoid geformt.

Die Wahl dieser, von früheren Konstruktionen abweichenden Form bezweckte nicht nur, dem Wasserstoße eine verhältnismäßig große Angriffsfläche darzubieten , sondern auch das Anschwimmen von Gräsern, Blättern und dergleichen an das Instrument zu verhüten. Dieser Zw;eck wurde vollkommen erreicht. Der Flügel arbeitete selbst bei kleinen Geschwindigkeiten (14 cm pro Sekunde) ganz regelmäßig. Die hinter der Schaufel und dem Gehäuse freiliegende

Drehungsachse des Flügels ist durch anschwimmende Fremdkörper niemals verlegt worden.

Die Drehungsachse, auf welcher die Schaufel aufgeschoben und durch eine vorne zugespitzte Schraubenmutter befestigt war, ruhte knapp hinter der Schaufel in einem Kugellager und an ihrem Ende in einer Zapfenführung. In die Achse war eine Schraube ohne Ende eingeschnitten, die in ein Zahnrädchen mit 50 Zähnen eingriff. Ein auf dem Rädchen seitlich aufmontierter kleiner Zapfen streifte nach je einer Drehung des Rädchens bzw. nach 50 Umdrehungen der Flügelachse an eine Kontaktfeder, die, gegen das Flügelgehäuse isoliert, mit einer gleichfalls isolierten Klemmschraube in metallischer Berührung stand. Durch diese Klemmschraube und durch eine zweite, auf dem Mittelstücke des Flügels sitzende, nicht isolierte Klemmschraube liefen die Enden der elektrischen Stromleitung, die jedesmal geschlossen wurde, wenn der kleine Zapfen an der Kontaktfeder gleitete.

Das Flügelgehäuse umschloß die Flügelachse, deren Lager und die Kontaktvorrichtung und war sowohl auf der Vorderseite durch Verschieben eines Plättchens als auch an dem Kugellager durch eine Klappe zu ölfnen.

ad b) Das Mittelstück lief längs der Führungsstange auf Laufrollen und trug die Vorrichtungen für die elektrische Leitung.

ad c) Das Gegengewicht bestand aus einem linsenförmigen Gußkörper. Dasselbe war absichtlich nicht als Steuer ausgebildet, da der Flügel nicht in die Stromrichtung geleitet, sondern senkrecht auf das Meßprofil gehalten werden soll.

11

Brauer, Grundzüge der Hydrographie.

Das Gesamtgewicht der drei Hauptteile des hydrometrischen Flügels betrug 3,4 kg und reichte selbst bei den stärksten Strömungen hin, um die beim Hinablassen des Instrumentes an der Stange auftretenden Reibungswiderstände zu überwinden.

Die wesentlichen Unterschiede der eben besprochenen Flügelkonstruktion gegenüber dem ursprünglichen Harlaclierflügel bestehen nach dem Vorgesagten :

1.    in der Form der Flügelschaufel, die aus einem einzigen Schraubenstück, anstatt aus zwei gestielten Schaufeln, besteht;

2.    in der Ausführung des vorderen Achsenlagers des Flügels als Kugellager;

3.    in der Sonderung der Grundplatte von dem Mittelstücke des Flügels.

Hinsichtlich der Zerlegbarkeit und Reinhaltung dieser Flügel sei auf die folgenden, dem dritten Hefte der „Beiträge zur Hydrographie Österreichs“ entnommenen Ausführungen verwiesen :

„Eine der wichtigsten Bedingungen für das richtige Funktionieren hydrometrischer Flügel besteht in der vollständigen Reinhaltung derselben ; weshalb bei der Konstruktion derartiger Instrumente nicht nur die Möglichkeit Berücksichtigung finden muß, sich jederzeit von dem Vorhandensein einer stattgehabten Verunreinigung überzeugen, sondern dieselbe auch möglichst rasch, ohne die Angaben des Instrumentes irgendwie zu alterieren, beseitigen zu können.

„Nur zu leicht werden die bei den hydrometrischen Erhebungen auftretenden Unregelmäßigkeiten der Wasserbewegung als Ungenauigkeit der verwendeten Instrumente ausgelegt. Um einerseits diesen falschen Auslegungen von vornherein zu begegnen und anderseits stets richtige Resultate zu erlangen, ist es unbedingt notwendig, sich zu hydrometrischen Studien solcher Meßapparate zu bedienen, die alle Zweifel über ihre Präzision ausschließen, bzw. die Gelegenheit bieten, sich jederzeit ohne alle Schwierigkeiten von dem entsprechenden Funktionieren derselben die Überzeugung zu verschaffen. Dies erscheint nun durch die vorgeschilderte Konstruktion des im österreichischen hydrographischen Dienste verwendeten hydrometrischen Flügels in der denkbar einfachsten Weise erreicht, weil derselbe nicht nur während weniger Minuten in seine Bestandteile zerlegt, untersucht und gereinigt, sondern auch ohne Änderung der Instrumentsangaben rasch wieder zusammengesetzt werden kann.

„Das Zerlegen des Flügels erfolgt in der nachstehend geschilderten Weise: Zuerst wird die Flügelspitze abgeschraubt und die Schaufel von der Achse herabgeschoben. Dann wird die das Kugellager bedeckende Gehäusekappe abgenommen und die Drehungsachse aus dem Gehäuse vorsichtig herausgeschoben, wobei man die Stahlkugeln des Lagers auf ein Tuch fallen läßt. Wird endlich noch die an der Vorderseite des Gehäuses vorhandene Deckplatte nach Lüftung der betreffenden Schraube entfernt, so liegen alle Teile des Instrumentes zur Reinigung bereit, die am besten mittels eines Rehhäutchens veranlaßt werden kann.

„Ist dieselbe vollzogen, und sind namentlich die Kugeln und Lagerflächen gut getrocknet, dann kann die Wiederzusammensetzung des Instrumentes in ebenso einfacher Weise erfolgen. Die Achse wird wieder in das Gehäuse geschoben, eine Kugel nach der andern mit einer Pinzette vorsichtig nebeneinander auf das Lager gelegt, die Kappe und der Deckel des Gehäuses geschlossen und endlich die Schaufel sowie die Flügelspitze an die Achse montiert.

„Schließlich möge bezüglich der Ingebrauchsetzung des hydrometrischen Flügels die Bemerkung beigefügt werden, daß das Zusammenschrauben seines Vorder-und Mittelteiles bei der Meßarbeit, um Beschädigungen

Ansicht.

-s

°<г

•f-⁸

Draufsicht

LJ

я:

гтг

«э=

ЛЪЪ. 24. Tiefenmesser.

der Schaufel zu vermeiden, erst dann geschehen soll, wenn vorerst die Führungsstange samt allem Zugehör inkl. des nunmehr zu besprechenden Tiefenmessers in der Lotrechten aufgestellt worden ist.“

Der bei den Donaumessungen in Verwendung gestandene Tiefenmesser ist in vorstehender Abb. 24 dargestellt.

Der Tiefenmesser dient dazu, die Höhenlage des Flügels an der Führungsstange gegen den Wasserspiegel zu bestimmen.

Er ist an der Führungsstange oder an dem Verlängerungsstücke in einer für den Beobachter bequemen Höhe befestigt.

Das Leitungskabel, an welchem der Flügel hängt, läuft oben über die am Ende der Führungsstange befindliche Führungsrolle hinab zum Tiefenmesser bzw. zu einer Laufrolle desselben, dann um die Scheibe des Tiefenmessers und schließlich über eine zweite Laufrolle, die mit Hilfe einer an einem Hebel wirkenden Schraube gegen die Scheibe mäßig gepreßt wird.

„Hiedurch ist das Kabel derart fixiert, daß das Ab- oder Auflaufen desselben nur mit Überwindung der betreffenden Reibungswiderstände erfolgen kann. Die diesen Bewegungen folgende Scheibe, die sogenannte äußere Zählscheibe, ist an ihrem Umfange mit einer Zentimeterteilung versehen, so daß an der letzteren die Länge des vom Kabel zurückgelegten Weges direkt abzulesen möglich ist. Zur Vereinfachung des Ablesens dient ferner eine zweite, in die erstgedachte zentrisch eingelegte, ebenfalls regelmäßig eingeteilte Scheibe, welche mit der ersteren durch eine Zahnradübersetzung derart verbunden ist, daß die Umdrehung von zehn Teilen der äußeren Zählscheibe einer Teilstrichentfernung der zweiterwähnten bzw. der inneren Scheibe entspricht.

„Nachdem die Bewegung des Kabels jener des Flügels gleichkommt, so kann die Tiefenlage des letzteren durch die Ablesung der Dezimeter am inneren und der Zentimeter am äußeren Teilkreise erhoben werden. Soll der Flügel in einer bestimmten Stellung längere Zeit fixiert bleiben, so ist dies mit Hilfe einer Sperrklinke zu erreichen, die in ein an der

äußeren Zählscheibe angebrachtes Zahnrad einfällt. Zur Ablesung der Zählscheiben dienen fixe Indices, zur leichten Auf- oder Abwärtsbewegung des Flügels eine kleine Handkurbel, zur Befestigung des Tiefenmessers eine Klemmvorrichtung. “

Eine Umdrehung der äußeren Scheibe senkt oder hebt den Flügel um 40 cm, eine Umdrehung der inneren Scheibe um 4 m.

Die nebenstende Abb. 25 zeigt den Tiefenmesser in voller Adjustierung mit einem Stangenflügel neuester Konstruktion (nach Angaben des Hydro-graj)hischen Zentralbureaus in Wien von der Werkstätte für Präzisionsmechanik Otto A. Ganser in Wien aus

geführt).

Ehe die Besprechung der Stangenflügel geschlossen wird, sei des    q _

für kleine Gerinne geeigneten Taschenflügels gedacht, der in der Abb. 26 (Seite 167) dar-gestelll^ ist. Derselbe kann an einer Latte oder einem Stocke befestigt werden. Die Abb. 27 (Seite 167) zeigt den Taschenflügel mit der ganzen Einrichtung (4 m Kabel, Batterie und Glocke) in einem leicht tragbaren Kästchen.

2Ъ. Der Schwimmflügel oder

Hochwasserflügel.    Abb 25

XT    .    ~    Hydrometrischer

Die V erwendung von Stangen- stangenflügel in fliigeln ist dadurch begrenzt, daß die voljuVtierungAd

Vertikalstellung und Stabilität der Führungsstange in Gewässern von mehr als 8 m Tiefe und mehr als 3 m Geschwindigkeit nicht mehr zu erreichen ist.

====:. " •

SB

АЪЪ. 26. Taschenflügel.

жт

Ir. .

АЪЪ. 27.

Es muß dann zu den an einem Kabel hängenden Schwimm fl ügeln gegriffen werden, deren Ingebrauchsetzung nicht immer besonderer Meßausrüstungen (Meßschiffe) bedarf, da sie leicht von einer Brücke aus ins Wasser gesetzt werden können.

Man benutzt sie sowohl für die Messung von Oberflächengeschwindigkeiten als auch zu vollständigen Profilmessungen bis nahe an die Flußsohle.

Von dem Stangenflügel unterscheiden sich diese Apparate meist durch größere Ausmessungen und

LiDgcnschoiti.

UM

Kabelonde mit Karabiner.

Draufsicht

<Ш

—(jErgigE te

Querschnitt (a b).

Abb. 28.

dadurch, daß der rückwärtige Teil der Flügel in Form eines Steuers ausgearbeitet ist. Zur Beschwerung des Apparates dient ein (30 bis 50 kg) schweres Gewicht, das in der Form einer wagerechten Linse gehalten ist und an dem Mittelstücke des Flügels hängt.

An der Unterseite trägt die Linse ein federndes Kontaktstück, das beim Auf liegen auf dem Grund einen Stromschluß in einem eigens hiezu eingeschalteten Stromkreise erzeugt. So wird die Tiefstlage des Flügels signalisiert.

Die S cli wimmflüge 1 (Abb. 28, Seite 168) haben den Nachteil, daß sie sich nicht in die Richtung senkrecht zu dem Meßprofile halten lassen. Sie stellen sich in die Richtung der Strömung und geben dann, wenn die Strömung nicht senkrecht zu dem Meßprofile gerichtet ist, zu große Geschwindigkeitsmaße an.

■V

Abb. 29. Torpedofönniger Schwimmflügel.

Auch sind sie nicht in dem eigentlichen Meßprofile festzuhalten ; sie werden stromabwärts getrieben.

Überdies kommt es vor, daß die Beschwerungslinsen durch die Strömung aufrecht gestellt werden und nicht nur den Gang der Flügelschaufel stören, sondern auch eine Beschädigung des Flügels verursachen können.

Dem letzteren Übelstande suchte das Hydrographische Zentralbureau in Wien durch die Ivon-struktion eines massiven Flügelkörpers abzuhelfen, der die Beschwerung durch ein Gewicht entbehrlich macht.

Der Flügelkörper hat die Fischform bzw. die Torpedoform, nach welch letzterer der Flügel auch Torpedoflügel benannt wird.

Die Abb. 29 (Seite 169) stellt diesen nach den Angaben des Hydrographischen Zentralbureaus in der Werkstätte Otto A. Ganser in Wien ausgeführten Flügel samt einer Aufhänge- und Abwinde Vorrichtung vor, mit welcher er von einer Brücke ins Wasser gelassen und seine Tiefenlage bestimmt wird.

Das Hängekabel ist zugleich als Stromleitung konstruiert, und zwar zur Hin- und Rückleitung des Stromes, indem es einen isolierten Kupferdraht in seinem Kerne birgt.

Dieser Flügel hat sich sowohl an der Wasseroberfläche als auch in der Tiefe bewährt.

Vorrichtungen zum Zählen und Registrieren der Flügelumdrehungen.

Von den Vorrichtungen zum Zählen und Registrieren der Flügelumdrehungen ist bisher nur das elektrische Klingelwerk erwähnt worden, das in Verbindung mit einer Stopuhr in Tätigkeit gesetzt wird (siehe Seite 158).

