Handboek debietmeten in open waterlopen - Wageningen UR E-depot

xxxxxxx
Final F ina report l re p ort
Handboek
debietmeten in
open waterlopen
rapport
2009
41

STOWA
stowa@stowa.nl www.stowa.nl
TEL 030 232 11 99 FAX 030 231 79 80
Arthur van Schendelstraat 816
POSTBUS 8090 3503 RB UTRECHT
Handboek debietmeten in open waterlopen
2009
41
iSbn 978.90.5773.450.2
Publicaties van de STOWA kunt u bestellen op www.stowa.nl

coloFon
begeleidingScommiSSie
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Utrecht, oktober 2009
gert van den Houten (voorzitter, waterschap rijn en iJssel)
pieter Filius (waterschap Velt en Vecht)
anton bartelds (waterschap Hunze en aa’s)
wubbo boiten (mede-auteur vorige handboek)
michelle talsma (Stowa).
aUteUrS Hans Hartong (HkV lijn in water)
paul termes (HkV lijn in water)
wiJ danken de Volgende perSonen Voor HUn biJdrage aan Het Handboek
rutger van ouwerkerk (waterschap brabantse delta)
dirk Fleerakkers (waterschap de dommel)
rené van der Zwan (Hoogheemraadschap van rijnland)
ans elffrink (waterschap Veluwe)
allian mulder (waterschap noorderzijlvest)
gerrit Velten (waterschap regge en dinkel)
toon basten (waterschap peel en maasvallei)
marijke Visser (waterschap Zuiderzeeland)
peter Hulst (waterschap roer en overmaas)
rolf van der Veen (rijkswaterstaat)
Jan tekstra (rijkswaterstaat)
Herman peters (rijkswaterstaat)
bart Spelt (rijkswaterstaat)
piet lievense (rijkswaterstaat)
peter beuse (rijkswaterstaat)
arjen ponger (rijkswaterstaat)
bert go (rijkswaterstaat)
peter Heinen (rijkswaterstaat)
anton dommerholt (wageningen Universiteit)
Hans ten kate (ten kate-kool)
peter meijer (aquavision)
Sicco kamminga (nortek)
bas blok (deltares)
kobus van der mooren (elster-instromet)
drUk kruyt grafisch adviesbureau
Stowa rapportnummer 2009-41
iSbn 978.90.5773.450.2

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
ten geleide
In 1994 is het “Handboek Debietmeten in open waterlopen” verschenen bij de STOWA.
Het Platform Monitoring Waterkwantiteit heeft namens de waterschappen de wens geuit om
het handboek te herzien en van het handboek een actuele, praktische en laagdrempelige
kennisbron te maken voor alle ontwerpers en beheerders van debietmeetstations in ons land.
Hierdoor kunnen debietmeetstations uniformer en kwalitatief beter worden ontworpen en
gebouwd.
Het Platform Monitoring Waterkwantiteit is een gezamenlijk initiatief van de waterschappen
met als doel de informatie-uitwisseling rond de monitoring van waterkwantitatieve meetgegevens
te bevorderen. Rijkswaterstaat heeft zich bij dit initiatief aangesloten.
Het thans voorliggende handboek behandelt alle voor ons land gangbare incidentele en
continue debietmeetmethoden, zowel in theorie als in de praktijk. Speciale aandacht wordt
gegeven aan criteria waarmee voor specifieke situaties de meest geschikte debietmeetmethode
kan worden gekozen. Daarnaast geeft het handboek de randvoorwaarden die horen bij
een succesvolle inrichting en beheer van debietmetingen en gaat in het bijzonder in op de
organisatorische aspecten van het proces van inwinning en beheer.
Wij hopen dat dit handboek voorziet in de behoefte om te komen tot kwalitatief goede debietmetingen
die bijdragen aan een goed functioneren van onze watersystemen.
oktober 2009
De directeur van de STOWA
Ir J.M.J. Leenen

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
de Stowa in Het kort
De Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, kortweg STOWA, is het onderzoeks plat form
van Nederlandse waterbeheerders. Deelnemers zijn alle beheerders van grondwater en opper-
vlaktewater in landelijk en stedelijk gebied, beheerders van installaties voor de zuive ring
van huishoudelijk afvalwater en beheerders van waterkeringen. Dat zijn alle water schappen,
hoogheemraadschappen en zuiveringsschappen en de provincies.
De waterbeheerders gebruiken de STOWA voor het realiseren van toegepast technisch,
natuur wetenschappelijk, bestuurlijk juridisch en sociaal-wetenschappelijk onderzoek dat
voor hen van gemeenschappelijk belang is. Onderzoeksprogramma’s komen tot stand op
basis van inventarisaties van de behoefte bij de deelnemers. Onderzoekssuggesties van
der den, zoals ken nis instituten en adviesbureaus, zijn van harte welkom. Deze suggesties
toetst de STOWA aan de behoeften van de deelnemers.
De STOWA verricht zelf geen onderzoek, maar laat dit uitvoeren door gespecialiseerde
in stanties. De onderzoeken worden begeleid door begeleidingscommissies. Deze zijn samen-
gesteld uit medewerkers van de deelnemers, zonodig aangevuld met andere deskundigen.
Het geld voor onderzoek, ontwikkeling, informatie en diensten brengen de deelnemers
sa men bijeen. Momenteel bedraagt het jaarlijkse budget zo’n 6,5 miljoen euro.
U kunt de STOWA bereiken op telefoonnummer: 030 -2321199.
Ons adres luidt: STOWA, Postbus 8090, 3503 RB Utrecht.
Email: stowa@stowa.nl.
Website: www.stowa.nl

inHoUd
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten
in open waterlopen
ten geleide
Stowa in Het kort
deel a: algemeen 1
1 inleiding 3
1.1 weten alvorens te meten 3
1.2 doel en scope van het handboek 4
1.3 ten geleide 5
2 begrippen 6
2.1 basisbegrippen 6
2.2 onnauwkeurigheid 8
2.3 betrouwbaarheid 9
2.4 beschikbaarheid 10
2.5 iSo-standaarden 11
2.6 referentiemethoden 11
3 ontwikkeling Van Het debietmeten 14
3.1 Historie tot nu toe 14
3.2 de meetmethoden op een rij 17

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
deel b: tHeorie debietmeten 21
4 meetlocatie in open waterlopen 23
4.1 randvoorwaarden meetopstelling 25
4.2 Verstorende effecten 27
5 incidentele debietmeetmetHoden 28
5.1 Standaard velocity-area methode 29
5.1.1 doorstroomoppervlak in meetraai 29
5.1.2 Snelheidsverdeling in verticaal 29
5.1.3 Snelheidsverdeling in meetraai 31
5.1.4 bepalen debiet door meetraai 33
5.1.5 onnauwkeurigheid debiet 35
5.1.6 geschikte meetinstrumenten 36
5.1.7 mogelijkheden en beperkingen 37
5.1.8 Voorbeelden 38
5.1.9 iSo-standaarden 38
5.2 aangepaste velocity-area methoden 39
5.2.1 moving-boat methode 39
5.2.2 deflectie methode 41
5.2.3 drijvermetingen 41
5.2.4 onnauwkeurigheid debiet 43
5.2.5 geschikte meetinstrumenten 43
5.2.6 mogelijkheden en beperkingen 43
5.2.7 Voorbeelden 43
5.2.8 iSo-standaarden 44
5.3 Verhangmethode 45
5.3.1 meetprincipe 45
5.3.2 bepaling debiet 47
5.3.3 geschikte meetinstrumenten 47
5.3.4 onnauwkeurigheid debiet 48
5.3.5 mogelijkheden en beperkingen 48
5.3.6 Voorbeelden 48
5.3.7 iSo-standaarden 48
5.4 Verdunningsmethode 49
5.4.1 principe verdunningsmethode en bepaling debiet 49
5.4.2 toepassen verdunningsmethode 51
5.4.3 geschikte tracers 53
5.4.4 geschikt meettraject 53
5.4.5 onnauwkeurigheid debiet 54
5.4.6 mogelijkheden en beperkingen 55
5.4.7 Voorbeelden 55
5.4.8 iSo-standaarden 55
5.5 Veldcalibratie van afvoerkunstwerken 56
5.5.1 geschikte meetinstrumenten 57
5.5.2 onnauwkeurigheid 57
5.5.3 mogelijkheden en beperkingen 57
5.5.4 Voorbeelden 58
5.5.5 iSo-standaarden 58

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6 continUe debietmeetmetHoden 59
6.1 meetstuwen 60
6.1.1 indeling van stuwen 61
6.1.2 classificatie van meetstuwen 62
6.1.3 afvoer en waterstand 63
6.1.4 typen meetstuwen 65
6.1.5 nulpuntsbepaling meetstuwen 66
6.1.6 klepstuwen 66
6.1.7 onnauwkeurigheid 71
6.1.8 geschikte meetinstrumenten 71
6.1.9 mogelijkheden en beperkingen 71
6.1.10 Voorbeelden 71
6.1.11 iSo-standaarden 74
6.2 meetgoten 75
6.2.1 inleiding 75
6.2.2 typen meetgoten 75
6.2.3 onnauwkeurigheid 76
6.2.4 geschikte meetinstrumenten 77
6.2.5 mogelijkheden en beperkingen 77
6.2.6 Voorbeelden 77
6.2.7 iSo-standaarden 78
6.3 looptijdverschilmeting 79
6.3.1 inleiding 79
6.3.2 bepalen stroomsnelheid en debiet 80
6.3.3 onnauwkeurigheid 81
6.3.4 geschikte meetinstrumenten 82
6.3.5 mogelijkheden en beperkingen 82
6.3.6 Voorbeelden 84
6.3.7 iSo-standaarden 87
6.4 Snelheidsmeting/dopplermeting 88
6.4.1 inleiding 88
6.4.2 bepalen stroomsnelheid en debiet 88
6.4.3 onnauwkeurigheid 89
6.4.4 geschikte meetinstrumenten 89
6.4.5 mogelijkheden en beperkingen 89
6.4.6 Voorbeelden 92
6.4.7 iSo-standaarden 93
6.5.8 dopplerradarsnelheidsmeting 94
6.5 relatie debiet en waterstand 95
6.5.1 inleiding 95
6.5.2 principe en locatie 95
6.5.3 eenduidige Qh-relatie 97
6.5.4 extrapolatie van afvoerrelaties 99
6.5.5 niet-éénduidige afvoerrelaties 100
6.5.6 grote rivieren: Qf-relaties 101
6.5.7 onnauwkeurigheid 102
6.5.8 geschikte meetinstrumenten 103
6.5.9 mogelijkheden en beperkingen 103
6.5.10 Voorbeelden grote rivieren 104

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.5.11 Voorbeelden kleinere waterlopen 106
6.5.12 iSo-standaarden 108
6.6 relatie debiet en verval 109
6.6.1 inleiding 109
6.6.2 pompgemalen 110
6.6.3 Vijzels 113
6.6.4 inlaat- en spuiconstructies: verticale schuiven met onderstort 117
6.6.5 duikers 124
6.6.6 afsluiters 127
6.6.7 Hevels en sifons 130
7 meetinStrUmenten 131
7.1 Vervalmetingen meetstuwen 131
7.1.1 meetprincipe 131
7.1.2 ongestuwde en gestuwd afvoer 132
7.1.3 de horizontale lange overlaat 133
7.1.4 de V-vormige lange overlaat 135
7.1.5 de rehbock overlaat en thomson overlaat 136
7.1.6 klepstuwen 137
7.1.7 betondrempels met vellingkant 140
7.1.8 de rossum-stuw 143
7.2 meetgoten/venturi’s 146
7.2.1 meetgoten 146
7.2.2 khafagi venturi’s 148
7.3 Stroomsnelheidsmeters 150
7.3.1 meetprincipe 150
7.3.2 akoestische snelheidsmeters (looptijdverschilprincipe) 150
7.3.3 akoestische snelheidsmeters (dopplerverschuiving) 154
7.3.4 radar snelheidsmeters 160
7.3.5 elektromagnetische snelheidsmeters 161
7.3.6 mechanische snelheidsmeters 162
7.4 waterstandsmetingen 163
7.4.1 peilbuis (Stilling well) 164
7.4.2 overzicht waterstandsmeters 165
7.4.3 iSo-standaarden 168
7.5 diepte- en positiemetingen 169
7.5.1 echoloding (single-beam) 169
7.5.2 dgpS 170
7.5.3 bottom-track 171
7.5.4 iSo-standaarden 171
8 meetonnaUwkeUrigHeid 172
8.1 Soorten onnauwkeurigheid 172
8.2 onnauwkeurigheid meetinstrumenten 174
8.3 onnauwkeurigheid meetmethode 175
8.4 onnauwkeurigheid verwerkingsmethode 176
8.5 bepalen onnauwkeurigheid debiet 177
8.6 onnauwkeurigheid bij gebruik k-factormethode 180
8.7 meetopzet bij gewenste onnauwkeurigheid debiet 182

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
deel c: praktiJk 185
9 keUZe 186
9.1 Selectieproces 187
9.2 meetdoel en meetonnauwkeurigheid 189
9.3 keuze meetmethode in relatie tot meetlocatie 190
9.4 toepassingsoverzicht per meetmethode 191
9.5 toetsing en uitwerking meetopstelling 192
10 praktiJkaSpecten 204
10.1 incidentele meting 205
10.1.1 ontwerpaspecten tijdelijke meetopstelling 205
10.1.2 Voorbereiding meten in een tijdelijke meetopstelling 207
10.1.3 Het meten in een tijdelijke meetopstelling 209
10.1.4 Uitvoering van een tijdelijke meting 212
10.1.5 onderhoud tijdens de tijdelijke meting 214
10.1.6 Verwerking meetgegevens 214
10.2 continue meting 215
10.2.1 ontwerpaspecten vaste meetopstelling 215
10.2.2 Voorbereiding en realisatie van een vaste meetopstelling 218
10.2.3 Het meten met een vaste meetopstelling 220
10.2.4 onderhoud van een vaste meetopstelling 222
10.3 Vispasseerbaarheid 223
10.3.1 Fishcounter 225
11 koStenSoorten 227
11.1 inrichtingskosten continu debietmeetstation 227
11.1.1 bijzondere bijkomende kosten 229
11.2 exploitatiekosten continu debietmeetstation 229
11.3 kosten van incidentele metingen 229
11.3.1 in-situ metingen 229
11.3.2 capaciteitsmeting grotere kunstwerken 230
12 organiSatie 231
12.1 werkprocessen 231
12.2 organisatorische aspecten 231
12.2.1 planning en realisatie 231
12.2.2 onderhoud en beheer 233
12.2.3 personele aspecten 234
12.3 Veiligheid 234
literatUUr 235
SymbolenliJSt 237
Verklarende woordenliJSt 240
biJlagen 243
a nen/iSo Standaarden 244
b weerStandScoëFFiciënten waterlopen 245
c Voorbeelden meetmetHoden 248

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen

STOWA STOWA 2009-41 2009-41 Handboek Handboek debietmeten debietmeten in open waterlopen
waterlopen
deel a: algemeen
1

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
2

1
inleiding
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
1.1 WeTen AlvOrenS Te meTen
Figuur 1-1 KeuzeprOceS
“Meten is weten” is een veelgebruikte zegswijze om het belang van het meten te onderstrepen.
Maar wie werkelijk gaat meten moet de volgorde van de zegswijze omdraaien en zich eerst
een paar vragen stellen: waarom wil ik “weten”, wat wil ik “weten”, hoe goed wil ik “weten”
en tenslotte de praktische vraag: waar en hoe moet ik “meten”? De antwoorden op deze vragen
vinden we doorgaans terug in het meetplan; het meetplan beschrijft onder andere de
informatiebehoefte en de monitoring cyclus.
Als we het realiseren van een debietmeting zien als een proces, dan is het meetdoel de invoer
daarvoor. Inzicht krijgen in het dagelijks waterbeheer, het opstellen en sluitend krijgen van
een waterbalans, de implementatie van een waterakkoord, de calibratie van een waterbewegingsmodel
of de Kaderrichtlijn Water zijn voorbeelden van zaken die het meetdoel bepalen.
Daarnaast geldt als invoer de gewenste nauwkeurigheid van de meting, in het navolgende uitgedrukt
als de maximaal toelaatbare meetonnauwkeurigheid. Meetdoel en meet-onnauwkeurigheid
hangen met elkaar samen en het heeft geen enkele zin een debietmeting te realiseren
als er geen duidelijk beeld is over de toelaatbare meetonnauwkeurigheid.
Meetdoel en meetonnauwkeurigheid leiden samen tot de opeenvolgende keuze van de meetlocatie,
de meetmethode, het meetinstrument en de meetopzet. Voorwaarde voor de uiteindelijke
realisatie van de meting is een goede organisatorische inbedding, niet alleen van de
totstandkoming van het meetpunt, maar vooral ook van het onderhoud en beheer van het
meetpunt. Zijn tenslotte de financiële middelen voor zowel de realisatie als het onderhoud en
beheer beschikbaar, dan kan het meetpunt worden ingericht, de meting worden uitgevoerd
en de inwinning en verwerking van meetgegevens tot de gewenste informatie plaatsvinden.
meetdoel meetonnauwkeurigheid
nee
meetlocatie
meetmethode
meetinstrument
Organisatie?
ok
Geld?
nee
stop installatie + beheer + verwerking
ok
3

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
1.2 DOel en ScOpe vAn heT hAnDbOeK
Het handboek dient te worden gebruikt als praktische en laagdrempelige kennisbron voor
alle ontwerpers en beheerders van debietmeetnetten in Nederland. De basis voor het handboek
vormt het in 1994 door de STOWA uitgebrachte “Handboek Debietmeten in open waterlopen”.
Dat handboek is met deze uitgave herzien, geactualiseerd en aangepast aan de gebruikswensen
anno 2009.
De inhoud betreft het debietmeten in open waterlopen, inclusief alle bijkomende directe
metingen van waterstanden, stuwstanden, schuifstanden en stroomsnelheden. Debietmetingen
bij gemalen behoren ook tot de inhoud van dit handboek.
Uitgangspunt is de Nederlandse zoetwaterhydrologie, zowel die van het regionale watersysteem
als het rivierensysteem. Het meten in estuariene of brakwatersystemen is geen onderdeel
van dit handboek. De debietmeetmethoden en hun inrichting en installatie zijn gebaseerd
op de in Nederland gangbare praktijk en gericht op de daarin voorkomende waterhuishoudkundige
objecten.
Niet tot het handboek behoren debietmetingen in gesloten leidingen, het meten van grondwaterstanden
en het meten van neerslaghoeveelheden. Waterstandsmetingen worden alleen
behandeld voor zover deze onderdeel zijn van de meetinrichting.
FOTO 1-1 meeTSTuW leerinKbeeK/hupSelSe beeK (FOTO: WS rijn en ijSSel)
4

1.3 Ten geleiDe
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
In dit handboek zijn achtergrond informatie en praktische informatie gescheiden. Het handboek
bestaat daarom uit drie delen:
Deel A: Algemeen 1
Deel b: TheOrie 21
Deel c: prAKTijK 185
De waterbeheerder die precies weet wat hij of zij wil meten, maar die met allerlei praktische
vragen wordt geconfronteerd, vindt zijn of haar weg vooral in het tweede deel van het handboek.
Daarnaast is er de waterbeheerder, voor wie een meetlocatie niet per sé een vaststaand punt
is, maar meer een idee van “ik wil ergens meten”. Deze lezer zal beginnen in hoofdstuk 9 van
deel C en vervolgens zijn kennis verzamelen in zowel het theoretische als het praktische deel.
Er is een samenhang tussen meetlocatie, meetmethode, instrumentkeuze en meet-onnauwkeurigheid.
De lezer wordt deze samenhang aangeboden van grof naar fijn, dat wil zeggen
van meetpunt als geheel inzoomend op uiteindelijk de methode, het instrument en de nauwkeurigheid.
In de hoofdstukindeling staan deze hoofdstukken na elkaar. Als lezer mag je best
een bladzijde terugslaan.
Voorbeelden en toelichtingen bij de tekst zijn weergegeven in een tekstbox:
Voorbeeld/toelichting
Achtergrondinformatie en theoretische basiskennis wordt alleen aangeboden voor zover dit
noodzakelijk is voor een goed begrip. Voor wie het allemaal echt wil weten en/of zaken zoekt
die in het onderhavige boek niet aan de orde komen, wordt verwezen naar [Lit. 24]:
Hydrometry
3rd edition
A comprehensive introduction
to the measurement
of flow in open channels
W. Boiten
WUR/UNESCO-IHE
Uitgegeven in 2008 door:
CRC Press/Balkema, Leiden
ISBN: 978-0-415-46763-6
5

2
begrippen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Dit hoofdstuk geeft uitleg over een aantal basisbegrippen. Meetnet, meetpunt, meetlocatie,
meetinrichting, meetopstelling, meting: met deze termen wordt soms hetzelfde bedoeld,
maar meestal juist niet. Hieronder de definitie van deze begrippen, zoals deze in dit handboek
worden gehanteerd.
Verder wordt ingegaan op het onderscheid tussen nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en
beschikbaarheid in relatie tot meten. Ook wordt de betekenis en het belang van referentiemethoden
en ISO-standaarden aangegeven.
2.1 bASiSbegrippen
Hieronder de uitleg over de belangrijkste basisbegrippen uit dit handboek. Achterin bevindt
zich een verklarende woordenlijst van alle technische begrippen uit dit handboek.
meTen/meTing
Het geheel van handelingen en processen om een fysisch verschijnsel of een aspect daarvan
te bepalen in de vorm van een representatief getal en dit vast te leggen, teneinde kennis over
het verschijnsel te verkrijgen.
Een debietmeting bestaat in die zin niet. Immers het debiet wordt niet gemeten, maar een
fysisch verschijnsel dat met het debiet in verband kan worden gebracht, bijvoorbeeld de
stroomsnelheid.
6
Het aflezen van een peilschaal en het opschrijven van de waarde.
Meetwaarde
Het representatief getal van het gemeten fysisch verschijnsel.
De gemeten waterstand bedraagt NAP –0,93 m
meeTneT
Het geheel van meetpunten.
Het hydrologisch meetnet is een samenhangend geheel van meetpunten of meetstations
voor de neerslag, waterstanden en debieten. In veel gevallen worden ook grondwaterstanden,
bodemvocht en waterkwaliteitsparameters gemeten.
meeTpunT
Strikt genomen: het punt waar de meting verricht wordt, maar dan tegenwoordig meestal
in abstracte zin als onderdeel van een informatica-omgeving. Een meetpunt wordt beschreven
met een meetpuntcode, RD-coördinaten, de meetgrootheid, de meetfrequentie enz.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Bijvoorbeeld volgens het Aquo-gegevensmodel, daarin is overigens een meetpunt synoniem
met een monsterpunt.
Aquo gegevensmodel, entiteit meetpunt
• Afstandsaanduiding meetpunt
• Archiefnummer dossier meetpunt
• Datum einde geldigheid
• Datum ingebruikname meetpunt
• Identificatie meetpunt
• Indicatie aanwezige debietmeting
• Indicatie geautomatiseerd ja/nee
• Meetfrequentie
• Meetpunt soort
• Meetrelatie voor meetpunt
• Meetsysteem
• Naam meetpunt
• Omschrijving meetpunt
• Opmerking omtrent meetpunt
• Relatieve ligging meetpunt
• Soort registratie
• Status meetpunt
• X-coordinaat
• Y-coordinaat
• Z-coordinaat
meeTlOcATie
Lijn, vlak of punt waar de meetwaarde wordt opgenomen. Voor een debietmeting is dat altijd
de plaats van de meetopstelling eventueel in samenhang met een kunstwerk.
Meetlocatie = meetopstelling + kunstwerk + watergang + geografische ligging
meeTmeThODe
De wijze van meten en berekenen van de te bepalen grootheid. Voor het meten van debieten
omvat de methode het geheel van het meten van de fysische grootheid (meestal waterstand
en/of stroomsnelheid) en de verwerking van de metingen tot een debietwaarde.
In dit handboek wordt onderscheid gemaakt tussen incidentele en continue debietmeetmethoden.
Incidentele debietmeetmethoden Continue debietmeetmethoden
• gestandaardiseerde meetstuwen
• Standaard velocity-area methode
•
•
•
•
niet-gestandaardiseerde meetstuwen
meetgoten
de looptijdverschilmethode
de Dopplermethode
•
•
•
Aangepaste velocity-area methode,
zoals de moving-boat methode
Verhangmethode
Verdunningsmethode
• de methode op basis van de relatie
debiet en waterstand
• de methode op basis van de relatie
debiet en verval
Meetopstelling
Het geheel van de meetconstructie, de meetinstrumenten, de bevestigingsmiddelen en de
bijbehorende energievoorziening. Meetopstellingen zijn er in vaste en in varende vorm.
Meetopstelling = meetconstructie + meetinstrumenten + energievoorziening
7

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
meeTinSTrumenT
Instrument/apparaat dat het te meten fysische verschijnsel opneemt met een sensor en het
waargenomen in een elektrisch of digitaal signaal omzet.
8
Meetinstrument = houder + sensor + signaalgever
DATA-AcquiSiTie
Onder data-acquisitie wordt in dit handboek verstaan het geheel van processen met als doel
het kenbaar maken van de meting aan de directe gebruiker.
Data-acquisitie = meting + signalering +filtering + registratie + datacommunicatie
+ telemetrie + centrale opslag + presentatie
DATAverWerKing
Dataverwerking is het geheel van processen en handelingen met als doel de ingewonnen en
centraal opgeslagen gegevens te exporteren en vervolgens te controleren, te valideren en op
te slaan in een centraal bestand van reeksen van meetdata.
Dataverwerking = export + controle + validatie + centrale opslag als meetreeks
Figuur 2-1 DebieTmeTing zOuTKAmp Op WAbiS- preSenTATieScherm lAuWerSmeer (WS nOOrDerzijlveST)
2.2 OnnAuWKeurigheiD
Hoewel we gewend zijn te spreken van de “nauwkeurigheid” van een meting houden we in
dit handboek toch liever het formeel correcte begrip “onnauwkeurigheid” aan. De onnauwkeurigheid
hangt samen met de onzekerheidsmarge, waarmee de waarde van de grootheid
is of kan worden bepaald. Daarnaast kennen we het begrip “onderscheidend vermogen” of
resolutie: dat is de kleinste variatie van de te meten grootheid die nog wordt weergegeven.
De onnauwkeurigheid kan als absolute waarden worden weergegeven (bijvoorbeeld 0,05 m/s)
of als relatieve waarde (bijvoorbeeld 0,2% van de gemeten snelheid).

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De niveaumeting heeft een onnauwkeurigheid van +/- 0,5% met een onderscheidend
vermogen van 1 mm.
De onnauwkeurigheid van een meting wordt beïnvloed door systematische fouten en toevallige
fouten. Bij systematische fouten is er sprake van een regelmatige afwijking van de werkelijke
waarde. Dit soort fouten zijn typisch voor meetinstrumenten, meetopstellingen en de
verwerking van meetresultaten. Toevallige fouten zijn onvoorspelbaar en hebben meestal een
fysische oorzaak zoals; turbulente stroming, (lucht)drukvariaties, wind, enz.
De onnauwkeurigheid van een debietmeting, dat wil zeggen: de meetonnauwkeurigheid, is
de verzameling van verschillende foutenbronnen:
Foutenbronnen meetonnauwkeurigheid debietmeting:
• Onnauwkeurigheid van meetinstrumenten, een eigenschap van het apparaat.
• Onnauwkeurigheid van de meetmethode, als gevolg van de uitvoering van
de meetopstelling.
• Onnauwkeurigheid van de meetmethode, als gevolg van onvoldoende onderhoud aan
de meetopstelling of instabiliteit van de meetsectie.
• Onnauwkeurigheid van de verwerkingsmethode, als gevolg van de wijze waarop
gemeten grootheden worden verwerkt tot een debiet (o.a. getalconversies).
Als het om de debietmeting gaat dan zijn dit de belangrijkste foutenbronnen, maar als het
om de volumina gaat, dan gaat ook het aspect tijd meespelen en komen er nog een paar bij:
Foutenbronnen onnauwkeurigheid hoeveelheidsbepaling uit debietmetingen:
• Onnauwkeurigheid als gevolg van de meetfrequentie van de debietmeting
• Onvolledige debietmeting (te laat beginnen/ te vroeg ophouden)
• Afwijkingen in de tijdsynchronisatie van verschillende dataverwerkende systemen
• Verlies van datanauwkeurigheid als gevolg van onvoldoende precisie bij de opslag en
communicatie van grote getallen
• Onnauwkeurigheid als gevolg van filtering van meetwaarden.
Zoals al eerder gezegd: meetdoel en meetonnauwkeurigheid hangen met elkaar samen. Het
heeft geen enkele zin een nauwkeurige debietmeting te realiseren als daarna de daarvan afgeleide
hoeveelhettden met grote fouten tot stand komen. De volgende begrippen zijn gerelateerd
aan onnauwkeurigheid: reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid.
2.3 beTrOuWbAArheiD
De betrouwbaarheid van een meetinstrument kan op verschillende wijzen worden aangegeven.
Een definitie luidt: betrouwbaarheid geeft de mate aan waarin meetresultaten een afspiegeling zijn
van de te meten variabele. Een andere definitie luidt: betrouwbaarheid geeft de mate aan waarin
metingen vrij zijn van de invloed van toevallige factoren. Beide definities komen op hetzelfde neer.
In dit handboek gebruiken we de volgende begrippen:
reprODuceerbAArheiD
Dit begrip wordt gebruikt bij herhaalde metingen met dezelfde meetopstelling. Als met een
meetmethode onder dezelfde stromingsomstandigheden in een later stadium een vergelijkbaar
resultaat wordt verkregen, spreekt men van een goede reproduceerbaarheid. De grootte
9

2.4 beSchiKbAArheiD
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
van het toegestane verschil in uitkomst moet van tevoren worden gedefinieerd om te weten of
het resultaat van een meting goed of niet goed wordt gereproduceerd.
10
De duikers hadden de in de fabriek geijkte meters zorgvuldig uitgepakt. Na de lunchpauze,
lekker buiten in het zonnige zomerse weer in de schaduwloze omgeving, werden
ze nauwkeurig onder water aangebracht. Het heeft nog weken geduurd voordat de
oorzaak van de geconstateerde meetafwijkingen konden worden opgespoord. De meters
reproduceerden niet juist; de fabrieksinstellingen waren door de zon verlopen.
beTrOuWbAArheiD
Dit begrip wordt gebruikt bij herhaalde metingen met verschillende meetopstellingen. Als
met een andere meetmethode onder dezelfde stromingsomstandigheden in een later stadium
een vergelijkbaar resultaat wordt verkregen, spreekt men van een goede betrouwbaarheid.
De grootte van het toegestane verschil in uitkomst moet van tevoren worden gedefinieerd
om te weten of het resultaat van een meting wel of niet betrouwbaar is.
Bovengenoemde begrippen “reproduceerbaarheid” en “betrouwbaarheid” worden ook wel
samengebracht onder het begrip “statistische betrouwbaarheid”: dit betekent dat wanneer
een meting meerdere malen gedaan wordt, er weinig verschil is tussen de gemeten waarden.
Daarnaast is er het begrip “technische betrouwbaarheid”. Technische betrouwbaarheid
houdt in dat een product lange tijd blijft voldoen aan de gebruikseisen. Hiervoor gebruiken
we liever de term “beschikbaarheid”.
Een goede betrouwbaarheid is geen garantie voor de validiteit van de meting!
De beschikbaarheid van een meting geeft aan hoelang deze gemiddeld voldoet aan de
gebruiks eisen, de MTBF (Mean Time Between Failure). Hiermee komen we op een aantal daaraan
gerelateerde begrippen:
• MTTF (gemiddelde tijd tussen falen of Mean Time Till Failure)
• MTTR (gemiddelde reparatietijd of Mean Time Till Repair)
• MTTD(gemiddelde diagnosetijd of Mean Time Till Diagnose)
Waarbij geldt dat: MTBF = MTTF + MTTD + MTTR.
MTBF
MTTF MTTD MTTR MTTF
correcte werking diagnose reparatie correcte werking tijd
0 eerste falen start herstel einde herstel tweede falen
De gebruikseisen liggen op het niveau van de data-acquisitie, namelijk de beschikbaarheid
van de meting in de centrale opslag van de telemetrie. Deze beschikbaarheid kan positief
worden beïnvloed door:

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De MTTD te verkleinen door:
• Ingebouwde kwaliteitscontrole van het meetinstrument
• Het meetinstrument zelfmeldend te doen zijn bij een storing
• De storing te doen volgen met een alarmmelding
• Op het niveau van de telemetrie te controleren en melden op de validiteit van de meting:
geen waarde, waarde buiten bereik of te grote verandering
De MTTR te verkleinen door:
• Het beschikbaar hebben van reservecomponenten
• Een onderhoudscontract met adequate responstijd voor de diverse componenten van het
gehele traject van de data-acquisitie
De MTTF te vergroten door:
• De aanschaf van in de fabriek op kwaliteit voorgeselecteerde meetinstrumenten
• Regelmatig preventief onderhoud
2.5 iSO-STAnDAArDen
Wanneer een bepaalde methode in meerdere landen gangbaar is, bestaat de mogelijkheid deze
methode vast te leggen in een internationale standaard. Eén van de internationale organisaties
die zich bezig houden met standaardisatie is de “International Organization for Standard i-
zation” (ISO), waarvan het hoofdkantoor in Genève is gevestigd. De ISO kent tal van “Technical
Committees” (TC’s). Het technisch comité ISO/TC 113 “Hydrometry” houdt zich bezig met de standaardisering
van methoden en opstellingen voor het meten van afvoeren en sediment transport
in open waterlopen. Bij de bespreking van de verschillende debietmeetmethoden zal, indien van
toepassing, steeds naar de bestaande ISO-standaarden worden verwezen. Tal van ISO-standaarden
zijn door de CEN (Comité Européen de Normalisation) overgenomen als CEN-standaard.
De ISO-standaarden worden in Nederland uitgegeven door de NEN. De NEN heeft een Commissie
Hydrometrie, waarin ook het Platform Monitoring Waterkwantiteit is vertegenwoordigd. In Bijlage
A zijn de belangrijkste NEN/ISO standaarden weergegeven voor het onderwerp debietmeten.
2.6 reFerenTiemeThODen
Als een meetopstelling voldoet aan de opstellingsvoorwaarden van de ISO-standaard, dan
kunnen de onnauwkeurigheidspercentages voor het gewenste meetbereik worden berekend.
Als er echter voor de gekozen meetmethode geen ISO-standaard is of de meetopstelling voldoet
niet (volledig) aan de voorwaarden van de Standaard, dan zal de gebruiker wensen dat
de opstelling wordt geijkt. Maar ook als de gekozen meetopstelling wel geheel voldoet, kunnen
gebruiker en leverancier/installateur overeenkomen dat de meetopstelling wordt geijkt.
Als een meetopstelling wordt geijkt, dan wordt er geijkt aan een zogenaamde referentiemethode.
Dat is een meetmethode, waarvan zeker is dat de onnauwkeurigheid laag is. Er
is binnen de ISO/TC113 (Hydrometry) overeenstemming over het toepassen van de volgende
twee referentiemethodes: laboratorium ijking en veldcalibratie met de velocity-area methode.
Referentiemethode = ijkmethode voor de gekozen meetmethode
11

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
lAbOrATOrium ijKing
Voor het meten van debieten is dat het volumetrisch vaststellen van een debiet met behulp
van een zogenaamde ijktank. Een goed geoutilleerd hydraulica laboratorium heeft zo’n
voorziening. Meetstuwen worden doorgaans geijkt met behulp van een schaalmodel in een
hydraulica laboratorium. Met het schaalmodel wordt het eenduidige verband tussen waterstand
en debiet bepaald. De waterstand en de tijd laten zich nauwkeurig meten. Het debiet
wordt bepaald door het water uit het model gedurende enkele minuten in de ijktank te laten
stromen via een omslagmechanisme in de afvoergoot. De oppervlakte van de ijktank (doorsnede
in het horizontale vlak) is zeer nauwkeurig bekend, de vulling en de tijdsduur worden
eveneens met hoge nauwkeurigheid gemeten, waaruit dan het debiet wordt berekend. Op
deze wijze is de onnauwkeurigheid in het bepalen van het debiet circa 0,5 %. Een mogelijk
alternatief voor het bepalen van het gepasseerde watervolume is het meten van het gewicht.
Het kan zijn dat ijking in een schaalmodel minder voor de hand liggend, moeilijk uitvoer-
baar (bijv. het ijken van een gemaal), of erg kostbaar is; in dat geval zal de calibratie in-situ
plaats vinden. In die omstandigheden wordt als referentiemethode de velocity-area methode
aanbevolen (hierover is eenstemmigheid in kringen van ISO/TC113, Hydrometry). Wel is het
dan nodig het aantal meetpunten in de doorsnede, zowel het aantal verticalen, als het aantal
punten in een verticaal, circa twee maal groter te nemen dan voorgeschreven bij normale toepassing
van de methode. Als de velocity-area methode is gebruikt als referentiemethode, dan
wordt de onnauwkeurigheid in het bepalen van het debiet circa 5 %.
FOTO 2-1 lAbOrATOrium ijKing OngeSTuWDe en geSTuWDe AFvOer viA een OnDerSTOrT
(FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
Andere modernere methodes kunnen eveneens bruikbaar zijn als referentiemethode, mits
deze duidelijk nauwkeuriger zijn dan de voor de praktijk gekozen meetmethode en de nauwkeurigheid
van de referentiemethode goed bepaald is.
12

