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Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Methoden der

Methoden der Verdunstungsbestimmung 28 ___________________________________________________________________________ Pegelschreiber erleichtern das Erkennen von Störungen durch hinein- oder hinausschwappendes Wasser. Tab. 4-2: Fehlerquellen der Verdunstungsbestimmung mit Kesselanlagen und Möglich- keiten der Reduktion des Fehlereinflusses n. DARNHOFER (1971) I. Fehlmessungen des Wasserstandes I.1 durch biologische Einflüsse: Algenentwicklungen im Wasser der Kessel oder an den Kesselwandungen können den Wärmehaushalt der Wannen verfälschen, Tiere stören durch Eindringen die Wasserbilanz der Kessel (Gegenmaßnahmen: Verhinderung oder Verminderung des Algenwuchses durch Stoffzugabe; Maschengitter über dem Kessel etc.) I.2 durch Niederschlag: Herausspritzen von Niederschlägen aus der Wanne (je nach Intensität des Niederschlagsereignisses und Füllhöhe des Kessels) (Verwerfen der Werte oder Korrektur durch Parallelmessungen mit mehreren Wannen, empirischen Ableitungen etc.), auch Niederschlagsgewinn durch Taufall möglich I.3 durch Wellenschlag: Hineinschwappen von Wasser verzerrt Wasserbilanz der Geräte (wellenbrechende Funktion der Floßkonstruktion, Verwerfen von Werten) I.4 durch die Messung an sich: Genauigkeit der Kesselmessung liegt nach übereinstimmenden Angaben verschiedener Autoren bei etwa 0,1 mm, bei Messung zu verschiedenen Terminen am Tag bzw. stark veränderter Lufttemperatur ist die Dichteänderung des Wassers infolge Erwärmung oder Abkühlung zu beachten II. Unterschiede der meteorologischen Parameter zwischen Wannen- und Seeober- fläche II.1 Art der Wanne: Durchmesser, Tiefe und Farbe der Wanne haben Einfluss auf die Erwärmung des Wassers im Messgerät und die mikrometeorologischen Verhältnisse über diesem, das Kesselmaterial beeinflusst den Wärmeaustausch zwischen den Wasserkörpern der Wanne und des Sees (durch entsprechende Auslegung der Wanne sind ungestörte und vergleichbare Verhältnisse zu gewährleisten) II.2 Aufstellungsort der Wanne: die Exposition der Wanne gegenüber dem Wasserkörper des Sees ist zu beachten, hier sollten möglichst keine oder nur geringe Unterschiede und Störungen der Verhältnisse bestehen, wichtig ist auch die Exposition der Geräte zur Messung meteorologischer Größen, insbesondere die notwendige Bestimmung der Niederschlagshöhen Aufgrund der Gefahr dieser Messwertverfälschung kann man die Größe der Kessel nicht beliebig steigern. Als günstiger Kompromiss, auch im Hinblick auf den Randeffekt, haben sich Geräte mit einer Oberfläche von 2000 cm 2 erwiesen. Im Sinne möglichst realer, wenig beeinflusster Verdunstungswerte nimmt man einen gewissen Anteil von Ausfällen in Kauf und taucht die Geräte weitestmöglich ein. Fehlende Verdunstungshöhen werden dann über geräte- und gewässerspezifische empirische Beziehungen (vgl. Abschnitt 4.6) berechnet. Seen und Fließgewässer, die aufgrund ihrer Größe und Beckengestalt sowie verkehrsbedingt einen stärkeren Wellengang aufweisen, eignen sich weniger für die Durchführung der Messungen. Auch mögliche Störungen durch Badende sind zu berück-

Methoden der Verdunstungsbestimmung 29 ___________________________________________________________________________ sichtigen. Ähnliche Probleme bereiten Starkregenfälle, bei denen Wasser sowohl in die Kessel hinein- als auch hinausspritzen kann. Zusätzlich werden durch Böen oftmals größere Abweichungen zwischen den Niederschlagsmengen im Regenmesser und im Kessel verursacht, die zu Fehlinterpretationen führen können. Im Zweifelsfall müssen auch hier Messwerte verworfen und durch empirisch berechnete Verdunstungshöhen ersetzt werden. Der Einsatz schwimmender Verdunstungskessel im Winter bringt, insbesondere bei Gefrieren der zu untersuchenden Gewässer einige Schwierigkeiten mit sich. Hier spielen mögliche Beschädigungen der Anlagen ebenso eine Rolle wie auch ihre Erreichbarkeit in Zeiten, in denen zwar eine Eisbedeckung vorhanden, diese aber nicht tragfähig ist. Feste Niederschläge werden aus den flachen Kesseln oftmals durch den Wind ausgeblasen, so dass fehlerhafte Messungen an Häufigkeit zunehmen. Die absoluten Höhen der Evaporation eis- und schneebedeckter, aber auch freier Wasserflächen sind im Winter sehr gering. In Norddeutschland beträgt die tägliche Verdunstungsrate im Januar ca. 0,3 - 0,4 mm (nach RICHTER [1984], abgeleitet aus Daten der Station Potsdam im Bezugszeitraum 1951 - 1975). Einerseits treten daher messtechnische Probleme ihrer Erfassung auf und andererseits wird die Übernahme von Messungen, die am Ufer durchgeführt wurden, möglich. Die Untersuchungen auf den Seen werden aus diesen Gründen im Winter meist für einige Monate eingestellt. Insgesamt lassen sich die genannten, systembedingten Fehler von Flossverdunstungskesselmessungen durch einen geeigneten Aufbau und Standort der Anlagen minimieren. In Kenntnis der lokalen Besonderheiten und der detaillierten methodischen Vergleichsuntersuchungen ist die Höhe systematischer Abweichungen von den wahren Verhältnissen gut abschätzbar. Eine Vielzahl von Untersuchungen wurde mit schwimmenden Verdunstungskesseln durchgeführt. Aus dem deutschsprachigen Raum sind folgende Beispiele anzuführen: Tab. 4-3: Verdunstungsbestimmung mit Floßverdunstungskesseln - Beispiele ausge- wählter Untersuchungen Objekt Grimnitzsee (Brandenburg) Mittellandkanal Steiner See b. Münster Stechlinsee (Brandenburg) Neusiedler See (Österreich/ Ungarn) Zeitraum der Untersuchung 1902 - 1913 1925 - 1927 1959 (einzelne Tage) 1958 - 1975 1967 - 1970 Autor / Quelle BINDEMANN (1921) FRIEDRICH (1930) BROCKAMP & WENNER (1963) RICHTER (1965, 1977) NEUWIRTH (1973 A, B)

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