Eine andere, demselben Zwecke gewidmete Vorrichtung ist der Chronograph (Abb. 30, Seite 171). Es ist dies ein mit zwei Schreibfedern ausgerüsteter elektrischer Schreibapparat, der nach Art des Morse-Telegraphen mit zwei Elektromagneten arbeitet, die bei den Stromschlüssen eine Ausrückung der Schreibfedern auf dem unter den Federn durchlaufenden Schreibstreifen bewirken (Abb. 31, Seite 171).

Der eine Elektromagnet arbeitet in dem Stromkreise, in welchem die Kontaktvorrichtung des hydrometrischen Flügels eingeschaltet ist. Vollzieht sich in dem Flügel ein Kontaktschluß (etwa nach je 50 Umdrehungen der Flügelachse), so wird derselbe durch eine Ausrückung der Schreibfeder aus der Geraden, die sie zeichnet, markiert.

Der zweite Elektromagnet ist mit einer elektrischen Uhr in einen besonderen Stromkreis ^

—I Г"

ПГ '

Abb. 30. Chronograph.

eingeschaltet. Die Uhr bewirkt von Sekunde zu Sekunde einen Stromschluß , der von der zweiten Feder auf dem Papierstreifen markiert wird. Der Streifen gibt also das Bild der Flügelkontakte pro Sekunde.

Die neueste Vorrichtung zum Registrieren der Flügelumdrehungen ist der Wassergeschwindig-

Abb. 31. Chronographenstreii'en.

keitsindikator¹, der, in den elektrischen Stromkreis des Flügels eingeschaltet, auf einem Zifferblatt unmittelbar die Wassergeschwindigkeit angibt.

Für jeden Flügel muß ein eigenes Zifferblatt angefertigt werden, da ja auch jedem Flügel eine andere, das Verhältnis zwischen der Umdrehungszahl des Flügels und der Wassergeschwindigkeit darstellende Formel entspricht.

Der Indikator steht in der Praxis wenig in Verwendung, daher auf eine nähere Beschreibung seiner Konstruktion hier nicht eingegangen wird.

Die Meßgeräte.

Werden die Geschwindigkeitsmessungen von einer bestehenden Brücke aus vorgenommen, so beschränkt sich die Ausrüstung des Ingenieurs auf die eigentlichen Meßapparate, d. i. auf den Flügel samt Zugehör, sowie auf die zur geodätischen Aufnahme des Meßprofiles bzw. zur Lotung desselben erforderlichen Instrumente und Werkzeuge.

Ist eine Brücke nicht vorhanden, der Fluß aber leicht überbrückbar, so empfiehlt es sich, einen provisorischen Steg (Meßsteg) zu errichten, von welchem aus sich die Messungen ebenso wie von einer bestehenden Brücke durchführen lassen.

Bei breiten und tieferen Flüssen aber ist eine Schiffsausrüstung notwendig, die je nach der Größe des Flußlaufes aus Zillen und Booten bzw. aus gekuppelten Plätten zu bestehen hat, für deren sichere Verankerung vorzusorgen ist.

Harlacher bediente sich bei seinen Messungen auf der Elbe zweier Pontons, die schiffsbrückenartig zu einem Ganzen verbunden waren. Der lichte Abstand der Pontons betrug ungefähr 3 m. Dieser Abstand genügte, um eine Beeinflussung der Oberflächengeschwindigkeit des Wassers durch die Schiffe auszuschließen.

Für die Verankerung der Schiffe war durch vier Anker stromaufwärts und zwei Anker stromabwärts gesorgt. So war das Meßschiff genau im Meßprofile festgehalten. Für die Versenkung des Flügels

rtj. I. Langenjcliniu (A B).

-V;

Draufsicht.

-Ш

H¹

-fi

5 f 5

ii

ЭВЕ

Querschnitt (C D).

'-4--sił

ust

Abb. 32.

an der Stange ins Wasser war ein quadratischer Ausschnitt in der Schiffbrücke ausgespart.

Zur Einstellung des Meßschiffes über die Messungs-lotrechten bzw. zur Verschiebung desselben von einer Lotrechten zur anderen bediente man sich eines Dampfers, der das Meßschiff ins Schlepptau nahm.

Bei den Rheinmessungen verwendete man zwei 2 m breite Kähne, die, 4 m voneinander abstehend, fest miteinander verkuppelt und überbrückt waren. Die Verankerung bestand aus einem Vorderanker an einem langen Drahtseil und aus zwei Seitenankern.

Die Meßausrüstung für die Donaumessungen bei Wien (1897) ist in der Abb. 82 (Seite 173) dargestellt.

Die Umlaufswerte der hydrometrischen Flügel.

Die Beziehung der TJmlaufszah.1 (n) eines hydrometrischen Flügels pro Sekunde zur Geschwindigkeit des Wassers ([v) läßt sich am einfachsten durch die Gleichung

V — a -f- ßn

darstellen ; « und ß sind die sogenannten „Konstanten“ des Flügels. Zur Erklärung der Konstanten bzw. der Formel selbst sei bemerkt, daß a nichts anderes bedeutet als dasjenige Maß der Wassergeschwindigkeit, das erforderlich ist, um die Flügelschaufel in Gang zu setzen, d. h. um die inneren Reibungswiderstände des Flügels zu überwinden. Dieses Maß ist bei den Flügeln neuester Konstruktion, namentlich wenn die Flügelachse vorne auf einem Kugellager ruht, sehr klein. Die Konstante a ist also meist eine sehr

die unter Umständen ganz aus der

kleine Zahl

Rechnung fällt. Die Konstante ß ist das Maß der Höhe eines Schraubenganges der Flügelschaufel. Dreht sich die Schaufel nmal in der Sekunde, so hat der die Schaufel drehende Wasserfaden einen [sekundlichen] Weg zurückgelegt, der gleich ist dem n fachen Maße der Schraubenganghöhe (n • ß). Durch diese Erwägungen ergibt sich also die Wassergeschwindigkeit V (d. i. der sekundliche Weg des Wassers) aus der Summe von и und ß • n

V = и + ßn.

Die Bestimmung der Flttgelkonstanten.

175

Die Bestimmung der Fliigelkonstanten (Tarierung der Flügel).

Um die Konstanten eines hydrometrischen Flügels bestimmen zu können, muß der Flügel mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch stehendes Wasser geführt werden. Kennt man die Länge des Weges (s), den der Flügel dabei jeweils mit einer konstanten Geschwindigkeit zurücklegt, und mißt man die Zeit (t) einer solchen Fahrt, so ist die Fahrtgeschwindigkeit (V) durch s : t gegeben ; zählt man auch die Flügelumdrehungen N während der Fahrt, so ergibt sich die sekundliche Umdrehungszahl (n) aus N : t und sind in der obigen Gleichung

v ~ и -f- ßn

die Größen v und n bekannt ; die Konstanten « und ß sind hingegen zu bestimmen. Wiederholt man die Fahrten mit verschiedenen Geschwindigkeiten, so erhält man eine Reihe von Gleichungen, aus welchen man die Konstanten и und ß bestimmen kann. Diese gelten als die Konstanten des betreffenden Instrumentes ; die Flügelgleichung ist dadurch gegeben, und nun kann man die Geschwindigkeit des fließenden Wassers mit dem Flügel jederzeit erheben, da sie sich aus der mehrmals zitierten Gleichung ergibt, in welcher nun « und ß bekannt sind, während n — die Zahl der Flügelumdrehungen pro Sekunde — aus der Messung der Tourenzahl des Flügels in der Sekunde (mit der elektrischen Klingel oder mit dem Chronographen) hervorgeht.

Legt man das Ergebnis der Tarierung eines Flügels graphisch fest, indem man in ein Koordinatensystem die Fahrtgeschwindigkeiten als Ordinaten, die Umdrehungszahlen des Flügels als Abszissen aufträgt (Abb. 33, Seite 176), so ergibt sich eine Relations-

linie für V und w, aus welcher man für jedes n direkt die Wassergeschwindigkeit abgreifen kann.

Diese Relation ślinie ist zumeist eine einzige Gerade (die mehrmals wiedergegebene Gleichung ist eben der analytische Ausdruck für eine Gerade). Geht aus den Auftragungen bei der Flügeltarierung hervor, daß diese Relationslinie keine Gerade, sondern eine Kurve ist, so läßt sich diese meist aus zwei

Geschwindigkeit pro Sekunde ivl

-л

О    10    20    JO

Pögelorr) drehongen pro Sekunde ln) Abb. 33. Darstellung einer Flügelgleichung.

oder drei Geraden zusammensetzen. Wenn man die numerischen Werte von « und ß erhalten will, muß für jede einzelne dieser Geraden die Flügelgleichung bestimmt werden und den einzelnen Gleichungen der Vermerk beigefügt werden, für welche Werte von n sie gelten. Es ist dies der einfachste Weg, um es nicht mit komplizierten Gleichungen zu tun zu bekommen, wie solche von verschiedenen Autoren aufgestellt bzw. befürwortet worden sind.

Z. B. von Lalimeyer:

a -f- ßn + yn² 3

oder

y

V ⁼⁼ и -j- ß n -j-

d -|- n³

(für kleine Geschwindigkeiten) ;

von Bornemann, Weisbach und Baumgarten: v = ß- n-\-^a³-\-yn³

usf. usf.

H у(lrometri sell e Prüfu n gsan stalten.

Für die Tarierung von hydrometrischen Flügeln d. i. zur Bestimmung der Umlaufswerte (Konstanten), bestehen in einzelnen Staaten eigene Prüfungsanstalten.

Eine solche Anstalt besteht in München an der Technischen Hochschule x, eine in Koblenz am Khein, eine bei Bern, eine bei Szolnok a. d. Donau, und im Jahre 1896 hat das Hydrographische Zentralbureau in Wien seine Hydrometrische Prüfungsanstalt³ nach dem Muster der Münchener in Betrieb gesetzt.

„Diese auf dem Territorium des Lagerhauses der Stadt Wien im k. k. Prater errichtete Hydrometrische Prüfungsanstalt, deren Betrieb durch ein eigenes „Regulativ“ geregelt ist, besteht im wesentlichen aus dem Betriebshäuschen und dem 120 m langen, in Beton hergestellten Prüfungskanale, aus der maschinellen Einrichtung der Anstalt und dem sogenannten Prüfungswagen, endlich aus der zum Betriebe desselben dienenden elektromotorischen Anlage.

12

„Das Häuschen ist auf Betonmauerwerk fundiert, in Kiegelwänden mit Gipsdielenverschalung ausgeführt und mit einem einfachen, von Weißblech überdeckten Sparrendach versehen.

„An der Stirnwand der Hütte ist die Eingangstür, an den Seitenwänden je ein Fenster angebracht. Gegen den Prüfungskanal zu ist die Hütte mit einem Vordache versehen und durch ein Tor verschließbar. Das lichte Profil des Prüfungskanales ist trapezförmig, mit muldenförmiger Sohle •, die obere Breite desselben beträgt 1,50 m, die untere 1 m, die lichte Höhe 1,80 m, endlich die für die Versuchsfahrten nötige Wassertiefe über der Sohle im Mittel 1,20 m.

Auf den Seitenmauern des Kanales liegt das dem Betriebe des Prüfungswagens dienende Fahrgeleise, das eine Gesamtlänge von 120 m hat, wovon 10 m am Anfang zur Erleichterung der Anfahrten in einem Gefälle von 3°/o, hierauf 100 m in der Horizontalen und die restlichen 10 m endlich zur Ermäßigung der Endgeschwindigkeit des Wagens in einer Steigung von 3 °/o liegen.

„Die im Innern der Hütte untergebrachte Motorenanlage besteht aus einer Wechselstrommaschine, welche durch einen elektrischen Strom von 2100 Watt Energie bei 105 Volt Spannung gespeist wird. Die Bewegung des zweipferdigen Wechselstromelektromotors wird durch Kuppelung auf eine Gleichstrommaschine (von 1,5 P.S., 816 Watt, 110 Volt und 1250 Touren) übertragen , welch letztere durch zwei längs dem Fahrgeleise gezogene Drähte einen Gleichstrom nach dem auf dem Prüfungswagen aufgestellten Elektromotor (von zirka 800 Watt, 0,8 P.S., 1200 Touren) entsendet und bei Stromschluß die Bewegung des Wagens hervorruft. Zur Schließung des Stromes, zur Dirigierung des Wagens nach vor- und rückwärts, sowie zur

Regulierung der Fahrgeschwindigkeit dient der auf dem Wagen angebrachte Umschalter und Rheostat.

„Die Einrichtung ist so getroffen, daß eine Fahrgeschwindigkeit von 5 m pro Sekunde erzielt werden kann, daß die mit dem elektrischen Betriebe erreichbare Minimalfahrgeschwindigkeit 0,40 m beträgt und kleinere Geschwindigkeiten durch den Handbetrieb (Schieben des Wagens) erreichbar sind. Der Prüfungswagen gleicht einer einfachen Draisine, welche mit dem bereits erwähnten Gleichstromelektromotor, ferner mit einem Chronographen und mit einer aus Hellesens Patenttrockenelementen bestehenden Batterie, endlich mit dem Traggestelle für den zu prüfenden hydrometrischen Apparat ausgerüstet ist.

„Der Chronograph erfüllt eine dreifache Aufgabe, und zwar registriert derselbe :

„erstens die vom Wagen zurückgelegte ' Fahrstrecke durch die Markierung der Passage der sogenannten 10 m-Kontakte, welche an dem Geleise angebracht sind und bei deren Berührung ein Stromschluß in der Batterie entsteht. Diese Passagen sind außerdem durch eine am Wagen befestigte Glocke akustisch wahrnehmbar ;

„zweitens die sekundliche Fahrgeschwindigkeit des Wagens, und zwar durch die Einschaltung einer Sekundenuhr zwischen dem Chronographen und der Batterie ; endlich

„drittens die Umdrehungszahl des am Wagen befestigten, in das Wasser getauchten hydrometrischen Flügels, und zwar entweder jede einzelne Umdrehung, oder aber eine größere runde Anzahl (gewöhnlich 50 und 100) Umdrehungen je nach der Kontaktvorrichtung desselben. Zu letzterem Behufe ist der Flügel mit dem Schreibapparate und der Batterie leitend verbunden.