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Met het beschikbaar komen van draagbare digitale akoestische en elektromagnetische
stroomsnelheidsmeters is veldcalibratie van gewone peilregulerende kunstwerken, zoals stuwen,
gemalen en inlaten, mogelijk. De gebruikte standaard afvoerformules worden dan vervangen
door in het veld gemeten afvoerrelaties van het kunstwerk en kan in sommige gevallen
de locatie de nevenfunctie van meetlocatie krijgen.
FOTO 2-2 SnelheiDSprOFielmeTing meT De mOving-bOAT meThODe (vArenDe DOppler meThODe)
(FOTO: qmeTrix)
13

3
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
ontwikkeling Van Het debietmeten
3.1 hiSTOrie TOT nu TOe
Het meten van debieten, of eigenlijk stroomsnelheden, heeft zich lange tijd vooral geconcentreerd
op de grotere rivieren van ons land. De vele overstromingen en de rivierwerken ter
beteugeling daarvan vereisten inzicht in de verdeling van de afvoeren over riviertakken. Vanaf
de 17e eeuw is er veel gemeten door waterstaatsingenieurs/landmeters als Melchior Bolstra,
Goudriaan en Christiaan Brunings. Vanaf de start van de riviernormalisatie in het midden
van de 19e eeuw zijn tot op de dag van vandaag zeer uitgebreid en veelvuldig afvoerbepalingen
gedaan op de Nederlandse rivieren. De methode die daarbij steevast werd en wordt toegepast,
is de velocity-area methode, waarbij er twee discussiepunten waren: de vorm van de snelheids-verdeling
in de verticaal en het instrument om de stroomsnelheid te kunnen bepalen.
Toricelli leidde in 1643 af dat de snelheid van waterdeeltjes, die door een opening in een
dunne wand vloeien, evenredig is met de wortel uit de drukhoogte. Waarnemingen gedaan
door Pitot en later Chézy, Brunings en Woltmann gaven aan dat de snelheid aan het wateroppervlak
groter was dan dieper in het water en zij gaven daar hun eigen snelheidsverdeling
bij. In het begin verrichtte men onderzoek met instrumenten als de Nadische fles. Deze fles
bestond uit een gesloten vat, dat, aan een stok bevestigd, onder water werd gebracht en door
een klep kon worden geopend en gesloten. De tijd tussen de opening en de sluiting van de
klep werd waargenomen; de ingestroomde hoeveelheid water werd gemeten en hieruit de
snelheid van de waterdeeltjes bepaald. Later gebruikte men echte hydrometrische instrumenten,
zoals de buis van Pitot en het molentje van Woltmann. Hij vond overigens in 1790 dat de
snelheidsverdeling de vorm van een parabool had, maar de discussie hierover duurde tot in
de 20e eeuw.
Figuur 3-1 iSO-SnelheiDSlijnen OpgeTeKenD DOOr DArcy en bAzin (brOn: liT. 31)
14

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Een van de grootste wetenschappers op het gebied van de praktijk van het debietmeten was
Henry Darcy. Hij deed veel schaalmodel- en praktijkonderzoek naar de stroming van water.
Voor de meting van de snelheid van het water maakte hij rond 1850 een verbeterde versie van
de buis die Pitot in 1732 had uitgevonden: de “tube jaugeur Darcy-Pitot” (Figuur 3-2). De “tube
jaugeur” meet met behulp van twee buizen de snelheidshoogte. Darcy construeerde hiervoor
een ingenieuze inlaatopening. Tot op de dag van vandaag wordt deze methode gebruikt voor
het meten van de stroomsnelheid van lucht. Darcy en zijn assistent en opvolger Bazin publiceerden
de resultaten van hun hydraulische onderzoekingen in twee standaardwerken van
het waterloopkundig onderzoek: de Recherches hydrauliques entreprises par M. Henry Darcy
continuées par M. Henri Bazin uit 1865.
Figuur 3-2 meTen meT De jAugeur DArcy-piTOT en DWArSDOOrSneDe vAn een OpSTelling in een geSlOTen leiDing (brOn: liT. 31)
Het meten van stroomsnelheden in rivieren gebeurde met drijvers of met hydrometrische
instrumenten. Een bekende drijver is de boldrijver. De boldrijver is een houten bol voorzien
van een hals, met daarin een vlaggetje. De bol is hol en van zoveel ballast voorzien, dat alleen
de hals boven water uitsteekt, waardoor de windvang gering is. Met deze oppervlaktedrijver
mat men de snelheid aan de oppervlakte, waarna de gemiddelde snelheid werd bepaald met
de formule van Bazin.
Betere resultaten waren te verkrijgen met stokdrijvers, ook wel Cabeose staven of Krayenhoffse
drijvers genoemd. Deze hadden een toepassing tot een waterdiepte van circa 3,50 m. Zo’n drijver
is een ronde houten staaf van 5-10 cm diameter en van onderen verzwaard om de staaf
zo goed mogelijk in de verticale stand te houden. Het ondereinde van de staaf bevindt zich
circa 50 cm boven de rivierboden; het boveneinde steekt circa 15 cm boven water uit. Door het
verschil in stroomsnelheid over de verticaal neemt de staaf een scheve stand in, hetgeen een
maat is voor de stroomsnelheid. Bij metingen van de stroomsnelheid, uitgevoerd in 1939 op
de Brielse Maas, werden stokdrijvers gebruikt, die konden worden verlengd. Dit heeft geleid
tot de veel toegepast kettingdrijvers en koppelstokdrijvers, die een aanpasbare lengte hadden.
15

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 3-3 AFbeelDing bOlDrijver, STOKDrijverS, KeTTingDrijverS (brOn: liT 33)
Van de hydrometrische instrumenten is veruit het meest populair het molentje van Woltmann.
De constructie van het molentje (1790) berust op het beginsel, dat een asje met wiekjes
door de stroom in een ronddraaiende beweging wordt gebracht. Het aantal omwentelingen
werd overgebracht naar een mechanisch telwerk. Moderne varianten hadden een pennetje
met een elektrisch contact, waardoor boven in de boot een bel overging. Tussen twee belsignalen
maakten de wiekjes telkens eenzelfde aantal omwentelingen. Om nu de stroomsnelheid
te bepalen, moest het instrument eerst getareerd worden, d.w.z. met welke tijd tussen twee
signalen een bekende snelheid overeenkomt. De positie van het molentje kon langs een stang
worden gewijzigd.
FOTO 3-1 heT mOlenTje vAn WOlTmAnn (linKS FOTO: liT 34) en zijn mODerne OpvOlger (rechTS FOTO: A.mulDer)
Modernere versie van het molentje van Woltmann hebben een stevige as met schoepen. Dergelijke
molentjes zijn ontwikkeld in het Mathematisch Institut Anton Ott in Kempten-Allgau
(D), de eerste vanaf 1875.
Tussen de toepassing van het eerste Woltmann molentje en de vervanging van de propellermeting
door een Dopplermeting zit 200 jaar. In deze 200 jaar zit de gehele ontwikkeling van
de fijnmechanica, de fijninstrumentatie, het gebruik van elektrische stroom en magnetisme
voor meetdoeleinden, de ontwikkelingen binnen de sensortechnologie en de overgang van
analoog naar digitaal meten. Deze hele ontwikkeling is sterk gestimuleerd door enerzijds
de invoering van het CGS-basiseenhedenstelsel (centimeter-gram-seconde) en anderzijds het
(na de oorlog) ontstaan van gespecialiseerde bedrijven in Duitsland en de VS, die zich toeleg-
16

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
den op de ontwikkeling van de meettechniek. De eerste magnetisch-inductieve debietmeter
verscheen in 1952, de eerste ultrageluid debietmeter in 1978. Met de looptijd verschilmeter
(ADM) zijn de eerste continue debietmeetstations zonder obstructie van de waterloop met
een hoge betrouwbaarheid gerealiseerd. Met de komst van de varende Dopplermeting eind
jaren negentig is de basis gelegd voor een techniek die met inachtneming van de beperkingen
mogelijk een grote toepassingspotentie heeft voor het Nederlandse waterbeheer.
3.2 De meeTmeThODen Op een rij
Debietmeetmethoden worden in dit handboek onderscheiden in:
• Incidentele metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een beperkte periode en met een frequentie van enkele keren per maand of
per jaar;
• Continue metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een langere periode en waarbij de informatie over het debiet semi-continu,
bijvoorbeeld met een frequentie van eenmaal per kwartier of per dag wordt ingewonnen.
NB: De aanduidingen ADM en ADCP worden in dit handboek gebruikt als een verzamelnaam voor technieken
die gebruik maken van het akoestische looptijdverschilprincipe respectievelijk het principe van de
meting van het akoestische Dopplereffect. Beide technieken worden in Nederland door diverse leveranciers
en van verschillende fabrikanten aangeboden.
inciDenTele DebieTmeTingen
• de standaard velocity-area methode (par. 5.1), een methode die in vrijwel alle waterlopen kan
worden uitgevoerd met een redelijke mate van nauwkeurigheid.
• de aangepaste velocity-area methoden (par. 5.2), waar de standaard methode niet kan worden
toegepast in verband met de grote breedte van de rivier, drukke scheepvaart, rivier met
een steil verhang en getijderivieren.
Bekende aangepaste velocity-area methoden zijn:
• moving-boat methode (varende Doppler methode/ varende ADCP)
• deflectiemethode
• drijvermethode
• de verhangmethode (par. 5.3), een methode gebaseerd op de snelheidsformules van Chézy of
Manning die tamelijk onnauwkeurig is en gebruikt kan worden om redelijk snel en eenvoudig
een indruk van het debiet te verkrijgen.
• de verdunningsmethode (par. 5.4), een methode die werkt met een merkstof en veelal toegepast
wordt in snelstromende beken om een indruk van het debiet te verkrijgen.
• veldcalibratie (par. 5.5) van afvoerende kunstwerken zoals gemalen en stuwen, een
methode die dient om in-situ een betere indruk te verkrijgen van de afvoercapaciteit van
de kunstwerken dan met de standaard debietformules. Veldcalibratie dient veelal om de
coëfficiënten in de debietformules te calibreren. Een veldcalibratie is strikt beschouwd
geen afzonderlijke debietmeetmethode, maar is een toepassing van de velocity-area
methoden.
17

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
cOnTinue DebieTmeTingen
• meetstuwen (par. 6.1). Bij meetstuwen is er in de meeste gevallen een vaste relatie tussen
de bovenwaterstand of het verval en het debiet. Uit het continu meten van de waterstand
volgt derhalve continue informatie over het debiet. Meetstuwen worden in dit
handboek onderscheiden in gestandaar diseerde en niet-gestandaardiseerde meetstuwen.
18
Voor gestandaardiseerde meetstuwen (par. 6.1.1) is de geometrie en de afvoerrelatie vastgelegd
in een ISO-standaard.
Gestandaardiseerde meetstuwen zijn: de Hobrad overlaat, de V-vormige lange overlaat,
de horizontale en de V-vormige scherpe overlaat, verticale schuiven met onderstort
Niet-gestandaardiseerde meetstuwen zijn: klepstuwen, betondrempels met vellingkant,
de Rossum stuw, Khafagi venturi’s, duikers en afsluiters
• Bij niet-gestandaardiseerde stuwen (par. 6.1.2) bestaat er eveneens informatie over de vorm-
geving en de afvoerrelatie die echter niet algemeen erkend is in een ISO-standaard.
Meetgoten zijn: Khafagi venturi’s, goten met een rechthoekig keelprofiel,
goten met een trapeziumvormig keelprofiel
• meetgoten (par. 6.2). Ook bij meetgoten is er een vaste relatie tussen de bovenwaterstand of
het verval en het debiet. Deze relatie wordt afgedwongen door de ISO-gestandaardiseerde
inrichting van de constructie van de goot. Evenals bij meetstuwen zijn sommige meetgoten
gestandaardiseerd en andere niet-gestandaardiseerd. Het continue meten van de
waterstand levert het debiet.
ADM (Akoestische DebietMeter) = looptijdverschilmethode
• de looptijdverschilmethode (par. 6.3). De debieten worden berekend uit metingen van de
stroomsnelheid en de water stand. De opper vlakte van het dwars profiel is een functie van
de waterstand. De stroomsnel heid wordt berekend uit het verschil in looptijd van een
geluidsgolf die onder water diagonaal op de stroomrichting in stroomopwaartse richting
wordt uitgezonden, en langs dezelfde weg in stroomafwaartse richting wordt teruggezonden.
• de Dopplermethode (par. 6.4). De debieten worden berekend uit metingen van de stroomsnelheid
en de water stand. De opper vlakte van het dwars profiel is een functie van de
waterstand. De stroomsnel heid wordt berekend door geluidsgolven uit te zenden en het
- door de snelheid van in het water zwevende deeltjes ontstane - Dopplereffect te meten.
De meetsensoren hebben een vaste opstelling: horizontaal langs de oevers of verticaal
vanaf de bodem.
ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) = Dopplermethode
• de methode op basis van de relatie debiet en waterstand (par. 6.5). In vrij afstromende waterlopen
bestaat een min of meer eenduidige relatie tussen water stand en debiet (Qh-relatie), die
meestal is opgesteld met behulp van de velocity-area metho de. Door de waterstand con-
tinu te meten, kan daaruit het debiet worden herleid.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• de methode op basis van de relatie debiet en verval (par. 6.6). Bij pompen, waarvan de gemaal-
karakteristiek bekend is en vast ligt, kan de uitgeslagen hoeveelheid water worden bepaald
uit het gemeten niveauverschil over het gemaal en de registratie van de bedrijfstijden. Is
de gemaalkarakteristiek afhankelijk van het toerental van de pomp dan dient ook die
grootheid te worden gemeten om het debiet te kunnen bepalen. Vijzels hebben een geheel
eigen afvoerformule, die van Muysken.
19

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
20

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
deel b: tHeorie debietmeten
deel b:
tHeorie debietmeten
21

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
22

4
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
meetlocatie in open waterlopen
Bij de keuze van een meetlocatie in een open waterloop moet aan een aantal eisen worden
voldaan gegeven de maximaal toelaatbare onnauwkeurigheid van het te meten debiet. In dit
hoofdstuk zijn de eisen opgesomd voor:
• Vaste meetopstellingen waaronder worden verstaan meetopstellingen voor incidentele of
continue debietmeting waarbij de meetopstelling gefixeerd is op één plaats. Bijvoorbeeld
meetstuwen en vast opgestelde meetinstrumenten maar ook meetinstrumenten die boven
water langs een gefixeerd traject worden verplaatst.
• Varende meetopstellingen waaronder worden verstaan meetopstellingen voor meestal
incidentele debietmeting waarbij de meetinstrumenten opgesteld zijn op een drijvend
platform (meetschip of meetvlot). Het drijvend platform wordt tijdens de meting op een
locatie gefixeerd of langs een meetraai verplaatst.
De onnauwkeurigheid van de afvoermeting neemt af als de gekozen meetraai zoveel mogelijk
voldoet aan de volgende voorwaarden:
• de stroomrichting is in alle punten hetzelfde en staat loodrecht op de meetraai,
• de snelheidsverdeling is regelmatig in het verticale en horizontale vlak,
• de meetraai ligt zo mogelijk in een recht traject van de waterloop met een uniform
dwarsprofiel en uniforme helling. Dit geldt voor rechte trajecten tussen circa 5 maal de
breedte bovenstrooms en circa 2 maal de breedte benedenstrooms van de meetraai, zie
Figuur 4-1,
• de minimale waterdiepte bedraagt bij voorkeur 0,30 m,
• de minimale stroomsnelheid bedraagt 0,10 m/s,
• het meettraject is vrij van bomen en andere obstakels in het stroomprofiel.
Figuur 4-1 geSchiKTe lOcATie vAn een meeTrAAi in een WATerlOOp
23

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Daarnaast spelen de volgende overwegingen een rol bij de keuze van het meettraject:
• de meetraai moet goed bereikbaar zijn en de energievoorziening moet zijn gegarandeerd,
• de bodem en oevers van de waterloop in het meettraject moeten stabiel zijn,
• de meetraai dient voldoende ver verwijderd te zijn van samenvloeiingen met andere
24
waterlopen en beweegbare stuwen benedenstrooms (ter voorkoming van opstuwing),
• ook in het geval van piekafvoeren moet het water binnen een bemeetbaar dwarsprofiel
blijven.
Nadat de locatie van het meettraject is bepaald, wordt de positie van de meetraai (loodrecht
op de stroomrichting) op beide oevers duidelijk gemarkeerd. Daarnaast wordt een peilschaal
of waterstandsrecorder geïnstalleerd, zodat de waterstand tijdens de duur van de meting
regelmatig kan worden gecontroleerd, gerelateerd aan een standaard vergelijkingsvlak,
bijvoorbeeld N.A.P.
Voor vaste en varende meetopstellingen geldt dat in open waterlopen wordt gemeten en in
turbulente stroming. Door het karakter van turbulente stroming moet de stroomsnelheid
over enige tijd worden gemeten om een representatief tijdsgemiddelde te verkrijgen. Enkele
kengetallen:
• hoge stroomsnelheden meetduur 30 tot 50 s.
• lage stroomsnelheden meetduur 60 tot 100 s.
De meetduur mag langer worden gekozen. In getijdegebieden verandert de stroomsnelheid
in de tijd als gevolg van de getijdewerking. Binnen een periode van ongeveer zes uur kan de
maximum stroomsnelheid van richting wisselen bij een dubbeldaagsgetij. In drie uur verandert
de stroomsnelheid van nul naar een maximum. In een getijdegebied zou een debietmeting
niet langer dan circa 15 minuten moge duren om een representatief debiet te meten.
De verdeling van de stroomsnelheid in het dwarsprofiel van een waterloop varieert zowel van
oever tot oever als tussen bodem en wateroppervlak. Om de snelheidsverdeling in het dwarsprofiel
goed te bepalen, zijn metingen nodig in meerdere verticalen en per verticaal in één of
meerdere meetpunten. Om de onnauwkeurigheid te beperken bij het bepalen van de stroomsnelheidsverdeling
in een verticaal zijn de volgende kengetallen nuttig,
• twee meetpunten in een verticaal resulteert in een relatieve fout van 5-10% in de gemiddelde
stroomsnelheid,
• vijf meetpunten in een verticaal resulteert in een relatieve fout van circa 3% in de gemiddelde
stroomsnelheid.
De onnauwkeurigheid in het debiet wordt verder beperkt door het aantal meetverticalen,
• tien meetverticalen in een meetraai resulteert in een relatieve fout van circa 5% in het
debiet,
• vijftien meetverticalen in een meetraai resulteert in een relatieve fout van circa 3% in het
debiet.
In Bijlage C wordt een voorbeeld gegeven van de velocity-area methode met inbegrip van de
bepaling van de totale toevallige fout.
Achtergronden van de onnauwkeurigheid van gemeten stroomsnelheden en debieten zijn
opgenomen in hoofdstuk 8. In Boiten [Lit. 24] zijn achtergronden opgenomen over stroomsnelheidsverdeling
in een dwarsprofiel en de keuze van een meetlocatie.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
4.1 rAnDvOOrWAArDen meeTOpSTelling
Bij de keuze van een goede meetlocatie zijn de volgende randvoorwaarden te noemen waar-
aan minstens voldaan zou moeten worden. De meeste randvoorwaarden gelden zowel voor
een vaste als voor een varende meetopstelling. Daar waar specifieke randvoorwaarden gelden
voor één van beide is dat aangegeven.
1 De stroomlijnen rond een meetlocatie moeten recht zijn. Dat houdt veelal in dat het traject
waarin de meetlocatie ligt recht is over een voldoende afstand om effecten van bochtstroming
zoveel mogelijk te voorkomen. Verder mogen er rond de meetlocatie geen stabiele neren
of wervels aanwezig zijn (wel kortstondig) evenals zijtakken, meren en nabij de meetlocatie
lozende gemalen of sluizen.
2 Het waterspiegelverhang in het traject rond de meetlocatie moet vrij zijn van stuwkrommeeffecten
en lokale versnelling of vertraging van de stroming. Meetlocaties bij splitsingspunten
of samenvloeiingen moeten buiten het invloedsgebied van de stuwkromme liggen (dit
geldt niet voor een vast opgestelde snelheidsmeting met een ADM).
3 De oever- en bodemligging ter plaatse van de meetlocatie moeten stabiel zijn en bij voorkeur
niet sterk in de tijd veranderen (veranderen van doorstroomoppervlak). Langzame veranderingen
kunnen door geregelde profielmetingen worden gecorrigeerd.
4 Alle afvoer moet de meetraai passeren, dus geen ongemeten afvoer via de uiterwaard,
zijtakken, geulen of een vistrap.
5 Op de meetlocatie moet voor het gehele afvoerbereik de totale afvoer kunnen worden gemeten.
Eventueel met extra vaste meetinstrumenten of met een (tijdelijk) varende meetopstelling
tijdens (extreem) hoge afvoeren.
6 Als een meting wordt herhaald, moet de meting in nagenoeg dezelfde meetpunten worden
uitgevoerd. Als andere meetpunten worden gebruikt, moet de verwerking van de snelheidsmetingen
tot debiet worden aangepast. Bij een varende meetopstelling kan hieraan moeilijker
worden voldaan. Daarvoor geldt dat een nauwkeurige plaatsbepaling van het meetinstrument
van belang is om bij de verwerking van de opvolgende metingen te kunnen
corrigeren voor verschillen in de gevaren meetraai.
FOTO 4-1 vArenDe meeTOpSTelling, meeTvAArTuig bij lObiTh (FOTO: rijKSWATerSTAAT)
25

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7 Stabiele ophangconstructie voor een vaste opstelling: de meetinstrumenten mogen over het
gehele stroomsnelheids- en waterstandsbereik niet hinderlijk trillen. Trillingen kunnen de
meetresultaten ongewenst beïnvloeden.
Stabiele ophangconstructie voor een varende opstelling: de meetinstrumenten, gemonteerd
aan of in een meetschip of meetvlot, mogen over het gehele stroomsnelheids- en waterstandsbereik
niet hinderlijk trillen. Trillingen kunnen de meetresultaten ongewenst beïnvloeden.
8 Energievoorziening: de energievoorziening op de meetlocatie, meetschip of meetvlot moet
verzekerd zijn en bedrijfszeker.
9 Het sedimenttransport op de meetlocatie moet laag zijn. Sedimentconcentraties in het water
beïnvloeden de nauwkeurigheid en de beschikbaarheid van bepaalde meetinstrumenten nadelig.
10 Passerende schepen verstoren het snelheidsprofiel tijdelijk en veroorzaken bellenbanen of
reflecteren uitgezonden geluidsgolven (via de romp) die de nauwkeurigheid van bepaalde
typen meetinstrumenten nadelig beïnvloeden. Voor een varende meetopstelling geldt dat
een meetschip of meetvlot de beroepsvaart kan hinderen tijdens de meting, en omgekeerd.
Informeren van de vaarwegbeheerder van voorgenomen metingen is vereist.
11 Temperatuurs- of dichtheidsvariaties: variaties in de watertemperatuur of de dichtheid van
het water beïnvloeden de nauwkeurigheid van bepaalde meetinstrumenten nadelig.
FOTO 4-2 vASTe meeTOpSTelling ADm lebbenbrugge (FOTO: WS rijn en ijSSel)
12 Een vaste meetlocatie moet goed bereikbaar zijn voor een meetploeg. Maar een te een voudige
bereikbaarheid en zichtbaarheid vanaf de openbare weg kan verstoring van de (onbemande)
meting of vernieling van de meetopstelling tot gevolg hebben. Bij een varende meetopstelling
moet de meetlocatie goed bereikbaar zijn voor het meetschip tussen de oevers. Als een
onbemand meetvlot wordt gebruikt, vastgelegd of voortbewogen langs een kabel, moet de
meet locatie via de oever goed bereikbaar zijn voor de meetploeg.
26

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
13 Bij een vaste meetopstelling kan schade ontstaan aan het meetinstrument door schroeven
(passerende schepen), aanvaring door schepen, ijsafzetting en oever- en bodemvegetatie.
Bij een varende meetopstelling kan schade aan het meetinstrument of meetplatform ontstaan
door schroeven (passerende schepen), oever- en bodemvegetatie, harde oever- en bodem
verdediging, ondiepte, kabels en lijnen onder water.
14 De meetlocatie (meetraai of vaarweg) moet in het landelijke coördinatenstelsel bekend zijn.
4.2 verSTOrenDe eFFecTen
Afwijking van een aantal van de genoemde eisen in de vorige paragrafen heeft invloed op het
meetresultaat en/of de beschikbaarheid van een gebruikt meetinstrument. Voor de verschillende
typen meetinstrumenten is in onderstaande tabel aangegeven welk effect invloed heeft
op het resultaat.
TAbel 4-1 eFFecT verSTOring Op reSulTAAT per Type meeTinSTrumenT
type meetinstrument (x = effect, - = geen effect)
effect mechanisch elektro-magnetisch akoestisch (looptijdprincipe) akoestisch (Doppler)
trillingen x x x x
slingeren x x x x
luchtbellen - x x x
temperatuur tijdvariaties x x - x
temperatuur gradiënten x x x x
dichtheid tijdvariaties - x - x
dichtheid gradiënten - x x x
sediment - - x x
kabels/leidingen - 1 x - -
1 verstoring door elektromagnetische velden
27

5
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
incidentele debietmeetmetHoden
Debietmeetmethoden kunnen worden onderscheiden in:
• Incidentele metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een beperkte periode en met een frequentie van enkele keren per maand of
per jaar;
• Continue metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een langere periode en waarbij de informatie over het debiet semi-continu,
bijvoorbeeld met een frequentie van eenmaal per kwartier of per dag wordt ingewonnen.
Incidentele metingen zijn gericht op de behoefte aan éénmalige informatie over debieten
(bijvoorbeeld capaciteitsmetingen) of slechts zo nu en dan. Incidentele metingen kunnen ook
zijn gericht op de calibratie van een meetopstelling voor continue debietmetingen.
Continue metingen zijn gericht op de behoefte aan regelmatige en voortdurende informatie
over debieten, bijvoorbeeld iedere 10 minuten, uur, 12 uur of dag.
Voor de incidentele debietmetingen kunnen de volgende meetmethoden worden gebruikt,
die in dit hoofdstuk worden behandeld:
• De standaard velocity-area methode (par. 5.1), een methode die in vrijwel alle waterlopen kan
worden uitgevoerd met een redelijke mate van nauwkeurigheid.
• De aangepaste velocity-area methode (par. 5.2), waar de standaard methode niet kan worden
toegepast in verband met de grote breedte van de rivier, drukke scheepvaart, rivier met
een steil verhang en getijderivieren. Tot deze methode behoren: de moving-boat methode
(varende Doppler methode), de deflectiemethode en de drijvermethode.
• De verhangmethode (par. 5.3), een methode gebaseerd op de snelheidsformules van Chézy
of Manning die tamelijk onnauwkeurig is en gebruikt kan worden om redelijk snel en
eenvoudig een indruk van het debiet te verkrijgen.
• De verdunningsmethode (par. 5.4), een methode die werkt met een merkstof en veelal toegepast
wordt in snelstromende beken om een indruk van het debiet te verkrijgen.
• Veldcalibratie (par. 5.5) van afvoerende kunstwerken zoals gemalen en stuwen, een methode
die dient om in-situ een betere indruk te verkrijgen van de afvoercapaciteit van de kunstwerken
dan met de standaard debietformules.
De verhangmethode en verdunningsmethode worden zelden toegepast in Nederland.
28

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.1 STAnDAArD velOciTy-AreA meThODe
Bij de standaard methode wordt de stroomsnelheid in één of meer punten in een verticaal
gemeten alsmede de waterdiepte ter plaatse van de verticaal. De gemiddelde stroomsnelheid
v per verticaal wordt vermenigvuldigd met het doorstroomoppervlak A behorend bij iedere
i i
verticaal. Gesommeerd geeft dit het totale debiet Q ter plaatse van de meetraai.
Figuur 5-1 principe STAnDAArD velOciTy-AreA meThODe
5.1.1 DOOrSTrOOmOppervlAK in meeTrAAi
De oppervlakte van het dwarsprofiel wordt berekend uit de gemeten breedte van de waterloop
en een aantal dieptepeilingen. De breedte wordt gemeten met een meetlint of, bij bredere
waterlopen, met behulp van optische of elektronische meetapparatuur. De diepte wordt
gemeten in een aantal verticalen, bij voorkeur op onderling gelijke afstanden verdeeld over
de breedte van de waterloop, zie Figuur 5-2. Het aantal dieptemetingen dient zodanig te zijn,
dat de vorm van het dwarsprofiel voldoende nauwkeurig kan worden beschreven [ISO Standaard].
In het algemeen betekent dit, dat het interval tussen twee verticalen maximaal 1/5 van
de breedte is voor regelmatige of smalle dwarsprofielen en maximaal 1/20 van de breedte voor
onregelmatige of brede dwarsprofielen.
Figuur 5-2 vOOrbeelD vAn De verDeling vAn een DWArSprOFiel in SegmenTen
Gebruikelijk is om, in de stroomrichting gezien, steeds vanuit de linkeroever naar de rechteroever
te meten. Dit geldt voor de dieptepeilingen en daarna voor het meten van de stroomsnelheid.
Op de linkeroever is dan een referentiepunt aangebracht ten opzichte waarvan alle
afstanden in de meetraai worden vastgelegd [Lit. 3].
5.1.2 SnelheiDSverDeling in verTicAAl
Bij de standaard velocity-area methode wordt uitgegaan van stationaire stroming in de waterloop,
hetgeen betekent dat het debiet niet verandert in de tijd. Daarnaast wordt aangenomen
dat de stroming turbulent is, wat in de praktijk vrijwel altijd het geval is. Tengevolge van wrijving
is de stroomsnelheid langs de bodem en de oevers van een waterloop lager dan de gemid-
29

Bij de standaard velocity-area methode wordt uitgegaan van stationaire stroming in de
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
waterloop, hetgeen betekent dat het debiet niet verandert in de tijd. Daarnaast wordt
aangenomen dat de stroming turbulent is, wat in de praktijk vrijwel altijd het geval is.
Tengevolge van wrijving is de stroomsnelheid langs de bodem en de oevers van een waterloop
lager delde dan snelheid. de gemiddelde De snelheidsverdeling snelheid. De in het snelheidsverdeling dwarsprofiel is bovendien in het afhankelijk dwarsprofiel van is de bovendien
afhankelijk vorm van van het de dwarsprofiel vorm van en het de aanwezigheid dwarsprofiel van en obstakels de aanwezigheid en bochten van bovenstrooms obstakels van en bochten
bovenstrooms de meetraai, van zie de Figuur meetraai, 5-3 [Lit. zie 3]. Figuur 5-3 [Lit. 3].
Figuur 5-3 vOOrbeelDen AFhAnKelijKheiD SnelheiDSverDeling vAn vOrm DWArSprOFiel
Er zijn twee veel gebruikte benaderingen voor het verticale stroomsnelheidsprofiel, namelijk het
Er zijn twee veel gebruikte benaderingen voor het verticale stroomsnelheidsprofiel, namelijk
machtsprofiel en logaritmisch profiel.
het machtsprofiel en logaritmisch profiel.
De snelheidsverdeling De snelheidsverdeling in in de de verticaal volgens het machtsprofiel luidt: luidt:
met: met: vz : stroomsnelheid op afstand z boven de bodem [m/s]
va v : stroomsnelheid referentiestroomsnelheid op afstand z boven op z = de a bodem boven [m/s] de bodem [m/s]
z
a v : referentiestroomsnelheid afstand boven de bodem op z behorend = a boven bij de va bodem [m] [m/s]
a
z a : afstand boven boven de de bodem bodem behorend behorende bij v [m] bij vz [m]
a
h z : afstand locale waterdiepte boven de bodem [m] behorende bij v [m]
z
n h : locale macht waterdiepte afhankelijk [m] van vorm en ruwheid van het profiel [-]
n : macht afhankelijk van vorm en ruwheid van het profiel [-]
De waarde van n varieert van circa 7 voor waterlopen met een relatief glad en breed profiel, tot
circa De 5 waarde voor waterlopen van n varieert met van een circa relatief 7 voor waterlopen ruw en smal met een profiel. relatief De glad gemiddelde en breed profiel, snelheid in de
verticaal tot circa bevindt 5 voor zich waterlopen op een met afstand een relatief van ongeveer ruw en smal 0,4h profiel. vanaf De de gemiddelde bodem [Lit. snelheid 3]. De in referentiesnelheid
de verticaal va kan bevindt vrij zich worden op een afstand gekozen. van ongeveer Een praktische 0,4h vanaf de keuze bodem [Lit. is 3]. de De dieptegemiddelde
referen-
stroomsnelheid tie- snelheid vgem v kan op vrij een worden afstand gekozen. van Een a = praktische 0,4h boven keuze de is bodem. de dieptegemiddelde Een andere stroom- praktische keuze
a
is v(h) snelheid de stroomsnelheid v op een afstand aan van het a oppervlak = 0,4h boven z = de h. bodem. De keuze Een andere hangt praktische af van de keuze nauwkeurigheid
is
gem
van de v(h) 'fit' de van stroomsnelheid de kromme aan door het meetpunten.
oppervlak z = h. De keuze hangt af van de nauwkeurigheid
van de ‘fit’ van de kromme door meetpunten.
Figuur 5-4 SnelheiDSverDeling in een verTicAAl
h
z
a
30
v
z
Figuur 5-3 Voorbeelden afhankelijkheid snelheidsverdeling van vorm dwarsprofiel
= v
a
⎛
⋅ ⎜
⎝
z
a
vgem
v(z)
va
⎞
⎟
⎠
1
n
Figuur 5-4 Snelheidsverdeling in een verticaal
z0
29
windinvloed op
snelheidsprofiel

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in in in open waterlopen
De snelheidsverdeling De snelheidsverdeling in in de de verticaal volgens het het logaritmisch profiel, profiel, zie Figuur zie Figuur 5-4, luidt, 5-4, luidt,
De snelheidsverdeling u*
⎛ z ⎞in
in in de de verticaal volgens het logaritmisch profiel, zie Figuur 5-4, luidt,
v(
z)
= ln
⎜
⎟
κu
u ⎝ z
* u*
* ⎛
0⎛z⎠
zz⎞
⎞ ⎞
v
( v(
z
( ) z)
= ) =
ln
ln
⎜
⎟
κ ⎜
met v(z) : snelheid ⎝ z ⎟
κ ⎜
⎝ z ⎟
κ ⎝ z0
0 ⎠0
⎠op
⎠ een hoogte z boven de bodem [m],
met
u* met : schuifspanningssnelheid (√ghi) [m/s],
v(z) v(z) : snelheid : snelheid : snelheid op een op op hoogte een hoogte z boven z boven z de boven bodem de de [m], bodem [m],
κ : Von Karman constante (0,4) [-].
u u* u* u* : schuifspanningssnelheid : schuifspanningssnelheid : schuifspanningssnelheid (√ghi) (√ghi) [m/s], (√ghi) [m/s],
*
z : afstand boven de bodem of vanaf de wand [m],
k κ κ : Von : Von : Von Karman Von Karman constante constante (0,4) [-]. (0,4) [-].
z0 : referentie-afstand boven de bodem of wand waar u(z0)=0 [m],
z z z : afstand : afstand : afstand boven boven de bodem de de bodem of bodem vanaf of de of vanaf wand vanaf de [m], de wand [m],
z z0 z0 z0 : referentie-afstand : referentie-afstand : referentie-afstand boven boven de boven bodem de de of bodem wand of waar of of wand u(z )=0 waar [m], u(z0)=0 [m],
0 0
De diepte-gemiddelde stroomsnelheid in een verticaal voor beide snelheidsprofielen is:
De De diepte-gemiddelde stroomsnelheid 1 in in een in in een verticaal een verticaal voor voor beide voor beide snelheidsprofielen beide snelheidsprofielen is: is:
is:
n ⎛ h ⎞ n
u ⎛ ⎫ ⎞
* ⋅ z0
⎧
machtsprofiel: vgem
= va
⋅ ⋅ ⎜ ⎟ en log-profiel: = ⎜
h
1
1
v ln − ⎟
gem
n + 1 ⎝ a ⎠
⎜ ⎨ ⎬ 1)
n
n h
κ ⋅ h
⎟
⎛
h⎛
h⎞
⎞ n⎞
nn
u
u ⋅⎝
⎩⎛
z0⎧⎭
⎫ ⎠ ⎞
* z ⎛ 0
machtsprofiel:
vgem
= va
⋅ ⋅ ⎜ ⎟ en log-profiel:
log-profiel: = ⎜
h ⎞
* ⋅ z ⎛ 0 ⎧
machtsprofiel: v
v ln − ⎟
gem = va
⋅ ⋅ ⎜ ⎟ en log-profiel:
⎜
h ⎫ ⎞
* ⋅ z0
⎧
machtsprofiel: v
v gem=
ln
n + 1 ⎝ a ⎠
⎜ ⎨ ⎬−
1)
⎟
gem = va
⋅ ⋅ ⎜ ⎟ en log-profiel:
⎜
h ⎫
v gem
n + 1 ⎝ a ⎠
κ ⋅ h ⎜ ⎨ ⎬ 1)
⎟
gem = ln −
n + 1 ⎝ a ⎠
κ ⋅ h ⎜ ⎨ ⎬ 1)
κ ⋅ h z
z ⎟
⎟
0
0
5.1.3 Snelheidsverdeling in meetraai
5.1.3 SnelheiDSverDeling in meeTrAAi
In 5.1.3 het 5.1.3 algemeen Snelheidsverdeling is het verloop van de in snelheidsverdeling meetraai
in de meetraai nabij de oever in het
In het algemeen is het verloop van de snelheidsverdeling in de meetraai nabij de oever in het
horizontale
In In
horizontale
het algemeen vlak te benaderen met dezelfde typen snelheidsverdeling als in de verticaal, dus een
vlak
is
te
is is het
benaderen
het verloop met
van dezelfde
de de snelheidsverdeling typen snelheidsverdeling
in in de de
als
meetraai in de verticaal,
nabij dus
de de oever in in het
machtsprofiel
horizontale of logaritmisch profiel, zie paragraaf 5.1.2.
een machtsprofiel
vlak te te
of
benaderen logaritmisch
met profiel,
dezelfde zie paragraaf
typen snelheidsverdeling 5.1.2.
snelheidsverdeling als in in de de verticaal, dus een
machtsprofiel of of logaritmisch profiel, zie paragraaf 5.1.2.
Figuur 5-5 principe SnelheiDSverDeling in hOrizOnTAle vlAK in meeTrAAi
Figuur 5-5 Principe snelheidsverdeling in horizontale vlak in meetraai
Figuur 5-5 Principe snelheidsverdeling in in in horizontale vlak in in in meetraai
Nadat Nadat het het dwarsprofiel is is gepeild, wordt vastgesteld in welke in welke verticalen verticalen de gemiddelde de gemiddelde snel- snelheid
zal
Nadat worden heid het zal het worden dwarsprofiel
gemeten.
dwarsprofiel gemeten. De
is is is
gemiddelde De gepeild, gemiddelde wordt snelheid vastgesteld in elke elke
in verticaal in in welke verticaal
welke kan verticalen aan kan de aan hand de de gemiddelde
de
gemiddelde van gemiddelde
hand een van
snelheid
een
aanname
zal aanname worden van van het
gemeten. het snelheidsprofiel De gemiddelde worden bepaald, snelheid
bepaald,
snelheid mede in
mede
in in elke afhankelijk elke afhankelijk
verticaal van de van
kan beschikbare kan
de
aan beschikbare
de de tijd, hand tijd,
van de
een
vereiste
aanname de vereiste nauwkeurigheid,
van nauwkeurigheid, het snelheidsprofiel de waterstand, de waterstand, worden enzovoorts. bepaald, mede Gebruikelijke
mede afhankelijk methoden
van de zijn: de de
zijn:
beschikbare tijd, de
de
• vereiste de • n-puntsmethoden, de nauwkeurigheid, n-puntsmethoden, nauwkeurigheid, waarbij de de waterstand, het het snelheidsprofiel
enzovoorts. wordt Gebruikelijke wordt
Gebruikelijke benaderd benaderd met methoden één met of meerdere één
zijn:
of meerdere
• • meetpunten
de de meetpunten n-puntsmethoden, in in de de verticaal;
waarbij het snelheidsprofiel wordt benaderd met één of of meerdere
• de •meetpunten meetpunten
integratie
meetpunten de integratie methode,
in methode, in de de verticaal;
waarbij de de snelheidsmeter over de over volledige de volledige verticaal verticaal naar beneden naar beneden
• • en
de weer
de en integratie weer integratie
omhoog methode, bewogen waarbij met waarbij een
de constante de
constante
snelheidsmeter snelheid. snelheid.
over de de volledige verticaal naar beneden
en en weer omhoog bewogen met een constante snelheid.
n-puntsmethode
n-punTSmeThODe
Bij n-puntsmethode
de Bij n-puntsmethode de n-puntsmethode wordt na na elkaar elkaar in in een een beperkt beperkt aantal aantal punten punten (n) in de (n) verticaal in de de verticaal de
snelheid
Bij snelheid de de n-puntsmethode
gemeten.
n-puntsmethode gemeten. Tabel Tabel 5-1 wordt geeft geeft
na een na na
een
elkaar overzicht elkaar overzicht
in van in een het van
beperkt mogelijke beperkt
het mogelijke
aantal aantal punten aantal
punten en punten
(n) de (n) manier in in de
en
de de verticaal
de
verticaal manier
de
de
waarop
snelheid waarop de
gemeten. de gemeten.
gemiddelde gemiddelde Tabel snelheid 5-1 geeft voor voor
een verschillende overzicht verschillende
overzicht van n-waarden het n-waarden
mogelijke moet worden aantal
moet
aantal berekend. punten
worden
punten en berekend.
en de de manier
Voorwaarde
waarop de de
voor
gemiddelde toepassing
snelheid van
snelheid
één
voor
der
voor n-puntsmethoden
verschillende n-waarden is, dat de snelheidsverdeling
moet worden berekend.
in de
Voorwaarde voor toepassing van één der n-puntsmethoden is, is, dat de de snelheidsverdeling 31
in in de
de
30
30
30
⎝
⎝ ⎩
⎩ ⎭
⎭
⎠
⎠

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
verticaal volgens een gladde polynoom verloopt. Als de snelheidsverdeling in de verticaal
Voorwaarde voor toepassing van één der n-puntsmethoden is, dat de snelheidsverdeling in
de verticaal volgens een gladde polynoom verloopt. Als de snelheidsverdeling in de verticaal
onbekend is, kunnen een paar verticalen uitgebreid worden doorgemeten. Een uitgebreide
meting omvat het meten van de snelheid in 7 à 10 punten in de verticaal: v , v , v , ...,
opp 0.2d 0.3d
v , v en v , waarbij de diepten ten opzichte van de waterspiegel zijn genomen. De
0.8d 0.9d bodem
snelheidsverdeling wordt in een grafiek uitgezet, waarna de gemiddelde snelheid grafisch
kan worden bepaald. Uit de vorm van de grafiek blijkt of er een normale (gladde polynoom)
snelheidsverdeling in de verticaal aanwezig is. In spreadsheet programma’s kan dit eenvoudig
worden gecontroleerd door het trekken van een trendlijn door de meetpunten. Een geschikte
polynoom zal een hoge correlatiecoëfficiënt R2 onbekend is, kunnen een paar verticalen uitgebreid worden doorgemeten. Een uitgebreide
meting omvat het meten van de snelheid in 7 à 10 punten in de verticaal: vopp, v0.2d, v0.3d, ...,
v0.8d, v0.9d en vbodem, waarbij de diepten ten opzichte van de waterspiegel zijn genomen. De
snelheidsverdeling wordt in een grafiek uitgezet, waarna de gemiddelde snelheid grafisch kan
worden bepaald. Uit de vorm van de grafiek blijkt of er een normale (gladde polynoom)
snelheidsverdeling in de verticaal aanwezig is. In spreadsheet programma's kan dit eenvoudig
worden gecontroleerd door het trekken van een trendlijn door de meetpunten. Een geschikte
polynoom zal een hoge correlatiecoëfficiënt R
laten zien (hoger dan 0,8).
Afhankelijk van de resultaten van de controle en rekening houdend met de beschikbare tijd,
wordt het aantal te meten punten n in de verticaal vastgesteld (per verticaal kan dit aantal
verschillen). De driepuntsmethode verdient aanbeveling als een aanvaardbaar compromis
tussen de benodigde meettijd en de te verwachten nauwkeurigheid. Als de waterdiepte d kleiner
is dan 0,30 m, kan worden gekozen voor de twee- of éénpuntsmethode. Aangeraden wordt
steeds alle snelheidsmetingen in een verticaal uit te voeren alvorens een volgende verticaal
door te meten. Alleen in rechthoekige dwarsprofielen is het handiger in alle verticalen op een
bepaalde (zelfde) diepte te meten en daarna de diepte te veranderen.
Bij de vijf- en zespuntsmethode kan de gemiddelde snelheid gemakkelijk in een spreadsheet
programma worden bepaald. Het bepalen van de gemiddelde stroomsnelheid door sommatie
van de snelheid maal de lokale doorstroomhoogte, gedeeld door de totale waterdiepte ter
plaatse van de verticaal, kan eenvoudig worden geautomatiseerd.
2 laten zien (hoger dan 0,8).
Afhankelijk van de resultaten van de controle en rekening houdend met de beschikbare tijd,
wordt het aantal te meten punten n in de verticaal vastgesteld (per verticaal kan dit aantal
verschillen). De driepuntsmethode verdient aanbeveling als een aanvaardbaar compromis
tussen de benodigde meettijd en de te verwachten nauwkeurigheid. Als de waterdiepte d kleiner
is dan 0,30 m, kan worden gekozen voor de twee- of éénpuntsmethode. Aangeraden wordt
steeds alle snelheidsmetingen in een verticaal uit te voeren alvorens een volgende verticaal
door te meten. Alleen in rechthoekige dwarsprofielen is het handiger in alle verticalen op een
bepaalde (zelfde) diepte te meten en daarna de diepte te veranderen.
Bij de vijf- en zespuntsmethode kan de gemiddelde snelheid gemakkelijk in een spreadsheet
programma worden bepaald. Het bepalen van de gemiddelde stroomsnelheid door sommatie
van de snelheid maal de lokale doorstroomhoogte, gedeeld door de totale waterdiepte ter
plaatse van de verticaal, kan eenvoudig worden geautomatiseerd.
meetpunt op afstand onder
methode wateroppervlak berekening gemiddelde stroomsnelheid
TAbel 5-1 éénpunts OverzichT 0,6 bereKenen d gemiDDelDe STrOOmSnelheiD vOOr n-punTSmeThODen v0,6
tweepunts 0,2 d en 0,8 d (v0,2+v0,8)/2
driepunts 0,2 d, 0,6 d en 0,8 d (v0,2+2v0,6+v0,8)/4
methode meetpunt op afstand onder wateroppervlak berekening gemiddelde stroomsnelheid
éénpunts 0,6 d v0,6 tweepunts vijfpunts 0,2 d en 0,2d, 0,8 d 0,6d, 0,8d en zo dicht mogelijk (vopp+3v0,2+3v0,6+2v0,8+vbodem)/10
(v +v )/2
0,2 0,8
aan oppervlak en bij de bodem
driepunts 0,2 d, 0,6 d en 0,8 d (v +2v +v )/4
0,2 0,6 0,8
vijfpunts zespunts 0,2d, 0,6d, 0,2d, 0,8d 0,4d, en zo dicht 0,6d, mogelijk 0,8d aan en oppervlak zo dicht en bij de bodem (vopp+2v0,2+2v0,4+2v0,6+2v0,8+vbodem)/10
(v +3v +3v +2v +v )/10
opp 0,2 0,6 0,8 bodem
mogelijk aan oppervlak en bij de bodem
zespunts 0,2d, 0,4d, 0,6d, 0,8d en zo dicht moge lijk aan oppervlak en bij de bodem (v +2v +2v +2v +2v +v )/10
opp 0,2 0,4 0,6 0,8 bodem
d: diepte d: gemeten diepte ten gemeten opzichte van ten de waterspiegel opzichte van de waterspiegel
waterspiegel
De keuze van de methode hangt af van de gewenste nauwkeurigheid. In Tabel 8-1 is de bijbe-
De keuze van de methode hangt af van de gewenste nauwkeurigheid. In Tabel 8-1 is de
horende onnauwkeurigheid weergegeven als variatiecoëfficiënt. Voor een gewenste onnauw-
bijbehorende onnauwkeurigheid weergegeven als variatiecoëfficiënt. Voor een gewenste
keurigheid kleiner dan 5% wordt de tweepunts of meerpunts methode aanbevolen.
onnauwkeurigheid kleiner dan 5% wordt de tweepunts of meerpunts methode aanbevolen.
Bijlage C geeft als voorbeeld een veldmeting waarbij met een snelheidsmeter van het propel-
Bijlage C geeft als voorbeeld een veldmeting waarbij met een snelheidsmeter van het
lertype volgens de driepunts methode is gemeten en vervolgens de gemiddelde snelheid in de
propellertype volgens de driepunts methode is gemeten en vervolgens de gemiddelde snelheid
verticalen is berekend.
in de verticalen is berekend.
32
31
d
bodem
Tabel 5-1 Overzicht berekenen gemiddelde stroomsnelheid voor n-puntsmethoden

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
inTegrATie meThODe
Integratie Bij deze methode
wordt de snelheidsmeter over de volledige verticaal naar beneden en weer
Bij deze omhoog methode bewogen wordt met de een snelheidsmeter constante snelheid. over Deze de volledige snelheid dient verticaal nooit groter naar beneden te zijn dan en weer
omhoog 5% bewogen van de gemiddelde met een constante stroomsnelheid snelheid. in het Deze dwarsprofiel snelheid en bedraagt dient nooit maximaal groter 0,04 te zijn m/s. dan 5%
van de De gemiddelde stroomsnelheid snelheid in de verticaal in het wordt dwarsprofiel berekend uit en de bedraagt som van stroomsnelheden maximaal 0,04 per m/s. De
gemiddelde tijdsinterval snelheid (1/meetfrequentie) in de verticaal gedeeld wordt door berekend de duur van uit de de snelheidsmeting som van stroomsnelheden tussen bodem per
tijdsinterval en wateroppervlak. (1/meetfrequentie) Deze methode gedeeld wordt door alleen de gebruikt duur van in de waterlopen snelheidsmeting met een diepte tussen groter bodem en
wateroppervlak. dan 1 meter. Deze methode wordt alleen gebruikt in waterlopen met een diepte groter dan 1
meter.
5.1.4 bepAlen DebieT DOOr meeTrAAi
Nadat in het dwarsprofiel van de meetraai in de verticalen de diepte is gemeten en de gemid-
5.1.4 Bepalen debiet door meetraai
delde snelheid is bepaald met behulp van één van de eerder genoemde methodes, zijn er ver-
Nadat in schillende het dwarsprofiel methoden om van uit de de meetresultaten meetraai in de de totale verticalen afvoer te de bepalen. diepte Vroeger is gemeten ging dat en de
gemiddelde grafisch snelheid met behulp is bepaald van millimeterpapier, met behulp van tegenwoordig één van de is het eerder gebruikelijk genoemde om daarvoor methodes, een zijn er
verschillende spreadsheet methoden programma om uit te gebruiken. de meetresultaten Gebruikelijke de methoden totale afvoer zijn: te bepalen. Vroeger ging dat
grafisch •met mean-section behulp van methode millimeterpapier, (gemiddelde sectie) tegenwoordig is het gebruikelijk om daarvoor een
spreadsheet • mid-section programma methode te gebruiken. (midden van Gebruikelijke de sectie) methoden zijn:
• mean-section methode (gemiddelde sectie)
• De mid-section mean-section methode methode (midden beslaat het van gehele de sectie) dwarsprofiel van oever tot oever en kan gebruikt
De mean-section worden als de methode oevers duidelijk beslaat gedefinieerd het gehele zijn dwarsprofiel (vrij van begroeiing). van oever De mid-section tot oever en methode kan gebruikt
worden beslaat als de het oevers gehele duidelijk dwarsprofiel gedefinieerd met uitzondering zijn (vrij van van een begroeiing). gedeelte nabij de De oevers. mid-section Bij enigsmethode
beslaat zins het begroeide gehele dwarsprofiel oevers kan deze met methode uitzondering gebruikt van worden, een gedeelte mits aangenomen nabij de kan oevers. worden Bij dat enigszins
begroeide het oevers aandeel van kan het deze debiet methode in de oevergedeelten gebruikt worden, nihil is (water mits aangenomen staat nagenoeg stil). kan worden dat het
aandeel van het debiet in de oevergedeelten nihil is (water staat nagenoeg stil).
meAn-SecTiOn meThODe
Mean-section methode
Het dwarsprofiel wordt opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten, elk begrensd door
Het dwarsprofiel wordt opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten, elk begrensd door twee
twee opéénvolgende verticalen, zie Figuur 5-6. Voor het segment tussen de verticalen i en i+1
opéénvolgende verticalen, zie Figuur 5-6. Voor het segment tussen de verticalen
(waarbij i
i en i+1
= 1,2,3,...m) geldt:
(waarbij i = 1,2,3,...m) geldt:
Q
i→i+
1
⎛ vi
+ vi+
1 ⎞ ⎛ d i + d i
= ⎜ ⎟ ⋅⎜
⎝ 2 ⎠ ⎝ 2
+ 1
⎞
⎟ ⋅ b
⎠
i→i+
1
met:
b : breedte tussen twee verticalen (m)
x : afstand tot referentiepunt (R.P.) op linker oever (L.O.) (m)
i : aanduiding nummer verticaal
Q : afvoer per segment (m3 met: b : breedte tussen twee verticalen (m)
x : afstand tot referentiepunt (R.P.) op linker oever (L.O.) (m)
i : aanduiding nummer verticaal
Q : afvoer per segment (m
/s)
vi d
: gemiddelde stroomsnelheid in verticaal i (m/s)
: waterdiepte in een verticaal (m)
De totale afvoer wordt berekend als de som van de afvoeren van de afzonderlijke segmenten.
Voor de segmenten begrensd door de linker oever (L.O.) en verticaal 1 en door de laatste
verticaal m en de rechter oever (R.O.), kan worden aangenomen, dat de snelheid gelijk is aan
2/3 van de snelheid in verticaal 1 respectievelijk m.
3 /s)
vi : gemiddelde stroomsnelheid in verticaal i (m/s)
d : waterdiepte in een verticaal (m)
De totale afvoer wordt berekend als de som van de afvoeren van de afzonderlijke segmenten.
Voor de segmenten begrensd door de linker oever (L.O.) en verticaal 1 en door de laatste
verticaal m en de rechter oever (R.O.), kan worden aangenomen, dat de snelheid gelijk is aan
2/3 van de snelheid in verticaal 1 respectievelijk m.
32
33

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 5-6 meAn-SecTiOn meThODe vOOr inTegrATie vAn De STrOOmSnelheDen TOT heT DebieT
Ref. punt
L.O. R.O.
Een andere Een andere manier manier voor voor het het bepalen van van de de afvoer in de de oeversecties is het is fitten het fitten van een van een
horizontaal
Een andere
horizontaal machtsprofiel
manier
machtsprofiel
voor het
(1)
bepalen
of (1) logaritmisch of logaritmisch
van de
(2)
afvoer
(2) snelheidsprofiel. in de oeversecties
De De afvoer afvoer
is
in
het
het in eerste
fitten
het eerste en
van een
en
laatste horizontaal segment laatste
machtsprofiel
segment kan dan kan dan worden (1)
worden
of logaritmisch uitgerekend (2) door door
snelheidsprofiel.
integratie van van het het De
profiel
afvoer profiel tussen
in tussen oever
het
en
eerste oever en
meetraai. laatste segment
meetraai. Voor een Voor
kan machtsprofiel een
dan
machtsprofiel
worden is uitgerekend de is afvoerbijdrage de afvoerbijdrage
door integratie in de oeversecties, van het profiel tussen oever en
meetraai. Voor een machtsprofiel is de afvoerbijdrage in de oeversecties,
Hierin is een factor opgenomen a en a om te corrigeren voor de bodemligging in de
LO RO
oeversectie. De factor is 1 als het doorstroomoppervlak in de oeversectie rechthoekig is.
Voor een parabolisch verloop is de factor 2/3 en voor een lineair verloop 1/2 (diepte d in de 1
eerste verticaal en nul op de oever). De totale afvoer door de meetraai bestaat dus uit een
direct gemeten deel Q en twee onbemeten afvoeren, Q en Q , de afvoer in de linker- en
m LO RO
rechteroeverzone,
met:
a = correctiefactor horizontaal snelheidsprofiel [-]
b = breedte sectie [m]
d = lokale waterdiepte [m]
n = macht snelheidsprofiel [-]
Q = debiet [m3 oeversectie. De factor is 1 als het doorstroomoppervlak in de oeversectie rechthoekig is. Voor
een parabolisch verloop is de factor 2/3 en voor een lineair verloop 1/2 (diepte d1 in de eerste
verticaal en nul op de oever). De totale afvoer door de meetraai bestaat dus uit een direct
gemeten deel Qm en twee onbemeten afvoeren, QLO en QRO, de afvoer in de linker- en
rechteroeverzone,
Q tot = Qm
+ QLO
+ QRO
met:
α = correctiefactor horizontaal snelheidsprofiel [-]
b = breedte sectie [m]
d = lokale waterdiepte [m]
n = macht snelheidsprofiel [-]
Q = debiet [m
/s]
v = gemiddelde stroomsnelheid in verticaal [m/s]
De afvoer in de onbemeten zones nabij het wateroppervlak en nabij de bodem zijn opgenomen
in de manier waarop Q wordt bepaald.
m
Bijlage C geeft een voorbeeld van een berekening van de totale afvoer volgens de mean-section
methode.
miD-SecTiOn meThODe
Ook bij deze methode wordt het dwarsprofiel opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten.
Het segment ligt nu aan weerszijden van de meetverticaal. De breedte van een segment is
gelijk aan de som van de halve breedtes tot de naastgelegen verticalen, zie Figuur 5-7. Voor het
segment met daarin verticaal i geldt:
3 Hierin is een factor opgenomen αLO en αRO om te corrigeren voor de bodemligging in de
oeversectie. De factor is 1 als het doorstroomoppervlak in de oeversectie rechthoekig is. Voor
een parabolisch verloop is de factor 2/3 en voor een lineair verloop 1/2 (diepte d1 in de eerste
verticaal en nul op de oever). De totale afvoer door de meetraai bestaat dus uit een direct
gemeten deel Qm en twee onbemeten afvoeren, QLO en QRO, de afvoer in de linker- en
rechteroeverzone,
Q tot = Qm
+ QLO
+ QRO
met:
α = correctiefactor horizontaal snelheidsprofiel [-]
b = breedte sectie [m]
d = lokale waterdiepte [m]
n = macht snelheidsprofiel
/s]
[-]
v Q = debiet gemiddelde [m stroomsnelheid in verticaal [m/s]
De afvoer in de onbemeten zones nabij het wateroppervlak en nabij de bodem zijn opgenomen
in de manier waarop Qm wordt bepaald.
Bijlage C geeft een voorbeeld van een berekening van de totale afvoer volgens de mean-section
methode.
Mid-section methode
Ook bij deze methode wordt het dwarsprofiel opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten.
Het segment ligt nu aan weerszijden van de meetverticaal. De breedte van een segment is
gelijk aan de som van de halve breedtes tot de naastgelegen verticalen, zie Figuur 5-7. Voor het
segment met daarin verticaal i geldt:
⎛ i - i-1
⎞ ⎛ i+
1 - i ⎞ ⎛ i+
1 - i-1
⎞
3 /s]
v = gemiddelde stroomsnelheid in verticaal [m/s]
De afvoer in de onbemeten zones nabij het wateroppervlak en nabij de bodem zijn opgenomen
in de manier waarop Qm wordt bepaald.
Bijlage C geeft een voorbeeld van een berekening van de totale afvoer volgens de mean-section
methode.
Mid-section methode
Ook bij deze methode wordt het dwarsprofiel opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten.
Het segment ligt nu aan weerszijden van de meetverticaal. De breedte van een segment is
gelijk aan de som van de halve breedtes tot de naastgelegen verticalen, zie Figuur 5-7. Voor het
segment met daarin verticaal i geldt:
34
1 i
x i
x i+1
d i
bi
i + 1 m
d i+1
Figuur 5-6 Mean-section methode voor integratie van de stroomsnelheden tot het debiet
Figuur 5-6 Mean-section methode voor integratie van de stroomsnelheden tot het debiet
n
QLO = α LO ⋅d1 ⋅v1 ⋅b1 ⋅ [m
n + 1
2 n
/s] en QRO = α RO ⋅d m ⋅vm ⋅bm ⋅ [m
n + 1
2 n
/s]
QLO = α LO ⋅d1 ⋅v1 ⋅b1 ⋅ [m
n + 1
2 n
/s] en QRO = α RO ⋅d m ⋅vm ⋅bm ⋅ [m
n + 1
2 /s]
Hierin is een factor opgenomen αLO en αRO om te corrigeren voor de bodemligging in de
x x
bi
= ⎜⎛
xi
-
⎝⎜
2
x
bi
=
⎝ 2
i-1
x
⎟⎞
+ ⎜⎛
x
⎠⎟
+ ⎝⎜
⎠ ⎝
i+
x x
⎟=
⎜
1 -
2
xi
⎞ ⎛ x
⎠⎟
= ⎝⎜
2 ⎠ ⎝
i+
1
x
-
2
x
2
i-1
33
33
⎟⎞ ⎠⎟
⎠

Ook bij deze methode wordt het dwarsprofiel opgebouwd gedacht uit een aantal segmenten.
Het segment STOWA ligt 2009-41 nu Handboek aan debietmeten weerszijden in open waterlopen van de meetverticaal. De breedte van een segment is
gelijk aan de som van de halve breedtes tot de naastgelegen verticalen, zie Figuur 5-7. Voor het
segment oktober met 2009 daarin verticaal i geldt:
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
⎛ x - x
=
⎞ ⎛ x
+
- x ⎞ ⎛ x
=
- x
⎞
i i-1
i+
1 i i+
1 i-1
bi
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
De totale afvoer ⎝ 2wordt,
⎠ ⎝evenals
2 ⎠bij
⎝de
mean-section 2 ⎠ methode, berekend als de som van de
afvoeren De totale van afvoer de wordt, afzonderlijke evenals segmenten. bij de mean-section Voor de halve methode, segmenten berekend bij als de de oevers som van wordt de
aangenomen afvoeren De van totale dat de afvoer er afzonderlijke geen wordt, afvoer evenals segmenten. is. Als bij de het mean-section dwarsprofiel Voor de methode, halve rechthoekig segmenten berekend is, als wordt bij de som de voor oevers van de de snelheid wordt
in aangenomen de halve afvoeren segmenten dat van er de geen afzonderlijke langs afvoer de wand is. segmenten. Als een het percentage dwarsprofiel
33 Voor de halve (bijvoorbeeld segmenten rechthoekig bij 85%) de is, oevers wordt aangehouden wordt voor aange- de snelheid van de
snelheid in de halve nomen in de segmenten eerste dat er geen respectievelijk langs afvoer de is. wand Als het laatste een dwarsprofiel percentage verticaal. rechthoekig Ook (bijvoorbeeld hier is, kan wordt voor 85%) voor het de aangehouden halve snelheid segment in de van nabij de
de snelheid oevers halve in het de segmenten eerste debiet respectievelijk worden langs de bepaald wand een laatste met percentage verticaal. de aanname (bijvoorbeeld Ook van hier 85%) een kan aangehouden machtsprofiel voor het halve van of segment de logaritmisch
snel- nabij
snelheidsprofiel de oevers heid het in de debiet zoals eerste beschreven worden respectievelijk bepaald bij laatste de met mean-section verticaal. de aanname Ook methode. hier van kan een voor machtsprofiel het halve segment of logaritmisch
nabij
snelheidsprofiel de oevers zoals het debiet beschreven worden bepaald bij de mean-section met de aanname methode. van een machtsprofiel of logaritmisch
snelheidsprofiel zoals beschreven bij de mean-section methode.
Figuur 5-7 miD-SecTiOn meThODe vOOr inTegrATie vAn De STrOOmSnelheDen TOT heT DebieT
Ref. punt
L.O. R.O.
1 i
d i
i + 1 m
d i+1
x i
bi
Figuur 5-7 Mid-section methode voor integratie van de stroomsnelheden tot het debiet
x i+1
Bijlage C geeft een voorbeeld van de totale afvoer van een waterloop, berekend volgens de midsection
methode.
5.1.5 Onnauwkeurigheid debiet
Het debiet bepaald met de 'velocity-area' methode in een meetraai wordt berekend als,
(formule aangepast)
r.
o.
h(
y)
Q = ∫ ∫ b(
y)
⋅ v(
z)
⋅ dy ⋅ dz = A ⋅ v met gem gem
l.
o z0
( y)
d b A ⋅ =
Figuur 5-7 Mid-section methode voor integratie van de stroomsnelheden tot het debiet
Bijlage C geeft een voorbeeld van de totale afvoer van een waterloop, berekend volgens de midsection
methode.
5.1.5 Onnauwkeurigheid debiet
Het debiet bepaald met de 'velocity-area' methode in een meetraai wordt berekend als,
(formule aangepast)
r.
o.
h(
y)
Q = ∫ ∫ b(
y)
⋅ v(
z)
⋅ dy ⋅ dz = A ⋅ v met gem gem
l o z ( y)
d b A ⋅ =
Bijlage C geeft een voorbeeld van de totale afvoer van een waterloop, berekend volgens de
mid-section methode.
5.1.5 OnnAuWKeurigheiD DebieT
Het debiet bepaald met de ‘velocity-area’ methode in een meetraai wordt berekend als,
en v = gemiddelde snelheid
. 0
met bgem = gemiddelde breedte en dgem = gemiddelde waterdiepte. De totale willekeurige fout rQ
met b = gemiddelde breedte en d = gemiddelde waterdiepte. De totale willekeurige fout
van met een bgem 'velocity-area' = gemiddelde gem
debietmeting breedte en dgem
gem
in een = gemiddelde meetraai is, waterdiepte. De totale willekeurige fout rQ
r van een ‘velocity-area’ debietmeting in een meetraai is,
van een 'velocity-area' Q debietmeting in een meetraai is,
2 2 2 2
r Q = rd
+ rb
+ rv
+ r
2 2 2
i
2
r Q = rd
+ rb
+ rv
+ ri
waarin, (stochastisch weggehaald)
rQ
waarin, = (stochastisch de totale meetfout weggehaald)
waarin, (stochastisch weggehaald) in het debiet,
rd
rQ = de fout totale in meetfout de waterdiepte, in het debiet,
r = de totale meetfout in het debiet,
Q
rb
rd = de fout in in de breedte, waterdiepte,
r = de fout in de waterdiepte,
d
rv
rb = de fout in in het de breedte,
r = de fout in de snelheidsprofiel,
breedte,
b
ri
rv = de totale fout in fout het door snelheidsprofiel,
r = de fout in het snelheidsprofiel,
beperkte meetduur en aantal punten (snelheid, breedte, diepte).
v
ri = de totale fout door beperkte meetduur en aantal punten (snelheid, breedte, diepte).
r = de totale fout door beperkte meetduur en aantal punten (snelheid, breedte, diepte).
i
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Uitgangspunt Uitgangspunt voor deze voor formule deze formule is dat is de dat fouten de fouten onderling onderling niet niet zijn zijn gecorreleerd.
De nauwkeurigheid van de gebruikte meetapparatuur is afhankelijk van type en onderhoud van
de De nauwkeurigheid instrumenten. van De de systematische gebruikte meetapparatuur fout van een is afhankelijk instrument van is type gerelateerd en onderhoud aan van de
karakteristieke de instrumenten. eigenschappen De systematische hiervan. De fout grootte van van een een instrument systematische is gerelateerd fout is moeilijk aan de te
schatten, karakteristieke als deze eigenschappen niet bekend is. hiervan. Zodra deze De grootte wel bekend van een is, kan systematische hiervoor worden fout gecorrigeerd.
is moeilijk te
schatten, als deze niet bekend is. Zodra deze wel bekend is, kan hiervoor worden gecorrigeerd. 35
34
34

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De nauwkeurigheid van de gebruikte meetapparatuur is afhankelijk van type en onderhoud
van de instrumenten. De systematische fout van een instrument is gerelateerd aan de karakteristieke
eigenschappen hiervan. De grootte van een systematische fout is moeilijk te schatten,
als deze niet bekend is. Zodra deze wel bekend is, kan hiervoor worden gecorrigeerd. Voor de
toevallige instrumentele fout zijn de volgende waarden te vinden in de ISO-standaard 1088.
Belangrijk is het geregeld calibreren van de meetinstrumenten als systematische fouten worden
vermoed:
• Meten van de breedte: De instrumentele fout bedraagt in het algemeen minder dan 1 % en
voor lengten tot circa 250 m maximaal 0,5 %.
• Meten van de diepte: De instrumentele fout is sterk afhankelijk van de samenstelling van
de rivierbedding. Een fout van 1 % lijkt een redelijke benadering.
• Meten van de stroomsnelheid: De standaardafwijking van calibratiefouten voor meters
van het cuptype is minder dan 1 %. Voor het propellertype bleek uit onderzoek bij een
stroomsnelheid van 0,2 m/s een standaardafwijking op te treden van 5 %, afnemend tot
0,5 % voor een stroomsnelheid van 2,5 m/s.
Naast de instrumentele fouten bestaan er fouten in de bepaling van de gemiddelde stroomsnelheid
uit drie onafhankelijke verwerkingscomponenten:
• fout ten gevolge van beperkte meetduur van de stroomsnelheid in een punt van de verticaal.
Bij een meetduur van 30 seconden voor hoge en 60 seconden voor lage stroomsnelheden
bereikt deze fout een acceptabele waarde. Daarnaast is deze fout enigszins afhankelijk
van het aantal punten in een verticaal;
• fout veroorzaakt door het meten van een beperkt aantal punten in een verticaal;
• fout ten gevolge van het meten van een beperkt aantal verticalen in een dwarsprofiel.
In ISO-standaard 1088 wordt een methode beschreven - opgesteld voor brede dwarsprofielen,
breedte groter dan 30 meter - voor het bepalen van de relatieve standaardafwijking bij
gebruik van diverse aantallen punten in een verticaal en een verschillend aantal verticalen
in een dwarsprofiel. Een berekening van de gecombineerde toevallige fout is gegeven in
Bijlage C.
Bij een zorgvuldig uitgevoerde meting zal de fout als volgt variëren:
• wading methode r = 3 à 6 %
Q
• vanaf een brug of boot r = 3 à 8 %
Q
5.1.6 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Voor de standaard velocity-area methode hangt de keuze van het instrumenttype af van:
• de gewenste meetnauwkeurigheid,
• de beschikbaarheid van het meetinstrument,
• breedte en diepte van de waterloop op de meetlocatie (breed/smal, diep/doorwaadbaar)
• ervaring van de meetploeg,
• de verwachte duur van min of meer stationaire stromingsomstandigheden,
• de verwerkingsmethode van de meetgegevens (digitaal/analoog),
36

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Geschikte stroomsnelheidsmeetinstrumenten zijn:
• akoestische stroomsnelheidsmeter (ADCP) (par. 7.3.3)
• elektromagnetische sensoren (EMS) (par. 7.3.5)
• propeller- of schroefstroomsnelheidsmeter, draait om een horizontale as (par. 7.3.6)
• cuptype stroomsnelheidsmeter, draait om een verticale as (par. 7.3.6)
Een belangrijk aspect van de methode is de positionering van de stroomsnelheidsmeter. Daar-
toe bestaan verschillende “klassieke” methoden: waden, vanaf een brug, met een kabelloop
of vanaf een boot (zie par. 7.3.6). De keuze van het type instrument voor de meting van de
stroomsnelheid en de wijze van positionering bepalen de behoefte aan extra meetinstrumenten,
zoals:
• afstandmeters (meetlint/digitaal)
• positiebepaling (theodoliet/GPS)
• waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
• waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
• watertemperatuurmeters (thermometer/digitaal)
• saliniteitsmeters (monsters/digitaal)
5.1.7 mOgelijKheDen en beperKingen
De standaard velocity-area methode wordt veel toegepast, waarbij het debiet door een doorstroomoppervlak
wordt bepaald, variërend van het gebruik van een ADCP tot het gebruik
van een propeller instrument. Indien de standaard velocity area methode niet toegepast kan
worden wordt doorgaans gebruik gemaakt van de moving-boat methode (par. 5.2).
De velocity-area methode is in zijn algemeenheid minder geschikt bij niet-stationaire omstandigheden,
snel veranderende afvoersituatie en bij meting ten behoeve een stuwkromme.
Bij stationaire stroming is de methode wel geschikt.
Daarnaast is de wijze van positionering van de stroomsnelheidsmeter medebepalend voor
de toepassingsmogelijkheden. Bij grotere waterlopen wordt de “klassieke” positioneringsmethode
al gauw tijdrovend en kostbaar.
37