„Der Chronograph liefert sohin auf einem abgewickelten Papierstreifen ein dreifaches Diagramm, und zwar eine Linie für die zurückgelegte Fahrstrecke, eine Linie für die hiezu benötigte Zeit und eine dritte für die Zahl der Flügelumdrehungen.

„Aus dieser dreifachen graphischen Darstellung (Abb. 34) läßt sich mit voller Verläßlichkeit die Beziehung zwischen der sekundlichen Umdrehungszahl des Flügels und der Geschwindigkeit der Fortbewegung des Flügels im Wasser ableiten.“

a) c)

Abb. 34. Chronographdiagramm.

für die Flügelumdrehungen (Kontakte nach je 50 Umdrehungen).

«) Wegdiagramm (Kontakte für je 10 m zurückgelegte Fahrstrecke). 6) Diagramm

c) Zeitdiagramm (Kontakte von Sekunde zu Sekunde).

Die Durchführung von Wassergeschwindigkeits-messungen in offenen Gerinnen.

Nachdem im vorstehenden die für die Durchführung von Wassermessungen in offenen Gerinnen erforderliche Ausrüstung in allgemeinen Umrissen besprochen worden ist, seien im folgenden die für die Messungsaktion wichtigen Grundsätze auszugsweise wiedergegeben, wie sie seitens des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien zum ersten Male in übersichtlicher Weise zusammengestellt worden sind⁴.

a) Das Arbeitsprogramm.

Jeder Ermittelung der in einem Wasserlaufe abfließenden Wassermengen, das ist jener Mengen, welche bei den durch die Pegelablesung gekennzeichneten Wasserständen bestimmte Querprofile in der Zeiteinheit durchströmen, hat die Aufstellung eines kurz gefaßten Arbeitsprogramms vorauszugehen, um alle auf den Wasserabfluß Bezug nehmenden Messungen und sonstigen Erhebungen mit der möglichsten Raschheit und erforderlichen Genauigkeit planmäßig durchführen zu können.

In diesem Arbeitsprogramme sind unter Berücksichtigung der für die Erhebung der Abflußmengen gewählten Meßstelle die notwendigen geodätischen Vorarbeiten, ferner alle jene Maßnahmen nach Art xmd Umfang darzulegen, welche einerseits zur Fixierung der Gefälls- und Wasserstandsverhältnisse, anderseits zur Durchführung der Wassergeschwindigkeitsmessungen erforderlich sind.

Hiebei sind ferner Anordnungen dafür zu treffen, daß eine entsprechende Reihenfolge der Arbeiten eingehalten und den daran Beteiligten die von ihnen zu erfüllende Aufgabe klar vorgeschrieben werde.

Eine weitgehende Detaillierung des Programms ist jedoch zu vermeiden, es sei denn, daß es sich um die Durchführung von sogenannten Präzisions-bzw. von solchen Messungen handelt, welche vorwiegend Studienzwecke verfolgen.

b) Die Mefsstelle.

Die Meßstelle soll — wie dies vorhin bei der Besprechung der Schwimmermessungen bereits betont worden ist — in einer Flußstrecke liegen, welche möglichst regelmäßig, nahezu gerade oder nur mäßig gekrümmt, von Stauwirkungen unbeeinflußt und frei von Einbauten, Inseln und Pflanzenwuchs ist, bei allen Wasserständen eine möglichst unveränderliche Lage des Stromstrichs, sowie ein nahezu gleichmäßiges

Gefälle aufweist, ferner eine mindestens bis zur Höhe der gewöhnlichen Hochwässer geschlossene einteilige Querprofilsform und eine ausgeglichene, feste oder nur wenig veränderliche Sohle besitzt.

Bei Zutreffen dieser Bedingungen sind an Fluß-überbrttckungen gelegene Meßstellen mit Rücksicht auf die zur Zeit der Hochwässer vorzunehmenden Erhebungen zu bevorzugen.

Zwingen besondere Verhältnisse zur Wahl einer Meßstelle mit geteiltem Flußprofile, so ist jeder Teil selbständig zu behandeln.

Ebenso sind auch Inundationsprofile getrennt vom eigentlichen Flußschlauche zu untersuchen ; doch ist hiebei der gegenseitige Einfluß nicht außer acht zu lassen und den Strömungsverhältnissen im Inundations-gebiete eine besondere Aufmerksamkeit zuazuwenden.

c) Die geodätische Aufnahme und planliche Darstellung der Mefsstelle.

1.    Von jeder Meßstelle sind die Situations-, Längenprofils- und Querprofilsverhältnisse zu erheben und darzustellen.

2.    Unter gewöhnlichen Umständen genügen für die Situationsskizze die vorhandenen Landesaufnahmen (etwa 1 : 25 000).

Ist dies aus besonderen Gründen nicht der Fall, so ist ein Lageplan im Maßstabe 1 : 1000 anzufertigen, der sich auf eine Strecke von der Länge der fünffachen Flußbreite auszudehnen und alle für die Messung wichtigen Terrain- und Festpunkte, Pegel und Aufnahmspflöcke, Uferlinien usw. zu enthalten hat.

3.    Die Aufnahme des Längenprofils soll womöglich auf eine größere Strecke des Flusses, und zwar vom Scheitel der oberhalb der Meßstelle gelegenen Fluß-

krümmung bis zu jenem der unterhalb anschließenden Kurve ausgedehnt werden.

Zur Darstellung des Längenprofils ist für die Längen der Maßstab 1 :1000, für die Höhen mindestens 1 : 20 zu empfehlen.

Das Längenprofil ist durch den Stromstrich zu legen und hat die Höhenlage der Hilfspegel, die Lage der Meßprofile und der übrigen gepeilten Querprofile, sowie die Gefällslinie des Wasserspiegels usw. zu enthalten.

4. Für die Ermittlung der Abflußmenge ist im allgemeinen bloß die Aufnahme eines Querprofils erforderlich.

Da aber die genaue Kenntnis der Flußbettverhältnisse an der Meßstelle zur Beurteilung und Erklärung mancher bei der Messung auftretenden Erscheinungen von Wichtigkeit ist und in vielen Fällen auch erst das Mittel zu einer entsprechenden Wahl des eigentlichen Messungs- oder Hauptprofiles bietet, so ist die Querprofilsaufnahme nicht ausschließlich auf das Messungsprofil zu beschränken, sondern vielmehr auf eine dem Zwecke der Arbeit angepaßte Anzahl von Profilen auszudehnen. Unter Umständen und namentlich dann, wenn die Darstellung von Isobath e n (Linien gleicher Sohlentiefe unter dem Wasserspiegel) beabsichtigt wird, empfiehlt sich die Durchführung von sogenannten Kreuzsondierungen.

Die Aufnahme der Querprofile für hydrometrische Zwecke und insbesondere jene des Messungsprofiles erfordert eine besondere Genauigkeit und ist daher mit großer Sorgfalt zu bewerkstelligen.

d) Die Gefällsbestimmung des Wasserspiegels an der Mefsstelle.

Die in den Gerinnen auftretende Wassergeschwindigkeit steht mit den Gefällsverhältnissen in enger Beziehung. Will man daher den Gesetzen des fließenden Wassers näher kommen, so muß die Gefälls-bestimmung des Wasserspiegels an der Meßstelle mit besonderer Vorsicht und Präzision durchgeführt werden.

Bei einer Breite des Wasserlaufes von unter 10 m ist die Gefällserhebung mindestens auf die Strecke von 30 m oberhalb bis 20 m unterhalb des Meßprofiles auszudehnen. Bei Gewässern von mehr als 10 m Breite hat sich die Gefällserhebung mindestens über eine Länge von zwei bis drei Flußbreiten nach aufwärts und einer bis zwei Flußbreiten nach abwärts vom Meßprofile zu erstrecken.

Zur Gefällsbestimmung sind im Meßprofile sowie mindestens in drei ober- und zwei unterhalb desselben situierten Querprofilen an beiden Ufern provisorische Pegel bzw. mit einer Marke versehene Pflöcke zu setzen. An Meßstellen unter 10 m Breite ist eines dieser Profile 20 m ober- und eines 10 m unterhalb, an breiteren Meßstellen eines auf zwei Profilsbreiten ober- und eines auf eine Profilsbreite unterhalb des Meßprofiles zu wählen. Sollten unregelmäßige Gefällsverhältnisse vorhanden sein, so sind mehr Hilfspegel (Pflöcke) und zwar außer in den genannten jedenfalls auch in jenen Profilen zu errichten, in welchen augenscheinlich Gefällsbrüche stattfinden. Bei sehr schmalen Wasserläufen kann die Anzahl der Hilfspegel (Pflöcke) eine geringere als die oben normierte sein.

Die gegenseitige Höhenlage der Nullpunkte bzw. der Marken der provisorischen und etwa vorhandenen definitiven Pegel ist durch ein sorgfältiges Nivellement festzulegen.

Während der Geschwindigkeitsmessungen sind an diesen Pegeln Ablesungen und zwar bei kleineren Flußbreiten etwa in viertelstündigen, bei größeren in höchstens einstündigen Intervallen vorzunehmen. Selbstverständlich ist hiebei der Einfluß der durch die Wellenbewegung des Wassers verursachten Schwankungen in geeigneter Weise zu eliminieren.

Entsprechende Mittelbildungen aus diesen Beobachtungen geben ein ziemlich genaues Bild der Gefällsverhältnisse an der Meßstelle und ermöglichen, bei genügend vielen verschiedenen Wasserständen vorgenommen, auch die Aufstellung der zwischen dem Gefälle und dem Wasserstande bestehenden Relation.

Für die hydrometrische Erhebung ist im allgemeinen die Gefällslinie des Stromstriches maßgebend ; es werden daher eventuelle Abweichungen in den gleichzeitig an den gegenüberliegenden Pegeln eines Profiles erhobenen Wasserstandshöhen in der Weise ausgeglichen, daß die konstatierten Differenzen nach Maßgabe des einfachen Verhältnisses des Stromstrichabstandes vom Ufer zur Flußbreite auf die Pegelablesungen aufgeteilt werden.

Die Ergebnisse der Gefällsbestimmung sind in einer Tabelle zusammenzufassen.

e) Die Erhebung der Wassergesehwindigkeit im Messungsprofile.

1. Meßapparate.

Dieselben sind vorhin bereits eingehend erörtert worden (S. 149—172).

2. Schwimmermessungen.

Hierüber ist bereits S. 150 gesprochen worden.

3. Flügelmessungen.

1. Die Durchführung von Flügelmessungen ist, wenn nicht etwa bestehende Überbrückungen benützt

werden können Kähnen aufgebauten Plattform aus zu bewerkstelligen. Damit die den Flügel bei der Messung treffenden Wasserfäden in ihrem regelmäßigen Laufe nicht gestört werden, hat die Entfernung der nebeneinander gekuppelten Kähne mindestens 2 — 3 m zu betragen.

von einer auf zwei flachgehenden

Auf der Plattform ist möglichst weit vorne zwischen den Kähnen eine Stellvorrichtung für die Flügelstange anzubringen.

Um eine sichere Einstellung des Flügels in einem bestimmten Profilpunkte zu ermöglichen, müssen die Kähne stromauf- und seitwärts, sowie erforderlichenfalls auch stromabwärts entsprechend verspannt oder verankert werden.

2. Es ist früher schon davon die Rede gewesen, daß man bei Flügelmessungen das Flußprofil in gewissen Abständen durch Lotrechte unterteilt und in jeder Lotrechten an einer Anzahl von Punkten den Flügel in Aktion zu setzen hat, um die mittlere Geschwindigkeit in der Lotrechten in der vorhin angegebenen Weise bestimmen zu können. Diese mittlere Geschwindigkeit gilt dann für jenen Flächenstreifen des Flußprofiles, der durch die Mittellinien der an die Messungslotrechte rechts und links anliegenden Flächenteile begrenzt ist.

Ist z. B. die Lotrechte II von der Lotrechten I X Meter und von der Lotrechten III y Meter entfernt, so gilt bei der Berechnung der Wassermenge die mittlere Geschwindigkeit der Lotrechten II für den Profilflächenteil von der Breite

oder

JL л. JL

2 2

Die Lotrechten, in welchen die Flügelmessungen vorgenommen werden, sind womöglich an die Bruchpunkte der Sohlenlinie zu verlegen und in der Nähe des Stromstriches und der Ufer sowie an Stellen, wo Unregelmäßigkeiten in der Wasserbewegung zu bemerken sind, relativ dichter aneinander zu reihen. (Siehe die Abb. 21, Seite 148.)

Der Abstand der Lotrechten voneinander soll möglichst gering sein und keinesfalls mehr als ein Siebentel der Flußbreite betragen.

Sind Anzeichen dafür vorhanden, daß sich während der Gesamtdauer der Geschwindigkeitsmessung ein wesentlicher Wechsel des Wasserstandes vollziehen werde, so ist die Zahl der Lotrechten möglichst zu beschränken, da die Genauigkeit der Erhebungen durch diese Beschränkung weniger beeinträchtigt wird als durch den Wasserstands Wechsel.

Bei der Austeilung der Lotrechten ist ferner anzustreben, daß eine möglichst große Zahl derselben für alle Messungen beibehalten werden kann, die an derselben Stelle bei verschiedenen Wasserständen durchzuführen sind.

3.    Der Standpunkt der Flügelstange ist für jede Lotrechte entweder durch direktes Einvisieren und Einmessen bzw. durch Einmessen an einem im Meßprofile über das Gewässer gespannten, eingeteilten Seile oder durch Winkelbestimmung festzulegen.

4.    Die Achse des Flügels ist während der Messung stets normal zur Ebene des Meßprofiles zu halten und diese Flügelstellung durch eine an der Flügelstange anzubringende Visiervorrichtung zu kontrollieren.