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.1.8 vOOrbeelDen
FOTO 5-1 meTing DrenTSche STuW, cOevOerDen (FOTO: Ten KATe-KOOl)
FOTO 5-2 WADen en meTing vAnAF een brug (FOTO’S: WS nOOrDerzijlveST)
5.1.9 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaarden die betrekking hebben op de standaard velocity-area methode zijn de
volgende:
• ISO 1088: Velocity-area methods, determination of errors
• ISO 9823: Velocity-area method using a restricted number of verticals
en voor de stroomsnelheidsmeetinstrumenten:
• ISO 748: Measurement of discharge using currentmeters or floats
• ISO 2537: Rotating element current meters
• ISO 4366: Echosounders for water depth measurements
• ISO 4373: Waterlevel measuring devices
• ISO 4375: Cableway systems for stream gauging
• ISO 24154: Measuring velocity and discharge with acoustic Doppler profilers
• ISO 24578: Application of acoustic Doppler current profilers
38

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.2 AAngepASTe velOciTy-AreA meThODen
Er kunnen allerlei redenen zijn waarom het meetprogramma, beschreven voor de standaard
velocity-area methode, moet worden aangepast. Voorbeelden hiervan zijn metingen onder
niet-stationaire omstandigheden en metingen in grotere waterlopen, waar de standaard
methode tijdrovend en kostbaar kan zijn. Bekende aangepaste velocity-area meetmethoden
zijn:
• moving-boat methode
• deflectiemethode
• drijvermetingen
In Nederland wordt de moving-boat methode toegepast, bijvoorbeeld voor debietmetingen
met een ADCP. De deflectiemethode en drijvermetingen worden tegenwoordig zelden toegepast
in Nederland. Om een eerste indruk te verkrijgen van de grootte van het debiet kunnen
deze methoden worden toegepast of als er geen moderne meetinstrumenten voor handen
zijn.
5.2.1 mOving-bOAT meThODe
Rivieren in het getijdegebied of bovenrivieren tijdens een passerende hoogwatergolf vertonen
een niet-stationaire stroming, zodat ernaar wordt gestreefd de meettijd kort te houden.
Onder dergelijke omstandigheden kan de “moving-boat” methode worden toegepast. Gezien
de korte tijd waarin de metingen worden verricht, kan de moving-boat methode in de praktijk
alleen worden uitgevoerd met ervaren waarnemers.
De klassieke moving-boat methode werkt als volgt. Een meetboot vaart met een constante
snelheid van oever tot oever, langs een vooraf vastgestelde lijn (vaarlijn). Tijdens de oversteek
wordt in een groot aantal punten de diepte gemeten met behulp van een “echosounder”
bevestigd aan een frame op de meetboot. Tegelijkertijd worden de stroomsnelheden gemeten
met een, eveneens aan dit frame bevestigde, stroomsnelheidsmeter die zich op een constante
diepte bevindt, zie Figuur 5-8.
Figuur 5-8 principe mOving-bOAT meThODe
De gemeten snelheid v representeert de resultante van de vaarsnelheid van de boot v en de
r b
stroomsnelheid van het water v . Op de volgende manieren kan hieruit de stroomsnelheid
w
v worden bepaald:
w
• Tijdens de periode dat de snelheid v wordt gemeten, worden de positie van de boot en de
r
hoek a tussen de vaarlijn en de as van de snelheidsmeter waargenomen met behulp van
een hoekindicator. De stroomsnelheid is nu: v = v × sin a .
w r
• de bootsnelheid v in elk “meetpunt” volgt uit opeenvolgende positiebepalingen. De boot
b
volgt de voorgeschreven vaarlijn zo goed mogelijk, zodat de stroomrichting ongeveer
2 2 1/2
loodrecht staat op de vaarrichting. De snelheid wordt nu berekend als v = (v -vb ) .
w r
39

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• De stroomsnelheid moet worden vermenigvuldigd met een factor K om de gemiddelde
40
snelheid in de verticaal te berekenen. In veel gevallen is K = 0,9 een goede benadering. De
totale afvoer kan dan worden bepaald aan de hand van de in par. 5.1.4 beschreven midsection
methode.
Tegenwoordig wordt veelal een ADCP gebruikt bij de moving-boat methode en noemt men de
methode ook wel de varende ADCP-meting. Bij varende ADCP-metingen is feitelijk geen sprake
van een velocity-area methode om het debiet te bepalen. In de bemeten zone wordt het debiet
al varende geïntegreerd en het debiet in de onbemeten zones wordt berekend. Belangrijk is
dat de absolute stroomsnelheid nauwkeurig bekend is. Daarbij kan bottom-track of een DGPS
worden gebruikt. Er is nog onderscheid te maken in een varende ADCP die van oever tot oever
vaart of een varende ADCP die van verticaal naar verticaal gaat.
In het laatste geval meet de ADCP 1-3 minuten in de verticaal en wordt het debiet met de
velocity-area methode bepaald.
In het eerste geval vaart een meetboot met een constante snelheid van oever tot oever, langs
een vooraf vastgestelde lijn (vaarlijn). Tijdens de oversteek wordt in een groot aantal punten
de stroomsnelheid gemeten met de ADCP en tevens de lokale diepte. De ADCP is bevestigd aan
een frame op de meetboot of ingebouwd in de kiel zoals bij veel meetvaartuigen van Rijkswaterstaat.
Een ADCP bepaalt in verticale secties het snelheidsprofiel over de verticaal, dat vervolgens
moet worden omgerekend naar een debiet. De Meetdienst van Rijkswaterstaat Limburg streeft
er naar om minstens circa 70% van het snelheidsprofiel in een meetraai te bemeten met een
ADCP, zie Figuur 5-10, om een betrouwbare debietmeting te verkrijgen. De overige gebieden
in de meetraai nabij het wateroppervlak, de bodem en de oevers (circa 30%) worden met
de software van de ADCP berekend. De berekening wordt uitgevoerd met behulp van gefitte
theoretische snelheidsprofielen en correctiefactoren. Voor de fit worden veelal machtsprofielen
gebruikt. Het apparaat geeft aan het eind van de meting de totale afvoer.
Figuur 5-9 principe WerKing ADcp STrOOmSnelheiDSmeTer

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 5-10 vOOrbeelD, gebieDen in een meeTrAAi WAAr een ADcp Wel meeT en De zOneS zOnDer meeTinFOrmATie
Diepte (m)
0
1
2
3
4
5
Oever Zone 0: geen data Oever
Kernzone M:
gedetailleerde meting van de
stroomsnelheid en -richting
Zone S: geen data
0 50 100 150 200 250 300
Afstand (m)
Bij hogere rivierafvoeren zal bodemtransport optreden waardoor de gemeten stroomsnelheden
door de ADCP niet meer absoluut gerelateerd kunnen worden aan een nulreferentie. Met
een DGPS systeem aan boord van het meetschip kan de absolute nulreferentie wel worden
bepaald, hoewel een DGPS ook een onnauwkeurigheid heeft (afhankelijk van het type tussen
de 0,01 m en 1 m). Een veelgebruikte methode om de nulreferentie te bepalen, zonder aparte
DGPS, is het varen tijdens de meting in een ‘lus’. Het meetschip vaart het punt A op de ene
oever naar punt B op de andere oever. Vervolgens vaart het meetschip terug van B naar A’.
De coördinaten van punt A en A’ moeten identiek zijn. Veelal geeft de ADCP na verwerking
van de resultaten aan dat er een verschil is in locatie tussen punt A en punt A’, de sluitfout.
Het verschil in locatie dat de ADCP tussen vertrek van punt A en aankomst bij punt A’, is
een maat voor de beweging van de rivierbodem. De fout in de afvoer die gemaakt wordt als
niet voldoende gecorrigeerd wordt voor de bottom-track kan enkele procenten zijn. Ook zonder
bodemtransport, dus met een stilstaande bodem, kan de fout in de afvoer 1% bedragen
[Lit. 29]. Rijkswaterstaat Oost-Nederland gebruikt een DGPS en Rijkswaterstaat Limburg past
bottom-track toe varende in een lus.
5.2.2 DeFlecTie meThODe
Vanaf een meetboot of brug wordt een voorwerp van licht gewicht en speciale vorm via een
dunne draad in het water neergelaten. Door de kracht van het stromende water vertoont de
draad een geringe uitwijking ten opzichte van de verticaal. Deze hoek is een maat voor de
snelheid. De deflectiemethode met behulp van de pendulummeter kan bijvoorbeeld worden
toegepast in getijdegebieden als ook de stroomrichting moet worden bepaald [Lit. 3]. Deze
methode wordt tegenwoordig zelden in Nederland gebruikt.
5.2.3 DrijvermeTingen
Drijvers vormen de eenvoudigste gereedschappen om stroomsnelheden te meten. Aan het
begin, halverwege en aan het eind van een meettraject worden drie meetraaien gekozen (loodrecht
op de stroomrichting). In de meetraai halverwege het traject wordt de afvoer bepaald.
De drijver moet voldoende ver stroomopwaarts worden losgelaten, om bij de eerste meetraai
de stroomsnelheid van het water te hebben aangenomen. De tijdsduur, die verloopt tussen
het passeren van de drijver van de eerste en de derde meetraai, wordt vervolgens waargenomen.
Deze procedure wordt enkele malen herhaald waarbij de drijver zich op verschillende
afstanden vanaf de oever bevindt. De afstand van de drijver tot de oever wordt bij het passeren
van de middelste meetraai gemeten, bijvoorbeeld met een meetlint, rangefinder of theodoliet.
Op de plaats van deze passeerpunten in de middelste raai wordt vervolgens de diepte
gemeten, zie Figuur 5-11.
41

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 5-11 principe DrijvermeTingen
De snelheid van de drijver wordt berekend als het quotiënt van de onderlinge afstand tussen
de eerste en derde meetraai en de tijdsduur die verstreken is tussen het passeren van deze
raaien. Deze drijversnelheid moet worden vermenigvuldigd met een correctiefactor k voor
het berekenen van de gemiddelde snelheid in de verticaal. Er zijn verschillende typen drijvers
waarmee snelheden kunnen worden bepaald (Figuur 5-10):
• Oppervlaktedrijvers
De snelheid direct onder de waterspiegel wordt gemeten met behulp van een verzwaarde
plastic bal of ander voorwerp (waarvan niet meer dan 5 à 10% boven water uitsteekt ter voorkoming
van windeffecten). De correctiefactor K hangt af van de bodemruwheid, aangegeven
met de weerstandscoëfficiënt n = 1/k van Manning (Tabel 5-2).
M
• Dieptedrijvers
Een plastic pijp of houten stok wordt zodanig verzwaard, dat slechts 5 à 10 cm boven water
uitsteekt. Hoe dieper de drijver in het water steekt, des te beter wordt de gemiddelde snelheid
benaderd. Er moet echter worden vermeden, dat de onderkant van de drijver in contact komt
met de bodem. De correctiefactor K hangt nu af van de relatieve onderdompelingsdiepte y/d,
met y = onderdompelingsdiepte en d = waterdiepte (Tabel 5-2).
Figuur 5-12 enKele Typen DrijverS
Voor het bepalen van de afvoer wordt het dwarsprofiel in de middelste meetraai getekend en
verdeeld in een aantal segmenten, gemarkeerd door de passeerpunten van de drijvers in de
middelste meetraai. In deze passeerpunten en aan beide oevers is ook de diepte van de waterloop
gemeten (Figuur 5-11). Het debiet kan vervolgens worden bepaald met de mid- of meansection
methode.
42
loslaten drijvers
stroomlijnen drijvers
bovenaanzicht
dwarsprofiel
meetraai 1 2 3
paseerpunten drijvers

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 5-2 cOrrecTieFAcTOr K vOOr DrijverS [liT. 3]
oppervlaktedrijvers dieptedrijvers
n [s/m 1/3 ] *) K y/d K
0,029 - 0,037 0,78 0,10 0,86
0,021 - 0,028 0,84 0,25 0,88
0,017 - 0,022 0,87 0,50 0,90
0,014 - 0,019 0,89 0,75 0,94
0,012 - 0,016 0,90 0,95 0,98
*) voor 0,50 m < hydraulische straal (R) < 2,50 m
5.2.4 OnnAuWKeurigheiD DebieT
Bij een zorgvuldig uitgevoerde meting kunnen de fouten als volgt variëren:
• moving-boat methode : r Q = 5 à 10 %
• deflectie methode : r Q = 10 à 15 %
• drijvermeting : r Q = 5 à 10 %
De onnauwkeurigheid bij een varende meting wordt vooral bepaald door:
• de bepaling van de absolute referentie voor de gemeten snelheden (bottom-track),
• variatie in de vaarsnelheid.
5.2.5 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Geschikte stroomsnelheidsmeetinstrumenten zijn:
• propeller- of schroefstroomsnelheidsmeter, draait om een horizontale as
• cuptype stroomsnelheidsmeter, draait om een verticale as
• elektromagnetische sensoren (EMS)
• akoestische stroomsnelheidsmeter (ADCP)
Aanvullende meetinstrumenten:
• afstandmeters (meetlint/digitaal)
• positiebepaling (theodoliet/GPS)
• waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
• waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
• watertemperatuurmeters (thermometer/digitaal)
• saliniteitsmeters (monsters/digitaal)
5.2.6 mOgelijKheDen en beperKingen
De moving-boat methode wordt langs de rivieren voornamelijk toegepast daar waar de meer
“klassieke” standaard velocity area methode op praktische en/of financiële bezwaren stuit
(te brede watergang, hinder van scheepvaart, geen faciliteiten op de oever mogelijk of overstroomd)
of waar niet-stationaire omstandigheden een snelle meting vereist [Lit. 24].
Als er niet kan worden gevaren kan men met een klein systeem (ADCP op een catamaran of
trimaran) vanaf een brug worden gemeten of vanaf de oevers met kabels.
5.2.7 vOOrbeelDen
Langs de rivieren worden in de huidige meetpraktijk van Rijkswaterstaat afvoermetingen volgens
de moving-boat methode verricht met:
• Propellerstroomsnelheidsmeters: met behulp van een meetvaartuig worden op gezette
afstanden langs een van tevoren vastgestelde meetraai dwars op de rivierloop stroom-
43

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
metingen uitgevoerd langs de verticaal op onderlinge afstanden van 50 cm ter bepaling
van het stroomsnelheidsprofiel. Het bodemprofiel – ter bepaling van het totale doorstroomde
dwarsprofiel – wordt gemeten met een single-beam echolood, waarbij de bodemligging
(c.q. –diepte) ter plaatse van elke verticaal wordt afgelezen voor de berekening van
de afvoer. Met deze gegevens wordt de totale afvoer door het doorstroomde dwarsprofiel
berekend met de zogenaamde semi-integratiemethode. Gewerkt wordt volgens de in de
ISO-normen vastgelegde voorschriften. Een enkele afvoermeting neemt 2-4 uur in beslag,
al naar gelang de locale (afvoer)omstandigheden [Lit. 23].
• ADCP’s ter vervanging van de propellerstroommetingen: hierbij is er geen sprake meer
van afzonderlijke verticalen, maar worden de stroomsnelheden gemeten in een groot
aantal cellen door een verticaal metende ADCP. De integratie tot een totale afvoer komt
tot stand aan de hand van de zogenaamde bottom-track, waarmee de bodemligging
(c.q.-diepte) wordt gemeten. Een enkele afvoermeting neemt slechts enkele minuten in
beslag, net zo lang als nodig is om de rivier in dwarsrichting over te varen. Vanwege de
korte tijdsduur wordt standaard 5 maal heen en weer gevaren, zodat in feite 10 metingen
worden verricht [Lit. 23].
FOTO 5-3 meeTvAArTuigen rijKSWATerSTAAT bij lObiTh (linKS) en in limburg (FOTO’S: rijKSWATerSTAAT)
5.2.8 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaard die betrekking heeft op de moving-boat methode is de volgende:
• ISO 4369: Moving-boat method
En voor de stroomsnelheidsmeetinstrumenten:
• ISO 748: Measurement of discharge using currentmeters or floats
• ISO 2537: Rotating element current meters
• ISO 14028: Propeller-type currentmeters and their calibration
• ISO 24154: Measuring velocity and discharge with acoustic Doppler profilers
• ISO 24578: Application of acoustic Doppler current profilers
44

• ISO
ISO
24154:
14028:
Measuring
Propeller-type
velocity
currentmeters
and discharge
and
with
their
acoustic
calibration
Doppler profilers
• ISO
ISO
24578:
24154:
Application
Measuring velocity
of acoustic
and
Doppler
discharge
current
with acoustic
profilers
Doppler profilers
•
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
ISO 24578: Application of acoustic Doppler current profilers
5.3 Verhangmethode
5.3 Verhangmethode
5.3 verhAngmeThODe
Deze afvoermethode is gebaseerd op het meten van het energieverhang en een gemiddeld
dwarsprofiel. Deze afvoermethode De ruwheid van is gebaseerd de waterloop op het meten moet van worden het energieverhang geschat, waarna en een de gemid- gemiddelde
stroomsnelheid deld dwarsprofiel. aan de hand De ruwheid van bekende van de empirische waterloop moet formules worden kan geschat, worden waarna berekend de gemid- [Lit. 4]. De
verhangmethode delde stroomsnelheid wordt algemeen aan de hand als van bekende een "ad empirische hoc" formules methode kan gezien, worden berekend vanwege de
onbetrouwbaarheid [Lit. 4]. De verhangmethode in het meten wordt van algemeen het verhang als een en “ad het hoc” schatten methode van gezien, de ruwheid vanwege de en wordt
alleen gebruikt onbetrouwbaarheid wanneer meer in het meten nauwkeurige van het verhang methoden, en het zoals schatten de van velocity-area de ruwheid en methode, wordt niet
toepasbaar alleen zijn. gebruikt Deze wanneer methode meer wordt nauwkeurige in Nederland methoden, zelden zoals toegepast. de velocity-area methode, niet
toepasbaar zijn. Deze methode wordt in Nederland zelden toegepast.
5.3.1 Meetprincipe
5.3.1 meeTprincipe
De waterstand De waterstand wordt wordt gemeten gemeten in twee in twee meetraaien aan aan begin en eind eind van het meettraject. Het
energieverhang Het energieverhang (S) wordt (S) nu wordt bepaald nu bepaald uit uit de de energiehoogtes (H1,H3) in beide in beide meetraaien meetraaien
(Figuur 5-13): (Figuur 5-13):
2
v
S = ( H 1 - H 3 ) / L waarbij H = h +
2g
met:
met: S : energieverhang [-]
S : energieverhang [-]
H : energiehoogte in de meetraai [m]
H : energiehoogte in de meetraai [m]
L : lengte meettraject [m]
L : lengte meettraject [m]
h : waterstand in de meetraai [m]
h : waterstand in de meetraai [m]
v : gemiddelde stroomsnelheid in de meetraai [m/s]
v : gemiddelde stroomsnelheid in de meetraai [m/s]
g : versnelling van de zwaartekracht [= 9,81 m/s 2 Deze afvoermethode is gebaseerd op het meten van het energieverhang en een gemiddeld
dwarsprofiel. De ruwheid van de waterloop moet worden geschat, waarna de gemiddelde
stroomsnelheid aan de hand van bekende empirische formules kan worden berekend [Lit. 4]. De
verhangmethode wordt algemeen als een "ad hoc" methode gezien, vanwege de
onbetrouwbaarheid in het meten van het verhang en het schatten van de ruwheid en wordt
alleen gebruikt wanneer meer nauwkeurige methoden, zoals de velocity-area methode, niet
toepasbaar zijn. Deze methode wordt in Nederland zelden toegepast.
5.3.1 Meetprincipe
De waterstand wordt gemeten in twee meetraaien aan begin en eind van het meettraject. Het
energieverhang (S) wordt nu bepaald uit de energiehoogtes (H1,H3) in beide meetraaien
(Figuur 5-13):
2
v
S = ( H 1 - H 3 ) / L waarbij H = h +
2g
met: S : energieverhang [-]
H : energiehoogte in de meetraai [m]
L : lengte meettraject [m]
h : waterstand in de meetraai [m]
v : gemiddelde stroomsnelheid in de meetraai [m/s]
]
g : versnelling van de zwaartekracht [= 9,81 m/s2 ]
g : versnelling van de zwaartekracht [= 9,81 m/s 2 ]
Als het traject redelijk uniform is en geen significante verschillen optreden tussen de gemeten
Als het traject redelijk uniform is en geen significante verschillen optreden tussen de geme-
dwarsprofielen,
Als het traject redelijk
dan kan
uniform
het verhang
is en geen
worden
significante
berekend
verschillen
uit de
optreden
waterstand
tussen (h1,h3) de gemeten
in de
ten dwarsprofielen, dan kan het verhang worden berekend uit de waterstand (h ,h ) in de
meetraaien:
1 3
dwarsprofielen,
meetraaien:
dan kan het verhang worden berekend uit de waterstand (h1,h3) in de
meetraaien: S = ( h1
- h3
) / L
S = (
De oppervlakte h1
(A1, - h3
) A2, / LA3)
en de lengte van de natte omtrek (P1, P2, P3) van de dwarsprofielen
worden
De oppervlakte
bepaald
De oppervlakte (A1, uit de A2, opgemeten
(AA3) , A , en A de ) en lengte
dwarsprofielen,
de lengte van van de de natte
zie
natte omtrek
Figuur 5-14.
(P(P1, , PP2, De
, PP3) gemiddelde
) van van
oppervlakte
de dwarsprofie-
de dwarsprofielen
1 2 3 1 2 3
(A)
worden
en natte omtrek (P) over het meettraject worden berekend uit de waarden voor de
len bepaald worden uit bepaald de opgemeten uit de opgemeten dwarsprofielen, dwarsprofielen, zie Figuur zie Figuur 5-14. 5-14. De De gemiddelde opper- oppervlakte
meetraaien
(A) en
1 en 3 aan begin en eind van het meettraject en een meetraai 2 halverwege, zie
vlakte natte (A) omtrek en natte (P) omtrek over (P) het over meettraject het meettraject worden berekend uit uit de waarden de waarden voor de voor de
Figuur
meetraaien
5-13, volgens:
meetraaien 1 en 3 1 aan en 3 begin aan begin en en eind eind van van het het meettraject en en een een meetraai meetraai 2 halverwege, 2 halverwege, zie zie
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 5-13, Figuur volgens: 5-13, volgens:
A=
A1+
2 A2
+ A
4
3
en
P=
P1+
2 P2
+ 45 P
4
45
3
45

oktober 2009
oktober 2009
Handboek debietmeten
Handboek debietmeten
in open waterlopen
in open waterlopen
3
A1+
2 A2
+ A3
P1+
2 P2
+ P
STOWA A=
2009-41 Handboek debietmeten en in open waterlopen P=
4
4
A1+
2 A2A
+ 1+
A2
3 A2
+ A3
P1+
2 PP2
+ 1+
P2
3 P2
+ P3
A=
A=
en P=
en P=
4 4
4 4
Figuur 5-13 lengTeprOFiel meeTTrAjecT verhAngmeThODe
H1
De gemiddelde De gemiddelde snelheid snelheid kan worden kan worden berekend berekend volgens volgens de de Manning formule [Lit. [Lit. 3]: 3]:
Figuur 5-13 Figuur Lengteprofiel 5-13 Lengteprofiel meettraject meettraject verhangmethode verhangmethode
1 2/3 1/2
1
De gemiddelde De gemiddelde snelheid v = ⋅ Rsnelheid
kan ⋅ Sworden
kan waarin berekend worden berekend = volgens k M de volgens Manning de Manning formule formule [Lit. 3]: [Lit. 3]:
n
n
1 1
v met: = 2/3 R met:
= hydraulische 1/2 2/3 1/2 1 1
⋅ R
v = ⋅ S ⋅ R waarin ⋅ S straal waarin = kA/P
M [m] = k M
n R n = hydraulische straal n A/P n[m]
Figuur 5-14 DeFiniTie OppervlAK en nATTe OmTreK DWArSprOFiel
n = weerstandscoëfficiënt van Manning [s/m1/3 n = weerstandscoëfficiënt van Manning [s/m
]
1/3 n = weerstandscoëfficiënt van Manning ] [s/m 1/3 ]
Een andere mogelijke formule is het gebruik van de Chézy-vergelijking [Lit. 4]:
Een v= Candere
R ⋅ mogelijke S formule is het gebruik van de Chézy-vergelijking [Lit. 4]:
met C = Chézy-coëfficiënt [m 1/2 Figuur 5-14 Figuur Definitie 5-14 oppervlak Definitie oppervlak en natte omtrek en natte dwarsprofiel
omtrek dwarsprofiel
Een andere Een mogelijke andere mogelijke formule formule is het gebruik is het van gebruik de Chézy-vergelijking van de Chézy-vergelijking [Lit. 4]: [Lit. 4]:
/s], C = 18 log (12 R/kN), kN = Nikuradse ruwheidshoogte [m].
v= C Rv
= ⋅ SC
R ⋅ S
met C = Chézy-coëfficiënt [m1/2 In de praktijk wordt de Chézy-vergelijking /s], C = 18 hoofdzakelijk log (12 R/k ), ktoegepast = Nikuradse voor ruwheidshoogte grote rivieren [m]. (breder
N N
dan circa 30 m) en de Manning-formule voor de kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de In de doelgroep, praktijk wordt verder de Chézy-vergelijking alleen Manning-waarden hoofdzakelijk worden toegepast vermeld. voor grote De rivieren relatie (breder tussen de
Manning dan n en circa de 30 Nikuradse m) en de Manning-formule kN is te bepalen voor met de , kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de doelgroep, 1 verder alleen Manning-waarden worden vermeld. De relatie tussen de
1/
6
12R
Manning
CManningn =
en de
⋅ R
n Nikuradse
en C
kChezy is te
=
bepalen
18log
met,
, voor Manning Chezy
N k N
C
met C = Chézy-coëfficiënt [m
C = geldt dan,
1/2 /s], C = 18 log (12 R/kN), kN = Nikuradse ruwheidshoogte [m].
In de praktijk wordt de Chézy-vergelijking hoofdzakelijk toegepast voor grote rivieren (breder
dan circa 30 m) en de Manning-formule voor de kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de doelgroep, verder alleen Manning-waarden worden vermeld. De relatie tussen de
Manning n en de Nikuradse kN is te bepalen met ,
1 1/
6
12R
CManning = ⋅ R en CChezy
= 18log
, voor Manning Chezy
n
k
C
met C = Chézy-coëfficiënt [m
C = geldt dan,
1/2 /s], C = 18 log (12 R/kN), kN = Nikuradse ruwheidshoogte [m].
In de praktijk wordt de Chézy-vergelijking hoofdzakelijk toegepast voor grote rivieren (breder
dan circa 30 m) en de Manning-formule voor de kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de doelgroep, verder alleen Manning-waarden worden vermeld. De relatie tussen de
Manning n en de Nikuradse kN is te bepalen met ,
1 1/
6
12R
CManning = ⋅ R en CChezy
= 18log
, voor Manning Chezy
n
k N
C
C = geldt dan,
46
h1
v1 2 /2g
ref. niveau
v3 2 /2g
meetraai 1 meetraai
2
meetraai
3
met: R met: = hydraulische R = hydraulische straal A/P straal [m] A/P [m]
L
Figuur 5-13 Lengteprofiel meettraject verhangmethode
n = weerstandscoëfficiënt van Manning [s/m 1/3 ]
Figuur 5-14 Definitie oppervlak en natte omtrek dwarsprofiel
N
46
46
46
h3
H1 - H3
H3

In de praktijk wordt de Chézy-vergelijking hoofdzakelijk toegepast voor grote rivieren (breder
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
dan circa 30 m) en de Manning-formule voor de kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de doelgroep, verder alleen Manning-waarden worden vermeld. De relatie tussen de
Manning n en de Nikuradse kN is te bepalen met ,
oktober 2009 1 1/
6
12R
Handboek debietmeten in open waterlopen
CManning = ⋅ R en CChezy
= 18log
, voor Manning Chezy geldt dan,
n
k N
C
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 C Handboek = debietmeten geldt dan, in open waterlopen
⎛ 1/
6 ⎞
⎛ 1/
6
1/
6
⎜
R
− ⎞⎛
1/
6 ⎞
1/
6
⎜
R ⎟
R
−⎜⎛
1/
6
⎟
1/
6
⎜
R
− ⎟
n = R R of
⎝⎜
18⋅n
⎞
1/
6
⎜
R
k
⎟⎜
⎟
n = n = of
⎝ 18⋅n
⎠
kN
= 12 R ⋅10
− ⎟
R
⎜
⎛ 1/
6
⎟
⎞
1/
6
⎠
of
⎝ 18⋅n
⎠
n = ⎛
k N = 12 R ⋅1046
⎛
12R
⎞ of N = 12 R ⋅10
⎝
⎜
R
− 18⋅n
⎠
⎟
R
k
12R⎛⎞
18log
12R
⎞
18 ⎜
⎜ log
⎜ ⎟ N = 12 R ⋅10
⎜ ⎟
n = 18log⎛
12R
⎞ of
⎝ 18⋅n
⎟
k
⎠
N = 12 R ⋅10
18log⎝
k
⎟
⎜
⎜⎛
12
⎝ kNR⎠
N ⎟
⎟⎞
18log
⎝ ⎜ k N ⎝⎠
⎠ ⎟
⎟k
N ⎠
Waarden voor Manning ⎝ k N ⎠coëfficiënten,
zoals die worden vermeld in de ISO-standaard 1070 [11],
Waarden Waarden voor voor Manning
voor Manning coëfficiënten, coëfficiënten, zoals
zoals die worden
die die worden vermeld
vermeld in
in
de
de in ISO-standaard
ISO-standaard de ISO-standaard 1070
1070 1070 [11], [11],
zijn
Waarden
gegeven
voor
in
Manning
Bijlage
coëfficiënten,
B. Deze waarden
zoals
vormen
die worden
slechts
vermeld
een
in
indicatie:
de ISO-standaard
als R klein
1070
is en
[11],
zijn Waarden gegeven voor
zijn [11], gegeven zijn
in Manning
gegeven
Bijlage coëfficiënten,
in Bijlage in
B.
Bijlage
Deze B. B. Deze waarden zoals
waarden vormen die worden
vormen slechts vermeld
slechts slechts een
een in
indicatie:
indicatie: de ISO-standaard
een indicatie: als R als
klein R als klein 1070
is en R het klein is en [11], het
is het en het
beddingmateriaal
zijn gegeven in Bijlage
erg grof,
B.
kunnen
Deze waarden
aanzienlijke
vormen
fouten
slechts
optreden.
een indicatie:
Daarnaast
als
is
R
kM ook
klein
afhankelijk
is en het
beddingmateriaal zijn gegeven in Bijlage
beddingmateriaal erg grof, B.
erg grof, kunnen Deze waarden
kunnen aanzienlijke vormen
aanzienlijke fouten slechts
fouten optreden. een indicatie:
optreden. Daarnaast als
Daarnaast Daarnaast is is kM
R
k ook is ook klein
kM afhan- afhankelijk is en het
ook afhankelijk
van
beddingmateriaal
de diepte en
erg
de
grof,
mate
kunnen
van begroeiing
aanzienlijke
van
fouten
een waterloop.
optreden. Daarnaast
In Bijlage
is kM B M is
ook
eveneens
afhankelijk
van beddingmateriaal de van kelijk
diepte de van diepte en erg
de
de grof,
diepte en mate kunnen
de en mate de
van
mate
begroeiing aanzienlijke
van begroeiing van fouten
van
een van een
waterloop. optreden. Daarnaast
een waterloop. In
In
Bijlage
Bijlage is
In B Bijlage is
B kM
eveneens
is ook
B eveneens afhankelijk een
is een eveneens een een
gecombineerd
van de diepte
stromingsmodel
en de mate van
beschreven,
begroeiing
waarin
van een
de
waterloop.
mate van begroeiing
In Bijlage B
is
is
opgenomen
eveneens
[Lit.
een
gecombineerd van de diepte
gecombineerd stromingsmodel en de mate van
stromingsmodel beschreven, begroeiing
beschreven, waarin van een
waarin waarin de waterloop.
de
mate
mate de mate van
van
begroeiing In Bijlage B
begroeiing van begroeiing is
is is
opgenomen
opgenomen eveneens
is opgenomen [Lit. een
[Lit.
6].
gecombineerd
Voor niet al
stromingsmodel
te sterk begroeide
beschreven,
waterlopen
waarin
kan
de
op
mate
deze
van
wijze
begroeiing
kM redelijk
is opgenomen
goed worden
[Lit.
6]. gecombineerd Voor 6]. [Lit. Voor niet
6]. Voor
al stromingsmodel
niet te
niet al sterk
al te te sterk begroeide beschreven,
begroeide begroeide waterlopen waarin
waterlopen kan de
kan
op mate
op kan deze
deze van
op wijze deze wijze begroeiing
k wijze kM redelijk redelijk is opgenomen
kM goed redelijk worden goed goed worden [Lit.
worden
benaderd
6]. Voor niet
met de
al te
formule:
sterk begroeide
kM = 0,3 ×
waterlopen
V0, waarin
kan
V0 het
op
percentage
deze wijze kM M openwater
redelijk
(niet
goed
begroeide
worden
benaderd 6]. Voor niet
benaderd met de al te
met formule: sterk begroeide
de formule: kM formule:
= kkM 0,3
= 0,3 = × waterlopen
0,3 x
V0, V × , waarin
waarin kan
V0, waarin V0 V het
het op
percentage V0
percentage deze wijze
het percentage openwater
openwater kM redelijk
openwater (niet begroeide
(niet goed
(niet begroeide worden
begroeide
deel)
benaderd
van het
met
totale
de formule: kM dwarsprofiel
= M is.
0,3 × V0, waarin V0 het percentage openwater (niet begroeide
0 0
deel) benaderd
deel) van
deel)
het met
van van
totale de formule:
het totale dwarsprofiel kM =
dwarsprofiel is. 0,3 × V0, waarin V0 het percentage openwater (niet begroeide
deel) van het totale dwarsprofiel is. is. is.
deel) van het totale dwarsprofiel is.
De voorwaarde voor het gebruik van de Manningformule is dat de stroming volledig turbulent is
De voorwaarde De De voorwaarde voor voor het
voor
gebruik het gebruik van
van
de van de
Manningformule de Manningformule is
is
dat
dat is de
de dat stroming
stroming de stroming volledig
volledig volledig turbu-
turbulent turbulent is is
en
De
de
voorwaarde
grens voor
voor
toepassing
het gebruik
(in de
van
VS)
de
luidt:
Manningformule 6 is dat −13
de
n
en de en grens
lent de grens is
voor
en de voor toepassing
grens toepassing voor toepassing
(in de (in VS) de (in
luidt: 6 R S ≥ 1,
9 10
VS) de VS) luidt: 6
−13
[Lit.
stroming
28].
volledig turbulent is
De voorwaarde voor het gebruik van de Manningformule −13
en de grens voor toepassing (in de VS) luidt: luidt: n 6 Rn
S ≥ R1
,
is
9S
10
dat de −13
≥ 1,
9 10
[Lit. stroming 28]. volledig turbulent is
n R S ≥ 1,
9 10 [Lit. 28]. [Lit. 28].
en de grens voor toepassing (in de VS) luidt: 6
−13
n R S ≥ 1,
9 10 [Lit. 28].
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3 1/2
R ⋅ S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2 1/2
R ⋅ S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
( ) 2
5.3.2 bepAling DebieT
5.3.2 Nadat Bepaling de gemiddelde debiet snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het dwars-
Nadat de profiel gemiddelde en de gemiddelde snelheid snelheid is berekend, de afvoer Q kan worden uit berekend: de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de
Of
gemeten
als de gemeten
grootheden
grootheden
worden
worden
gebruikt,
gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule De formule van Riggs van Riggs geeft geeft een een vereenvoudiging van de de verhangmethode voor steile voor beken, steile beken,
waarbij waarbij het niet het nodig niet nodig is de ruwheid is de ruwheid van van de waterloop de waterloop te te schatten. De afvoer wordt gerela- gerelateerd
aan de oppervlakte teerd aan de oppervlakte van het dwarsprofiel van het dwarsprofiel en het verhang en het verhang van de van waterspiegel de waterspiegel [Lit. [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 ( log ) S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen Berekeningen te komen van de met afvoer waarden Q volgens die deze worden vereenvoudigde gevonden verhangmethode als wel gebruik blijken wordt redelijk gemaakt van een
goed overeen geschatte te komen ruwheidscoëfficiënt.
met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
5.3.3 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Voor Voor de de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn: zijn:
• afstandmeters (meetlint/digitaal)
• positiebepaling afstandmeters (theodoliet/DGPS)
(meetlint/digitaal)
• waterstandsmeters positiebepaling (peilschaal/digitaal)
(theodoliet/DGPS)
• waterdieptemeters waterstandsmeters (meetstok/digitaal)
(peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
( )
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
( )
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
( )
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
47
47

oktober 2009 STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.3.4
5.3.4
5.3.4 OnnAuWKeurigheiD Onnauwkeurigheid
Onnauwkeurigheid
DebieT debiet
debiet
De nauwkeurigheid De nauwkeurigheid van de van afvoerbepaling de afvoerbepaling volgens volgens de verhangmethode de verhangmethode neemt toe, als de oevers
De nauwkeurigheid van de afvoerbepaling volgens de verhangmethode neemt toe, als de oevers
en bedding oevers in en het bedding meettraject in het meettraject stabiel zijn, stabiel het meettraject zijn, het meettraject recht is recht met is een met uniform een uniform dwarsprofiel
en bedding in het meettraject stabiel zijn, het meettraject recht is met een uniform dwarsprofiel
en vrij is dwarsprofiel van obstakels en vrij en is andere van obstakels verstoringen. en andere De verstoringen. lengte van De het
en vrij is van obstakels en andere verstoringen. De lengte van het lengte traject
traject van moet
moet het traject aan
aan moet de volgende
de volgende
voorwaarden
voorwaarden aan de voldoen
voldoen volgende [Lit.
[Lit. voorwaarden 3]:
3]: voldoen [Lit. 3]:
- ≥ 75
- ≥ 75 • maal
maal ≥ 75 de
de maal waterdiepte,
waterdiepte,
de waterdiepte,
- ≥ 5
- ≥ 5 •maal maal ≥ 5 de
de maal breedte
breedte de breedte op de
op de op waterspiegel,
waterspiegel,
de waterspiegel,
- ≥ 300
- ≥ 300 • meter
meter ≥ 300 meter (bij voorkeur),
(bij voorkeur), (bij voorkeur),
- het
- het •te meten
te meten het te meten verval
verval verval moet
moet moet minimaal
minimaal minimaal 0,15
0,15 0,15 m bedragen.
bedragen.
Voor de Voor bepaling de bepaling van van het debiet met met de verhangmethode de verhangmethode
Voor de bepaling van het debiet met de verhangmethode met de Manningformule met de Manningformule
met de Manningformule (1) respec- (1)
(1)
respectievelijk
respectievelijk tievelijk de
de Chézy
Chézy formule
formule (2) (2)
(2) geldt: geldt:
geldt:
1
(1) Q
(1) =
⋅ 2/3
R2/3
⋅ 1/2
S1/2
⋅
A of (2)
of (2) Q
=
C
⋅ 1/
2 1/2
R1/
2 ⋅ S1/2
⋅
A
De toevallige De toevallige fout is fout dan
De toevallige fout is dan
is als
als
dan volgt
volgt
als volgt gedefinieerd:
gedefinieerd:
gedefinieerd:
met: met: rQ = totale fout in het debiet (%)
met: rQ = totale fout in het debiet (%)
rn = r = totale fout in het debiet (%)
Q fout in het schatten van de coëfficiënt van Manning (%)
rn = fout in het schatten van de coëfficiënt van Manning (%)
rR = r = fout in het schatten van de coëfficiënt van Manning (%)
n fout in de bepaling van de gemiddelde hydraulische straal (%)
rR = fout in de bepaling van de gemiddelde hydraulische straal (%)
rS = r = fout in de bepaling van de gemiddelde hydraulische straal (%)
R fout in het meten van het energieverhang (%)
rS = fout in het meten van het energieverhang (%)
rA = r = fout in het meten van het energieverhang (%)
S fout in de bepaling van de gemiddelde natte doorsnede (%)
rA = fout in de bepaling van de gemiddelde natte doorsnede (%)
r = fout in de bepaling van de gemiddelde natte doorsnede (%)
A
Hoewel ieder van de fouten rR, rS en rA al gauw 5 à 7,5 % zullen bedragen, is de kans op het
Hoewel ieder van de fouten rR, rS en rA al gauw 5 à 7,5 % zullen bedragen, is de kans op het
verkeerd Hoewel inschatten ieder van van de de fouten Manning r , r en r al gauw 5 à 7,5 % zullen bedragen, is de kans op het
R S coëfficiënt A (n) meestal veel groter. Bij een aangenomen
verkeerd inschatten van de Manning coëfficiënt (n) meestal veel groter. Bij een aangenomen
fout rn = verkeerd 15 à 35 inschatten %, wordt van de de fout Manning in de coëfficiënt debietbepaling (n) meestal rQ = veel 20 groter. à 40 %. Bij een aangenomen
fout rn = 15 à 35 %, wordt de fout in de debietbepaling rQ = 20 à 40 %.
fout r = 15 à 35 %, wordt de fout in de debietbepaling r = 20 à 40 %.
n Q
5.3.5
5.3.5
5.3.5 mOgelijKheDen Mogelijkheden
Mogelijkheden
en beperKingen en
en
beperkingen
beperkingen
De verhangmethode De verhangmethode wordt wordt algemeen als een een “ad hoc” "ad methode hoc" methode gezien, vanwege gezien, de vanwege onbe- de
De verhangmethode wordt algemeen als een "ad hoc" methode gezien, vanwege de
onbetrouwbaarheid trouwbaarheid in in het meten van van het het verhang verhang en het en schatten het schatten van de ruwheid van de en wordt ruwheid alleen en wordt
onbetrouwbaarheid in het meten van het verhang en het schatten van de ruwheid en wordt
alleen gebruikt wanneer meer meer nauwkeurige methoden, methoden, zoals de zoals velocity-area de velocity-area methode, niet methode, toepas- niet
alleen gebruikt wanneer meer nauwkeurige methoden, zoals de velocity-area methode, niet
toepasbaar baar zijn. De De methode kan worden kan worden gebruikt gebruikt om zowel om piekafvoeren zowel piekafvoeren als wat minder als hogere wat minder
toepasbaar zijn. De methode kan worden gebruikt om zowel piekafvoeren als wat minder
hogere afvoeren te te bepalen voor voor uniforme uniforme en minder en minder uniforme uniforme trajecten. trajecten.
hogere afvoeren te bepalen voor uniforme en minder uniforme trajecten.
5.3.6 vOOrbeelDen
5.3.6
5.3.6
De Voorbeelden
Voorbeelden
verhangmethode wordt wereldwijd toegepast om piekafvoeren te berekenen na passage
De verhangmethode van een hoogwatergolf. wordt wereldwijd De ideale toepassing toegepast is om een situatie piekafvoeren waarbij te op berekenen beide oevers na van passage een van
De verhangmethode wordt wereldwijd toegepast om piekafvoeren te berekenen na passage van
een hoogwatergolf. uniforme waterloop De ideale het profiel toepassing behorende is bij een de hoogwatergolf situatie waarbij is vastgelegd op beide met hoogwater- oevers van een
een hoogwatergolf. De ideale toepassing is een situatie waarbij op beide oevers van een
uniforme merken. waterloop Met de formule het profiel van Manning behorende of Chézy bij is dan de eenvoudig hoogwatergolf de afvoer te is berekenen vastgelegd
uniforme waterloop het profiel behorende bij de hoogwatergolf is vastgelegd op met
met
hoogwatermerken.
hoogwatermerken. basis van de helling, Met de
Met de de dwarsdoorsnede formule van Manning
formule van Manning en de hydraulische of Chézy
of Chézy straal is
is [Lit. dan
dan 24]. eenvoudig de afvoer te
eenvoudig de afvoer te
berekenen
berekenen In Nederland op basis
op basis wordt van de
van de de helling,
helling, methode de
de zelden dwarsdoorsnede
dwarsdoorsnede toegepast. en de hydraulische straal [Lit. 24].
en de hydraulische straal [Lit. 24].
In Nederland wordt de methode zelden toegepast.
In Nederland wordt de methode zelden toegepast.
5.3.7 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaard die betrekking heeft op de verhangmethode (slope-area-method) is de
5.3.7
5.3.7
ISO-standaarden
ISO-standaarden
volgende:
De ISO-standaard die betrekking heeft op de verhangmethode (slope-area-method) is de
De ISO-standaard • ISO 1070: die Slope-area betrekking method heeft op de verhangmethode (slope-area-method) is de
volgende: ISO 1070: Slope-area method
volgende: ISO 1070: Slope-area method
48
Q
n
R
2
3
S
1
2
2 2 2 2
(1) 2 2 2 2
(1) r Q
=
r
rn
n +
r
rR
R +
r
rS
S +
r
rA
of (2)
A of (2)
r
R
Q
48
48
=
S
2
C2
C
r
1
+
r
2
2
R2
R
1
+
r
2
2
S2
S
+
r
2
A2
A

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.4 Verdunningsmethode
5.4 Verdunningsmethode
5.4 verDunningSmeThODe
In waterlopen waar het dwarsprofiel moeilijk meetbaar is, of waar de stroomsnelheden te hoog
In waterlopen waar het dwarsprofiel moeilijk meetbaar is, of waar de stroomsnelheden te
zijn om met normale snelheidsmeters te kunnen meten, kan de verdunningsmethode worden
In waterlopen hoog zijn waar om het met dwarsprofiel normale snelheidsmeters moeilijk meetbaar te kunnen is, meten, of waar kan de verdunningsmethode
stroomsnelheden te hoog
toegepast. Deze methode is gebaseerd op het principe van continuïteit: de hoeveelheid water
zijn om worden met normale toegepast. snelheidsmeters Deze methode is te gebaseerd kunnen op meten, het principe kan de van verdunningsmethode continuïteit: de hoeveel- worden
en tracermateriaal die een sectie passeert, moet ook de volgende sectie passeren. De stroming
toegepast. heid Deze water methode en tracermateriaal is gebaseerd die een op sectie het passeert, principe moet van ook continuïteit: de volgende de sectie hoeveelheid passeren. water
wordt stationair verondersteld gedurende de meting. Er zijn verschillende
en tracermateriaal De stroming die wordt een stationair sectie passeert, verondersteld moet gedurende ook de de volgende meting. sectie Er zijn passeren. verschillende De ver- stroming
verdunningsmethoden, waarvan de meest gangbare is behandeld in dit hoofdstuk. Overigens
wordt dunningsmethoden, stationair verondersteld waarvan de meest gedurende gangbare is de behandeld meting. in dit hoofdstuk. Er zijn Overigens verschillende
wordt de verdunningsmethode weinig toegepast in Nederland. De methode is zeer geschikt voor
verdunningsmethoden, wordt de verdunningsmethode waarvan de weinig meest toegepast gangbare in Nederland. is behandeld De methode in dit hoofdstuk. is zeer geschikt Overigens
bergbeken en snelstromende ondiepe beken die moeilijk bereikbaar zijn en waterlopen die in de
wordt de voor verdunningsmethode bergbeken en snelstromende weinig toegepast ondiepe beken in Nederland. die moeilijk bereikbaar De methode zijn is en zeer waterlopen geschikt voor
stroomrichting een sterk wisselend dwarsprofiel hebben.
bergbeken die en in de snelstromende stroomrichting ondiepe een sterk beken wisselend die dwarsprofiel moeilijk bereikbaar hebben. zijn en waterlopen die in de
stroomrichting een sterk wisselend dwarsprofiel hebben.
5.4.1 principe Principe verDunningSmeThODe verdunningsmethode en bepAling en DebieT bepaling debiet
Continue cOnTinue toevoeging TOevOeging tracer TrAcer
Voor de
Voor
tracer
de
geldt
tracer
de
geldt
volgende
de volgende
massabalans
massabalans
gedurende
gedurende de
de
meting:
meting:
Q ⋅ C0
+ Qt
⋅ C A = (Q + Qt
) ⋅ C B
Hieruit kan de afvoer van de waterloop worden berekend, indien C0, CA, CB en Qt bekend zijn:
Hieruit kan de afvoer van de waterloop worden berekend, indien C , C , C en Q bekend
0 A B t
zijn: C A - C B
Q=
Qt
CB
- C0
⋅
5.4.1 Principe verdunningsmethode en bepaling debiet
Continue toevoeging tracer
Voor de tracer geldt de volgende massabalans gedurende de meting:
Q ⋅ C0
+ Qt
⋅ C A = (Q + Qt
) ⋅ C B
Hieruit kan de afvoer van de waterloop worden berekend, indien C0, CA, CB en Qt bekend zijn:
C A - C B
Q=
Qt
met: Q : Cdebiet
B - C0
waterloop (m3/s)
⋅
Qt : debiet toegevoegde traceroplossing [m 3 /s]
met:
Q : debiet waterloop (m3/s)
Q : debiet toegevoegde traceroplossing [m
t 3 met: Q : debiet waterloop (m3/s)
C0 : natuurlijke concentratie rivierwater [mg/l]
Qt : debiet toegevoegde traceroplossing [m
CA : concentratie traceroplossing bij punt /s] A [mg/l]
CB C : concentratie : natuurlijke rivierwater concentratie bij rivierwater punt B na [mg/l] volledige menging [mg/l]
0
C : concentratie traceroplossing bij punt A [mg/l]
A
C : concentratie rivierwater bij punt B na volledige menging [mg/l]
B 3 /s]
C0 : natuurlijke concentratie rivierwater [mg/l]
CA : concentratie traceroplossing bij punt A [mg/l]
CB : concentratie rivierwater bij punt B na volledige menging [mg/l]
Figuur 5-15 principe cOnTinue TOevOeging verDunningSmeThODe
Figuur 5-15 Principe continue toevoeging verdunningsmethode
Een voorwaarde voor Figuur de 5-15 uitvoering Principe van continue een betrouwbare toevoeging verdunningsmethode
meting volgens deze methode is, dat
de natuurlijke zoutconcentratie van het rivierwater C0 niet buitensporig hoog is en dat het
Een voorwaarde Een voorwaarde voor de voor uitvoering de uitvoering van van een betrouwbare meting volgens deze deze methode methode is, dat is, dat
debiet van de tracertoevoeging minstens 0,02% bedraagt van de geschatte afvoer.
de natuurlijke de natuurlijke zoutconcentratie van van het het rivierwater C0 C niet buitensporig hoog hoog is en is dat en het dat het
0
Vereenvoudigde
debiet van debiet de van tracertoevoeging de
continue
tracertoevoeging
toevoeging
minstens 0,02% bedraagt van de de geschatte afvoer. afvoer.
De
Vereenvoudigde
afvoer van de waterloop
continue
wordt
toevoeging
nu berekend volgens:
De afvoer van de waterloop wordt nu berekend volgens:
49
49
49

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009
vereenvOuDigDe cOnTinue TOevOeging
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009
De afvoer van de waterloop wordt nu berekend volgens:
Handboek debietmeten in open waterlopen
Q=
Q
Q=
Q
met:
t ⋅
t ⋅
V
V
V
t
t
Q : debiet waterloop (m3 /s)
Q : debiet toegevoegde traceroplossing [m
t 3 /s]
V : volume rivierwater [m3 ]
V : volume tracer oplossing [m
t 3 met: Q : debiet waterloop (m
]
3 /s)
Qt : debiet toegevoegde traceroplossing [m 3 /s]
V : volume rivierwater [m 3 ]
Vt : volume tracer oplossing [m 3 met: Q : debiet waterloop (m
]
3 /s)
Qt : debiet toegevoegde traceroplossing [m 3 /s]
V : volume rivierwater [m 3 ]
Vt : volume tracer oplossing [m 3 ]
Lit. 24 beschrijft de praktische uitvoering van deze vereenvoudigde methode.
Lit. 24 beschrijft de praktische uitvoering van deze vereenvoudigde methode.
Puntlozing tracer
De zoutverdunningsmethode punTlOzing TrAcer is een methode waarbij een bekende massa van een substantie
(normaalgesproken De zoutverdunningsmethode keukenzout) op is een één methode punt in waarbij het water een bekende wordt massa geloosd. van Benedenstrooms, een substantie op
de locatie (normaalgesproken waar de substantie keukenzout) over op het één gehele punt in doorstroomoppervlak het water wordt geloosd. is Benedenstrooms,
verspreid, wordt het
verloop op van de locatie de concentratie waar de substantie van over deze het substantie gehele doorstroomoppervlak over de meettijd is verspreid, T bepaald. wordt het Door de
toegevoegde verloop massa van de M concentratie te delen door van deze de integraal substantie van over het de meettijd concentratieverloop T bepaald. Door in de de toege- tijd C(t) ten
opzichte voegde van de massa beginconcentratie M te delen door C0, de integraal kan het debiet van het worden concentratieverloop bepaald: in de tijd C(t) ten
opzichte van de beginconcentratie C , kan het debiet worden bepaald:
0 M
Q =
T
∫ C t − C0
⋅ dt
0
Bij het toepassen van deze meetmethode is de voorwaarde dat de achtergrondconcentratie
C

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De afstand Figuur van 5-16 het punt Voorbeeld waar de van tracer concentratieverloop wordt ‘losgelaten’ in moet de tijd ver van genoeg een puntlozing benedenstrooms
liggen om zeker te zijn van volledige menging van de tracer in het water. Met de onderstaande
De afstand
formule
van
van
het
Rimmer
punt waar
kan de
de
minimale
tracer wordt
afstand
'losgelaten'
tussen lozingspunt
moet ver
en
genoeg
meetpunt
benedenstrooms
worden
liggen om
bepaald:
zeker te zijn van volledige menging van de tracer in het water. Met de onderstaande
formule van Rimmer kan de minimale afstand tussen lozingspunt en meetpunt worden bepaald:
0,
13 ⋅ B
L ≥
waarin B = waterloopbreedte, C = Chézy-coëffiënt, d = waterdiepte en g = zwaartekrachtsversnelling.
De formule is gebaseerd op een lozing 50 vanaf de oever, als de tracer middenin de
waterloop wordt geloosd moet de halve waterloopbreedte (1/2B) worden gebruikt.
5.4.2 TOepASSen verDunningSmeThODe
cOnTinue TOevOeging TrAcer
Bovenstrooms in het meettraject wordt bij punt A, gedurende een aantal minuten (afhankelijk
van de snelheid van menging) vanaf tijdstip t = 0, een continue en constante hoeveelheid
traceroplossing met concentratie C aan het stromende water toegevoegd (Figuur 5-15).
A
In punt B, voldoende ver benedenstrooms van het injectiepunt waar volledige menging van
rivierwater en traceroplossing kan worden verondersteld, worden met vaste tijdsintervallen
monsters genomen. Na een bepaalde tijd bereikt de concentratie benedenstrooms een maximale,
constante waarde C , hetgeen er op duidt, dat de menging in B volledig is en dat de
B
meting kan worden beëindigd, zie Figuur 5-15.
De toediening van de traceroplossing vindt plaats door middel van een Mariotte fles, zie
Figuur 5-17, waarmee een constant debiet van de oplossing kan worden ingesteld. De met traceroplossing
gevulde Mariotte fles wordt in de gewenste positie geplaatst bij het injectiepunt
(A). Daarna wordt het kraantje geopend en zal de oplossing onder een constante druk h uit
1
de fles stromen. Deze uitstroming Q wordt bij het starten van de meting bepaald (met maat-
t
cylinder en stopwatch) en zo mogelijk nogmaals aan het eind van de meting herhaald.
Figuur 5-17 WerKing mAriOTTe FleS
2
⋅ C ⋅ ( 0,
7 ⋅ C + 2
g ⋅ d
g )
C
<
g
als 4 , 8 < 16
51

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De duur van de toediening hangt af van de tijd die nodig is om in het bemonsteringspunt volledige
menging te bereiken. De capaciteit van de Mariotte fles wordt bepaald door het volume
van de fles (boven de opening van de luchtpijp) en het uitstromende debiet. Dit debiet wordt
bepaald door de druk h en de grootte van de uitstroomopening. De maximale afvoer van
1
een waterloop die kan worden gemeten met een Mariotte fles, inhoud 25 liter, bedraagt circa
0,5 m3 /s. Grotere afvoeren kunnen worden gemeten met behulp van een tank, waarin een
constant niveau wordt gehandhaafd, of met een pomp.
vereenvOuDigDe cOnTinue TOevOeging
In de waterloop zal de afvoer Q de uitstroming van de Mariotte fles Q , met concentratie C t A
en geleidendheid E , verdunnen tot een oplossing met geleidendheid E . In een emmer
CA CA
wordt dit verdunningsproces nagebootst: een kleine hoeveelheid traceroplossing V (1 tot 10
t
ml) wordt nauwkeurig afgemeten met een pipet. Vervolgens wordt zoveel rivierwater V toegevoegd,
totdat de geleidendheid van het mengsel gelijk is aan de gemeten E . De verhouding
CB
V/V is de verdunningsratio.
t
benODigD mATeriAAl:
• 1 Mariotte fles + frame voor installatie boven de waterloop
• 1 trechter
• 2 tanks/emmers (10 tot 12 liter)
• 1 roerstok
• 2 maatcylinders (500 ml)
• 2 pipetten (2 ml en 5 ml)
• 1 stopwatch
• 1 geleidendheidsmeter (bereik 0 tot 5000 μS/cm)
• kleurstof (uranine)
• zout (ongeveer 8 kg per meting bij een Mariotte fles van 25 liter). In verband met de gewenste
nauwkeurigheid streven naar maximale concentratie, d.w.z.: zo veel zout gebruiken
dat net niet alles oplost. De maximale oplosbaarheid van zout is 350 kg/m3 bij 15o C.
meeTprOceDure bij vereenvOuDigDe cOnTinue TOevOeging
1 Selecteer een locatie volgens de criteria genoemd in par. 5.4.4.
2 Voeg tracer toe in het injectiepunt, teneinde de plaats van het bemonsteringspunt te bepalen.
3 Maak de Mariotte fles, trechter, emmers, roerstok, maatcylinders en pipetten schoon.
4 Bereid de traceroplossing in één van de emmers door bijvoorbeeld circa 8 kg NaCl goed te
mengen met circa 25 liter rivierwater en giet het in de Mariotte fles.
5 Giet rivierwater in een tweede emmer en meet de geleidendheid E (normale waarde tussen
C0
100 en 500 μS/cm).
6 Plaats de Mariotte fles in de goede positie waar de zoutoplossing aan het rivierwater wordt
toegevoegd (injectiepunt).
7 Open het kraantje en meet de uitstroming met een maatcylinder en stopwatch. Herhaal deze
meting, het gemiddelde is de waarde voor de uitstroming Q . Bewaar de cylinder met de zout-
t
oplossing.
8 Meet in het bemonsteringspunt de geleidendheid met een tijdsinterval van 15 seconden
(nodig: geleidendheidsmeter en stopwatch). Noteer de gemeten waarden.
9 Stop de meting (en de tracertoediening) als de geleidendheid een constante waarde heeft
bereikt. Dit is de maximale waarde E .
CB
10 Pipetteer een exacte hoeveelheid V van de bij 7. bewaarde zoutoplossing in een schone
t
emmer.
52

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
11 Meet met een maatcylinder bekende hoeveelheden origineel rivierwater af en meng deze met
de afgemeten zoutoplossing, totdat de geleidendheid van dit mengsel gelijk is aan de bij 9.
gemeten E . Noteer de toegevoegde hoeveelheden, de totale hoeveelheid rivierwater V die
CB
uiteindelijk is toegevoegd.
12 Bereken de afvoer van de waterloop, zie paragraaf 5.4.1.
5.4.3 geSchiKTe TrAcerS
oktober 2009 Het meten van de concentraties kan op verschillende manieren, Handboek afhankelijk debietmeten van de gebruikte in open waterlopen
tracer:
• kleurstoffen, bijvoorbeeld uranine: concentraties worden gemeten met een fluorimeter,
- kleurstoffen, bijvoorbeeld uranine: concentraties worden gemeten met een fluorimeter,
• zouten, bijvoorbeeld keukenzout (NaCl): concentraties worden bepaald door middel van
- zouten, bijvoorbeeld keukenzout (NaCl): concentraties worden bepaald door middel van
titratie of via meting van geleidendheid en temperatuur,
titratie of via meting van geleidendheid en temperatuur,
• radioactieve tracers: concentraties worden bepaald met een deeltjesteller.
- radioactieve tracers: concentraties worden bepaald met een deeltjesteller.
Een tracer dient te voldoen aan de volgende voorwaarden:
Een tracer dient te voldoen aan de volgende voorwaarden:
• goed oplosbaar,
- goed oplosbaar,
• geen adsorptie aan andere in het rivierwater aanwezige materialen, bodemsedimenten
- geen adsorptie aan andere in het rivierwater aanwezige materialen, bodemsedimenten of
of vegetatie,
vegetatie,
• niet milieu-verontreinigend (snel afbreekbaar),
- niet milieu-verontreinigend (snel afbreekbaar),
• lage kosten.
- lage kosten.
In veel gevallen kan bijvoorbeeld landbouwzout worden gebruikt, waarbij de concentraties
In veel gevallen kan bijvoorbeeld landbouwzout worden gebruikt, waarbij de concentraties
worden bepaald met behulp van een geleidendheidsmeter.
worden bepaald met behulp van een geleidendheidsmeter.
Een geschikte gemiddelde NaCl concentratie die met een geleidendheidsmeter wordt geme-
Een geschikte gemiddelde NaCl concentratie die met een geleidendheidsmeter wordt gemeten is
ten is ongeveer 0,1 gr/l. Voorafgaand aan een meting moet het debiet worden geschat om een
ongeveer 0,1 gr/l. Voorafgaand aan een meting moet het debiet worden geschat om een indruk
indruk te verkrijgen van de hoeveelheid tracer die nodig is. Voor een eenmalige puntlozing
te verkrijgen van de hoeveelheid tracer die nodig is. Voor een eenmalige puntlozing duurt de
duurt de concentratiegolf circa 5 à 10 minuten (300 tot 600 seconden) zodat een tracer massa
concentratiegolf circa 5 à 10 minuten (300 tot 600 seconden) zodat een tracer massa nodig is
nodig is van:
van:
M[ gr]
= Q[
l / s]
⋅ 600[
s]
⋅ 0,
1[
gr / l]
Deze tracermassa
Deze tracermassa
wordt
wordt
gemengd
gemengd
met
met
water
water
alvorens
alvorens
het
het te
te
lozen
lozen
in
in
de
de
waterloop.
waterloop.
5.4.4 geSchiKT Geschikt meeTTrAjecT meettraject
In het gekozen meettraject mag geen toe- of afvoer van water via bijvoorbeeld zijrivieren
In het gekozen meettraject mag geen toe- of afvoer van water via bijvoorbeeld zijrivieren
plaatsvinden en moet de stroming turbulent zijn. De lengte van het meettraject moet vol-
plaatsvinden en moet de stroming turbulent zijn. De lengte van het meettraject moet voldoende
doende zijn voor een volledige menging van het rivierwater met de traceroplossing over het
zijn voor een volledige menging van het rivierwater met de traceroplossing over het hele
hele dwarsprofiel.
dwarsprofiel.
Voor een punttoediening in een smalle rivier (breedte kleiner dan 10 meter) kan een indicatie
Voor een punttoediening in een smalle rivier (breedte kleiner dan 10 meter) kan een indicatie
van de minimale menglengte Y , nodig voor volledige menging, worden berekend volgens
min van de minimale menglengte Ymin, nodig voor volledige menging, worden berekend volgens de
de vergelijking van Rimmar, zie Tabel 5-3.
vergelijking van Rimmar, zie Tabel 5-3.
In het veld kan de benodigde menglengte worden bepaald door toediening van een kleur-
In het veld kan de benodigde menglengte worden bepaald door toediening van een kleurstof,
stof, bijvoorbeeld uranine. Op het oog kan worden bepaald op welke afstand vanaf het injec-
bijvoorbeeld uranine. Op het oog kan worden bepaald op welke afstand vanaf het injectiepunt
tiepunt volledige menging over het dwarsprofiel is verkregen. In het algemeen kan de men-
volledige menging over het dwarsprofiel is verkregen. In het algemeen kan de menglengte
glengte worden verkort, door de tracer over de volledige breedte van de waterloop verspreid
worden verkort, door de tracer over de volledige breedte van de waterloop verspreid toe te
toe te dienen.
dienen.
breedte b [m] n [s/m 53
1/3 ] diepte d [m] Ymin [m] afvoerbereik Q [m 3 /s]
0,50 0,07 0,15 9 circa 0,02 - 0,10
2,00 0,05 0,35 90 circa 0,5 - 1,5
Een praktische benadering is ook wel: Ymin = 25 ⋅ B bij grotere breedte

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 5-3 minimAle menglengTen bij gebruiK verDunningSmeThODe
breedte b [m] n [s/m 1/3 ] diepte d [m] Y min [m] afvoerbereik Q [m 3 /s]
0,50 0,07 0,15 9 circa 0,02 - 0,10
oktober 2009 2,00 0,05 0,35 90 Handboek debietmeten circa 0,5 - 1,5 in open waterlopen
oktober 2009
een praktische benadering is ook wel: y = 25 × b bij grotere breedte
min
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.4.5 oktober 5.4.5 2009 OnnAuWKeurigheiD Onnauwkeurigheid DebieT debiet
Handboek debietmeten in open waterlopen
5.4.5 Onnauwkeurigheid debiet
Voor een
Voor
debietmeting
een debietmeting
met
met
de oplossingmethode
de oplossingmethode
of
of
tracermethode
tracermethode is
is
het
het
uitgangspunt
uitgangspunt
voor
voor de
5.4.5 Voor een
foutenberekening
de Onnauwkeurigheid debietmeting foutenberekening met de de formule, oplossingmethode
de formule, debiet of tracermethode is het uitgangspunt voor de
foutenberekening 5.4.5 Onnauwkeurigheid de formule, debiet
Voor een debietmeting f ( C A ) met de oplossingmethode of tracermethode is het uitgangspunt voor de
Voor een Qdebietmeting = Qt
⋅ f ( C ) met waarin de Qt
oplossingmethode = het toegevoegde of tracermethode debiet met tracer, is het CA
uitgangspunt = tracerconcentratie voor de
foutenberekening A
Q = Qt
⋅ f de ( C formule,
foutenberekening de Bformule,
) waarin Qt = het toegevoegde debiet met tracer, CA = tracerconcentratie
f ( CB
)
op locatie A en CB = tracerconcentratie op locatie B. De totale stochastische fout in het debiet
waarin Q
f ( C
= het A )
toegevoegde debiet met tracer, C = tracerconcentratie op locatie A en C =
is, op locatie Q = A Qen
t ⋅ CB t f ( C=
Atracerconcentratie
) waarin Qt = het toegevoegde op locatie A B. debiet De totale met stochastische tracer, CA = tracerconcentratie
fout in het B debiet
Q = Q
is, tracerconcentratie t ⋅ f ( CB
) waarin Qt = het toegevoegde debiet met tracer, CA = tracerconcentratie
f ( C op locatie B. De totale stochastische fout in het debiet is,
B )
op locatie A en CB = tracerconcentratie op locatie B. De totale stochastische fout in het debiet
op locatie 2 2 2 2
is, r A
Q = en CB rQ2
+ = r tracerconcentratie
C + rC
+ r op locatie B. De totale stochastische fout in het debiet
t 2A
2B
i2
is, rQ
= rQ
+ rC
+ rC
+ ri
t
met: rQ = totale 2 fout 2 in het 2 debiet 2 (%)
met: rQ r
met: Q = totale rQ2
+ fout rC2
+ in rChet
2 + debiet ri
2
rQt r
(%)
= fout t in het A toegevoegd B
Q = rQ
+ rC
+ rC
+ r debiet (%)
t A B i
rQt = r fout
= totale
in het
fout
toegevoegd
in het debiet (%)
debiet (%)
rCA met:
= Q fout in de tracerconcentratie op locatie A(%)
rQ =
rCA r= totale
fout
= fout
in
fout
in
de
in
het
tracerconcentratie
het debiet (%)
met: rQ =
rCB =
totale toegevoegd debiet (%)
Qt fout in
fout
de
in
gemeten
het debiet
tracerconcentratie
(%) op locatie A(%)
op locatie B (%)
rQt = fout in het toegevoegd debiet (%)
rCB rQt ri =
= r= = fout in de tracerconcentratie op locatie A(%)
CA totale
fout in instrumentele
het de gemeten toegevoegd tracerconcentratie
fout
debiet
(%)
(%) op locatie B (%)
rCA = fout in de tracerconcentratie op locatie A(%)
ri rCA = r= totale fout = fout in instrumentele
in de de tracerconcentratie gemeten tracerconcentratie
fout (%) op locatie op locatie A(%) B (%)
rCB = CB fout in de gemeten tracerconcentratie op locatie B (%)
rCB De ISO-standaard r= = fout totale in instrumentele fout (%)
i 9555
de gemeten
doet geen
tracerconcentratie
duidelijke uitspraak
op locatie
over
B (%)
de toevallige fout rQ in de
ri = totale instrumentele fout (%)
De ISO-standaard ri 9555 doet geen duidelijke uitspraak over de toevallige fout rQ in de
afvoerbepaling
= totale
met
instrumentele
de verdunningsmethode.
fout (%)
Uit simultaan uitgevoerde debietmetingen met
afvoerbepaling
deze en De andere ISO-standaard
met de
methoden 9555
verdunningsmethode.
doet (velocity-area geen duidelijke methode uitspraak
Uit simultaan
en over met de meetstuwen) toevallige
uitgevoerde
fout rdebietmetingen kan in de afvoer-
met
De Q globaal worden
deze
ISO-standaard
en
geconcludeerd, bepaling
andere
met
methoden
9555 doet
dat de de verdunningsmethode.
(velocity-area
geen duidelijke
toevallige fout, Uit
methode
uitspraak
mits simultaan
en
de uitgevoerde
met
over
meetstuwen)
de toevallige
verdunningsmethode debietmetingen
kan
zorgvuldig met
globaal
fout rQ
deze
worden
in de
De ISO-standaard 9555 doet geen duidelijke uitspraak over de toevallige fout rQ in
wordt
de
afvoerbepaling met de verdunningsmethode. Uit simultaan uitgevoerde debietmetingen met
geconcludeerd,
uitgevoerd,
afvoerbepaling en andere
dat
rQ =
met methoden
de toevallige
3 à 6
de
%
verdunningsmethode.
bedraagt. (velocity-area
fout,
methode
mits
en Uit met
de simultaan meetstuwen)
verdunningsmethode uitgevoerde kan globaal debietmetingen worden
zorgvuldig
gecon-
wordt met
deze en andere methoden (velocity-area methode en met meetstuwen) kan globaal worden
uitgevoerd, deze en rQ cludeerd, andere =
dat
3 methoden à
de
6
toevallige
% bedraagt. (velocity-area fout, mits de methode verdunningsmethode en met meetstuwen) zorgvuldig wordt kan uitgevoerd, globaal worden
geconcludeerd, dat de toevallige fout, mits de verdunningsmethode zorgvuldig wordt
geconcludeerd,
Voor een r = 3 à 6 % bedraagt.
uitgevoerd, Q puntlozing
dat
is
de
het
toevallige
uitgangspunt
fout,
voor de
mits
foutenberekening
de verdunningsmethode
de formule:
zorgvuldig wordt
rQ = 3 à 6 % bedraagt.
uitgevoerd, Voor een puntlozing rQ = 3 à is 6 % het bedraagt. uitgangspunt voor de foutenberekening de formule:
M M
Q =
=
T M M
⋅
A
B
Voor een puntlozing is het uitgangspunt waarin voor M = de de foutenberekening toegevoegde massa de formule: van de tracer, C = de
Voor een Qpuntlozing = is het uitgangspunt = C T waarin voor M de = foutenberekening de toegevoegde massa de formule:
Voor een puntlozing T is het uitgangspunt voor de foutenberekening de formule: van de tracer, C = de
∫[
C(
t)
− C0
] ⋅ dt C ⋅T
0∫
[ C(
t)
M−
C0
] ⋅ dt M
Q = M
0
= M waarin M = de toegevoegde massa van de tracer, C = de
gesommeerde Q = T tracerconcentratie = C ⋅Tover
waarin de meettijd M = de T. toegevoegde De totale stochastische massa van de fout tracer, in het C debiet = de
T
gesommeerde is, ∫[
Ctracerconcentratie
( t)
− C0
] ⋅ dt C ⋅Tover
de meettijd T. De totale stochastische fout in het debiet
is,
0∫
[ C(
t)
− C0
] ⋅ dt
0
gesommeerde
waarin M tracerconcentratie
2=
de toegevoegde 2 2 2massa
over
van
de
de
meettijd
tracer, C T.
= de
De
gesommeerde
totale stochastische
tracerconcentratie
fout in
over
het debiet
gesommeerde
is, r Q = rtracerconcentratie
M2
+ rC2
+ rT2
+ r over de meettijd T. De totale stochastische fout in het debiet
i2
is, de r Qmeettijd
= rM
+ T. rDe
C + totale rT
+ stochastische ri
fout in het debiet is,
Uit ervaringen met deze methode wordt gemeld dat voor debieten tot 2000 m
54
3 Uit ervaringen met deze methode wordt gemeld dat voor debieten tot 2000 m
/s de relatieve
fout beperkt kan worden tot 1%.
De geleidendheidsmeter moet vooraf worden gecalibreerd. Dat kan in het veld worden gedaan
in een emmer met bekende tracerconcentratie, bijvoorbeeld 8 gram NaCl oplossen in 1 liter
water. Na meten het watervolume halveren en bijvullen tot 1 l en weer meten; weer halveren
en bijvullen en meten. Deze procedure zeven maal herhalen. De geleidendheid is afhankelijk
3 /s de relatieve
Uit ervaringen met deze methode wordt gemeld dat voor debieten tot 2000 m
fout beperkt kan worden tot 1%.
De geleidendheidsmeter moet vooraf worden gecalibreerd. Dat kan in het veld worden gedaan
in een emmer met bekende tracerconcentratie, bijvoorbeeld 8 gram NaCl oplossen in 1 liter
water. Na meten het watervolume halveren en bijvullen tot 1 l en weer meten; weer halveren
en bijvullen en meten. Deze procedure zeven maal herhalen. De geleidendheid is afhankelijk
van de temperatuur, daarom is het aan te bevelen een geleidendheidsmeter te gebruiken met
temperatuursensor zodat voor de temperatuur automatisch wordt gecorrigeerd.
Wel waarschuwt de ISO-standaard terecht voor de volgende bronnen van systematische fouten:
- Een deel van de tracer-oplossing kan reacties aangaan met andere in het water opgeloste
stoffen, of concentreert zich rondom aanwezige vegetatie of aan sediment, resulterend in
een overschatting van het debiet.
- Bij onregelmatige profielen zullen die profielgedeelten, waar de stroomsnelheid laag is,
(korte verbreding/verdieping) een langere mengtijd vragen dan bij regelmatige profielen.
3 2 2 2 2
r Q = rM
+ rC
+ rT
+ ri
/s de relatieve
fout beperkt kan worden tot 1%.
Uit ervaringen met deze methode wordt gemeld dat voor debieten tot 2000 m
De geleidendheidsmeter moet vooraf worden gecalibreerd. Dat kan in het veld worden gedaan
in een emmer met bekende tracerconcentratie, bijvoorbeeld 8 gram NaCl oplossen in 1 liter
water. Na meten het watervolume halveren en bijvullen tot 1 l en weer meten; weer halveren
en bijvullen en meten. Deze procedure zeven maal herhalen. De geleidendheid is afhankelijk
van de temperatuur, daarom is het aan te bevelen een geleidendheidsmeter te gebruiken met
temperatuursensor zodat voor de temperatuur automatisch wordt gecorrigeerd.
Wel waarschuwt de ISO-standaard terecht voor de volgende bronnen van systematische fouten:
- Een deel van de tracer-oplossing kan reacties aangaan met andere in het water opgeloste
stoffen, of concentreert zich rondom aanwezige vegetatie of aan sediment, resulterend in
een overschatting van het debiet.
- Bij onregelmatige profielen zullen die profielgedeelten, waar de stroomsnelheid laag is,
(korte verbreding/verdieping) een langere mengtijd vragen dan bij regelmatige profielen.
3 2 2 2 2
r Q = rM
+ rC
+ rT
+ ri
/s de relatieve
Uit ervaringen met deze methode wordt gemeld dat voor debieten tot 2000 m
fout beperkt kan worden tot 1%.
De geleidendheidsmeter moet vooraf worden gecalibreerd. Dat kan in het veld worden gedaan
in een emmer met bekende tracerconcentratie, bijvoorbeeld 8 gram NaCl oplossen in 1 liter
water. Na meten het watervolume halveren en bijvullen tot 1 l en weer meten; weer halveren
en bijvullen en meten. Deze procedure zeven maal herhalen. De geleidendheid is afhankelijk
van de temperatuur, daarom is het aan te bevelen een geleidendheidsmeter te gebruiken met
temperatuursensor zodat voor de temperatuur automatisch wordt gecorrigeerd.
Wel waarschuwt de ISO-standaard terecht voor de volgende bronnen van systematische fouten:
- Een deel van de tracer-oplossing kan reacties aangaan met andere in het water opgeloste
stoffen, of concentreert zich rondom aanwezige vegetatie of aan sediment, resulterend in
een overschatting van het debiet.
3 /s de relatieve
fout beperkt kan worden tot 1%.
De geleidendheidsmeter moet vooraf worden gecalibreerd. Dat kan in het veld worden gedaan
in een emmer met bekende tracerconcentratie, bijvoorbeeld 8 gram NaCl oplossen in 1 liter
water. Na meten het watervolume halveren en bijvullen tot 1 l en weer meten; weer halveren
en bijvullen en meten. Deze procedure zeven maal herhalen. De geleidendheid is afhankelijk
van de temperatuur, daarom is het aan te bevelen een geleidendheidsmeter te gebruiken met
temperatuursensor zodat voor de temperatuur automatisch wordt gecorrigeerd.
Wel waarschuwt de ISO-standaard terecht voor de volgende bronnen van systematische fouten:
- Een deel van de tracer-oplossing kan reacties aangaan met andere in het water opgeloste
stoffen, of concentreert zich rondom aanwezige vegetatie of aan sediment, resulterend in
een overschatting van het debiet.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
van de temperatuur, daarom is het aan te bevelen een geleidendheidsmeter te gebruiken met
temperatuursensor zodat voor de temperatuur automatisch wordt gecorrigeerd.
Wel waarschuwt de ISO-standaard terecht voor de volgende bronnen van systematische
fouten:
• Een deel van de tracer-oplossing kan reacties aangaan met andere in het water opgeloste
stoffen, of concentreert zich rondom aanwezige vegetatie of aan sediment, resulterend in
een overschatting van het debiet.
• Bij onregelmatige profielen zullen die profielgedeelten, waar de stroomsnelheid laag is,
(korte verbreding/verdieping) een langere mengtijd vragen dan bij regelmatige profielen.
Onderschatting hiervan leidt tot een te snel beëindigen van de meting, hetgeen eveneens
resulteert in een overschatting van het debiet.
Aangezien deze systematische fouten in de Nederlandse situatie vrijwel niet te vermijden zijn,
zal de fout in de debietbepaling in Nederland eerder in de orde van grootte van r = 5 à 10 %.
Q
5.4.6 mOgelijKheDen en beperKingen
De mogelijkheden voor toepassing liggen bij moeilijk toegankelijke rivier- of beektrajecten en
waterlopen die een (sterk) turbulente stroming hebben. Voor grote waterlopen is de hoeveelheid
tracer wellicht te groot om benedenstrooms te kunnen meten. Een belangrijke beperking
is het verbod op gebruik van tracers. Niet alle tracers kunnen worden gebruikt en een
vergunning van de beheerder is veelal nodig.
5.4.7 vOOrbeelDen
In Nederland wordt de methode zelden toegepast,
FOTO 5-4 cOnTrASTSTOFmeTing: meeTAppArAAT (linKS) en TOevOegen zOuTOplOSSing (rechTS)
(FOTO’S: FlOW-TrOnic)
5.4.8 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaarden die betrekking hebben op de tracermethode zijn de volgende:
• ISO 9555-1: Tracer dilution methods, part 1: general
• ISO 9555-4: Tracer dilution methods, part 4: fluorescent tracers
• ISO 11656: Mixing length of a tracer
55