Bei schiefem Wasseranpralle gibt der Flügel die Geschwindigkeit des Wassers im Meßpunkte nicht vollkommen genau an. Der bezügliche Fehler ist von der Größe des Einfallswinkels und der vorwaltenden Geschwindigkeit, sowie von dem Werte des dem Flügel zukommenden Reibungskoeffizienten abhängig und beträgt schon bei einem Einfallswinkel von 20⁰ zirka 5% des wirklichen Wertes. Ein Profil, in welchem der Stromstrich von der hiezu normalen Lage um mehr als 20⁰ abweicht, ist daher zur Messung der Wassergeschwindigkeiten ungeeignet.

5.    Sowohl zu Beginn als auch während der Flügelmessungen in jeder Lotrechten ist an der Elügelstange die dort bestehende Wassertiefe zu beobachten; die sich hiebei ergebenden Veränderungen des Tiefenmaßes sind in entsprechender Weise in Rechnung zu ziehen.

6.    Die vorhandene Wassertiefe und die für die Durchführung der Flügelmessung verfügbare Zeit werden im allgemeinen für die Anzahl der in jeder Lotrechten zu wählenden Meßpunkte ausschlaggebend sein.

Bei ' der Austeilung der Meßpunkte ist zu beachten , daß bei gleicher Gesamtdauer der Flügelmessungen in der Lotrechten jene Anordnung den Vorzug verdient, durch welche bei geringerer Zahl von Meßpunkten länger andauernde Einzelbeobachtungen erzielt werden.

Für die Entfernung eines Meßpunktes von dem anderen in einer und derselben Vertikalen ist im allgemeinen als Minimum die Höhe der Flügelschaufel und als Maximum die Distanz von zirka 1 m anzunehmen.

Bei genügender Wassertiefe sind unter allen Umständen in jeder Lotrechten vier Meßpunkte anzunehmen, und zwar:

einer nahe der Flußsohle über dem Bereiche der Geschiebeführung ;

ein zweiter in möglichster Nähe der Wasseroberfläche bei noch voll eintauchendem Flügel ;

die übrigen zwei in solcher Lage, daß die gegenseitige Entfernung aller vier Punkte gleich ist.

Bei nicht genügender Wassertiefe muß man sich auf drei, eventuell auf zwei oder einen Punkt beschränken.

Bei kleinen Tiefen wird es vorteilhaft sein, sich einer kleinen Flügeltype (der sogenannten Taschenflügel) zu bedienen.

7. Um von den Einflüssen einer eventuell durch

das Einsetzen der Flügelstange hervorgerufenen Auskolkung des Flußbettes möglichst unabhängig zu sein, ist in jeder Lotrechten mit den Flügelmessungen an der Sohle zu beginnen.

8. Für die Dauer der Flügelmessung in jedem einzelnen Punkte hat im allgemeinen die Zeit von 180 Sekunden bei ruhiger und von 300 Sekunden bei unruhiger Wasserbewegung als Minimum zu gelten.

Während einer Messung sind nach je einer gleich großen Anzahl von Flügelumdrehungen, etwa nach 50, Zwischenbeobachtungen am Chronoskope (an der Stop-uhr) zu machen. Solche Beobachtungen empfehlen sich auch bei Anwendung von Apparaten, welche die Geschwindigkeit ihrem Werte nach selbst angeben (Indikatoren).

Bei einem daraus zu folgernden zweifellos regelmäßigen Gang der Flügelbewegung kann die Dauer der Messung in einem Punkte bis auf 120 Sekunden reduziert werden, wenn die Notwendigkeit einer Abkürzung der gesamten Erhebungszeit vorliegt. Bei unregelmäßiger Flügelbewegung ist die früher angegebene Messungsdauer von 300 Sekunden zu verlängern.

Sind die Unregelmäßigkeiten der Flügelbewegung besonders auffallend, so hat der Beobachter sich zu

überzeugen, ob der Flügel nicht etwa beschädigt oder

in seinen Umdrehungen durch einen angeschwemmten Körper behindert ist, und sodann die Messung zu wiederholen. Bei geschiebeführenden Gewässern genügt zur Beseitigung einer Unregelmäßigkeit in der Flügelbewegung am tiefsten Punkte der Lotrechten meistens eine geringe Hebung des Flügels, eventuellen Beschädigungen des Flügels ist genauestens vorzumerken, welche Messungen mit dem beschädigten Instrumente vorgenommen worden sind.

Bei

9. Die Beobachtungsergebnisse sind in ein Handbüchlein (Beilage A, Seite 191—195) einzutragen.

f) Die Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit in den Lotrechten und die Berechnung des wahren mittleren Messungswasserstandes.

1. Die mittlere Geschwindigkeit in jeder Lotrechten ist derart zu bestimmen, daß

a)    die Messungsvertikale mit den Messungspunkten in einem gewissen Verjüngungsmaßstabe dargestellt,

b)    die in jedem Meßpunkte erhobene Geschwindigkeit normal zur Linie der Messungsvertikalen aufgetragen,

c)    durch die so erhaltenen Endpunkte eine vermittelnde Kurve (Geschwindigkeitskurve) gelegt,

d)    die durch diese Kurve, durch die Lotrechte, sowie durch die darauf Normalen im Wasserspiegel und an der Sohle begrenzte Fläche (Geschwindigkeitsfläche) mit Hilfe eines Planimeters dem Inhalte nach ermittelt und endlich

e)    das bezügliche Flächenausmaß durch das Maß der Wassertiefe dividiert wird.

Die Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit in einer Meßvertikalen ist niemals für sich unabhängig

bei

bis

Gewässer:

Beilage A.

Flügelmessung

im Querprofile km

Datum

Dauer der Messung von

Verwendeter Flügel

Flügelgleichung: v =

Schematische Darstellung der Austeilung der Lotrechten.

Messungsleiter :

Nummer der Lotrechten (Nr).

Nr.

Ufer (Ab.)

Abstand der Lotrechten vom Tageszeit der Beobachtung (Z)

Wasserstand (h)

Wassertiefe an der Lotrechten (t)

Abstand der Flttgelachse von der Oberfläche (A₀)

Ab.

Aq

Aq

Beob

achtungs

ergebnisse

z=Ablesungen am Chronoskope N= Anzahl der Umdrehungen

Az=Zeit in Sekunden

von einer Zwischenbeobachtung bis zur nächsten

Az

Az

Az

Rechnungs

ergebnisse

Gesamtzeitu. Gesamtzahl der Umdrehungen Mittlere Umdrehungszahl pro Sekunde

Geschwindigkeit pro Sekunde Abstand der Flügelachse von der Oberfläche (A₀)

-d-0

Beobachtungsergebnisse

z=Ablesungen am Ckronoskope ! N—Anzahl ner Umdrehungen

! Az=Zeit in Sekunden

von einer Zwischenbeobach tung bis zur nächsten

Gesamtzeitu. Gesamtzahl der Umdrehungen Mittlere Umdrehungszahl pro Sekunde

Rechnungsergebnisse ; (Geschwindigkeit pro Sekunde

Anmerkung: [insbesondere über Witterungsverhältnisse (Wind) und über während der Messung eingetretene Vorfälle (zum Beispiel Vorbeifahren von Schiffen usw.).]

Az

Az

Az

Brauer, Grundzüge der Hydrographie.

13

Nr

Ab.

Z

h

t

tu

:

tu

O

tu

:

! ^

I ^

à

! *>»

*?

! ^

Az

h

h

i ^

g

g

<s

«

O

O

I £

Я

• i

K

^ I g ^ »

Ni

8

s I H

<s

<5

durchzuführen, da sonst dem Zeichnen der Ge-schwindigkeitskurve mitunter ein zu weiter Spielraum gelassen wird. Es sind vielmehr vor dieser Bestimmung die vermittelnden Kurven für alle Lotrechten eines Meßprofiles in Nebeneinanderstellung zu zeichnen, um so über den richtigen Verlauf der Diagramme Anhaltspunkte, und zwar selbst in dem Falle zu gewinnen, als in einzelnen Lotrechten dieses Meßprofiles nur an drei, zwei oder einem Punkte die Geschwindigkeit gemessen wurde.

Eine schätzenswerte Direktive für eine allfällige Korrektur dieser so erhaltenen Geschwindigkeitsdiagramme wird ferner auch noch dadurch erhalten, daß über dem Meßwasserspiegel im Querprofilsplane in den einzelnen Meßvertikalen die aus den eben bezeichneten Diagrammen entnommenen Oberflächen-und Sohlengeschwindigkeitsmaße (wie in Abb. 19, Seite 146) aufgetragen und durch je einen Linienzug miteinander verbunden werden. Diese beiden Kurven müssen sodann dem Profilscharakter entsprechend einen gewissen gesetzmäßigen kontinuierlichen Verlauf aufweisen. Sind daher in diesen Kurven unmotivierte Schwankungen wahrzunehmen, so sind dieselben auszugleichen und die aus diesen Profilskurven entnommenen Werte in die eingangs bezeichneten Geschwindigkeitsdiagramme , und zwar als oberstes (Wasserspiegel) bzw. als unterstes (Sohle) Maß, einzuführen. Es wird sodann auch die maßgebende Profilskurve der einzelnen mittleren Geschwindigkeiten der Lotrechten, wenn sie analog gezeichnet wird, einen kontinuierlichen, dem Profile entsprechenden Verlauf aufweisen.

2. Wurde an der Meßstelle während der Geschwindigkeitserhebung eine Wasserspiegelschwankung von mehr als 5 cm beobachtet, so sind die Ergebnisse dieser Beobachtungen auszugleichen.

Dieser Ausgleich erfolgt durch die Bestimmung des wahren mittleren Messungswasserstandes Hm aus der Formel

fl⁻ Qnhn

— qh

Hm =

2i + q₂h2 +

3l + Î2 +

+ Qn

worin (vergl. nachstehende Abb. 35) h₂ ... . h„ die in den Lotrechten erhobenen Wasserstände und Qi — fivml, q₂ — f₂Vm₂ . ... qH = fnVmn die Einzeldurchflußmengen , das sind die Produkte aus den Flächen der auf die einzelnen Lotrechten entfallenden

hz

h3

Hm

Aï

t4

Abb. 35.

fn und den zugehörigen

Profilsabschnitte /j, f2 (ausgeglichenen) mittleren Geschwindigkeitswerten vm^ vn,L> .... vW)i, bezeichnen. Hiebei ist jedoch als die der jeweiligen Teilfläche f zugehörige mittlere Geschwindigkeit nicht die wirkliche, in der betreffenden Lotrechten erhobene, sondern die für die bezügliche Lamellenbreite ausgeglichene Geschwindigkeit anzu-zusehen.

Sind nur Oberflächengeschwindigkeiten (v₀) erhoben worden, so kann der wahre mittlere Messungswasserstand ebenfalls nach der vorstehenden Formel berechnet werden ; doch sind in dieselbe anstatt der mittleren Geschwindigkeiten die Oberflächengeschwindigkeiten einzusetzen.

3.    Hat die Wasserstandsänderung während der Flügelmessung das Maß von 5 cm nicht überschritten, dann genügt es zumeist, dasjenige Niveau der Wasseroberfläche als wahre mittlere Wasserstandshöhe anzunehmen, welches zur Zeit der Messung in der die größte mittlere Geschwindigkeit aufweisenden Lotrechten erhoben wurde.

4.    Um ein übersichtliches Bild über die Variation der Geschwindigkeit im Meßprofile zu erhalten, ist für jede mehr detailliert durchgeführte Flügelmessung womöglich der Verlauf der die Punkte gleicher Geschwindigkeit verbindenden Kurven, der sogenannten Isotachen, in einen Querprofilsplan einzuzeichneu.

Punkte der Isotachen werden erhalten, indem man die Geschwindigkeitsflächen der Lotrechten durch zu den letzteren parallele Linien nach gleichen Geschwindigkeitsdifferenzen unterteilt und die Schnittpunkte dieser Hilfslinien mit den Geschwindigkeitskurven in den Querprofilsplan überträgt.

5.    (Die Integrationsmethode.) Für die Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit in der Lotrechten hat Harlacher ein Verfahren gefunden, nach welchem man durch eine einzige Messung zum Ziele gelangen kann. Die Methode, genannt die mechanischeinte-grationsmethode, besteht darin, daß der hydrometrische Flügel an der Führungsstange mittels einer Winde vom Wasserspiegel nach abwärts bis zur Sohle mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit bewegt wird. Die während der Abwärtsbewegung vollzogenen Umdrehungen der Flügelschaufel entsprechen der mittleren Wassergeschwindigkeit in der Lotrechten.

g) Die Berechnung der Abflufsmenge aus den mittleren Geschwindigkeiten in den Lotrechten.

Die Abflußmenge Q kann auf drei verschiedene Arten bestimmt werden :

1. Auf rechnerischem Wege.

Wenn vm die mittlere Geschwindigkeit in einer Lotrechten und f die Fläche des dieser Lotrechten zugehörigen Teiles des Flußprofiles ("siehe Punkt 2, Seite 186) bedeutet, so ist das Produkt fvm die durch Masstab für die reiter)

10

20

40

6om

V m°    u •• ¹- -r- r ⁵    ?    . Д    ?    <£"11"1г)

% Masstab für die Tiefen und Gesct|wir|digeitsfläcben äMassLabfurd.e Wassermengen , 1cm⁵=i0

'Щ

'T

flO"lAelJ

f;

Abb. 36.

diesen Profilteil abfließende Wassermenge und die Summe (2Г) aller fvm gleich der Gesamtabflußmenge Q für das ganze Flußprofil

Q = - fvm.

der von dieser Kurve und der Wasserspiegellinie eingeschlossenen Fläche der Wert der Abflußmenge.

3. Nach der Methode von Harlacher.

Man zeichnet (nachfolgende Abb. 37) die Lotrechten, für welche die mittleren Geschwindigkeiten erhoben worden sind, in den Flußprofilsplan ein, trägt die mittleren Geschwindigkeiten über jeder Lotrechten vom Wasserspiegel nach oben auf und verbindet die Endpunkte. Man erhält so zunächst die Linie der mittleren Geschwindigkeiten.

(Л?-^

Vm

fr.

Abb. 37.