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.5 velDcAlibrATie vAn AFvOerKunSTWerKen
Afvoerkunstwerken zoals gemalen en stuwen hebben een afvoerrelatie die doorgaans bij de
bouw van het kunstwerk is vastgesteld met ijkmetingen of garantiemetingen. Soms wordt ook
een theoretisch bepaalde afvoerrelatie aangehouden. In de praktijk blijkt echter dat de werkelijke
afvoerrelatie afwijkt van de gebruikte:
• Voor stuwen en inlaten geldt meestal dat de gebruikte standaard afvoerformules niet
geheel overeenkomen met de in het veld gemeten afvoerrelatie. Dit komt onder andere
doordat de vorm van de stuwen of inlaten en de toestroom afwijken van de vorm waar de
standaard formule voor geldt.
• Voor gemalen geldt dat de werkelijke bedrijfsomstandigheden kunnen afwijken van de
omstandigheden van de garantiemeting of dat de ijkmeting heeft plaatsgevonden in de
fabriek. Slijtage en dergelijke zorgen voor verdere afwijkingen.
FOTO 5-5 DebieTmeTing mArKneSSerSluiS, WS zuiDerzeelAnD (FOTO: hKv lijn in WATer)
Met het beschikbaar komen van draagbare digitale akoestische en elektromagnetische
stroomsnelheidsmeters is veldcalibratie van gewone peilregulerende kunstwerken, zoals stuwen,
gemalen en inlaten, goed mogelijk. De gebruikte standaard afvoerformules worden dan
vervangen door in het veld gemeten afvoerrelaties van het kunstwerk en in sommige gevallen
kan de locatie de nevenfunctie van meetlocatie krijgen.
Belangrijk is dat een veldcalibratie onder alle mogelijke omstandigheden kan plaatsvinden,
dus naast de normale afvoer ook bij hogere en extreme afvoer dan wel maximale en minimale
maaldebieten en opvoerhoogten. Een bijkomend voordeel van de veldcalibratie van stuwen
over een groot afvoerbereik is dat bij hoogwater de invloed van verdrinking van de stuwen
direct meegenomen wordt in de nieuwe afvoerrelatie.
Bij de in-situ calibratie van kunstwerken wordt hoofdzakelijk gewerkt volgens de standaard
‘velocity-area’-methode, waarbij gebruikt gemaakt wordt van een eenvoudig handelbare
akoestische stroomsnelheidsmeter (ADC) of een elektromagnetische stroomsnelheidsmeter
(EMS) of de zogeheten varende ADCP-meting.
56

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.5.1 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Voor het uitvoeren van in-situ calibratiemetingen is, afhankelijk van de afmeting van de
waterloop, nodig: een stromingsmeter, een stabiele boot of constructie (brug), een PDA, een
radioverbinding en bijbehorende software.
• Propeller- of schroefstroomsnelheidsmeter
• elektromagnetische sensor (EMS)
• akoestische stroomsnelheidsmeter (ADC)
• akoestische Dopplermeter (ADCP)
Kleinere ondiepe waterlopen zijn het beste te meten met een elektromagnetische snelheidsmeter
(EMS). Akoestische instrumenten werken slecht benedenstrooms van stuwen, vanwege
de vele luchtinsluitingen.
ADCP’s vragen ook om ruimte om te meten; een combinatie van meetinstrumenten tijdens
een in-situ calibratie kan dan gewenst zijn. Horizontale ADCP’s zijn minder geschikt voor
in-situ calibratie i.v.m. de onnauwkeurigheid van een dergelijke meting voor dat doel.
5.5.2 OnnAuWKeurigheiD
Zie over de onnauwkeurigheid wat hierover geschreven is bij de betreffende methode par. 5.1
(velocity area methode) of par. 5.2 (moving-boat methode) of bij het betreffende instrument
par. 7.3.3 (ADCP) of par. 7.3.5 (EMS).
5.5.3 mOgelijKheDen en beperKingen
vOOrDelen vAn in-SiTu cAlibrATie [liT. 18]
• Het kunstwerk wordt bemeten zoals het in de praktijk functioneert. Alle plaatsspecifieke
eigenaardigheden worden meegenomen, bijvoorbeeld bij de onjuiste plaatsing van
een waterstandsmeting (staan vaak te dicht op het kunstwerk) of bij afwijkingen in de gebruikte
constanten voor de aan- en afvoerleiding, alsook het door lokale omstandigheden
anders functioneren van het kunstwerk;
• Het geschikt maken van een bestaande stuw door veldcalibratie is veel goedkoper dan
het inrichten van een nieuw permanent meetpunt. Investeringen zijn niet nodig en extra
beheer en onderhoud evenmin;
• Grote afwijkingen in het functioneren van kunstwerken worden opgemerkt. Er zijn kunstwerken
die anders gedimensioneerd zijn dan in eerste instantie is aangegeven;
• Bij automatisering van de kunstwerken wordt in de telemetrie vaak een standaard
formule ingevoerd. Deze komt niet altijd overeen met de wijze waarop het kunstwerk
functioneert;
• Voordeel van de veldijking met een ADCP of een elektromagnetische stroomsnelheidsmeter
is dat ze redelijk snel uitgevoerd kunnen worden.
nADeel vAn in-SiTu cAlibrATie [liT. 18]
• In eerste instantie wordt alleen het onderste deel van de afvoer-waterstandsrelatie
(Qh-relatie), dat onder normale omstandigheden water afvoert, gemeten. Voor de afvoer
onder extreme omstandigheden moeten zich de juiste omstandigheden voordoen.
Extrapolatie van de gegevens is niet altijd even betrouwbaar; extra metingen onder
extreme omstandigheden waarborgen een goede Qh-relatie;
• Met hoogwatergolven en verandering van het profiel door sedimentatie of begroeiing
rond het kunstwerk wordt geen rekening gehouden.
57

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
5.5.4 vOOrbeelDen
FOTO 5-6 in-SiTu cAlibrATie meT een ADcp (FOTO’S: A. mulDer)
FOTO 5-7 meTing in een rAAi meT KAbellijn en ADcp T.b.v. cApAciTeiTSmeTing OpvOergemAAl leeK
(FOTO: WS nOOrDerzijlveST)
5.5.5 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaarden die betrekking hebben op de handelingen rond een veldcalibratie voor
wat betreft de methode zijn:
• ISO 1088: Velocity-area methods, determination of errors
• ISO 9823: Velocity-area method using a restricted number of verticals
en voor de stroomsnelheidsmeetinstrumenten:
• ISO 24154: Measuring velocity and discharge with acoustic Doppler profilers
• ISO 24578: Application of acoustic Doppler current profilers
• ISO 15768 Degisn, selection and use of electromagnetic current meters
• ISO 11974 Electromagnetic current meters
58

6
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
continUe debietmeetmetHoden
Debietmeetmethoden kunnen worden onderscheiden in:
• Incidentele metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een beperkte periode en met een frequentie van enkele keren per maand of
per jaar;
• Continue metingen waaronder wordt verstaan het meten van het debiet op een locatie
gedurende een langere periode en waarbij de informatie over het debiet semi-continu,
bijvoorbeeld met een frequentie van eenmaal per kwartier of per dag wordt ingewonnen.
Continue metingen zijn gericht op de behoefte aan regelmatige en voortdurende informatie
over debieten, bijvoorbeeld iedere 10 minuten, uur, 12 uur of dag. Voor continue debietmetingen
kunnen de volgende meetmethoden worden gebruikt, die in dit hoofdstuk staan
beschreven:
• meetstuwen (par. 6.1). Bij meetstuwen is er in de meeste gevallen een vaste relatie tussen de
bovenwaterstand en het debiet. Uit het continu meten van de waterstand volgt derhalve
continue informatie over het debiet. Meetstuwen worden in dit hoofdstuk onderscheiden
in gestandaar diseerde en niet-gestandaardiseerde meetstuwen.
Voor gestandaardiseerde meetstuwen (par. 6.1.1) is de geometrie en de afvoerrelatie vastgelegd
in een ISO-standaard.
Bij niet-gestandaardiseerde stuwen (par. 6.1.2) bestaat er eveneens informatie over de vormgeving
en de afvoerrelatie die echter niet algemeen erkend is in een ISO-standaard.
• meetgoten (par. 6.2). Ook bij meetgoten is er een vaste relatie tussen de bovenwaterstand
en het debiet. Deze relatie wordt afgedwongen door de inrichting van de constructie van
de goot. Uit het continu meten van de waterstand volgt de continue informatie over het
debiet.
• de looptijdverschilmethode (par. 6.3). De debieten worden berekend uit metingen van de
stroomsnelheid en de water stand. De opper vlakte van het dwars profiel is een functie van
de waterstand. De stroomsnel heid wordt berekend uit het verschil in looptijd van een
geluidsgolf die onder water diagonaal op de stroomrichting in stroomopwaartse richting
wordt uitgezonden, en langs dezelfde weg in stroomafwaartse richting wordt teruggezonden.
• de snelheidsmethode (par. 6.4). De debieten worden berekend uit metingen van de stroomsnelheid
en de water stand. De opper vlakte van het dwars profiel is een functie van de
waterstand. De stroomsnel heid wordt berekend door geluids- of radargolven uit te zenden
en het door de snelheid van het water ontstane Dopplereffect te meten, dan wel door een
geleider in een magnetische veld te bewegen en het daaruit ontstane potentiaalverschil
te meten.
59

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• de methode op basis van de relatie debiet en waterstand (par. 6.5). In vrij afstromende waterlopen
bestaat een min of meer eenduidige relatie tussen water stand en debiet, die meestal
60
is opgesteld met behulp van de velocity-area metho de. Door de waterstand continu te
meten, kan daaruit het debiet worden herleid.
• de methode op basis van de relatie debiet en verval (par. 6.6). Bij vijzels en pompen, waarvan de
gemaal-karakteristiek bekend is, kan de uitgeslagen hoeveelheid water worden bepaald
uit het gemeten niveauverschil over het gemaal en de registratie van de bedrijfstijden.
6.1 meeTSTuWen
Stuwen en ook schuiven worden in het waterbeheer toegepast om een waterpeilverschil te
bewerkstelligen, het bovenstroomse waterpeil te regelen, de afvoer te regelen en soms om, in
combinatie met de andere functies, de afvoer te meten. In het laatste geval spreken we van
meetstuwen.
Bij een meetstuw wordt het dwarsprofiel van de waterloop plaatselijk versmald en wordt
een specifieke waterhoogte (bijvoorbeeld de overstorthoogte) gemeten voor de bepaling van
het debiet. De relatie tussen de gemeten waterhoogte en het debiet wordt bepaald door de
vorm en inrichting van de stuw. Zijn vorm en inrichting conform de voorschriften van de ISO
dan spreken we van een gestandaardiseerde meetstuw. Daarnaast zijn er vele niet-gestandaardiseerde
meetstuwen.
Stuwen of schuiven of andere gelijksoortige waterbouwkundige objecten die niet ontworpen
zijn als meetinrichting kunnen wel een afvoerwaarde leveren. Hiervoor wordt doorgaans een
theoretische afvoerformule aangehouden met een “natte vinger” inschatting van de bijbehorende
afvoercoëfficiënt. De afvoerrelatie van dergelijke objecten kan met een veldcalibratie
nauwkeuriger worden bepaald (zie par. 5.5) of nog nauwkeuriger in een hydraulisch laboratorium.
Meetgoten hebben hydraulische karakteristieken die overeenkomen met die van meetstuwen,
maar worden in een apart hoofdstuk behandeld (par. 6.2).
Het gebruik van meetstuwen is de afgelopen jaren sterk achteruitgegaan. Meetstuwen ver-
dwijnen langzamerhand; er komen geen nieuwe bij. De belangrijkste oorzaak hiervan is het
feit dat meetstuwen vispassage onmogelijk maakt. Dit is wel gewenst naar de huidige ecologische
inzichten en beleid. Anderzijds neemt de vraag naar debieten en met name hoeveelheden
afvoer sterk toe voor het uitvoeren van vrachtonderzoeken/stoffenbalansen en wordt
de voorkeur gegeven aan alternatieve meetprincipes.
Van de toepassing van meetstuwen wordt derhalve in de navolgende hoofdstukken een meer
overzichtsmatige beschrijving gegeven. Hoofdstuk 7.1 beschrijft de meetprincipes en afvoerformules.
Voor wie meer gedetailleerde informatie wil kan terecht in Lit. 24.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-1 meeTSTuW De mATjeS (FOTO: WS brAbAnTSe DelTA)
6.1.1 inDeling vAn STuWen
Stuwen zijn al naar gelang de functie in de volgende hoofdgroepen te onderscheiden:
STuWen meT vASTe Kruin
Voorbeelden : Allerlei soorten bodemvallen, vaste drempels en cascades.
Functie : Het waarborgen van een minimumpeil bovenstrooms en het afzwakken van
afvoergolven benedenstrooms.
Toepassing : In waterlopen met betrekkelijk veel verval.
regelSTuWen meT beWeegbAre Kruin
Voorbeelden : Schuiven die in verticale sponningen bewegen en klepstuwen.
Functie : Peilregeling tussen een minimale en een maximale waterstand (winterpeil
en zomerpeil) en het regelen van het debiet.
Toepassing : In waterlopen met betrekkelijk weinig verval in een gebied met nu eens een
waterbehoefte, dan weer een overschot. Verlangen om bij te kunnen sturen
als de omstandigheden dit vragen (sturing van grondwater).
Opmerking : Voor regelstuwen geldt dat tijdens het ontwerp van deze kunstwerken het
aspect van debietmeting geen rol speelt bij de vormgeving van de stuw.
meeTSTuWen meT vASTe Kruin
Voorbeelden : Het Thomson-meetschot, Venturi-meetgoten (zie par. 6.2) en tal van lange en
korte overlaten zoals de Rossum-stuw.
Functie : Het meten van debieten.
Toepassing : Bij waterbalansstudies, gecombineerde kwaliteits- en kwantiteitsmeetpunten,
waar geen behoefte is om bij te kunnen sturen in de afvoer.
meeTSTuWen meT beWeegbAre Kruin
Voorbeelden : De horizontale en de V-vormige lange overlaten, beweegbaar in verticale
sponningen.
Functie : Het meten en regelen van debieten.
Toepassing : Bij dagelijks waterbeheer, de sturing van aan- en afvoer van waterhoeveelheden
van peilgebied naar peilgebied, waterbalansstudies en gecombineerde
kwaliteits- en kwantiteitsmetingen. Een combinatie van parallel geschakelde
meetstuwen (met beweegbare kruin) levert een verdeelwerk op.
Opmerking : Voor meetstuwen geldt dat tijdens het ontwerp van deze kunstwerken het
aspect van debietmeten een primaire rol speelt bij de vormgeving van de
stuw.
61

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.1.2 clASSiFicATie vAn meeTSTuWen
Meetstuwen worden geclassificeerd naar de vorm van de kruin in de stroomrichting en onder-
verdeeld naar de verschillende vormen van doorstromingsprofiel.
Figuur 6-1 Drie Typen meeTSTuWen
lAnge OverlATen
De lengte van de kruin in de stroomrichting is voldoende om min of meer rechte en evenwijdige
stroomlijnen te verkrijgen boven de kruin. Dit is het geval als de verhouding overstorthoogte
/kruinlengte is < 0,6. Wanneer deze verhouding is > 0,6 spreken we van een korte overlaat.
De hoogte van de kruin ten opzichte van de bodem van het bovenstrooms kanaalpand
moet aan een minimumwaarde voldoen. Tot de meest bekende lange overlaten behoren:
• de horizontale lange overlaat met vaste kruin,
• de Hobrad overlaat (Hobrad: horizontal broad-crested adjustable)
• de V-vormige lange overlaat.
Scherpe OverlATen
De lengte van de kruin (in de stroomrichting) is 1 à 2 mm. De stroomlijnen boven de kruin
zijn sterk gekromd. De onderkant van de straal laat los op de kruin. De ruimte onder de overstortende
straal moet worden belucht (atmosferische druk) om te voorkomen dat door onderdruk
onder de straal de afvoerrelatie wordt beïnvloed. Bekende scherpe overlaten zijn:
• de horizontale scherpe overlaat (Rehbock-meetschot),
• de V-vormige scherpe overlaat (Thomson-meetschot),
• de trapeziumvormige scherpe overlaat (Cipoletti-meetschot).
De vorm van de overlaat is zo ontworpen dat de stroomlijnen de overlaatvorm volgen zonder
los te laten. Scherpe overlaten zijn zeer gevoelig voor vervuiling door drijvend vuil.
KOrTe OverlATen
Deze overlaten liggen in het overgangsgebied tussen de lange en de scherpe overlaten. De
kruin is te kort om rechte en evenwijdige stroomlijnen te verzekeren, maar ook niet scherp.
Bij zeer kleine overstorthoogten kan een korte overlaat de eigenschappen van een lange overlaat
benaderen en bij zeer grote overstorthoogten die van een scherpe overlaat. Een aantal
korte overlaten moet worden belucht. Bekende korte overlaten zijn:
• ‘triangular profile weirs’, waaronder de Crump-overlaat,
• horizontale stuwen met een ronde kruin,
• V-vormige stuwen met een halfcirkelvormige kruin (Rossum-stuw).
Afhankelijk van de kruinvorm van de korte overlaat kan de overstortende straal bij een
bepaalde overstortende hoogte “opeens” loskomen van de kruin. Dit heeft tot gevolg dat de
weerstandswaarde plotseling toeneemt Lit. 27.
62

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
OnDerSTOrTen: OnDerWATerOpeningen/Schuiven
De doorstroomopening bevindt zich op enige afstand onder de bovenstroomse waterspiegel.
In tegenstelling tot de voorgaande typen meetstuwen, waarbij steeds sprake was van een overstortende
straal, is bij de openingen onder water sprake van een onderstroom (in het Engels:
underflow). Enkele voorbeelden van onderstorten:
• verticale schuiven, zoals de hef-sluisdeur,
• segment-schuiven.
TAbel 6-1 clASSiFicATie vAn meeTSTuWen
hoofdindeling Onderverdeling naar de vorm van de opening (vooraanzicht)
lange overlaten
korte overlaten
scherpe overlaten
onderwateropeningen
FOTO 6-2 SegmenTSTuW grOene KAnAAl (FOTO: WS rijn en ijSSel)
rechthoekig v-vormig trapeziumvormig
x
x
x
x
6.1.3 AFvOer en WATerSTAnD
De afvoer over een meetstuw wordt bepaald door de vorm en het oppervlak van het doorstroomprofiel
en de snelheidshoogte ter plaatste van de opening. Deze snelheidshoogte is
gerelateerd aan de overstorthoogte en kan worden afgeleid uit het meten van de waterstand
op een bepaalde afstand1 van de stuw. Zodoende is er een afvoerrelatie tussen de waterstand
en het debiet over de stuw.
grenS TuSSen geSTuWDe en OngeSTuWDe AFvOer
De afvoer over een meetstuw is in principe onder te verdelen in drie typen naar de mate
waarin de afvoer onbelemmerd plaatsvindt:
• ongestuwde afvoer of volkomen overlaat; de benedenwaterstand heeft geen invloed op de
afvoer; er is een eenduidige relatie tussen bovenwaterstand en debiet;
1 Deze afstand is ten minste gelijk aan viermaal de maximale energiehoogteverandering (ΔH) over het kunstwerk
x
x
x
-
x
x
x
-
63

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• gestuwde afvoer of onvolkomen overlaat of verdronken overlaat; de benedenwaterstand
stuwt de bovenwaterstand op en de afvoer moet worden gecorrigeerd met de waarde van
de benedenwaterstand; er is een eenduidige relatie tussen het verval over de meetstuw en
het debiet;
• overgang van ongestuwde afvoer naar gestuwde afvoer; beperkte invloed van de benedenwaterstand
op de afvoerrelatie; de opstuwing van de bovenwaterstand is zodanig gering,
dat de meetfout acceptabel is.
In zijn algemeenheid verdient het aanbeveling gestuwde afvoer te voorkomen om twee redenen:
• boven- en onderwaterstand zijn nodig om het debiet te berekenen voor gestuwde afvoersituaties;
• de nauwkeurigheid van het debiet neemt af bij het groter worden van de invloed van de
benedenwaterstand, verschillende soorten energieverliezen spelen een rol hierin.
Bij het ontwerp kan men hiermee rekening houden.
FOTO 6-3 meeTSTuW WielhOeF (FOTO: WS brAbAnTSe DelTA)
64

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.1.4 Typen meeTSTuWen
In onderstaande tabel is een overzicht gegeven van de in Nederland meest gangbare meetstuwen
en hun toepassingsgebied:
TAbel 6-2 gAngbAre TOepASSing vAn meeTSTuWen
Type Toepassingsgebied/eigenschappen iSO
gestandaardiseerde meetstuwen
Hobrad overlaat alleen als volkomen overlaat
beweegbare kruin
V-vormige lange overlaat grote en kleine afvoeren gemeten met relatief grote nauwkeurigheid
bijzonder geschikt voor waterlopen met gering verval
rehbock overlaat alleen als volkomen overlaat
alleen schoon water, niet bij drijvend materiaal
thomson overlaat alleen als volkomen overlaat
alleen schoon water, niet bij drijvend materiaal
niet-gestandaardiseerde meetstuwen
klep/schuifstuwen alleen als volkomen overlaat
beweegbare kruin
gevoelig voor drijvend materiaal
Fouten in de meting van kruinhoogte en overstorthoogte, waardoor tweemaal zo
onnauwkeurig als een vaste meetstuw
betondrempels met vellingkant minimum peilhandhaving met toegevoegde meetfunctie
rossum-stuw bijzonder geschikt voor lage afvoeren, maar ook piekafvoeren
groot bereik met goede nauwkeurigheid
geen drijvend vuilprobleem
gering gewicht, robuust
FOTO 6-4 meeTSTuW meT DrijvenD vuil (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
4374
8333
1438
1438
65

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.1.5 nulpunTSbepAling meeTSTuWen
De nauwkeurigheid van afvoermetingen met meetstuwen wordt ondermeer bepaald door
de nauwkeurigheid waarmee de kruinhoogte van de stuw is vastgesteld. Het debiet wordt
immers afgeleid uit de overstorthoogte, dat is het verschil in hoogte tussen de bovenstrooms
gemeten waterstand en de kruin van de stuw. De fout in de bepaling van de overstorthoogte
mag in de regel niet meer bedragen dan enkele millimeters of minder dan bijvoorbeeld 1%
van de overstorthoogte.
In principe is voor het bepalen van de overstorthoogte het nauwkeurig meten van zowel de
waterstand als het kruinniveau, beide ten opzichte van N.A.P., voldoende. De overstorthoogte
is het verschil tussen waterstand en kruinniveau. De metingen van de waterstand en de kruinhoogte
zijn door middel van een referentiehoogtemerk beide aan hetzelfde vergelijkingsvlak,
het N.A.P., gekoppeld. Daarbij wordt het kruinniveau bepaald door een nauwkeurige waterpassing
tussen het referentiehoogtemerk en de kruin van de stuw. Aangezien een stuwkruin
zelden zuiver horizontaal is, verdient het aanbeveling de kruin op een aantal punten, gelijk
verdeeld over de breedte, te waterpassen.
De nauwkeurigheid kan worden verbeterd door de zogenaamde nulpuntsbepaling. Daarbij
worden de waterstand en de kruinhoogte niet eerst elk ten opzichte van het N.A.P. gemeten,
maar wordt de instrumentaflezing/uitlezing van de waterstand (analoge, digitale of elektronisch
signaal) direct gerelateerd aan het kruinniveau. De nulpuntsbepaling houdt dan in, dat
wordt vastgesteld, welke aflezing of welk uitgangssignaal hoort hij een waterstand die exact
even hoog is als het kruinniveau. Voor zo’n nauwkeurige nulpuntsbepaling is een verplaatsbare
peilnaald of digitale niveaumeter nodig.
De uitvoering van deze nulpuntsbepaling is beschreven in de ISO-standaarden ISO 1438 voor
horizontale scherpe overlaten en ISO 8333 voor V-vormige overlaten.
6.1.6 KlepSTuWen
Een klepstuw draait om een laaggelegen horizontale as (onder water), haaks op de stroomrichting
in de waterloop. De scharnierpunten zijn aangebracht op een betondrempel. De klep
is aangebracht tussen twee verticale betonwanden (landhoofden). Bij meerdere kleppen naast
elkaar zijn deze gescheiden door tussenpijlers, zie Foto 6-6.
FOTO 6-5 KlepSTAnD AAnWijzing Op De beTOnrAnD (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
66

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De klep is meestal aan beide zijkanten middels kleparmen opgehangen aan een hydraulische
arm, een heugelstang, staaldraad of ketting, waarmee de klepstand kan worden bijgesteld.
Bij grotere breedten kan de bediening hydraulisch of mechanisch zijn, maar zowel bij kleine
als grote klepstuwen kan de hydraulisch of mechanische bediening worden geautomatiseerd,
waarbij zo ongeveer alles mogelijk is: regeling op een constante bovenwaterstand, op een constante
benedenwaterstand, òf op een constante overstorthoogte.
FOTO 6-6 hyDrAuliSche KlepSTuW bij mAriënberg in De OverijSSelSche vechT (FOTO: hKv lijn in WATer)
De variatie in klepstuwen is groot. In de vormgeving kunnen de volgende verschillen worden
onderscheiden:
• in breedte en hoogte. Ze volgen - net als voor elke andere stuw - uit de maximale afvoer en
de beschikbare breedte;
• in ophanging van de klep, zowel in plaats en aantal, als wat betreft de vorm van de
ophangarm aangezien de klep mag niet te veel mag doorbuigen onder de belasting;
• in kruinvorm. Deze leiden onder meer tot uiteenlopende afvoercoëfficiënten (voor eenzelfde
overstorthoogte zijn de debieten per kruinvorm niet dezelfde).
Op de twee laatste verschillen - ophanging en kruinvorm - wordt hierna iets dieper ingegaan,
omdat ze bepalend zijn voor de afvoerrelatie.
verSchillen in OphAnging vAn De Klep
De meeste kleppen zijn aan twee zijden opgehangen aan ophangarmen, in het verlengde van
de zijstijl. De armlengte van de verschillende kleppen varieert van 0,25 tot 0,75 m. Aan het
einde van de arm is een hydraulische arm, heugelstang, kabel of ketting bevestigd die wordt
bediend door het bewegingsmechanisme. De volgende (arm)vormen zijn in omloop:
• rechthoekig profiel, komt veel voor bij brede kleppen,
• afgerond profiel, minder vaak toegepast,
• dunne metalen strip òf een haak/oog, bij smalle kleppen.
67

• rechthoekig STOWA 2009-41 Handboek profiel, debietmeten komt in open veel waterlopen voor bij brede kleppen,
• afgerond profiel, minder vaak toegepast,
• dunne metalen strip òf een haak/oog, bij smalle kleppen.
De laatste vorm is het meest gevoelig voor opeenhoping van drijvend vuil. Bij een balkpro-
De laatste vorm is het meest gevoelig voor opeenhoping van drijvend vuil. Bij een balkprofiel is
fiel is de speling tussen arm en betonwand (enkele centimeters) meestal afgedicht door een
de speling tussen arm en betonwand (enkele centimeters) meestal afgedicht door een
rubberstrip. De effectieve afvoerende breedte b is de dagmaat B verminderd met slechts een
rubberstrip. De effectieve afvoerende breedte b is de dagmaat B verminderd met slechts een
gedeelte b’ van de dikte van de ophangarmen: b = B – b’.
gedeelte b' van de dikte van de ophangarmen: b = B – b'.
b′ = A⋅
n ⋅ a
met A : contractiefactor, afhankelijk van de parameters h1/B, de klephoek α en de vorm
met
van het profiel (rechthoekig of afgerond: 0,1 < A < 1,0). Voor waarden van A zie
A : contractiefactor, afhankelijk van de parameters h /B, de klephoek α en de vorm
1
[Cultuurtechnisch Vademecum]
van het profiel (rechthoekig of afgerond: 0,1 < A < 1,0). Voor waarden van A zie
n : het aantal ophangarmen
[Cultuurtechnisch Vademecum]
a : de breedte van een ophangarm, inclusief de speling tussen arm en betonwand.
n : het aantal ophangarmen
a : de breedte van een ophangarm, inclusief de speling tussen arm en betonwand.
Bij ophanging aan een dunne metalen strip òf een
haak/oog constructie is het verlies b' theoretisch bijna
Bij ophanging aan een dunne metalen strip òf een haak/oog constructie is het verlies b’ the-
verwaarloosbaar. In de praktijk bepaalt de hoeveelheid
oretisch bijna verwaarloosbaar. In de praktijk bepaalt de hoeveelheid vuil de waarde en de
vuil de waarde en de betrouwbaarheid van b'.
betrouwbaarheid van b’. Hetzelfde geldt voor de zogenaamde straalbrekers, die sommige
Hetzelfde geldt voor de zogenaamde straalbrekers, die
kleppen sieren. Het doel hiervan is: het reduceren van de kans op een trillend watergordijn
sommige kleppen sieren. Het doel hiervan is: het
en daarmee het beperken van het lawaai en de schade die trillende stralen vooral bij de lagere
reduceren van de kans op een trillend watergordijn en
afvoeren kunnen veroorzaken.
daarmee het beperken van het lawaai en de schade die
trillende stralen vooral bij de lagere afvoeren kunnen
veroorzaken.
FOTO 6-7 KlepSTAnDAAnWijzing (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
Foto 6-7 Klepstandaanwijzing (foto: Wageningen Universiteit)
Verschillen in kruinvorm
Met de kruin wordt bedoeld de bovenkant van de klep,
de vorm zoals die wordt gevoeld door de onderste
stroomlijn van het overstortende water. De kruin wordt
ook overstortrand genoemd. De volgende vormen zijn in omloop:
• Een paraboolvormige afronding. Het water volgt de gestroomlijnde kruin tot het einde
ervan (geen loslaten van stroomlijnen ergens op de kruin).
• Een cilindrische afronding, waarbij de stijfheidsligger en de overstortrand in één element
zijn verenigd. De diameter van de buis volgt uit de klepbreedte en de belasting. Het
overstortende water laat ergens op de kruin los. Hoe groter de afvoer, des te eerder laat
de straal los.
Bij een onvoldoende beluchting ontstaat zelfs een fluctuerend loslaten bij één en dezelfde
afvoer. Dit is één van de mogelijke oorzaken van een klapperende straal:
68
70

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
verSchillen in KruinvOrm
Met de kruin wordt bedoeld de bovenkant van de klep, de vorm zoals die wordt gevoeld
door de onderste stroomlijn van het overstortende water. De kruin wordt ook overstortrand
genoemd. De volgende vormen zijn in omloop:
• Een paraboolvormige afronding. Het water volgt de gestroomlijnde kruin tot het einde
ervan (geen loslaten van stroomlijnen ergens op de kruin).
• Een cilindrische afronding, waarbij de stijfheidsligger en de overstortrand in één element
zijn verenigd. De diameter van de buis volgt uit de klepbreedte en de belasting. Het overstortende
water laat ergens op de kruin los. Hoe groter de afvoer, des te eerder laat de
straal los.
Bij een onvoldoende beluchting ontstaat zelfs een fluctuerend loslaten bij één en dezelfde
afvoer. Dit is één van de mogelijke oorzaken van een klapperende straal:
• Balkvormige overstortrand. Bij kleine kleppen is de kruin vaak een houten balk, meestal
azobé. De vormvastheid van de houtsoort is heel betrekkelijk en daarmee ook de grootte
van de afvoercoëfficiënt.
• Plaatvormige metalen overstortrand. Deze wordt af en toe toegepast bij grotere kleppen.
Sommige waterbeheerders gaan ervan uit dat de afvoercoëfficiënt door de globaal scherpe
rand dezelfde is als die voor de horizontale scherpe overlaat. Dit is echter niet het geval.
Voor elk van de genoemde kruinvormen is de afvoercoëfficiënt een functie van de overstorthoogte,
van de kruinvorm en van de klephoek met de verticaal.
nADelen
Aan de meetfunctie van klepstuwen kleven de volgende nadelen:
• door de enorme variëteit (verschillen in ophanging en in kruinvorm) en het wisselend
bereik in klepstanden moet voor elke klepstuw een aantal krommen worden opgesteld.
Alleen identieke stuwen hebben identieke afvoerrelaties;
• de vervuiling van klepstuwen. Vooral bij de ophangpunten verzamelt zich graag drijvend
vuil. In de perioden tussen twee opeenvolgende bezoeken aan de niveaurecorder bij de
stuw, heeft drijvend vuil ongestoord de gelegenheid zich op te hopen;
• de ophanging van de klep. Het kan soms voorkomen dat de klep eenzijdig is opgehangen.
Dit geeft een afwijking in de kruinhoogte tussen de ophanging en het andere einde van
2-3 cm.
• bepaling van de kruinhoogte/klepstand. Het is niet eenvoudig de kruinhoogte nauwkeurig
te bepalen, nog afgezien van kruinen die aan verzakking lijden of kleppen die
scheefhangen.
De eis dat dit op 3 à 5 mm nauwkeurig moet gebeuren is niet overdreven: ze geldt voor alle
meetstuwen en is in overeenstemming met de geïnvesteerde kosten. De kruinhoogte kan worden
vastgesteld door een:
• klepstandaanwijzer op de betonwand
• teller op de as van het windwiel
• peilstok met schuifmaat
• hoekverdraaiing, gemeten onder de klep
Het is zeer de vraag of de gewenste nauwkeurigheid van 3 à 5 mm door één van deze
methoden wordt gehaald (met inachtneming van onderlinge hoogteverschillen op de kruin).
De nauwkeurigheid in de bepaling van de kruinhoogte hangt vooral af van de kwaliteit
69

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
van de nulpuntsbepaling en het regelmatig herhalen hiervan (scheefhangen en doorbuigen
van de klep). De onnauwkeurigheid als gevolg van scheefhanging kan worden gereduceerd,
door de hoekverdraaiing in het midden van de klep te meten.
Een bijkomend probleem bij de bepaling van de kruinhoogte is, dat er geen lineair verband
bestaat tussen het niveau van de kruin en de hoekverdraaiing van de klep of een asverdraaiing
en dus een tellerstand of potentiometerwaarde. Bij een parabolische kruinvorm is dit
zelfs nog gecompliceerder omdat het hoogste punt van de kruin niet steeds hetzelfde punt
van die parabool is. Door voor een voldoende aantal klephoeken de relatie tussen de hoogte
van de kruin en de waarde van de klephoekopnemer op te meten, is het mogelijk door
regressie met behulp van bijvoorbeeld een 3e-graads polynoom (y = a + a x + a x 0 1 2 2 + a x 3 3 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
+ a2x
),
waarbij x de waarde van de klephoekopnemer is en y de berekende hoogte van de kruin), voor
iedere tussenliggende klephoek dit verband nauwkeurig te bepalen (Tabel 6-3).
2 + a3x 3 , waarbij x de waarde van de klephoekopnemer is en y de berekende hoogte
van de kruin), voor iedere tussenliggende klephoek dit verband nauwkeurig te bepalen
(Tabel 6-3).
Veel standaard klepstandmeters in bijvoorbeeld een aandrijvingsmotor zijn onnauwkeurig.
Veel standaard klepstandmeters in bijvoorbeeld een aandrijvingsmotor zijn onnauwkeurig.
Controleer de nauwkeurigheid van de klepstandmeting en vervang desnoods de meting of
Controleer de nauwkeurigheid van de klepstandmeting en vervang desnoods de meting of
verbeter de meting met een digitale absolute standmelder met een hoog oplossend
verbeter de meting met een digitale absolute standmelder met een hoog oplossend vermogen
vermogen voor het meten van de hoekverdraaiing (Foto 6-8).
voor het meten van de hoekverdraaiing (Foto 6-8).
FOTO 6-8 DigiTAle AbSOluTe KlepSTAnDmelDer meT een OplOSSenD vermOgen vAn 4095 OmWenTelingen (FOTO: WS regge en DinKel)
Foto 6-8 Digitale absolute klepstandmelder met een oplossend vermogen van 4095 omwentelingen
(foto: WS Regge en Dinkel)
TAbel 6-3 SchemA pOlynOOmbereKening STuW bAKhuiS (WS regge en DinKel)
70

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.1.7 OnnAuWKeurigheiD
De gangbare onnauwkeurigheid van een debietmeting met een meetstuw is 5%. Deze waarde
geldt voor een goed onderhouden en niet-vervuilde overlaat.
De onnauwkeurigheid van een debietmeting over een meetstuw is afhankelijk van:
• de gebruikte formule voor de debietberekening (par. 7.1);
• de onnauwkeurigheid van de bepaling van de kruinhoogte (par. 6.1.5) of bij klepstuwen
de klepstand (par. 6.1.6);
• de onnauwkeurigheid van de waterstandsmeting (overstorthoogtemeting) (par. 7.4);
• de plaats van de waterstandsmeting.
De waterstand bij de meetstuw moet op een locatie gemeten worden die ver genoeg bovenstrooms
van de stuw ligt om effecten van locale wervelingen en stuwkromme-effecten te voorkomen.
Anderzijds moet de meetlocatie voldoende nabij de stuw staan opgesteld om geen te
grote energieverliezen te hebben tussen de meetlocatie en de overlaat. Als vuistregel geldt een
afstand gelijk aan drie tot vier maal de maximale energiehoogte boven de overlaat.
Voor een goede debietberekening is het nodig dat de fout in de waterstandsmeting (overstorthoogtemeting)
beperkt wordt tot 5 mm voor gestandaardiseerde meetstuwen en 5 mm in het
bijzonder voor de klepstandmeting.
6.1.8 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Waterstandsmeetopstellingen met een hoge nauwkeurigheid als:
• Stilling wells (vlottersysteem)
• Stilling wells (drukdozen)
6.1.9 mOgelijKheDen en beperKingen
Waterpeilregelende en afvoerregelende objecten als schuiven en stuwen zijn aanwezig op een
voor de hand liggende locatie om ook het debiet te willen meten. We spreken dan al gauw
over een meetstuw. Maar een meetstuw is het object eigenlijk alleen als vorm en inrichting
conform de standaarden van de ISO zijn. In alle andere gevallen, wanneer we van het object
toch het debiet willen weten, moet er nogal wat moeite worden gedaan om met enige nauwkeurigheid
tot een debietmeting te komen. Dat geldt vooral voor de klepstuwen, maar ook
voor alle andere niet gestandaardiseerde objecten. In-situ calibratie is een andere manier om
een stuwend object tot een meetstation te verklaren.
Maar meetstuwen verdwijnen langzamerhand uit het veld; er komen geen nieuwe bij. De
belangrijkste oorzaak hiervan is het feit dat meetstuwen vispassage onmogelijk maakt. Dit is
wel gewenst naar de huidige ecologische inzichten en beleid.
Anderzijds neemt de vraag naar debieten en met name hoeveelheden afvoer sterk toe voor
het uitvoeren van vrachtonderzoeken/stoffenbalansen, maar wordt de voorkeur gegeven aan
alternatieve meetprincipes.
6.1.10 vOOrbeelDen
In onderstaand schema is een overzicht gegeven van een aantal voorbeeld toepassingen
van meetstuwen bij waterbeheerders in Nederland. Rossum stuwen en betondrempels met
vellingkant komen veel voor bij de hellende zand-waterschappen.
71

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 6-4 OverzichT vOOrbeelD meeTSTuWen
Type Watergang locatie Waterbeheerder
gestandaardiseerde meetstuwen
lange overlaat Valleikanaal grebbesluis wS Vallei en eem
V-vormige lange overlaat mussel aa-kanaal Jipsingboermussel wS Hunze en aa’s
Hobrad-overlaat groote lije rijen wS brabantse delta
Hobrad overlaat aftak bijloop Het laag, rijsbergen wS brabantse delta
niet-gestandaardiseerde meetstuwen
klepstuwen Veel voorkomend
betondrempels met vellingkant boven-Slinge overlaat berenschotbrug wS rijn en iJssel
rossum-stuw molsbeek Vasse wS regge en dinkel
rossum-stuw Stortellersbeek overlaat Stortellersbeek wS rijn en iJssel
rossum-stuw oude lije alphen wS brabantse delta
FOTO 6-9 rOSSumSTuW in De mOlSbeeK (FOTO: WS regge en DinKel)
72

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-10 rOSSumSTuW (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
FOTO 6-11 v-vOrmige OverlAAT in De bOven-regge bij Diepenheim (FOTO: WS regge en DinKel)
73

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-12 lAnge OverlAAT meT vASTe Kruin in heT vAlleiKAnAAl bij De grebbeSluiS, WS vAllei en eem (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
FOTO 6-13 v-vOrmige OverlAAT STuW rOTTevAlle, WS FrySlân (FOTO: Ten KATe-KOOl)
6.1.11 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaarden die betrekking hebben op meetstuwen zijn de volgende:
• ISO 8333 Liquid flow measurements in open channels by weirs and flumes – V-shaped
broad-crested weirs
• ISO 4374 Liquid flow measurements in open channels – Round-nose horizontal broadcrested
weirs
• ISO 1438 Open channel flow measurement using thin-plate weirs
Voor de wat minder gebruikelijke typen meetstuwen zijn de ISO-standaarden:
• ISO 4360 Triangular profile weirs (Crump overlaten)
• ISO 4377 Liquid flow measurement in open channels - Flat V-weirs
(V-vormige Crump overlaten)
74

6.2 meeTgOTen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.2.1 inleiDing
Een meetgoot werkt volgens hetzelfde principe als de meetstuw: een vernauwing van het door-
stroomprofiel brengt een verhoging van de bovenwaterstand teweeg. Bij een vrije afvoer is het
debiet uitsluitend een functie van de bovenwaterstand.
In principe is een meetgoot een lange overlaat echter met een aanloop- en een uitloopsectie.
Een meetgoot wordt zo ontworpen dat bij voldoende kruinlengte de stroomlijnen in de keel
nagenoeg recht en evenwijdig zijn. Er zijn echter meestal geen beperkingen aan de kruinhoogte
en het gootgedeelte achter de keel is vaak zwak divergerend, waardoor de energieverliezen
worden beperkt. In vergelijking met de lange overlaten zijn ze daardoor beter geschikt
in gebieden met weinig verval èn als er sediment moet worden afgevoerd.
FOTO 6-14 TrApeziumvOrmige meeTgOOT in De geleenbeeK bij munSTergeleen (FOTO: WS rOer en OvermAAS)
6.2.2 Typen meeTgOTen
Veel toegepaste meetgoten zijn:
• Venturi-meetgoten (waaronder de Khafagi-venturi),
• trapeziumvormige meetgoten
• rechthoekige meetgoten
De ISO standaard 4359 beschrijft de eisen en eigenschappen voor ongestuwde afvoer door
meetgoten met een rechthoekig, trapeziumvormig of U-vormig profiel. Dit laatste type vindt
met name toepassing in zuiveringsinstallaties en is hier verder niet beschreven.
Meetgoten met een rechthoekig keelprofiel zijn het meest voorkomende type. Ze zijn relatief
eenvoudig te construeren. Er zijn verschillende uitvoeringen mogelijk (i) alleen een vernauwing
van de wanden of (ii) een vernauwing van de wanden gecombineerd met een bodemverhoging.
De keuze voor een bepaalde uitvoering hangt af van het beschikbare verval en het
sedimenttransport van de waterloop.
75

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Khafagi venturi’s vinden vooral toepassing in effluentgoten van zuiveringsinstallaties. Een
Khafagi venturi is een meetgoot met een rechthoekige doorsnede en een zijdelingse contractie
en wordt geplaatst in een rechthoekig kanaal.
Een bijzondere toepassing van een venturi is de venturi-meetdoorlaat (Foto 6-15). De werking
ervan berust op het creëren van een vernauwing tussen een drijver en een drempel, waardoor
de snelheid van het water hoger wordt. De stijghoogte van het water onder de drijver is daardoor
wat lager dan de waterstand voor de meetdoorlaat. Uit dit verschil in snelheidshoogte
kan de gemiddelde stroomsnelheid in de vernauwing worden berekend. Vermenigvuldiging
met het oppervlak van de doorlaat geeft het debiet. Uit een proefopstelling is gebleken dat
een aanwezigheid van de vuilgevoelige drijver voor een goede werking niet noodzakelijk is.
FOTO 6-15 venTuri-meeTDOOrlAAT in De STrijbeeKSe beeK (FOTO: WS brAbAnTSe DelTA)
6.2.3 OnnAuWKeurigheiD
De onnauwkeurigheid van een meetgoot bedraagt bij benadering 2 tot 5%.
De onnauwkeurigheid van een debietmeting door een meetgoot is afhankelijk van:
• de gebruikte formule voor de debietberekening (par.7.2);
• de onnauwkeurigheid van de inmeting van het profiel van de goot (voor nulpunts bepa-
76
ling zie par. 6.1.5);
• de onnauwkeurigheid van de waterstandsmeting (par. 7.4);
• de plaats van de waterstandsmeting.
De waterstand bij de meetgoot moet op een locatie gemeten worden die ver genoeg bovenstrooms
van de keel van de goot ligt om effecten van locale wervelingen en dergelijke te voorkomen.
Anderzijds moet de meetlocatie voldoende nabij de goot staan opgesteld om geen te
grote energieverliezen te hebben tussen de meetlocatie en de keel. Als vuistregel geldt een
afstand gelijk aan vier maal de maximale energiehoogteverandering over de keel.
De ISO-standaard 4359 geeft nadere informatie over de eisen met betrekking tot de installatie,
het meettraject, de nulpuntsbepaling en de waarden voor de verschillende coëfficiënten van
de debietformule en het bepalen van de onnauwkeurigheid van de afvoerbepaling.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.2.4 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Waterstandsmeetopstellingen met een hoge nauwkeurigheid zoals:
• Stilling wells (vlottersysteem, drukdoos)
6.2.5 mOgelijKheDen en beperKingen
Meetgoten kunnen worden toegepast in waterlopen van iedere vorm mits de stroming in het
aanloopgedeelte redelijk uniform is.
Meetgoten zijn met name geschikt voor het meten in gebieden met weinig verval èn als er
sediment moet worden afgevoerd. Drijvend vuil vormt doorgaans geen hinder voor de meting.
Het voordeel van open meetgoten kan zijn (afhankelijk van de stroomsnelheid en de vormgeving):
• Goede vispasseerbaarheid
• Goede kano passeerbaarheid
Voor kleinere waterlopen zijn ook standaard vormgegeven meetgoten beschikbaar in diverse
afvoercategoriëen (bijvoorbeeld de RBC-meetgoot).
6.2.6 vOOrbeelDen
In onderstaand schema is een overzicht gegeven van een aantal voorbeeld toepassingen van
meetgoten bij waterbeheerders in Nederland:
TAbel 6-5 OverzichT meeTgOTen
Type Watergang locatie Waterbeheerder
trapeziumvormige meetgoot geul cottessen wS roer en overmaas
trapeziumvormige meetgoot geleenbeek munstergeleen wS roer en overmaas
Venturi meetdoorlaat Strijbeekse beek Strijbeek wS brabantse delta
rbc-meetgoot groote meer ossendrecht wS brabantse delta
khafagi-venturi effluentleiding op zuiveringen diversen
77

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-16 vOOrbeelDen vAn meeTgOTen in De prAKTijK
meeTgOOT in De geul bij cOTTeSSen, WS rOer en OvermAAS (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
rbc-meeTgOOT vOOr gebruiK in Kleine WATerlOpen (FOTO: WS brAbAnTSe DelTA)
6.2.7 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaard die betrekking hebben op meetgoten (“flumes”) is de volgende:
• ISO 4359 Rectangular, trapezoidal and U-shaped flumes
Voor wat minder gebruikelijke typen meetgoten zijn de ISO-standaarden:
• ISO 4360 Triangular profile weirs (Crump overlaten)
• ISO 9826 Measurement of liquid flow in open channels – Parshall and SANIIRI flumes
• ISO 9827 Measurement of liquid flow in open channels by weirs and flumes – Streamlined
triangular profile weirs
78

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.3 lOOpTijDverSchilmeTing
6.3.1 inleiDing
Het principe van de looptijdverschilmeting berust op het meten van de looptijd van akoestische
pulsen, die onder water worden uitgezon den in een richting diagonaal ten opzichte van de as
van de watergang. Er bestaan verschillen de methoden om uit de gemeten looptijd de stroomsnel-
heid te bepalen, waarvan de looptijdverschilmethode de belangrijkste is. Het verschil tussen de
looptijd van de geluidsgolf van a naar b en van b naar a is een maat voor de stroomsnelheid van
het water (Figuur 6-2). Het principe wordt toegepast bij de akoestische debietmeting (ADM): het
meten van de stroomsnelheid met behulp van geluidsgolven en het vastleggen van de bijbehorende
waterstand.
Figuur 6-2 principe lOOpTijDverSchilmeTing (brOn:rijKSWATerSTAAT)
De voortplantingssnelheid van geluid in water is afhankelijk van vele factoren. Doordat bij de
looptijdverschilmeting de meting met akoestische pulsen in opwaartse en afwaartse richting
gelijktijdig wordt uitgevoerd, valt de invloed van de voortplantingssnelheid van het akoestisch
signaal in water weg. Variaties in de voortplantingssnelheid werken dan ook niet door in de
gemeten stroomsnelheid bij de looptijdverschilmeting (voor verdere uitleg zie par. 7.3.2). Door
in een kruis te meten bestaande uit twee diagonale meetlijnen, kan ook de stromingsrichting in
het meetvlak bepaald worden. Hierdoor wordt een zeer nauwkeurige meting van de stroomsnelheid
verkregen. Reden waarom ADM’s, ondanks de relatief hoge kosten, veel worden toegepast,
in het bijzonder voor situaties waarbij de meting onderdeel is van een financiële verrekening
vastgelegd in een waterakkoord.
De akoestische debietmeetmethode is een methode, die zeer geschikt is voor het meten van de
afvoer in één dominante richting of een afvoer die kan omkeren, zoals in getijdegebieden. Als de
stroomrichting (tijdelijk) tegengesteld is aan de gebruike lijke richting, worden ook deze nega-
tieve afvoeren geregistreerd. ADM’s worden daardoor ook toegepast in getijde (beïnvloede) rivie-
ren en voor kenterpuntdetectie bij uitlaatwerken op een getijde rivier.
In gestuwde panden en bij langdurig lage stroomsnelheden worden in uitzonderlijke situaties
soms twee diagonale meetkruizen toegepast om meer informatie over het stromingsprofiel te
verkrijgen. Hierbij zitten de sensoren van één meetkruis aan de ene oever hoog en aan de andere
oever lager en van het tweede meetkruis juist andersom. Hierdoor wordt ook informatie over
79

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
het verticale stromingsprofiel verkregen. Dit wordt onder andere door Rijkswaterstaat toegepast
in de Twenthekanalen, die zich kenmerken als gestuwd pand met heel lage stroomsnelheden.
Belangrijk voordeel van de akoestische meetmethode is, dat de informatie continu en nauw-
keurig is over een groot bereik van stroomsnelheden, mits de snelheidsverdeling in het verticale
vlak logaritmisch is voor het gehele meetbereik. Daardoor is de methode breed toepasbaar.
6.3.2 bepAlen STrOOmSnelheiD en DebieT
Het meetprincipe van de akoestische debietmeting staat beschreven in par. 7.3.2. Door de
ADM wordt de gemiddelde stroomsnelheid op één diepte in de waterloop gemeten. Deze
gemeten snelheid wordt door middel van een waterstandsafhankelijke factor omgerekend
naar de gemiddelde snelheid over het hele doorstroomde oppervlak van de waterloop.
Het debiet wordt bepaald als Q = v gem × A. Op het niveau van het meetkruis is de gemiddel de
snelheid v gem over de breedte van de waterloop gemeten. Voor de bepaling van de gemiddel de
snelheid over het volledige dwarsprofiel, moet de gemeten snelheid worden vermenig vul-
digd met een correctiefactor K omdat de gemeten snelheid vrijwel nooit de gemiddelde is
(v gem = K × v). De waarde van K wordt voornamelijk bepaald door de meetkruishoogte, de
geometrie van de waterloop en de bodemruwheid en dient door de leverancier van het meetsysteem
te worden vastgesteld. De meetkruishoogte moet zodanig worden gekozen, dat de
waarde van K tussen 0,9 en 1,1 ligt. Buiten dit traject is de gevoeligheid van k voor de bodemruwheid
te groot. De K -factor wordt ook beïnvloed door de waterhoogte h. Bij grote variaties
in waterstanden wordt daarom eventueel in meetkruizen op meerdere hoogten gemeten.
De oppervlakte wordt bepaald door in de meetsectie een aantal dwarsprofielen op te meten
en daaruit een gemiddeld dwarsprofiel te bepalen. De doorstroomde oppervlakte A wordt
vanuit het gemiddelde dwarsprofiel afgeleid uit de gemeten waterstand ter plaatse van het
meetkruis. Als de K-factor en juiste oppervlakte tabel ingegeven zijn is de ADM operationeel
en levert direct betrouwbare meetwaarden.
Figuur 6-3 principe K-FAcTOr bij meTen in een punT vAn De verTicAAl
afstand boven bodem
a
b
Ook indien het verticale stroomprofiel afwijkt van een logaritmische verloop (zoals bij langdurige
lage snelheden of windinvloed) is het nodig om een ADM niet met één meetkruis (één
stel meetlijnen), maar met twee tot vier meetkruizen uit te rusten op verschillende hoogtes in
de waterkolom. Hiermee kan een afhankelijkheid van de onzekerheid van de K-factor beperkt
worden.
80
v gem
meetpunt a: K < 1
meetpunt b: K > 1

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
verSTOring DOOr ScheepvAArT
Een ADM keurt zijn gegevens af als niet voldoende signaal de overzijde bereikt. Bij passage van
een schip wordt het signaal van de ADM geblokkeerd en dus afgekeurd, maar ook vlak na een
passage wordt het signaal dusdanig geblokkeerd en verstrooid door de bellenbaan achter het
schip dat het wordt afgekeurd. Scheepspassages zijn, als ze lang duren in de waarnemingen,
eenvoudig terug te zien als een tijdelijke onderbreking van de meetwaarden en soms door een
kortstondige verhoging van de dwarsstroming.
FOTO 6-17 ADm genemuiDen, rijKSWATerSTAAT (FOTO: elSTer-inSTrOmeT)
6.3.3 OnnAuWKeurigheiD
In de praktijk leveren de K-factor en het doorstroomoppervlak A de grootste bijdrage aan de
onnauwkeurigheid van het debiet. De onnauwkeurigheid van het debiet bepaald met een
ADM kan in geval van een gevalideerde meetopstelling over een groot meetbereik (van lage
tot hoge afvoeren) binnen de 5% liggen. Met name het feit dat er langs één lijn wordt gemeten
betekent dat de onnauwkeurigheid van de snelheidsmeting vergelijkbaar is met die van een
puntmeting. De onnauwkeurigheid ligt dan tussen 6,5% en 8,2%, zie Tabel 8-1. Verder is de
K-factor vrij ongevoelig voor meetfouten, zoals behandeld in paragraaf 8.6, maar resulteert
wel in een extra fout tijdens de omrekening van de gemeten snelheid naar het debiet. In de
praktijk zijn de grenzen van de onnauwkeurigheid van een looptijdverschilmeting 5% tot
10%.
Periodiek moet de meetsectie worden schoongemaakt (obsta kels, begroeiing e.d.), de niveau-
meter worden gecontroleerd en indien van toepassing de peilbuis worden doorge spoeld.
Wanneer in het telemetriesysteem een alarmering is ingebouwd, kan worden gewaarschuwd
voor een slechte conditie van de meetlijn, die bijvoorbeeld wordt veroor zaakt door maaiafval
of andere belemmeringen in de meetlijn. Als een bepaald percentage slechte metingen voor
langere tijd wordt overschreden, vindt alarmering plaats.
Daarnaast moet jaarlijks de hoogte -instelling van de niveaumeter worden gecontroleerd en,
afhankelijk van de locatie, de transducenten schoongemaakt. Afhankelijk van de locatie moet
op gezette tijden (ervaringswaarde) worden nagegaan of de ingevoerde profielen nog overeenstemmen
met de werkelijke situatie. Is dit niet het geval dan dienen zonodig ook de correc-
81

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
tiefactoren te worden aangepast. Normaalgesproken gebeurd dit om de 3 jaar bij de locaties
van regionale waterbeheerders. Rijkswaterstaat streeft naar een jaarlijkse controle van de
profielen.
6.3.4 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Een akoestische debietmeetmethode vraagt om een waterstandsmeting en een ADM:
• Vlottermeter voor de waterstand ter plaatste
• Stilling well met drukdoos
• Rijkswaterstaat Digitale Nivometer DNM (vlottermeters)
• ADM
Het doorstroomoppervlak wordt vastgesteld door het uitvoeren van lodingen in het gebied
van de ADM of door het meten van het dwarsprofiel met een peilstok.
6.3.5 mOgelijKheDen en beperKingen
Zoals gezegd is de akoestische debietmeetmethode een methode, die geschikt is voor het meten
van afvoeren in twee richtingen. Als de stroomrichting tijdelijk tegengesteld is aan de gebruikelijke
richting, worden ook deze negatieve afvoeren geregistreerd; ook dan dient de snelheidsverdeling
wel bij benadering logaritmisch te zijn.
Bij de keuze van de meetsectie zijn allereerst de plaatselijke omstandigheden van belang. Deze
moeten zodanig zijn, dat de factoren die van invloed zijn op de nauwkeurigheid, goed te bepalen
zijn en niet variëren. Hierbij de volgende aandachtspunten:
• aanwezigheid van bochten en/of stilliggende schepen: dit veroorzaakt een verstoring van
het homogene stromingsprofiel;
• een dichtheidsgradiënt in temperatuur en/of zoutgehalte: de meetsignalen lopen dan niet
recht uit maar met een boog naar de overzijde waardoor de meting op een andere hoogte
in de waterkolom plaats vindt dan op de hoogte waarop de transducenten zijn gemonteerd.
Hierdoor kan de correctiefactor K enigszins verlopen. Dit kan door de leverancier
verder gekwantificeerd worden. Normaal gesproken blijft de gevonden afwijking binnen
de nauwkeurigheidsgrenzen waarmee de K-factor kan worden bepaald. Een locatie met
beperkte gradiënten hoeft dan niet te worden gemeden;
• windinvloed op de vorm van het verticale stromingsprofiel. Een locatie met windinvloed
hoeft niet te worden vermeden. Wel moet de meetconfiguratie aangepast worden om de
wind invloed op het meetresultaat te minimaliseren. In deze gevallen zijn dan twee meetkruizen
nodig. Windinvloed treedt slechts op bij lange strijklengtes (1000 m waterloop in
dezelfde richting als de wind);
• instabiel bodemprofiel;
• kans op aanvaring door schepen en maaiboten of machinaal onderhoud van de oever.
82

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Daarnaast is het van belang, dat de uitgezonden akoestische pulsen niet teveel verzwakt en/of
vervormd de overkant van de waterloop bereiken. Verzwakking en/of vervorming kan worden
veroorzaakt door:
• lange meetlijnen;
• hoog sedimentgehalte van het water bijvoorbeeld tijdens piekafvoeren in zandige beken.
Overigens: de sedimentconcentratie neemt met de waterdiepte sterk toe en passerende beddingvormen
kunnen het signaal tijdelijk blokkeren;
• temperatuur- en/of zoutgradiënten: signalen kunnen zover worden afgebogen, dat ze naast
de transducent aan de overkant terecht komen;
• ijsvorming; bij een vastliggende ijslaag op het wateroppervlak verandert het stromingsprofiel
sterk door de afremming aan de bovenzijde. Hierdoor moet voor deze situatie de K-factor
worden aangepast;
• luchtbellen (riet) en/of sediment: veroorzaken demping of verstrooiing van de pulsen;
• plantengroei: in water ondieper dan 1 m kan makkelijk verstorende plantengroei (planten
met ingesloten lucht) optreden. Plaats de ADM dus bij voorkeur in de schaduw om plantengroei
te voorkomen (onder een brug of langs bomen op het zuiden);
• stilliggende schepen of andere obstakels in de meetlijn: houden de signalen tegen;
• interferentie tussen rechtstreekse signalen en signalen gereflecteerd via het water opper vlak,
de bodem of een grenslaag tussen twee lagen met verschillende dichtheid. Voor een bepaalde
meetlijnlengte (L) is dus een minimale afstand (a) tot de bodem c.q. water spiegel nodig. Deze
verhouding is afhankelijk van de frequentie van de gebruikte transducent. Voor transducent-
en met een frequentie van 200 kHz (geschikt voor meetlijn lengten tot circa 250 m) bedraagt
deze bijvoor beeld: a ≈ L 1/2 /8,8. De waarde van a neemt af bij een hogere frequentie. Voor
kleinere meetlijnlengten (tot circa 80 m) kan daarom het gebruik van een transducent met
een frequentie van 400 kHz eventueel een oplossing bieden, waarbij a ≈ L1/2 /12,2.
Bij de installatie van de meetopstelling en de keuze van de meetsectie is altijd deskundig
advies nodig om een voor de akoestische meting geschikte locatie met stabiel stromingsprofiel
te selecteren. Het uitvoeren van stroomsnelheidsmetingen is normaal gesproken niet
nodig. De meetlocaties worden op basis van profiel, waterstand- en debietgegevens zodanig
gekozen dat er een stabiel en bekend (te moduleren) stromingsprofiel aanwezig is. De K-factor
wordt bij de ADM bepaald uit een model dat o.a. rekening houdt met de geometrie van de
waterloop, bodem- en wandruwheden. Onderhoud t.a.v. de nauwkeurigheid van de meetresultaten
betreft dan ook slechts het controleren of het profiel en ruwheid niet gewijzigd is.
De reden dat Rijkswaterstaat niet standaard met ADM’s meet is:
• Grote eenmalige investering
• Vrij intensief onderhoud in de vorm van regelmatige terugkerende bodemprofielmetingen
• Meten slechts de afvoer dat door het zomerbed stroomt en missen dus de afvoer die bij
hoogwater door het winterbed gaat
• Gevoelig voor grote hoeveelheden sediment dat vrijkomt tijdens een hoogwater
De initiële kosten van apparatuur en meetopstelling zijn relatief hoog, maar het systeem is
onderhoudsvriendelijk en de exploitatiekosten zijn laag.
83

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.3.6 vOOrbeelDen
Onderstaand een overzicht van in Nederlandse watergangen in gebruik zijnde ADM’s:
TAbel 6-6 OverzichT ADm’S geplAATST TOT 2010
watergang locatie waterbeheerder in gebruik vanaf
reitdiep (2x) provinciale sluis Zoutkamp (2 meetkruizen) wS noorderzijlvest 1991
Hunsingokanaal Hunsingosluis, Zoutkamp (meetkruis) wS noorderzijlvest 1999
winschoterdiep Zuidbroek wS Hunze en aa’s 1991
westerwoldse aa Spuisluis nieuwe Statenzijl wS Hunze en aa’s 2003
eemskanaal oude Zeesluis, delfzijl wS Hunze en aa’s 2006
de linde wolvega wS Friesland 2003
overijsselse Vecht Hesselmullerbrug, ommen wS Velt en Vecht nov. 2001
ommerkanaal ommen wS Velt en Vecht nov. 2001
regge archem wS regge en dinkel 1990
linderbeek archem wS regge en dinkel 1990
oude rijn (gld) kandia wS rijn en iJssel 2002
ettenlangsch kanaal Vollenhove, a.F. Stroinkgemaal
(2 meetkruizen)
84
wS reest en wieden 1996
Vledder aa en wapserveense aa wapserveen (in elke waterloop 1 meetkruis) wS reest en wieden 2003
Valleikanaal amersfoort bij stuw balladelaan (meetkruis) wS Vallei en eem 1985
de eem eemdijk wS Vallei en eem 1990
kromme rijn inlaat wijk bij duurstede HH de Stichtse rijnlanden 1994
kromme rijn amelisweerd HH de Stichtse rijnlanden 1994
Utrechtse Vecht Utrecht waternet
oude rijn (ZH) bodegraven Sluis HH van rijnland 1992
gouwe gouda HH van rijnland 1998
de linge gorinchem, Spuisluis kanaal van Steenenhoek wS rivierenland 1987
kanaal van Steenenhoek Hardinxveld giessendam, kolffgemaal (2 meetkr.) wS rivierenland 1991
overwaard Spuisluis, kinderdijk (meetkruis, kenterpunt) wS rivierenland 1986
dintel dintelsas wS brabantse delta 1988
roosendaalse en Steenbergse Vliet bovensas wS brabantse delta 1988
aa of weerijs oranjeboombrug, breda wS brabantse delta 2006
Het merkske castelre (b) wS brabantse delta 2003
molenleij breda wS brabantse delta 2001
dieze engelen wS aa en maas 1983
drongelens kanaal waalwijk wS aa en maas 1988
aa den bosch, oosterplas wS aa en maas 2003
de dommel eindhoven, geneperparken wS de dommel 2008
de dommel St. oedenrode wS de dommel 2009
de dommel borkel en Schaft wS de dommel 2009
de dommel den bosch, bossche broek wS de dommel 1990
nieuwe leij goirle, Vloeder Zuid wS de dommel 2005
groote beerze westelbeers Scheperburg wS de dommel 2005
keersop dommelen, keersoppermolen wS de dommel 2007
tongelreep achel, kluizerbrug wS de dommel 1997
tongelreep eindhoven wS de dommel 2008
Voorste Stroom oisterwijk wS de dommel 2009
Verbindingskanaal beekse bergen Hilvarenbeek wS de dommel 2009
noordervaart nederweert wS peel en maasvallei 1999

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
watergang locatie waterbeheerder in gebruik vanaf
groote molenbeek mierlo wS peel en maasvallei 1996
Hambeek Hambeek, roermond wS roer en overmaas 1993
amsterdam-rijnkanaal weesp rijkswaterstaat 1978
amsterdam rijnkanaal maarssen rijkswaterstaat 1991
amsterdam-rijnkanaal wijk bij duurstede rijkswaterstaat 1995
oude rijn doorslag, Uitlaat
amsterdam rijn kanaal
rijkswaterstaat 1993
Julianakanaal bunde rijkswaterstaat 1978
neder rijn driel rijkswaterstaat 1978
lekkanaal nieuwegein rijkswaterstaat 1988
lek Hagenstein rijkswaterstaat 1978
Zuid-willemsvaart loozen rijkswaterstaat 1979
Zuid-willemsvaart maastricht / Smeermaas rijkswaterstaat 1979
maas megen rijkswaterstaat 1989
maas maastricht St. pieter 2 meetkruizen rijkswaterstaat 1991
maas Venlo 2 meetkruizen rijkswaterstaat 1996
Hollandsdiep Spuisluizen, Volkerak 2x 2 meetkruizen rijkswaterstaat 1990
bathse Spuikanaal bath rijkswaterstaat 1988
Zuid-willemsvaart Someren, Sluis13 rijkswaterstaat 2003
de noord alblasserdam rijkswaterstaat 1990
dordsche kil wieldrecht, dordrecht rijkswaterstaat 1990
oude maas Spijkenisse brug rijkswaterstaat 1990
meppelerdiep Zwartsluis rijkswaterstaat 2000
Zwarte water genemuiden rijkswaterstaat 2008
twente kanalen almen (dubbel meetkruis) rijkswaterstaat 1995
twente kanalen markelo (dubbel meetkruis) rijkswaterstaat 1995
85

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-18 ADm vechT bij Ommen (FOTO: elSTer-inSTrOmeT)
FOTO 6-19 ADm KeerSOppermOlen, WS De DOmmel (FOTO: elSTer-inSTrOmeT)
86