Man trägt dann in der Wasserspiegellinie von dem oberen Ende der Lotrechten aus das zugehörige vm (in der Abb. 37, AD) und eine beliebig gewählte Strecke a (AB gleich einer Längeneinheit oder einem Vielfachen der Längeneinheit) auf, verbindet den Endpunkt von а (В) mit dem Sohlenpunkte (G), zieht von D eine Parallele zu BC. so erhält man den Punkt E. Führt man dies in allen Vertikalen durch und verbindet die Punkte A, so erhält man eine Fläche A, die durch die Wasserstandslinie und durch die Kurve der E begrenzt ist ; diese (planimetrisch zu messende) Fläche E multipliziert mit der Basis a gibt die Abflußmenge :

Q — F'-a.

h) Die Bestimmung der Abflufsmenge aus den Oberflächengeschwindigkeiten.

mittleren Geschwindigkeit kennt oder

zur

Um aus den Oberflächengeschwindigkeiten die Wassermenge berechnen zu können, ist es erforderlich, daß man das Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeit

überhaupt eine Beziehung zwischen den beiden Geschwindigkeitswerten ausfindig macht.

Man hat gefunden, daß

^m    0,81) Vq

ist. Diese Beziehung genügt nur bei regelmäßig ausgestalteten Flußprofilen für annähernde Berechnungen der Wassermenge aus den Oberflächengeschwindigkeiten.

Q — 0,85 F • V₀ oder = 0,85 v0 (F — die Profilfläche ; V₀ die mittlere Oberflächengeschwindigkeit ; f die Teilflächen des Profiles für die einzelnen Lotrechten ; v„ die zugehörigen Oberflächengeschwindigkeiten). Genaue Untersuchungen ⁶ haben

durchaus nicht eine

V₀

ergeben, daß das Verhältnis

zum Wasserstande voraussetzt.

konstante Größe ist, daß die Ermittlung der Wassermenge aus den Oberflächengeschwindigkeiten vielmehr die Kenntnis der Beziehung des Verhältnisses -Y Um 2fv₀

Es ist dann

~Y V₀

(2fVm\ \Zfv₀ )

Hat man in einem Meßprofile durch eine genügende Anzahl von Messungen der mittleren und der Oberflächengeschwindigkeiten bei verschiedenen (mindestens drei) Wasserständen das Verhältnis

-7 vm -74

berechnet, so läßt sich der Wert von x für andere Wasserstände y aus der Gleichung einer Geraden

x — a + Ъ у

oder genauer aus der Gleichung einer Parabel x = а + Ъу -f су²

bestimmen.

Die Konstanten а, Ъ und c müssen aus tatsächlich durchgeführten Messungen vorher abgeleitet worden sein.

Graphisch erhält man die unbekannten Werte für x, wenn man die bei mehreren Wasserständen у erhobenen Werte von x als Abszissen und die Wasserstände als Ordinaten in ein Koordinatensystem einträgt und die Relationslinie zeichnet.

Die Relationslinie ergibt dann für jeden beliebigen Wasserstand die Werte von x.

Die Notwendigkeit, sich bei der Berechnung der Abflußmengen der Oberflächengeschwindigkeiten bedienen zu müssen, tritt hauptsächlich bei Hochwässern zutage, da man bei hohen Wasserständen Schwierigkeiten hat, vollständige Messungen durchzuführen. Häufig wird man bei Hochwasser das eigentliche Meßprofil verlassen und die Oberflächengeschwindigkeiten von einer benachbarten Brücke aus bewerkstelligen müssen. Es kommen dann die Werte 2fvm des Meßprofiles mit den Werten — f v₀ des Brückenprofiles in Kombination.

i) Die Berechnung der mittleren Protil-gesclrwindigkeit.

Hat man die Wassermenge Q nach einer der besprochenen Methoden gefunden, so ergibt sich die mittlere Profilgeschwindigkeit F,„ aus dem Quotienten der Wassermenge durch die Profilfläche F:

Vm =

Gesell windigkeitsformeln.

Nicht immer ist man in der Lage, die Geschwindigkeit des Wassers in den offenen Gerinnen durch Messungen erheben bzw. dieselbe bei genügend vielen Wasserständen messen zu können, um die sogenannte Konsumtionskurve für das betreffende Flußprofil zu erhalten.

Man ist dann gezwungen, zur theoretischen Bestimmung der Wassergeschwindigkeit mit Hilfe von mathematischen bzw. hydraulischen Formeln die Zuflucht und dabei die Nachteile dieser Methoden mit in Kauf zu nehmen, welche Nachteile auf der Unsicherheit der Erfahrungskoeffizienten beruhen, die bei den meisten dieser Formeln zur Anwendung kommen.

Die Gnmdformel für die mittlere Geschwindigkeit V des Wassers in Kanälen und regelmäßigen Flußstrecken (unter der Annahme einer gleichförmigen Bewegung) ist nach Darcy und Bazin:

V = kfBJ.'

In dieser Formel bedeutet В das Verhältnis der Profilfläche F des Flusses zu dem benetzten

Umfange p (Länge der Ufer- und Sohlenlinien unter Wasser)

Dieses Verhältnis bzw. R wird der Profil-radins oder die hydraulische Tiefe genannt.

J ist das Zeichen für das Wasserspiegelgefälle der Mußstrecke, d. i. das Verhältnis des Höhenunterschiedes der Enden der Flußstrecke В zu der Länge L der Flußstrecke.

Ist z. B. der Wasserspiegel an dem oberen Ende einer 1000 m langen Flußstrecke um 1 m höher als der Wasserspiegel am unteren Ende der Strecke, so ist

= 0,001 (ein Permille).

Tc ist der Rauhigkeitskoeffizient.

Derselbe nimmt je nach der Größe des Profilradius und nach der Beschaffenheit der Kanalwände bezw. der Ufer und der Sohle die in der Tabelle XVII (Seite 204 und 205) angegebenen Werte ⁷ an.

Die derzeit am häufigsten angewendete Formel ist jene von Ganguillet und Kutter

23 -\---b

0,00155

• fTU.

0,00155

\ n

JiR

1 + (23 +

Für den Rauhigkeitsgrad n kommen je nach der Beschaffenheit der Kanalwände bzw. der Ufer und der Sohle die folgenden Werte in Rechnung:

1.    für Gerinne aus gehobelten Brettern

n = 0,010 n = 0,012

oder mit glatten Zementputz -wänden .........

2.    für Gerinne aus rauhen Brettern .

Tabelle XVII der Koeffizienten Je in der Formel v = Je / li J nach Darcy und Bazin.

Werte des mittleren Radius oder der hydraulischen Tiefe F

— = R

Für sehr gut verbundene Wände aus glattem Zement oder gehobeltem gut gefügtem Holze

Für Wände aus

Zement mit Sand Für nicht sehr aus behauenen glatte Wände Steinen, aus oder für Mauerziegeln oder aus werk aus Bruchsteinen

Für

Wände

aus

gewöhnlichen

Brettern

Erde

0,01

0,02

40,8

51,6

34,2

0,03

57,7

39,7

0,04

61,7

43,8

0,05

64,6

46,8

26,4

0,06

66,7

49,3

28,4

0,07

68,3

0,08

69,6

0,09

70,7

0,10

71,6

0,11

0,12

72,4

73,0

0,13

73,6

0,14

74,1

0,15

74,5

0,16

74,9

0,17

0,18

0,19

0,20

0,21

0,25

75.3 75,6 75,9 76,1

76.4

51.3 53,0

54.4

55.6

57.7 57,7

58.5 59,2 59,9

60.5 61,1

61.6 62,0 62,4

30,2

31,8

33,2

34,5

35,7

36,8

37,8

38,7

39,5

40,3

41,1

41,8

42,4

43,0

62,8

43,6

16,3

17,0

17,7

18,3

19,0

19,6

20,1

20,7

21,2

21,7

22,2

22,7

77,2

64,1

0,30

77,9

65,3

0,35

78,4

66,2

0,40

78,8

66,9

0,45

79,1

0,50

79,3

67,5

67,9

0,60

79,7

68,7

0,70

80,0

69,2

0,80

80,2

69,6

0,90

80,3

69,9

1,00

80,4

70,1

1,10

80,6

70,3

1,20

80,6

1,30

80,7

70,5

70,7

45.6

47.7

49.3

50.6

51.8

52.7

54.2

55.4

56.3

57.1

57.7

58.3

58.7

59.1

24,4

26,3

28,0

29,4

30,7

31,9

34,0

35,8

37,3

38,7

39,8

40,9

41,8

42,7

Tabelle XVII (Fortsetzung).

Werte des mittleren Radius oder der hydraulischen Tiefe

Für sehr gut verbundene Wände aus glattem Zement od hobeltem gut gefügtem Holze

er ge

Für Wände aus Zement mit Sand aus behauenen Steinen, aus Ziegeln oder aus gewöhnlichen Brettern

Für nicht sehr glatte Wände oder für Mauerwerk aus Bruchsteinen

Für W ände

nus

Erde

OOOOOOQOOOOOO г-н r-H r-H r—I г-н r—I СЧ1 03 CO CO lO ZD

oo oo oo oo oo oo ce oo oo oo oo oo oo .

>—* ►—¹ ь-‘i—4-*    <L*—‘ь‘OOOO

V^cowcoicoooœooooo

“vl    -'-3    <1    «s]    -d    —J    «s]    —Л “O

t—¹    t—I    h-»    ►—*    H-Ł    —■    i—¹    łjO    O

'h-¹ o'îd'oo'^-j CS COCO COP-¹ OO 00

oo_о со    о cc_«o_o_

os oT d d d o" o" h ci ci ci со со”

lO lO ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD

2js js 2 g & &&&£££ Jo

"ie- от со co ce occo'îfi-'îo'îe-

CO

für Kanäle aus Quadern, Klinkern

От

oder gut gefugten Backsteinen . n — 0,013 für Gerinne aus Bruchstein .

n = 0,017

as

00

für Kanäle in Erde mit ebener Sohle und gemauerten Seitenwänden, sorgfältig erhalten; Wasser ohne

Sinkstoffe........

für Flüsse und Bäche, Kanäle in

Erde..........

für Flüsse mit gröberem Geschiebe

und Pflanzenwuchs.....

für Flüsse schlecht erhalten, Wasserpflanzen und Geschiebe

n = 0,020

n — 0,025

n = 0,030

n = 0,035

Für Gefälle /größer als 0,0005 haben Ganguillet Kutter ihre Formel umgestaltet:

100J¹ в

+ fR

• У RJ.

Die Werte von m sind nach den folgenden Gerinnearten zu unterscheiden :

Halbkreisförmiges Gerinne in glattem Zementverputz ............

Hechtwinkeliges Gerinne in Zement oder gehobeltem Holz.........

0,12

RechtwinkeligesGerinne in gutgefügtenBrettern 2 Eechtwinkeliges Gerinne in rauhen Brettern,

Quader- oder gutem Ziegelmauerwerk . 0,25 Rechtwinkeliges Gerinne in ordinärem Ziegelmauerwerk und Bohlenwänden .... 0,35 Rechtwinkeliges Gerinne in gewöhnlichem

Mörtelmauerwerk von gespitzten Steinen 0,45 Rechtwinkeliges Gerinne in Bruchsteinmauerwerk ............

Rechtwinkeliges Gerinne in Bruchsteinmauerwerk, schlammige Sohle .

Rechtwinkeliges Gerinne, altes Mauerwerk,

schlammige Sohle ........

Trapezförmiges Gerinne, felsiger Boden, Sohle

unter 1,5 m breit........

Trapezförmiges Gerinne, sehr regelmäßiger Erdkanal ohne Pflanzen

0,55

.    . 0,75

1,00

1,25

. 1,50

Trapezförmiges Gerinne in Erde mit schlammiger oder steiniger Sohle mit wenig Wasserpflanzen, Sohle über 2,0 m breit 1,75 Trapezförmiges Gerinne, mangelhaft erhaltenes Trockenmauerwerk, mit Moos und Pflanzen bedeckt, Sohle nicht über 1,5 m breit . 2,00 Trapezförmiges Gerinne, Erdkanal mit ziemlich vielen Wasserpflanzen, Bäche und Flüsse wie die Seine, die Weser Trapezförmiges Gerinne, Erdkanal mit vielen Wasserpflanzen, schlammiger Sohle, Gewässer mit Geschieben......

. . 2,00

2,50

Für kleine regelmäßige Gerinne haben Darcy und Bazin die Formel angewendet

RJ

fl

Die neueste Geschwindigkeitsformel von Bazin

lautet :

87 fÏÏJ

iR

In diesen zwei Formeln sind die Werte «, ß und y nach dem folgenden Schema zu wählen : für sehr ebene Wände (Zementverputz oder gehobelte Holzverkleidung) ......

für ebene Wände (behauene Steine, Bohlenwände) ......

wenig ebene Wände (unverputztes Mauerwerk) .....

Erdwände oder

pfiasterteBöscliungen 0,00028    0,000350

0,00040    0,0007    1,30—1,7

Im österreichischen hydrographischen Dienste finden die Formeln von Siedek⁸ in neuester Zeit die häufigste Anwendung:

0,00015    0,0000045

0,00019

0,0000133

0,00024    0,000060

Gerolle

0,06

0,16

0,46

ge-

0,85

Zusammenstellung

der Siedekschen Formeln zur Berechnung der mittleren Geschwindigkeit des Wassers in künstlichen und natürlichen

Gerinnen.

Tabelle XVIII.

Art

W asser-

reite

Mittlere

Tiefe

der Gerinne

Ist die Wasserspiegelbreite kleiner oder größer als die 15 fache mittlere Tiefe?

Formel zur Berechnung der mittleren Geschwindigkeit

unter 1 m

•/.

von 1—3 m

über 1m

*/•

Künst

liche

kleiner

F,: w

Ge

unter 1 m

r-(w

\ if"

) F

rinne

über 3 m

größer

kleiner

über 1m

V= (Fiw + Fk)

v"'

größer

xf'

V = (F m' + Fu) -p

Natür

liche

Ge

rinne

yon 1—3 m

über 3 m

’/•

V = v'

kleiner

V = v'"

größer

V = v"

v' =

v" = v' +

Anmerkung.

T /Т

y o,oo i

T—Tn , J—Jn ß (J + Jn)

r.

+ V'

Tn — T

v'" = xf' +

Tn — T

Die Werte von cc, ß, y sind aus der Tabelle XIX1 (Seite 210) zu entnehmen.

Tabelle XVIII (Fortsetzung}.

w = Widerstandskoeffizient ist aus Tabelle XX (Seite 211) zu entnehmen.

Fi = Fläche des 0,5 m breiten Influenzstreifens.

Fk = Flächen des verbleibenden Kernes.

¹

„Der Wassergeschwindigkeitsindikator.“ Vom К. K. Hydrogr. Zentralbureau in Wien. 1902.

²

   Beschrieben in der „Deutschen Bauzeitung“ 1894.

³

   Siehe „Österr. Wochenschrift für den öffentlichen Baudienst 1897 : „Der hydrographische Dienst in Österreich im Jahre 1896“.

Brauer, Grundzügo der Hydrographie.

⁴

„Grundsätzliche Bestimmungen für die Durchführung hydrometrischer Erhebungen.“ Herausgegeben vom K. K. Hydrographischen Zentralbureau. Wien 1903. 2. Auflage. In Kommission bei W. Braumüller, Wien.

⁵

Auf graphischem Wege.

In einem Querprofilsplane (siehe vorstehende Abb. 36) werden in den einzelnen Lotrechten die Ausmaße der Geschwindigkeitsflächen von dem Messungswasserstande Hm nach abwärts aufgetragen. Durch die Verbindung der so gewonnenen Punkte ergibt sich die Abflußmengenkurve und durch die Planimetrierung

⁶

Siehe die mehrmals ei’wähnte Publikation des Hydrographischen Zentralbureaus in Wien über die Donaumessungen bei Wien 1897. Heft 8 der „Beiträge zur Hydrographie Österreichs“, Seite 33—37.

⁷

Nach Weisbach näherungsweise к = 50.

⁸

R. Siedek, Studie über eine neue Formel zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Wassers in Flüssen und Strömen. Wien, Wilhelm Braumüller. 1901.

Derselbe, Studie über eine neue Formel zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Wassers in Bächen und künstlichen Gerinnen. Wien, Wilhelm Braumüller, 1903.

Tn = У0,0175 В — 0,0125.

Für Breiten unter 10 m ist:

Jn = 0,01165 — yo,0000582 + 0,00000552 B.

Für Breiten über 10 m bis 415 m ist:

Jn = 0,0010222 - 0,00000222 B.

Für Breiten über 415 m ist: Jn = 0,0001.

Die Anwendung dieser Formeln setzt eine sorgfältige Gefällserhebung voraus.

Auf Grund der Erfahrung wird als in diese Formeln einzusetzendes Gefälle bei einer Flußbreite von mehr als 10 m jenes angesehen, welches der geraden Verbindungslinie zweier Punkte der Gefälls-linie des Stromstriches entspricht, von denen der eine zwei Flußbreiten oberhalb und der andere eine Flußbreite unterhalb des Flußprofiles, für welches v bestimmt werden soll, gelegen ist. Bei einer Breite unter 10 m sind die beiden Punkte 20 m oberhalb und 10 m unterhalb des Flußprofiles anzunehmen, wenn nicht etwa (wie bei sehr gekrümmten Wasserläufen) eine Verminderung dieser Distanz geboten ist.

T. Christen¹ hat für die Wassergeschwindigkeit die Fundamentalformel aufgestellt:

14

J < 0,001

<Z Jn

ю

t^iO^

*-* сГо о ю о

rHMlM

J ~У> Jn <C Jn > 0,001

СМ СМ т-1

0100 г—I Т-Н (ЛЗ

Tabelle XIX.

Werte der Koeffizienten a, ß und y.

Bei der

Differenz Tn — T

J '> Jn ! J <T Jn

Bei einem Gefälle J von

52

Bei einer Tiefe T wenn T > Tn oder

Tn wenn Tn > T

ist

4* 1,0 bis 4~ 0,7 ш + 0,7 „ + 0,5 „ 0,0 „

0,0 „ —1,0 „ - 1,0 „ - 2,0 „ unter — 2,0 „

+ 0,5 „

288888

1Л>    СО СМ —I

50 lO -*f СО CM

rHi-H030ÎCC-^«X>000

asoot-oio^cocM--* ю-^юоа^ооооооооо—i ооооооооооооооо

О О О О О О О О О О О О ООО

о'о'о о о о о о о о о о о о‘-î

•2 К R

ф

ооос-ою-^соет-^ сою^сооз^оооооооо d

OOOOOOOOOOQOOOй ООООООООООООС^О

ооооооооооооо'о

т-и-ГсМЮ-^ООЮОООООО 8 T-IT-ICMCO^COOOO

«îcqwq^qwîqioo^o^ о" о" ^ ^    со со ^ ю⁴ ю о" o'

•2 P: R £ г

гО

Ч^>ЛОЮОЮОЮОЮОЮОю ООО^гнОЗ^СОСО^^ЮЮСОс Ö

oi

Tabelle XX.

Werte des Widerstandskoeffizienten w.

bei rechteckigem in allen übrigen Querschnitte unter 1,6 m Breite

Fällen

2,25

2,25

2,20

2,00

1,65

1,90

1,60

1,40

1,25

1,10

1,10

2,05

2,05

2,00

1,80

1,45

1,70

1,40

1,20

1,15

1,00

1,00

Art des benetzten Umfanges

Quadern, sehr glatt.......

Zement, sehr glatt.......

Backstein, Sohle Zement, glatt. . Zement, gewöhnlich verputzt . .

Backstein............

Holz, glatt gehobelt.......

„ ungehobelt.........

Bruchstein, gut behauen.....

„    einfach behauen    .    .    .

„    rauh    „    .    .    .

„    Sohle mit Kies.    .    .    .

Post-Nr.

10

oder in anderer Form :

V = У 2 к³ y r j у В

у 2 к³

frf yii.

bzw.

т gesetzt

In dieser Formel ist: r die mittlere Tiefe des Gerinnes (Fläche dividiert durch die Wasserspiegel-breite), J das Gefälle, В die halbe Breite des Gerinnes.

Für geschiebeführende Gewässer ist m nach der

Formel

6,31

zu ermitteln.

Diesen Wert in die Formel

fr J у В

eingesetzt, ergibt für die geschiebeführenden Gewässer die Spezialformel :

= 6,31 У rj у в.

Im übrigen gelten für den Rauhigkeitsgrad m die folgenden Werte :

m = 71,7 m — 61,7

für Zementputz........

„ Bretter, fein gehobelt ....

„ Bretter, gewöhnlich gehobelt in

m — 56,6

Längsrichtung......

„ Bretter, nicht gehobelt; quer ge-

„ Packleinwand

„ richtet..........

„ Qüadern.........

„ Backstein.........

„ Bruchstein, gestockt.....

„    «    rauh ......

m — 29,8 m = 30,3

für Erde, unbewachsen .

m = 27,7 m = 20,1

„ steinige Erde, wenig Kräuter .    . m — 24,1

„ Geschiebe von Faustgroße n    n    „ Faust-bis Kopfgröße m

,,    „ stark bewachsen

m — 18,2

15,6

m = 11,8

„ grobe Steine.....

Nach Hermanek² ist:

V — к У t • J.

In dieser Formel bedeutet t die mittlere Tiefe des Flußprofiles ; sie ergibt sich, wenn man die Profilfläche dividiert durch die Wasserspiegelbreite b ; J ist das relative Gefälle.

Ist Ъ größer als die zehnmalige Tiefe t b >> 10 / oder —— >» 10,

so gelten für den Koeffizienten к die folgenden Ausdrücke :

a)    für natürliche Gerinne :

= 50,2 + —

bei t größer als 6 m .    .    . к

bei t kleiner als 6 m, aber größer

.    & = 34 V«

. к — 30,7 |/1

als 1,5 m.....

bei t kleiner als 1,5 m .

b)    für künstliche Gerinne ist:

YYl

ъ = К + -н- (70 — ko)

о

hierin ist k₀ — 84 )/ t und m — 0 für eine natürliche Wandbeschaffenheit, m — 1 für gewöhnliches Bruchsteinmauerwerk,

m — 2 für bestocktes Bruchsteinmauerwerk, und für rauhe Bretterwände, m = 3 für verfugtes Ziegelmauerwerk, m — 4 für gehobelte Bretter und für Quadermauerwerk, m — 5 für Zementputz und sehr glatte Quadern, m == 6 für geschliffenen Zementverputz.

Ist die Wasserspiegelbreite b kleiner als die zehnmalige Tiefe

T- < 10,

h 10 t oder

so ist

v = k’ У t- J

und

°’²⁶1) •

Hat man die Geschwindigkeit an der Oberfläche des Wassers im Stromstrich v₀ (etwa mit einem Schwimmer) gemessen, so findet man die mittlere Geschwindigkeit des Profiles vm nach Prony:

Vm —

• v₀

2,354 + v₀

3,129 -f- v₀

nach Bazin (genauer) :

v₀

Vm =

1 + H [/«+ R

(Die Werte für a und ß wie Seite 207 zu wählen.)

Die Aufnahme des Flubgruiides.

Wir haben gehört, daß der Bestimmung der Abflußmenge eines Gerinnes die Erhebung zweier Faktoren vorausgehen muß : die der mittleren Profilgeschwindigkeit, über deren Ermittelung bereits gesprochen worden ist, und die Aufnahme der Profilfläche bzw. des Querprofiles. Die Aufnahme der ober Wasser befindlichen Teile des Querprofiles ist eine rein geodätische Operation ; ebenso die Aufnahme des Wasserspiegels und seines Gefälles.

Der unter Wasser befindliche Teil des Profiles, also das eigentliche Durchflußprofil, dessen Fläche für die Berechnung der Wassermenge maßgebend ist, kann nur durch Peilungen oder Lotungen (Sondierung) aufgenommen werden.

Zur Durchführung einer Peilung in kleinen Flüssen bei Nieder- oder Mittelwasser wird in dem zu bestimmenden Querprofile ein Drahtseil über den Fluß gespannt, dessen Länge in bestimmten Abständen durch Marken unterteilt ist. Bei größeren Flußbreiten ist die Einschaltung von Zwischenstützpunkten für die Leine auf verankerten Kähnen erforderlich. Längs der Leine wird mit einer geteilten Peilstange an den einzelnen Teilungspunkten der Leine die Tiefe gemessen und so das Querprofil aufgenommen.

Bei niedrigen Wasserständen kann der die Peilstange führende Arbeiter den Fluß längs der Leine durchwaten. Bei höheren Ständen wird die Peilung von einem Kahne aus durchgeführt, der längs dem Drahtseile überfährt.

Bei größeren Wassertiefen ist die Peilstange nicht mehr verwendbar. Sie muß durch das Lot ersetzt werden. Die Tiefen ergeben sich aus der Teilung der Lotleine oder aus der Teilung der Windetrommel, die zur Versenkung des Lotes benutzt wird.

Handelt es sich um Sondierungen im größeren Umfange, etwa zur Aufnahme des Flußgrundes im Stromstriche einer längeren Flußstrecke, so sind die Peilungen in der Längsrichtung des Flusses durchzuführen, wobei die Sonden durch taktmäßiges Rudern in je gleichen Abständen — etwa nach je fünf Ruderschlägen zu nehmen und die Sondierpunkte durch das Einvisieren einzelner Sonden gegen markante Terrainpunkte oder gegen aufgestellte Absteckstäbe festzulegen sind.

Für die Aufnahme des Flußgrundes ganzer Strecken größerer Ströme sind die Kreuzsondierungen zu empfehlen, wie sie an der Donau bei Wien nach der Methode von R. Halter³ seit Jahren gepflogen werden. Die Sondierungsmethode ermöglicht in verhältnismäßigkurzer Zeit die Herstellung eines Schichtenplanes des Stromgrundes von ausreichender Genauigkeit. Der Vorgang besteht in der tachymetrischen Aufnahme der Sondierzille während der Sondierung und in der nachträglichen Einschaltung der einzelnen Sondenpunkte zwischen die tachymetrisch aufgenommenen Punkte des Zillenweges unter der Verwendung von gleichgerichteten Stopuhren (Chrono-skopen).

Während die Zille den Strom frei übersetzt und

von ihr aus die Sonden mit der Peilstange so oft als möglich genommen werden, wird der von der Zille zurückgelegte Weg vom Ufer aus tachymetrisch aufgenommen. Vor der Abfahrt setzen der in der Zille sitzende Sondenaufschreiber und der Gehilfe des Ingenieurs am Instrumentstande zwei Chronoskope gleichzeitig in Gang. Jede Sonde und jede Distanzmessung wird dann mit den Chronoskopen zeitlich genau festgelegt.

So wird der Weg der Zille durch Distanz- und Winkelmessung aufgenommen und können die Sondenpunkte in das Bild des Zillenweges nach den Zeitdifferenzen eingetragen werden.

Die Zillenwege werden in maschenartiger Anordnung in der Flußstrecke verteilt (Abb. 38). Das Maschennetz ergibt zugleich eine Kontrolle für die Richtigkeit der Aufnahme, da an den Kreuzungspunkten der Fahrten gleiche Sonden resultieren müssen.

Diese Methode stellt an den Gehilfen biem Instrumente und an den Sondenaufschreiber ganz

linkes Ufer

те-;

TW

A«'

>c;

V/

rechtes Ufer

Abb. 38. Kreuzsondierungen.

besondere Anforderungen, indem der eine die Distanzen und die Winkel zu notieren, die Uhr gleichzeitig abzulesen und die Zeiten aufzuschreiben, der andere die Sonden zu notieren und gleichfalls die Uhrablesungen zu vollziehen und niederzuschreiben hat.

Der Umstand, daß diesen Anforderungen schwer entsprochen werden kann und sich hieraus zahlreiche Fehlerquellen ergeben, haben R. R e i c h zu der Konstruktion eines Apparates geführt, der die mechanische Registrierung der Zeitpunkte der Sonden und der

Distanzbestimmungen ermöglicht. Dieser Apparat heißt der Sondenchronograph⁴.

Durch R. Reich haben aber die Aufnahmen des Stromgrundes eine noch weitaus bedeutendere Vervollkommnung erfahren, die in einer wesentlichen Verminderung der Bureauarbeiten nach der vollzogenen Flußaufnahme gipfelt.

Die Bureauarbeiten bestehen — außer der Reduktion der Peilungsdaten auf eine einheitliche Vergleichsebene — in der Festlegung der Zillenwege durch die Auftragung der tachymetrisch eingemessenen Punkte und der Einschaltung der Sondenpunkte in die Wegelinien.

„Bedenkt man, daß bei einer genauen Stromaufnahme (der Donau) ungefähr 14—16 Fahrten auf 1 km entfallen , daß jede Fahrt durchschnittlich mit 15 Messungspunkten im Plane festgelegt wird, daß während jeder Fahrt 20—25 Peilungen vorgenommen werden, so sind bei einer Aufnahmssektion von 10 km rund 2100 Wegpunkte und 2800 Sondenpunkte aufzutragen, um die Schichtenkurven zu erhalten.

Dieser Ballast von Bureauarbeiten hat Reich auf den Gedanken gebracht, eine Sondiermethode zu ersinnen, bei der die Bureauarbeiten auf die Reduktion der Sonden auf eine Nullebene und auf die Konstruktion der Schichtenkurven beschränkt werden.

Das Aufträgen des Zillenweges geschieht selbsttätig, graphisch während der Fahrt.

Der Apparat, der diesem Ziele dient, heißt der „Sondiertachygraph“ x. Der Sondiertachygraph besteht im wesentlichen aus der Kombination eines kleinen Meßtisches mit einem mit Kepetitionsein-richtung ausgestatteten Universalnivellierinstrumente als Distanzmesser. Das Instrument hat neben dem Hauptfernrohr noch ein zweites, das sogenannte Distanzfernrohr. Der Distanzmesser ist derart konstruiert, daß man durch die mittels Bewegung einer Griffschraube zu bewerkstelligende Einstellung des Horizontalfernrohrfadens auf eine Marke der Sondierlatte, ohne Ablesung an einer Trommel oder Längenteilung einen Pikierstift so stellt, daß er auf dem Meßtische die genaue Lage des Sondenpunktes ergibt.

Der Arbeitsvorgang bei Sondierungen ist folgender: Die Sondierzille wird von einem Ufer auf das gegenüberliegende geführt, hiebei einerseits von der Zille aus so oft als möglich sondiert, anderseits der von der Zille zurückgelegte Weg vom Ufer aus durch den Sondiertachygraphen im Situationsplane schon im Felde durch Pikierung der einzelnen Peilungen graphisch verzeichnet. Gleichzeitig wird mittels des zweiten Fernrohres das Gefälle der Wasserspiegeloberfläche bestimmt. Man erhält daher schon im Felde Aufschluß über die Beschaffenheit der Stromsohle und über die Gefällsverhältnisse des Stromes.

Auch bei Aufnahmen im kupierten Terrain kann der Sondiertachygraph gute Dienste leisten.

Das Kapitel über die Strom Sondierungen soll nicht geschlossen werden, ohne derjenigen Apparate zu gedenken, die das Bild der Stromsohle — sei es

¹ Siehe „Zeitschrift des österreichischen Ingenieur-und Architekten Vereins“ 1905.

in der Längsrichtung, sei es in der Querrichtung — im verkleinerten Maßstabe selbsttätig aufzeichnen.

Es kommt hier zur Aufnahme des Talweges vor allem Stechers selbstzeichnender Peil-apparat⁵ in Betracht.

Ein oder mehrere Peilgestänge, die unten kreisförmig abgebogen sind, um den Elußgrund tangentiell zu berühren, werden von einem Doppelschiff auf den Grund niedergelassen. Ihr oberes Ende ist mit dem Schreibapparate verbunden, der die Bewegungen des Gestänges im verkleinerten Maßstabe aufzeichnet und ein Bild des Talweges liefert.

Als ein selbstzeichnender Apparat für Querprofilaufnahmen ist der hydrostatischeProfilo-graph von Hajos (verfertigt bei Calderoni & Comp, in Budapest) zu nennen. Eine Walze, in deren Innern der Zeichenapparat in einer wasserdichten Dose arbeitet, wird an einem Schlepptau von dem Sondierschiffe hinabgelassen und dem Profile entlang gezogen. Die Bewegungen der Walzenachse werden auf den Schreibapparat übertragen (Zeichnung der Längen). Die Tiefen zeichnet der Stift, der mit einem Manometer in Verbindung steht, unter der Einwirkung des hydrostatischen Druckes in den verschiedenen Wassertiefen.

Die unmittelbare Bestimmung der Wassermenge.

Die bisher besprochenen Methoden zur mittelbaren Bestimmung der Wassermenge aus der Wassergeschwindigkeit und der Fläche des Durchflußprofiles sind für kleine natürliche und künstliche Gerinne, für Mühlbäche und Werkskanäle nicht immer zweckdien-lieh bzw. nicht immer durchführbar, sich da meistens die unmittelbare Bestimmung der Wassermenge mit oder ohne Anwendung von theoretischen Formeln.

Es empfiehlt

Messung mit geeichten Gefäfsen.

Kleine Mengen, Quellen und Quellflüsse leitet man in geeichte Gefäße und beobachtet die Zeit der Füllung, um die Wassermenge pro Sekunde zu erhalten.

Messung an Druckschützen.

An Mühlgerinnen, Werkskanälen, an welchen sich Druckschützen befinden, benützt man diese Schützen, um die Wassermenge zu bestimmen. Man lüftet die Schütze so lange, bis der Wasserspiegel des Oberwasserkanales vollkommen konstant bleibt; d. h. daß der Zufluß gleich dem Abflüsse ist. Dabei ist angenommen, daß die Ausflußöffnung frei liegt, d. i. ganz über dem Unterwasserspiegel. Die Wassermenge läßt sich dann nach der Formel :

Q /иЪ а У 2 g h

berechnen, in welcher Q die Wassermenge in der Sekunde (in Kubikmetern), b die Breite der Ausflußöffnung fin Metern), a die Höhe derselben (in Metern), <) die Beschleunigung des freien Falles (9,81), h die Druckhöhe, d. i. das Maß des Abstandes der horizontalen Mittellinie der Ausfluß Öffnung von dem Ober-

Wasserspiegel (in Metern) bedeutet; Qi —

wenn mit /г, der Abstand der unteren Kante der Ausflußöffnung, mit /г₂ der Abstand der oberen Kante der Ausfluß Öffnung von dem Oberwasserspiegel bezeichnet wird.)

1*1 4" 1*2 -----,

Tabelle XXI.

Die Ausflußkoeffizienten (к) für den Ausfluß des Wassers durch rechteckige Mündungen in einer dünnen lotrechten Wand; nach Poncelet und Lesbros. (Die Druckhöhen sind oberhalb der Mündung an einer Stelle gemessen, wo das Wasser als stillstehend angesehen werden kann.)

ft = 0,6 m

0,02 I 0,02

0,644

0,644

0,643

0,642

0,641

0,640

0,639

0,635

0,631

0,629

0,628

0,626

0,623

0,620

0,615

0,595

0,599

0,601

0,602

0,605

0,607

0,607

0,606

0,605

0,602

0,602

0,601

Mündungsbreite ft = 0.2 m

Mündungshöben a in Metern

0,01

0,02

0,03

0,05

0,1

0,705

0,701

0,697

0,694

0,683

0,676

0,670

0,666

0,655

0,647

0,642

0,637

0,632

0,615

0,611

0,609

ooosoor~^^rooo3oocccca>oao

COOsOO'Xi^DîOîÔcbîOîDîû^iîDO

d d о 6 о о о о о о о о o' o' o'

i !13§!§|!§!11!§!

d d d d d d d d d d o' d d d d

|g|!ą§!|gg|gig§

©О О о'о" о" o' о" о" o' о" сТ o' о' о"

[ LftiiOOOOOOOOOOOÔO

о o' o' o' o' d d d o' o' o' o' o' o'

3111sllllslllllll

Druckhöhe über der Oberkante der Mündung ft2 in Metern

0,005

0,010

0,015

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,500

2,000

3,000

Tabelle XXII.

Die Ausflußkoeffizienten (к) für den Ausfluß des Wassers durch rechteckige Mündungen in einer dünnen lotrechten Wand ; nach Poncelet und Lesbros. (Die Druckhöhen sind unmittelbar

an der Mündung gemessen.)

b = 0,6 m

0,02

01>а^НтН^ОООССС)1>1>СОСО(МгН OOOOOOOïOïOiOiOOOOOOOOO ЮЮЮЮ lO 10^0 СО со со^со^со^со^со со со о о о о о о о о о о o' o' o' o' о о

Mündungsbreite h = 0,2 in

Mündungshöhen a in Metern

0,02 I 0,01

»-O00CMO5iOrHiOC5COC'-CCC^CMiO^HO5 Cit^COC^OiOOt^COiO^^COCCiT—li—ю

F'- t^- г^* со со со со со со со со со со CO CO dddddo © o' o' do o' о о о о

§888§;?2§88Й332§&§3222

со со со со со со со со со со со со со о" о' о о' о о о о о о о' о' о о о о'

0,05 I 0,03

gggigigiiiiiiisi

о о о о о о о o'⁴ ö cd о о о о о

giilliilllggllS!

о о о о о о о о о о о о о о о о

0Д

0,2

Druckhöhe über der Oberkante der Mündung li2 in Metern

D-OOO^OaOOCO^iOF-r-CObOi—«1>-СО

СО СС> т-Н г-Н т-Н г-Н г-н т-Н г—I т-Н т-Н т-Н г-Н т-Н <^> <^>

со со со со со со со со со со со со со со со со

С75    iO    ^ СО ^ ^    Ю    05    СМ    i(C iO СМ    т-н    г-н

т-Н 05    05    СГ5 05 05 05    05    05    <0    <0 СО 05 O’    O’    0>

СО Ю    Ю    Ю ЮЮЮЮ    Ю_    со    со со СО СО    СО    со

о о    о    о о о о    о    о о    о о do    о    о

оюоооооооооооооо

OOHOJ^COOOOOOCOOOOO

ооооооони^сооооюоо о" d o' o' o' o' о o' d” o' o' o' н н cT 00

/< ist der Ausflußfaktor oder Kontraktionskoeffizient, der das Verhältnis der wirklichen zur theoretischen Ausflußmenge darstellt und sich aus zwei Verhältniszahlen zusammensetzt, und zwar aus dem Verhältnisse (</>) der wirklichen zur theoretischen Ausflußgeschwindigkeit

(p — 0,97 (Mittelwert)

und dem Verhältnisse (a) des Querschnittes des Ausflußstrahles an der Stelle der größten Zusammenziehung (Kontraktion) zu dem Mündungsquerschnitte

« = 0,64 (Mittelwert).

Nun ist der Ausflußkoeffizient das Produkt von rp und « :

/i — (p • a

/i = 0,97 X 0,64 = 0,621 (Mittelwert).

Die genauen Werte von /< haben Poncelet und Lesbros durch Versuche ermittelt, indem sie den Ausfluß durch rechteckige Ausschnitte in lotrechten Wänden bestimmten. Die Breiten der Durchflußöffnungen waren 20 cm und 60 cm, die Höhen 1, 2, 3, 5, 10 und 20 cm. Die Ränder der Öffnungen waren von 4 mm starkem Messingblech gebildet.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind auszugsweise in den Tabellen XXI und XXII (Seite 222 und 223) mitgeteilt, die nur in dem einen Punkte voneinander abweichen, daß die Druckhöhen h einmal oberhalb der Mündung an einer Stelle, wo das Wasser als stille stehend angesehen werden kann, das andere Mal aber unmittelbar an der Mündung gemessen worden sind; da nämlich das Wasser in der Nähe der Öffnung in Bewegung ist, so steht es unmittelbar vor der Öffnung niedriger als in größerer Entfernung von der Ausflußwand.

Beispiel:

Breite der Ausflußöffnung . Höhe „

•    . h₂ =    5

Unterkantendruckhöhe h₂ + a .    .    . h₁ = 1,6

Oberkantendruckhöhe

-j- h₂

.    . h — 1,55

Mittlere Druckhöhe So ist:

für

q = к X 0,2 X 0,1 У~2Vg У 1,55 = łX 0,02 X 4,429 X 1,245 = 0,1103 к h₂ = 1,5 ist к — 0,611, sohin q = 0,1103 X 0,611 = 0,0674 cbm oder 67,4 Liter.

„Haben die Mündungen andere Breiten, so bleibt, solange man keine anderen Versuche zugrunde legen kann, nichts übrig, als die Koeffizienten dieser Tabellen ebenfalls anzuwenden, um die Ausflußmenge zu berechnen. Daß man hiebei nicht auf große Differenzen stößt, geht aus der Vergleichung der Koeffizienten für die Mündungen 0,6 m mit denen für die Mündungen 0,2 m Breite, bei gleicher Druckhöhe usw. hervor. Sind ferner die Öffnungen nicht rektangulär (rechteckig) so bestimme man ihre mittlere Breite und mittlere Höhe und führe die diesen Dimensionen entsprechenden Koeffizienten in die Rechnung ein. Endlich ist es immer vorzuziehen, die Druckhöhe in einer größeren Entfernung vor der Mündungswand zu messen und die erste Tabelle anzuwenden, da unmittelbar an der Mündung der Wasserspiegel gekrümmt und weniger ruhig ist als mehr oberhalb der Mündung“ (W eisbach; Theoretische Mechanik ; Braunschweig 1875).

Um den Einfluß der Stärke der Ausflußwand bzw. der Schütze auf die Größe des Ausflußkoeffizienten zu untersuchen, hat Lesbros auch Versuche

15

Brauer, Grundzüge der Hydrographie,

mit 60 cm breiten Schützenöffnungen von 5 cm Wanddicke durchgeführt. Die Ausflußkoeffizienten nahmen gegenüber den Versuchen mit der dünnen Wand (von 4 mm Stärke) um 10—15°/o höhere Werte an.

Einen genaueren Vergleich der Werte mit jenen der Tabelle XXI liefert die folgende Tabelle :

Tabelle XXIII.

Vergleich des Ausfluß aus Wänden von verschiedener Stärke.

Druckhöhe über der Oberkante der Öffnung h₂ in m

Höhe der Austrittsöffnung in m

0,2

0,05

0,03

Wanddicke in cm

5    0,4

5    ! 0,4

0,4

gsągągą

O O O H —, cf CO

O O O O O O O Ci Ci Ci Oi Ci Ci Ci -O <1-d <1 <1 СД 4^ O ^ СЛ Ci Ci 00 СД

05 05 05 05 OS СЛ Ol O O O O O 50 oo I—I to СЛ CO to СЛ

ч-h CM CO iO Ю Г— Ci Ci Ci Ci Ci со со со со со CO CO O O O O ooo

O O O O O O O Ci Ci Ci Ci Ci Ci Ci c ^ ^ to СО СО Ю СО Од OC

о сл

ce со

O O O O O O O Ci Ci “d “A Ci Ci C CD O O •— С CC CC -d O Ci ь* Сд O

ОopoopО

Ci ci Ci c^ Ci Ci Ci С M to to 05 05 ^

<!CûM^h-^0

Aus dieser Tabelle lassen sich Verhältnis zahlen ableiten, die für die Praxis von Wert sind, da es viel häufiger vorkommt, daß man an Schützenöffnungen von stärkeren Dimensionen als jenen, die den Tabellen XXI und XXII zugrunde liegen, Wassermessungen durchzuführen hat.

Messung an Überfällen.

Mangelt eine Vorrichtung der besprochenen Art (Druckschütze), so bedient man sich eines sogenannten Überfalls, d, i, einer wasserdichten Holzwand mit einem rechteckigen Ausschnitte in der Oberkante, welche Holz wand man quer in den Wasserlauf einbaut.

Liegt die horizontale Überfallskante (Unterkante des Ausschnittes) über dem Unterwasserspiegel, so wird der Überfall ein vollkommener; liegt sie unter dem Unterwasserspiegel, so wird der Überfall ein unvollkommener genannt.

a) Vollkommene Überfälle.

Ist b die Breite des Überfallausschnittes, /t die Höhe desselben bzw. der Abstand der Unterkante des Ausschnittes von dem ungesenkten Wasserstandsniveau oberhalb des Überfalles, so ist, wenn die Geschwindigkeit des ankomm en den Oberwassers nicht berücksichtigt wird, ähnlich wie vorhin:

oder

Q = A* b h i 2 g h ²13 /и — m gesetzt Q — mb h У 2 <7 h.

Ist die Geschwindigkeit c des ankommen-den Oberwassers zu berücksichtigen (c größer als 30 cm in der Sekunde), so ist:

У*⁸],

Q == m b i 2 g [/ (7t + fc)

c²

wobei к = die Fallhöhe bedeutet, die der Geschwindigkeit des ankommenden Oberwassers entspricht : c — / 2 g к. .

2

^ ,« werden von

О

Für den Koeffizienten m = V

den Autoren verschiedene Werte angegeben. Nach Weisbach ist

= 0,44 (Mittelwert).

15*

Nach Bornemann ist

Kt-

m = 0,5673—0,1239

wobei unter T die Wassertiefe des Gerinnes zu ver-

stehen und h kleiner als

~ T gedacht ist.

Wenn h größer als —— T ist, so gilt die Formel 3

0,6402—0,2862

Kinzer hat aus angestellten Versuchen ab

geleitet

0,4342 -f 0,009

— 0,0777

wobei unter В die Breite des Gerinnes, unter b die Breite des Überfalles zu verstehen ist.

Bazin hat für freie Überfälle [ohne Seitenkontraktion ; dies wegen der großen Überfallsbreite gegenüber der Überfallshöhe] die Formel aufgestellt :

/    3 u² \    _

= V ⁺ T “ TJh)

и ist die Geschwindigkeit des ankommenden Wassers;

и — ⁵13 — 1,67 ; f.i = 0,405 -f-

0,003

'' I 1 + {„ Ihf I bhŸ2gh

oder : Q —

p ist die Höhe der Überfallskante über dem Boden. 0,55 ; f i wie vorher.

b. Unvollkommene Überfälle.

Lesbros hat sich bei seinen Versuchen mit unvollkommenen Überfällen der Formel bedient :

4 pbHl/Ygm

ist der Koeffizient, Ъ die Breite des Überfalls, H die Höhe des Oberwasserspiegels über der Überfallskante, rj die Höhe des Unterwasserspiegels über der Überfallskante.

Die Werte von f.i hat Lesbros in eine Tabelle geordnet, und zwar je nach dem Verhältnisse der Differenz zwischen Ober- und Unterwasserspiegel H—rj zur Überfallshöhe H.

Tabelle XXIV.

H — Г)

0,002

0,003 , 0,004

0,005 0,006 0,007 0,008

0,295

0,363 0,430

0,496 0,556 i 0,597

0,605

H-r,

0,009

0,010 I 0,015 i 0,020

0,025

0,030

0,035

,u

0,600

0,596 0,580 : 0,570

0,557

0,546

0,537

H—

n ₌₌

0,040 0,045 ! 0,050

0,06

0,08

0,10

0,15

0,531 0,526 0,522

0,519 0,517

0,516

0,512

0,35    0,40

0,45    0,50

0,20

0,25

0,30

0,507 0,502 0,497    0,492 0,487 0,480, 0,474

If— r,

0,55

0,60    0,70    0,80 ; 0,90 i 1,00

0,466

0,459 0,444

0,427 0,409 i 0,390

Messung an Stauanlagen.

Auch bei Stauanlagen (Wehren) ist der Unterschied zwischen vollkommenen und unvollkommenen Überfällen zu machen.

a) Vollkommene Überfälle. (Wehrkrone über dem Wasserspiegel.)

Q = 2,48 Ъ { У (Äj + kf — У к* )

с²

/с = — wie vorhin.

2 g

hj = Höhe des (ungesenkten) Oberwasserspiegels über der Wehrkrone.

Ъ ~ Breite des Überfalls.

b) Unvollkommene Überfälle.

(Wehrkrone unter dem Unterwasserspiegel.)

Q = 2,48 Ъ { 1,12 s У h~+k + f(h + kf — s — Höhe des Unterwasserspiegels über der W⁷ehr-krone.

h — Höhe des (ungesenkten) Oberwasserspiegels über dem Unterwasserspiegel.

Ъ und к wie vorhin.

Diese Gleichungen dienen auch zur Berechnung der Stauhöhe (/tj bzw. h), wenn die Wassermenge Q bekannt ist.

Hiermit sei das Kapitel über die unmittelbare Bestimmung der Wassermenge geschlossen. Hinsichtlich einer näheren bzw. erschöpfenden Behandlung dieser Materie muß auf die Lehrbücher der H}Mro-mechanik (Weisbach, Kühlmann, Meißner-Hedricli usw.) verwiesen werden.

¹

„Das Gesetz der Translation des Wassers in regelmäßigen Kanälen, Flüssen und Röhren“ von T. Christen. Leipzig 1903.

Brauer, Grundzüge der Hydrographie.

²

„Die mittlere Profilgeschwindigkeit in natürlichen und künstlichen Gerinnen.“ Zeitschr. des Österr. Ingen.-und Architektenvereins 1905.

³

„Das Sondierverfahren an der Donau." Österr. Monatsschrift für den öffentlichen Baudienst 1897.

⁴

Siehe „Zeitschrift des Österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins“ 1903. Daselbst ist auch die bei der Aufnahme des Zillenweges einzuhaltende Methode der Distanzablesungen mittelst des Reichenbachschen Distanzmessers und die Nivellierlatte beschrieben, die auf der Zille während der Fahrten lotrecht zu halten ist.

⁵

„Zeitschrift für Baukunde“ 1881; „Zentralblatt der Bauverwaltung“ 1895 und „Das Schiff“ 1883 und 1887.

tïf 119ТЕКЛ Р0ПТЕСНЯ1П7ЯД

Kraków

Sachregister.

Beob-

Abflußfaktor 98. Abflußjahr 88. Abflußkoeffizient 98. Abflußmenge 90, 198. Abflußmengenkurve 93. Abflußverlust 103. Abflußvermögen 98. Absolute Häufigkeit der Wasserstände 77. Außerordentliche achtungen 16. Automatische Pegel 64.

Beharrungswasserstand 79, 85.

Benetzungsdauer 78, 85. Beobachtungsnetz 23.

Charakteristische Wasserstände 71—80. Chronograph 171.

Dauer der Wasserstände 75, 84.

Dauerlinie 85.

Dichtester Wert 76. Druckschützen 221.

Eiserscheinungen 123. Eishochwässer 123. Entwässerung der Städte 136.

Flächenverzeichnisse 54. Flügel 149. Flügelmessungen 185. Flußgebiet 52.

Flußprofil 91.

Flutwelle 108.

Crefälle 143. Gefällsbestimmung 183. Gemittelter Wasserstand 78. Geschwindigkeitsformeln 202.

Gewöhnlicher Wasserstand 78, 82.

Gletscher 60.

Graphische Darstellungen

S3.

Grundwasser 60.

Häufigkeit der W asserstände 75, 77. Häufigkeitskurve 84. Harlacherflügel 155. Höchstwasser 74, 127. Hochwasser 81, 107. Hochwasserflügel 166. Hochwasservorhersage 113. Hochwasserwarnungen 119. Hydrographische Anstalten 68.

Hydrologisches Jahr 88. Hydrometrische Prüfungsanstalten 177.

Flügel j Niederschlagsmenge 52, 55. Niederschlagssummen 29. Niederwasser 81, 128. Niedrigstwasser 74.

Hydrometrischer 149, 153.

Indikator 153, 171. Isochyonen 51. Isohyeten 50.

Jahresmittel der Wasserstände 71.

Jahresschwankung der Wasserstände 89.

Kanalisation 136. Konsumtionsgleichung 93. Konsumtionskurve 93. Korrespondierende Wasserstände 79.

Kreislauf des Wassers 11. Kreuzsondierungen 216. Kulmination 107.

LängstandauernderW asserstand 76.

Lotungen 215.

Maßröhre 13.

Meßglas 13.

Meteorologische Anstalten

21.

Mittelwasser 81, 128.

Mittelwerte des Niederschlages 29.

Mittlere Jahresniederschlagshöhen 31, 56.

Mittlerer Messungswasserstand 190.

Monatsmittel der Wasserstände 71.

Niederschlag 12. Niederschlagsgebiet 52. Niederschlagshöhe 29.

Oberflächengeschwindigkeit 146.

Oberflächenschwimmer 149. Ombrographen 16. Ombrometer 12.

Pegel 61.

Pegelkurve 84.

Pegelnetz 69.

Pegelprofil 70. Pegelrelationen 79. Peilungen 215. Profilsgeschwindigkeit 148. Prüfungsanstalten, hydrometrische 177.

Pulsationen der Wasserbewegung 146.

Quellen 11, 60.

Regenhöhe 12. Regenkarten 50. Regenmesser 12. Regenschreiber 16.

Scheitelstand 107.

Scheitel wert 76. Schneedecke 20. Schneehöhe 21. Schneekarte 51. Schneemessung 15. Schneepegel 21. Schneeschmelzhochwasser 122.

Schwimmflügel 166. Schwimmermessungen 150. Seeretention 125.

Selbstregistrierende Pegel 64.

Selbstregistrierende Regenmesser 16.

Sondenchronograph 218. Sondierung des Fluhgrundes ! 215.

Sondiertachygraph 219. Speisung der Wasserläufe 60. Spielraum, Spielraummitte 78.

Stauanlagen 229.

Sturzregen 16, 46.

Tagesniederschläge 16. Tarierung von Flügeln 175. Taschenflügel 166. Tiefenmesser 164. Torpedoflügel 170. Tourenzähler 153, 157.

Ueberfälle 226. Umlaufswerte 174.

Verdunstung 108.

Vorschriften für meteorolog. Beobachtungen 22.

Wassergeschwindigkeit 144. Wasserkraft 142. Wassermenge 90. Wassermessungen 144. Wasserscheiden 52. Wasserstandslinie 84. Wasserstandsprognose 118. Wasserstände 61. Wasserversorgung 139.

W asserwert der Schneedecke 26.

Wolkenbruch 16, 46. Woltmanscher Flügel 153.

S. 61

Dr. Max Jänecke, Verlagsbuchhandlung, Hannover

Anweisung zur

Führung des Feldbuches

nebst kurzgefaßten Regeln für den Felddienst beim

Feldmessen, Winkelmessen, Kurvenabstecken, Nivellieren, Peilen und Tachymetrieren sowie einer Anleitung zum Gebrauch, zur Prüfung und Berichtigung der erforderlichen

Feldmefsinstrumente

für die

Feldmeßübungen an technischen Lehranstalten und zum Gebrauch für Behörden und praktisch tätige Techniker bearbeitet von

Ernst Ziegler

Preußischer Landmesser und Kulturingenieur Oberlehrer am Technikum zu Bremen

Mit 122 Textabbildungen sowie einem Anhang mit Tabellen, Musterbeispielen, Feldbuch u. 6 Tafeln gebräuchlicher Signaturen

Preis: ln biegsamem Leinenband M. 3.80

Dazu erschien gleichzeitig als praktischer Anhang:

für die

Feldmeßübungen an technischen Lehranstalten

und für die

in der Ausbildung begriffenen Techniker zum Feldgebrauch

eingerichtet von

Ernst Ziegler

Preußischer Landmesser und Kulturingenieur Oberlehrer am Technikum zu Bremen

Ausgeführte Musterbeispiele für Nivellieren, Winkelmessung und Tachymetermessung. Quadriertes Papier und leere Muster zur Führung des Feldbuchs. 6 Tafeln Signaturen

Preis: In biegsamem Leinenband M. 2.20

(

60 оъ

.ф

Hi

Л:

•* r *

JK

-w

• '■'* fi d

VVS

y-

L#

»'As

ffc

щ,

1-301717

v*-

Biblioteka Politechniki Krakowskiej

100000297162

•1

il

ri

l i fed

'V

••

J

••