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-20 ADm prOvinciAle SluiS zOuTKAmp (FOTO: WS nOOrDerzijlveST)
FOTO 6-21 ADm De linDe, WS FrySlân (FOTO: elSTer-inSTrOmeT)
6.3.7 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaard die betrekking heeft op de looptijdverschilmethode is de volgende:
• ISO 6416: Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic) method
87

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.4 SnelheiDSmeTing/DOpplermeTing
6.4.1 inleiDing
Het bepalen van de stroomsnelheid in een waterloop kan door geluidsgolven uit te zenden
en het door de snelheid van in het water zwevende deeltjes ontstane Dopplereffect te meten,
dan wel door een geleider (water) in een magnetische veld te bewegen en het daaruit ontstane
potentiaalverschil te meten. De eerste methode staat bekent als de Acoustic Doppler Current
Profiler (ADCP)-methode en de tweede als de elektromagnetische methode. Daarnaast bestaat
er ook een variant met radar (radiogolven): de Doppler radar snelheidsmeting.
Elektromagnetische meetmethoden als continue debietmeetmethode voor open waterlopen
worden in Nederland nog niet toegepast. De methode wordt in de permanente opstelling
in Engeland toegepast in waterlopen met hardnekkige groei van bodemvegetatie, hoge sedimentgehaltes
en/of instabiele bodemligging. De methode is bijzonder geschikt voor toepassing
in ondiepe wateren en/of zeer lage stroomsnelheden. De toepassing van de elektromagnetische
methode als onderdeel van veldcalibraties staat beschreven in par. 5.5.
In een permanente opstelling kan een ADCP op drie manieren worden opgesteld:
• horizontaal dwars op de waterloop (niet toegepast in Nederland)
• horizontaal aan één zijde van de waterloop (H-ADCP)
• verticaal gericht vanaf de bodem (bodem-ADCP)
Dit hoofdstuk beschrijft de toepassing van de H-ADCP en de bodem-ADCP. De toepassing van
benedenwaarts gerichte ADCP’s voor incidentele metingen is beschreven in par. 5.1 respectievelijk
par. 5.2 en voor het gebruik bij veldcalibraties in par. 5.5. Het meetprincipe staat
beschreven in par. 7.3.3.
De toepassing van de Dopplersnelheidsmeting met behulp van radar staat beschreven aan het
eind van deze sectie in par. 6.4.8.
6.4.2 bepAlen STrOOmSnelheiD en DebieT
Het meetprincipe van de ADCP berust op het meten van de Dopplerverschuiving. Het instrument
zendt een puls uit met een vaste frequentie, die gereflecteerd worden door de deeltjes
in het water. Door de beweging van de deeltjes ten opzichte van de ADCP ontstaat er een frequentieverandering
(Dopplerverschuiving). Deze frequentieverandering is een maat voor de
snelheid van het water. Met vier bundels is het instrument in staat om stroomsnelheid en
–richting te bepalen. Drie bundels zijn nodig om de drie vector componenten van de waterbeweging
te bepalen. De vierde levert een tweede verticale vectorcomponent die het apparaat
gebruikt voor controle van de data-integriteit.
Een bodem-ADCP meet vanaf de bodem van de waterloop tot het wateroppervlak en bepaalt
in verticale secties het snelheidsprofiel over de verticaal, dat vervolgens moet worden omgerekend
naar een debiet. De meting is vergelijkbaar met de verticale ADCP meting bij de movingboat
methode (zie par. 5.2.1). Niet het gehele doorstroomprofiel wordt gemeten, met name
aan de bodem niet.
Een horizontale opstelling meet vanaf één zijde over dat deel van de waterloop dat zich in
de straalkegel bevindt, voordat de straal de overkant bereikt. De straalkegel dient dus gericht
te zijn op dat deel van de doorsnede waar gemiddelde stroomsnelheidcondities heersen. Bij
variatie van de waterdiepte kan de diepte waarop de gemiddelde snelheid heerst, variëren.
88

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Het kan dan nodig zijn de omzetting van gemeten snelheid naar gemiddelde snelheid in het
dwarsprofiel te bepalen met een afgeregelde K-factor, zie paragraaf 6.3.2.
Een ADCP meet tevens de waterstand en zet deze waarde om naar een oppervlaktewaarde
volgens een voorgeprogrammeerde waterstands-doorstroomoppervlakte relatie. De uit de
meting berekende gemiddelde stroomsnelheid en de oppervlaktewaarde leveren het debiet.
6.4.3 OnnAuWKeurigheiD
De onnauwkeurigheid van een meting met een H-ADCP of een bodem ADCP wordt vooral
bepaald door:
• de omrekening van gemeten snelheid naar gemiddelde snelheid. Bij grotere waterstandsvariaties
wordt de indexering methode minder bruikbaar;
• de omrekening van waterstand naar oppervlakte.
Bij inbedrijfstelling is een controlemeting nodig (meerdere controle metingen kunnen nodig
zijn als er zich verschillende afvoersituaties voordoen). Met het resultaat van deze meting kunnen
de parameters voor het bepalen van het debiet in de software van de ADCP worden aangepast.
Aan het Dopplerverschil bepaald door het instrument zelf valt niets te calibreren. Bij een
goed voorbereide calibratie meting kan het debiet binnen 5% nauwkeurig worden gemeten.
Tijdens operationeel bedrijf ligt de nauwkeurigheid tussen de 5% en 10% gezien de gevoeligheid
van de meting voor omgevingsparameters (zie ISO 15769 en paragraaf 6.4.5).
Als gevolg van wijzigingen in het verticale en/of horizontale zwevende stofprofiel na de controle-
meting ontstaan gewijzigde meetwaarden. Hierdoor zijn frequent controle metingen nodig
onder diverse omstandigheden.
Tweejaarlijks moet de ADCP opnieuw worden gecontroleerd en gecalibreerd en moet de meetsectie
worden schoongemaakt (obsta kels, begroeiing e.d.).
6.4.4 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
De geschikte instrumenten zijn:
• een H-ADCP voor horizontale plaatsing
• een ADCP speciaal geschikt voor bodem plaatsing
• ingebouwde druksensor, naar boven of beneden gerichte ultrageluidsensor +/- 0,5 %
Het doorstroomoppervlak wordt vastgesteld door het uitvoeren van lodingen in het profiel
waarin de ADCP meet.
6.4.5 mOgelijKheDen en beperKingen
Voor alle ADCP’s geldt dat deze reflectie nodig hebben om goed te kunnen functioneren. Het
water moet dus deeltjes en/of luchtbellen bevatten. In heel schoon/helder water functioneren
ADCP’s niet of minder goed. Bij veel luchtbellen overigens ook niet, bijvoorbeeld achter een
stuw. Verder heeft een ADCP-meting ook hinder van plantengroei.
Snelheid van geluid in water varieert met de dichtheid, die een functie is van de temperatuur
en het zoutgehalte. Bij sterke variatie van temperatuur en zoutgehalte (in tijd en/of in waarde)
kan het nodig zijn deze apart te meten en te correleren met de gemeten data van de ADCP.
Voor continue ADCP’s geldt in het algemeen:
• De straalbreedte is de spreiding van de straalkegel rond de as van de kegel en wordt beïnvloed
door de geluidsfrequentie en diameter van de transmitter. Een nauwe kegel heeft
89

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
een lagere hoekfout met minder bereik, maar wel met een verdere reikwijdte. Een brede
straalkegel is meer geschikt bij een niet uniforme snelheidsverdeling.
• Een lagere geluidsfrequentie komt doorgaans verder, maar vereist een grotere trans ducent
bij een gegeven breedte van de straalkegel.
• Meting dient plaats te vinden in regelmatig stromingspatroon, dus in een lange regelmatige
sectie met een uniform dwarsprofiel. Bij voorkeur plaatsing in een hard profiel.
• In versnellende stroming kan de snelheid van deeltjes in het water afwijken van de watersnelheid.
Bij de H-ADCP wordt aangenomen dat deeltjes zich met dezelfde snelheid en
richting voortbewegen als de waterdeeltjes. Dit is echter alleen geldig bij stationaire
stroming. Bij turbulentie en golven etc. gaat de virtuele massa meespelen van een deeltje
waardoor het betreffende deeltje zich sneller of langzamer beweegt t.o.v. de waterdeeltjes
in zijn omgeving. Deeltjes met een ander soortelijk gewicht dan water zoals zand en
luchtbellen (b.v. door scheepvaart, cavitatie van brugpijlers) zullen zich altijd met een
andere snelheid voortbewegen.
• De snelheidsbepaling van de ADCP is direct afhankelijk van de heersende geluidssnelheid
in water (zie par. 7.3.3) Hiertoe is de H-ADCP uitgerust met een temperatuursensor die
de temperatuur ter plaatse meet en uit een tabel de geluidssnelheid bepaald. De nauwkeurigheid
van de toegepaste temperatuursensoren is ±0,1 tot ±0,4 °C. Dit levert bij een
watertemperatuur van 10°C een fout in de snelheidsmeting op van resp. ±0,03 tot ±0,1%.
Verder is er het verschil in temperatuur tussen de plaats van de H-ADCP en de meetcel.
Een verschil van 2 graden tussen de positie waar de H-ADCP is opgesteld en de positie
van de meetcel geeft een fout van 0,56%. Verschil in saliniteit wordt niet gecompenseerd.
Een saliniteitswijziging van 5‰ geeft een fout van 0,4% bij een watertemperatuur van
10°C (zie Tabel 6-7).
TAbel 6-7 geluiDSSnelheiD in WATer in m/S AlS FuncTie vAn TemperATuur en SAliniTeiT bij een luchTDruK vAn 100 KpA (brOn: liT.35)
Temperatuur Saliniteit ‰
° c 0 5 10 15 20 25 30 35
0.0 1402.4 1409.0 1415.7 1422.4 1429.0 1435.7 1442.4 1449.1
5.0 1426.1 1432.4 1438.8 1445.2 1451.5 1457.9 1464.3 1470.6
10.0 1447.2 1453.3 1459.3 1465.4 1471.5 1477.6 1483.7 1489.8
15.0 1465.9 1471.7 1477.5 1483.3 1489.2 1495.0 1500.8 1506.7
20.0 1482.3 1487.9 1493.5 1499.1 1504.7 1510.2 1515.8 1521.5
25.0 1496.7 1502.1 1507.4 1512.8 1518.2 1523.5 1528.9 1534.3
30.0 1509.1 1514.3 1519.5 1524.6 1529.8 1535.0 1540.2 1545.4
35.0 1519.8 1524.8 1529.8 1534.8 1539.9 1544.9 1549.9 1555.0
40.0 1528.9 1533.7 1538.6 1543.5 1548.4 1553.3 1558.2 1563.1
• De meting is hierdoor slechts beperkt gecompenseerd voor veranderingen in de geluidssnelheid.
Een verschil in temperatuur tussen de opstelplaats van de continue ADCP en b.v.
het midden van de waterloop levert een afwijking in de snelheidswaarde op.
• Bij de aanwezigheid van dichtheidsgradiënten treedt er afbuiging van het akoestische
signaal op waardoor niet bekend is vanwaar uit de waterloop het signaal (dat de
Dopplerverschuiving bevat) terugkomt bij de ADCP. Dit levert een extra onzekerheid op
t.a.v. de ingestelde / bepaalde calibratie factor.
• Dwarsprofiel van de meetraai dient schoon te zijn; evenzo direct bovenstrooms van de
meetraai. Bij dichte begroeiing zoals riet werkt de meting niet.
90

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• Gangbaar meetbereik: 0,05 – 5 m/s. Bij lage stroomsnelheden is er geen relatie tussen de
gereflecteerde signalen uit de cellen van de verschillende bundels. Een combinatie van
deze reflectie informatie tot een gemiddelde snelheid levert dan grote afwijkingen op.
• Geschikt voor stroming in beide richtingen.
• Verstoring door scheepvaart. De meetwaarden van een H-ADCP of een bodem-ADCP
worden beïnvloed door de passage van schepen daar deze, zelf en met de bellenbaan en
het opgewervelde sediment, voor extra reflectiesignaal zorgen. Scheepspassages zijn in
de waarnemingen eenvoudig terug te vinden als een tijdelijke verhoging in de reflectiesterkte.
De verhoging in de reflectiesterkte blijft nog minuten lang aanwezig na passage
van een schip door turbulentie en sediment in het water. Als er veel scheepvaartverkeer is
en de data gefilterd zou worden op reflectiesterkte zou te veel bruikbare data kunnen verloren
gaan. Scheepspassages gaan ook gepaard met een verhoging van de dwarsstroming
in de watergang. Mogelijke remedie is om de scheepspassages uit te filteren op basis van
de verhoging van deze dwarscomponent.
• De snelheidswaarde wordt beïnvloed door de hogere reflectie sterkte uit het onderste deel
van het snelheidsprofiel als er bij hogere snelheden een verhoogde concentratie opgelost
sediment aanwezig is in het onderste deel van de waterloop of als er door passerende
schepen sediment wordt opgewoeld.
Voor bodem ADCP’s geldt daarnaast:
• Geschikt voor smalle waterlopen tot 5 m breed, waterdiepte < 2 m, minimum waterdiepte
0,20 m.
• Alleen toepassen bij hoge stroomsnelheden.
• Plaatsing in de bodem onder de waterlaag, doorgaans in het midden van de waterloop,
waarbij de straalkegel de uiteinden bereikt.
• Geen signalering nabij de bodem. Als de waterdiepte relatief laag is kan de hoek tussen de
straalkegel en de bodem worden verkleind.
• Obstructie van de stroming door de bodemsensor; verzanding kan echt probleem worden.
• Reflectie door oeverranden vermijden.
Voor H-ADCP’s geldt:
• Minimale waterdiepte: 0,5 m boven en 0,5 m onder het instrument; bij iedere 20 m
meetafstand 1 m waterdiepte vereist.
• Meting over de gehele breedte is technisch niet mogelijk vanwege zijwand reflecties.
Hiervoor moet een locatie-afhankelijke correctie worden uitgevoerd.
• Er moet gecontroleerd worden of zijlobben geen extra reflecties geven die het meetresultaat
beïnvloeden.
• Alert zijn op situaties dat het waterpeil stijgt tot buiten het bereik van de straal van de
transducent, eventueel ADCP mee laten stijgen met de waterstand.
• Minder geschikt in nauwe watergangen met een asymmetrische bodem.
• Plaatsing van de sensor geschiedt in de oeverwand.
91

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.4.6 vOOrbeelDen
Onderstaand een overzicht van in Nederlandse watergangen vast opgestelde H-ADCP’s en
bodem ADCP’s:
TAbel 6-8 OverzichT OpgeSTelDe ADcp’S vOOr cOnTinue meTing TOT 2010
watergang type locatie waterbeheerder in gebruik vanaf
Uitstroom spui- en maalcomplex de
drie delfzijlen
92
H-adcp beweegbaar delfzijl wS noorderzijlvest 2009
oostermoerse Vaart H-adcp de groeve wS Hunze en aa’s 2007
gasterense diep H-adcp gasteren wS Hunze en aa’s 2007
afwateringskanaal H-adcp ane (gramsbergen) wS Velt en Vecht 2005
overijsselse Vecht H-adcp de Haandrik wS Velt en Vecht 2007
kanaal coevorden-alte picardie H-adcp coevorden wS Velt en Vecht 2007
Hoogeveense Vaart H-adcp Veenoord wS Velt en Vecht 2007
kanaal almelo-de Haandrik H-adcp mariënberg wS Velt en Vecht 2007
dinkel H-adcp beweegbaar 2 locaties ter hoogte van de lutte wS regge en dinkel 2001
bornsebeek H-adcp wS regge en dinkel 2007
Flereingermolenbeek H-adcp wS regge en dinkel 2007
broekhuizerwater H-adcp bevermeer wS rijn en iJssel 2005
diverse H-adcp 7 locaties wS rijn en iJssel 2009
FOTO 6-22 beWeegbAre h-ADcp in De DinKel (FOTO’S: WS regge en DinKel)

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-23 h-ADcp in OnDerhOuDSpOSiTie OpgeSTelD Op een verSchuiFbAAr FrAme, inSTelbAAr Op TWee meeThOOgTen. lOcATie Ane, WS velT en
vechT (FOTO: jOS SneeK)
FOTO 6-24 zelFDe OpSTelling bij hOOgWATer (FOTO: jOS SneeK)
6.4.7 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaard die betrekking heeft op horizontale (H-ADCP) en verticale (“bed mounted”)
Doppler stroomsnelheidsmeters, is de volgende:
• ISO 15769 Guidelines for the application of acoustic velocity meters using Doppler and
echo correlation methods
93

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.5.8 DOpplerrADArSnelheiDSmeTing
De Dopplerradarmeting van de stroomsnelheid berust op de meting van de dopplerverschuiving
van de echo van radiogolven die optreedt als gevolg van de beweging van het wateroppervlak.
De radarzender stuurt radiogolven naar het wateroppervlak die als gevolg van de waterbeweging
terugkomen met een andere frequentie. Door de frequentie van het uitgezonden
signaal te vergelijken met de frequentie van het ontvangen signaal, ontstaat er een maat voor
de beweging van het wateroppervlak.
Omdat alleen de stroomsnelheid van het wateroppervlak wordt gemeten is deze methode
alleen geschikt voor meting in een rechthoekig of cirkelvormig profiel met uniforme stroming.
De sensor wordt boven het wateroppervlak opgesteld tot een hoogte van maximaal
1,5 m. Voor de bepaling van het doorstroomoppervlak is de meting van de waterhoogte noodzakelijk.
Deze kan met dezelfde opstelling worden gemeten in de vorm van een akoestische
niveaumeting.
De onnauwkeurigheid van de radar snelheidsmeting bedraagt circa 0,5 % met een meetbereik
van 0,23 tot 6,1 m/s. De onnauwkeurigheid van de debietmeting bedraagt circa 5%
voor meting in een profiel met uniforme stroming. De onnauwkeurigheid van de akoestische
niveaumeting is circa 1%.
De meting is toepasbaar in ondiepe kanalen met een zeer laag waterniveau en is mogelijk
tot hoge snelheden. De montage is relatief eenvoudig en er is weinig onderhoud vereist. Een
zichtbare ophanging is gevoelig voor vandalisme.
De Dopplerradarmeting werkt pas bij hoge snelheden stroomsnelheden en wordt in Neder-
land weinig toegepast. Bij snelstromende wateren is het een methode om contactloos debieten
te meten. De methode is minder geschikt voor incidenteel traag stromend en stilstaand
water.
FOTO 6-25 DOpplerrADAr SnelheiDSmeTing bij De linge-inlAAT Te DOOrnenburg (FOTO’S: FlOW-TrOnic)
94

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.5 Relatie debiet en waterstand
6.5 Relatie debiet en waterstand
6.5 relATie DebieT en WATerSTAnD
6.5.1 Inleiding
6.5.1 inleiDing Inleiding
In de praktijk In de praktijk is het is vaak het vaak niet niet mogelijk mogelijk de de afvoer van van een een waterloop waterloop continu continu te meten. te meten. Om Om
In de praktijk is het vaak niet mogelijk de afvoer van een waterloop continu te meten. Om
continue continue afvoergegevens afvoergegevens te krijgen, te krijgen, wordt wordt daarom daarom de de waterstand continu continu geregistreerd, geregistreerd, waar- waaruit
continue afvoergegevens te krijgen, wordt daarom de waterstand continu geregistreerd, waaruit
aan de hand uit aan van de een hand afvoerrelatie van een afvoerrelatie de bijbehorende de bijbehorende afvoeren afvoeren kunnen kunnen worden worden bepaald. De relatie
aan de hand van een afvoerrelatie de bijbehorende afvoeren kunnen worden bepaald. De relatie
van afvoer relatie Q van versus afvoer Q waterstand versus waterstand h wordt h wordt in het in het algemeen opgesteld opgesteld voor voor een bepaalde een bepaalde
van afvoer Q versus waterstand h wordt in het algemeen opgesteld voor een bepaalde
meetlocatie meetlocatie van een van waterloop. een waterloop. De karakteristieken De karakteristieken van van de meetlocatie worden worden bepaald bepaald door door de
meetlocatie van een waterloop. De karakteristieken van de meetlocatie worden bepaald door de
geometrie de geometrie van de van dwarsdoorsnede de dwarsdoorsnede en en gewoonlijk gewoonlijk door de de eigenschappen eigenschappen van de van rivier de rivier
geometrie van de dwarsdoorsnede en gewoonlijk door de eigenschappen van de rivier
benedenstrooms benedenstrooms van de van meetlocatie. de meetlocatie. Dit Dit hoofdstuk hoofdstuk gaat gaat speciaal over afvoerrelaties van van beken beken en
benedenstrooms van de meetlocatie. Dit hoofdstuk gaat speciaal over afvoerrelaties van beken en
rivieren en rivieren dus niet en over dus niet afvoerrelaties over afvoerrelaties van meetstuwen van meetstuwen of meetgoten.
of meetgoten.
rivieren en dus niet over afvoerrelaties van meetstuwen of meetgoten.
Kwalitatief Kwalitatief goede en goede onderling en onderling goed goed afgestemde afgestemde Qh-relaties vormen vormen de basis de basis voor het voor gebruik het gebruik
Kwalitatief goede en onderling goed afgestemde Qh-relaties vormen de basis voor het gebruik
van afvoerreeksen van afvoerreeksen in waterbewegingsmodellen in waterbewegingsmodel len (SOBEK, Mike Mike 11 11 en en WAQUA) WAQUA) en bij en hoogwater- bij hoogwater-
van afvoerreeksen in waterbewegingsmodellen (SOBEK, Mike 11 en WAQUA) en bij hoogwatervoorspelling.voorspelling.
Ook worden Ook worden modellen modellen gebruikt gebruikt om om op op basis van van goed goed bepaalde bepaalde Qh-relaties, Qh-relaties, voor voor
voorspelling. Ook worden modellen gebruikt om op basis van goed bepaalde Qh-relaties, voor
andere locaties andere locaties Qh-relaties Qh-relaties op te op stellen. te stellen.
andere locaties Qh-relaties op te stellen.
Zo worden Zo worden onze grote onze grote rivieren rivieren waterstand-afvoerrelaties toegepast toegepast voor voor de Maas de Maas en de en Rijn de Rijn
Zo worden onze grote rivieren waterstand-afvoerrelaties toegepast voor de Maas en de Rijn
uitgaande uitgaande van onder van onder andere andere meetlocaties meetlocaties als als Borgharen Dorp (Maas) (Maas) en Lobith en Lobith (Rijn). (Rijn). Bij een Bij een
uitgaande van onder andere meetlocaties als Borgharen Dorp (Maas) en Lobith (Rijn). Bij een
bepaalde bepaalde waarde waarde voor de voor afvoer de afvoer behoort behoort een een bepaalde waterstand te te Borgharen Borgharen respectieve- respectievelijk
bepaalde waarde voor de afvoer behoort een bepaalde waterstand te Borgharen respectievelijk
Lobith. Dit lijk verband, Lobith. Dit de verband, afvoerkromme de afvoerkromme of Qh-relatie, of Qh-relatie, wordt wordt periodiek periodiek herzien aan aan de de hand hand van
Lobith. Dit verband, de afvoerkromme of Qh-relatie, wordt periodiek herzien aan de hand van
resultaten van van resultaten afvoermetingen. van afvoermetingen. Verbanden Verbanden tussen tussen de waterstanden de waterstanden van van deze meetlocaties
meetlocaties met
resultaten van afvoermetingen. Verbanden tussen de waterstanden van deze meetlocaties met
waterstanden met waterstanden op benedenstrooms op benedenstrooms gelegen gelegen locaties locaties staan staan bekend bekend als als betrekkingslijnen (h-h
waterstanden op benedenstrooms gelegen locaties staan bekend als betrekkingslijnen (h-h
relaties). (h-h Deze relaties). verbanden Deze verbanden worden voor worden de voor grote de grote rivieren rivieren iedere iedere tien tien jaar jaar herzien. herzien.
relaties). Deze verbanden worden voor de grote rivieren iedere tien jaar herzien.
Bij de bepaling Bij de bepaling van zeer van hoge zeer hoge waarden waarden (nog (nog nooit nooit waargenomen) voor zowel zowel de de afvoerkrom- afvoerkrommen
Bij de bepaling van zeer hoge waarden (nog nooit waargenomen) voor zowel de afvoerkrommen
als de betrekkingslijnen men als de betrekkingslijnen wordt gebruik wordt gemaakt gebruik gemaakt van numerieke van numerieke modellen. modellen.
als de betrekkingslijnen wordt gebruik gemaakt van numerieke modellen.
6.5.2 principe Principe en en lOcATie locatie
6.5.2 Een Principe Qh-relatie en – de locatie relatie tussen het debiet Q en de waterstand h – is geen meetmethoden,
Een Qh-relatie – de relatie tussen het debiet Q en de waterstand h – is geen meetmethoden,
Een Qh-relatie maar een – relatie de relatie tussen tussen het gemeten het debiet Q en en gemeten de waterstand waterstand. h Meestal – is geen wordt meetmethoden,
de water-
maar een relatie tussen het gemeten debiet en gemeten waterstand. Meestal wordt de
maar een stand relatie op een tussen locatie continu het gemeten gemeten debiet en het debiet en gemeten periodiek. waterstand. Het debiet wordt Meestal over het wordt de
waterstand op een locatie continu gemeten en het debiet periodiek. Het debiet wordt over het
waterstand bereik op van een de locatie afvoer gemeten, continu zodat gemeten voor het en gehele het debiet bereik van periodiek. de afvoer Het en waterstanden debiet wordt een over het
bereik van de afvoer gemeten, zodat voor het gehele bereik van de afvoer en waterstanden een
bereik van relatie de afvoer tussen beide gemeten, kan worden zodat gelegd. voor het In beginsel gehele zijn bereik Qh-relaties van de de afvoer gemeten en versie waterstanden van de een
relatie tussen beide kan worden gelegd. In beginsel zijn Qh-relaties de gemeten versie van de
relatie tussen Chézy-vergelijking beide kan toegepast worden gelegd. voor het totale In beginsel debiet door zijn een Qh-relaties dwarsprofiel, de gemeten versie van de
Chézy-vergelijking toegepast voor het totale debiet door een dwarsprofiel,
Chézy-vergelijking toegepast voor het totale debiet door een dwarsprofiel,
Q = C ⋅ A ⋅ d ⋅ i
Q = C ⋅ A ⋅ d ⋅ i
met C = met Chézy-coëfficiënt, C = Chézy-coëfficiënt, A = A doorstroomoppervlak = doorstroomoppervlak (d × ⋅ B), B = breedte, d = d waterdiepte = waterdiepte en en i
met C = Chézy-coëfficiënt, A = doorstroomoppervlak (d ⋅ B), B = breedte, d = waterdiepte en i
= verhang, i = verhang, die een die relatie een relatie legt tussen legt tussen het het debiet debiet en en de de waterdiepte. De De waterdiepte kan kan wor- worden
= verhang, die een relatie legt tussen het debiet en de waterdiepte. De waterdiepte kan worden
uitgedrukt den als uitgedrukt waterstand als waterstand min bodemhoogte, min bodemhoogte, d = d h = – h zb, – zzodat , zodat de relatie tussen debiet debiet en
uitgedrukt als waterstand min bodemhoogte, d = h – zb, zodat b de relatie tussen debiet en
waterstand en waterstand luidt, luidt,
waterstand luidt,
3/
2
Q ~ h3
/ 2
Q ~ h
Alle variatie in C, A, de bodemligging zb en i, komt terug in het verloop van de relatie evenals
Alle variatie
alle effecten Alle variatie in C, A,
van versnellende in C, de A, bodemligging de bodemligging zb
of vertragende zen en i, i, komt terug in in het het verloop verloop van van de relatie de relatie evenals evenals
b stroming en variërend debiet. In het algemeen zal
alle effecten
niet in het alle effecten van versnellende
gehele van afvoer versnellende of vertragende
en waterstandsbereik of vertragende stroming en
zijn gemeten en variërend (eens debiet.
in In In
de het het
100 algemeen algemeen zal
of 200 jaar
niet in het
gebeurtenissen zal niet gehele in komen het afvoer gehele en
zelden afvoer waterstandsbereik
voor). en waterstandsbereik zijn
De afvoerrelatie zijn gemeten op een (eens
meetlocatie in in de de 100 100 of moet 200 of jaar 200 jaar
empirisch
gebeurtenissen
worden gebeurtenissen komen
vastgesteld aan komen zelden
de zelden voor).
hand voor). van De
voldoende afvoerrelatie
metingen op een op meetlocatie een meetlocatie
van afvoeren moet empirisch moet
en bijbehorende
wor- empirisch
worden
waterstanden den vastgesteld aan
volgens aan methoden de hand hand van van
beschreven voldoende voldoende metingen metingen
in hfst. van 5. De afvoeren van
Qh-relatie en afvoeren bijbehorende en bijbehorende
wordt echter water- veelal
waterstanden
gebruikt standen volgens
om de volgens waterstand methoden
te schatten beschreven beschreven
bij in een hfst. in
extreem 5. hfst. De Qh-relatie 5. De
hoog wordt Qh-relatie
debiet. echter wordt
De veelal extreme gebruikt echter veelal
waterstand
gebruikt om om de de waterstand waterstand te schatten te schatten bij een extreem bij een hoog extreem debiet. hoog De extreme debiet. waterstand De extreme wordt waterstand
dan
100
100
95

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
wordt dan door door extrapolatie extrapolatie van de van Qh-relatie de Qh-relatie verkregen, verkregen, zoals beschreven zoals in beschreven paragraaf 6.5.4. in paragraaf Buiten het 6.5.4.
Buiten het bemeten bemeten bereik bereik van de van gemeten de gemeten Q en h is de Q nauwkeurigheid en h is de nauwkeurigheid van geëxtrapoleerde van waterstan- geëxtrapoleerde
waterstanden den (zeer) (zeer) beperkt. beperkt.
Van belang Van is belang een eenduidige is een eenduidige relatie relatie tussen tussen de de afvoer afvoer en en de de bijbehorende waterstand. Bepa- Bepalend
daarvoor lend is daarvoor de keuze is de van keuze de van locatie de locatie waar waar de de waterstand voor de de Qh-relatie Qh-relatie gemeten gemeten gaat gaat
worden. worden. Op die Op locatie die locatie moet moet bij dezelfde bij dezelfde afvoer de waterstand zo min zo min mogelijk mogelijk verstoord verstoord zijn: zijn:
de zogenaamde de zogenaamde “control”. “control”. Meestal Meestal is die is die verstoring er wel wel door door de de stuwkromme stuwkromme van de van rivier. de rivier.
Het kan Het dan kan soms dan nuttig soms nuttig zijn te zijn kijken te kijken naar naar locaties locaties waar waar de de afvoer in zekere zin zin gecontro- gecontroleerd
is, maar leerd dat komt is, maar in dat Nederland komt in Nederland heel weinig heel voor. weinig Een voor. voorbeeld Een voorbeeld zijn zijn oude oude molendrempels molendrem- in de
Limburgse pels beken. in de Limburgse Een andere beken. optie Een is andere om ter optie plaatse is om schietend ter plaatse water schietend te forceren, water te forceren, dan wordt de
locatie een dan control. wordt de locatie een control.
Op de ideale Op de ideale meetlocatie meetlocatie is er is er een een minimaal effect van van benedenstroomse verstoringen verstoringen zoals zoals
variërende variërende begroeiing begroeiing van de van waterloop de waterloop en variërende en variërende bodem- en oeverligging ten ten gevolge van
morfologische van morfologische processen processen (sedimentatie/erosie). De stromingstoestand De stromingstoestand wordt gekarakteri- gekarakteriseerd
door het seerd getal door van het Froude getal van (Fr), Froude (Fr),
Fr =
met:
Q : debiet (m3 met: Q : debiet (m
/s)
3 /s)
B : breedte op de waterspiegel (m)
B : breedte op de waterspiegel (m)
A : natte oppervlak dwarsprofiel (m2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 A : natte oppervlak dwarsprofiel (m
)
2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
We kunnen We kunnen daarbij daarbij het volgende het volgende onderscheid onderscheid maken: maken:
Fr = Fr 0 = : 0 stilstaand : stilstaand water water
Fr < Fr 1 < : 1 stromend : stromend water water (relatief langzaam stromend stromend water) water)
Fr = Fr 1 = : 1 kritische : kritische stroming stroming (grenstoestand)
Fr > Fr 1 > : 1 schietend : schietend water water (relatief snel snel stromend stromend water) water)
Een belangrijke, Een belangrijke, controleerbare controleerbare eigenschap eigenschap van van schietend schietend water water (Fr > (Fr 1) is, > dat 1) zich is, een dat ver- zich een
verstoring storing in in schietend schietend water water alleen alleen stroomafwaarts stroomafwaarts kan manifesteren kan manifesteren en nooit in stroomop- en nooit in
stroomopwaartse waartse richting, richting, in tegenstelling in tegenstelling tot stromend tot stromend water (Fr water < 1). (Fr < 1).
Dus zoek Dus langs zoek langs de waterloop de waterloop naar naar plekken plekken waar invloed invloed van van benedenstrooms benedenstrooms minimaal minimaal is, is,
bijvoorbeeld bijvoorbeeld als gevolg als gevolg van een van drempel een drempel (let (let wel: wel: de de drempel drempel mag niet verdrinken!). Als Als er er een
plek is waar een plek schietend is waar water schietend bestaat water of bestaat gemakkelijk of gemakkelijk is te realiseren, is te realiseren, dan dan kan kan je je daar daar een een control
van maken control (dat van gaat maken dan (dat wel gaat gepaard dan wel met gepaard waterstandstoename met waterstandstoename bovenstrooms). bovenstrooms). Maar Maar meestal
kan dat niet. meestal kan dat niet.
In het algemeen In het algemeen geldt, dat geldt, het dat effect het effect van benedenstroomse van benedenstroomse verstoringen verstoringen afneemt afneemt naarmate naar- de
stroomsnelheid mate de stroomsnelheid op de (h-)meetlocatie op de (h-)meetlocatie hoger is. hoger Op het is. Op moment het moment dat een dat een meetlocatie meetloca- wordt
gebruikt tie voor wordt het gebruikt meten voor van het afvoeren, meten van spreken afvoeren, spreken we van we een van een afvoermeetstation. afvoermeetstation. De meest
geschikte meest locatie geschikte voor locatie een afvoermeetstation voor een afvoermeetstation langs een langs waterloop een waterloop is gelegen is gelegen op op geringe geringe afstand
bovenstrooms afstand van bovenstrooms zo'n (h-)meetlocatie. van zo’n (h-)meetlocatie. De afvoerrelatie De afvoerrelatie zal dan zal dan over over een een groot meet- meetbereik
éénduidig bereik zijn: éénduidig de relatie zijn: tussen de relatie de waterstand tussen de waterstand en het debiet en het debiet wordt wordt niet of niet nauwelijks of nauwelijks beïnvloed
door verstoringen benedenstrooms. In een niet-éénduidige afvoerrelatie komen merkbare
96
2
Q ⋅ B
g ⋅ 3
A
101

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
beïnvloed door verstoringen benedenstrooms. In een niet-éénduidige afvoerrelatie komen
effecten
merkbare
voor waarvan
effecten
de
voor
sterkte
waarvan
afhangt
de sterkte
van de
afhangt
hoogte
van
van
de
de
hoogte
waterstand,
van de waterstand,
de grootte
de
van het
debiet, de
grootte
vorm
van
van
het
de
debiet,
afvoergolf,
de vorm van
de seizoensvegetatie,
de afvoergolf, de seizoensvegetatie,
de inzet van
de
stuwen,
inzet van
sedimentatie
stuwen,
en
erosie van
sedimentatie
bodem
en
en
erosie
oevers,
van bodem
enzovoorts.
en oevers,
Niet
enzovoorts.
éénduidige
Niet éénduidige
afvoerrelatie
afvoerrelatie
zijn behandeld
zijn
in
paragraaf
behandeld
6.5.5.
in paragraaf 6.5.5.
De afvoerrelatie
De afvoerrelatie
van een
van een
meetstation
meetstation
moet
moet
empirisch
empirisch worden
worden
vastgesteld
vastgesteld
aan de
aan
hand
de
van
hand van
voldoende
voldoende
metingen
metingen
van afvoeren
van afvoeren
en
en
bijbehorende
bijbehorende waterstan
waterstanden.
den. Na
Na
het vaststellen
het vaststellen
van de
van de
afvoerrelatie
afvoerrelatie
moeten
moeten
de metingen
de metingen
worden
worden
gecontinueerd
gecontinueerd om
om
verificatie
verificatie
mogelijk
mogelijk
te maken
te maken
en
en
eventueel
eventueel
de afvoerrelatie
de afvoerrelatie
aan
aan te
te
passen.
passen.
Afwijkingen
Afwijkingen
tussen gemeten
tussen
en
gemeten
volgens de
en
afvoerre-
volgens de
afvoerrelatie
latie berekende
berekende
afvoeren
afvoeren
kunnen
kunnen
optreden
optreden
door morfologische
door morfologische
veranderingen
veranderingen
van de rivier-
van de
rivierbedding
bedding
(erosie/sedimentatie),
(erosie/sedimen tatie), veranderingen
veranderingen
in ruwheid,
in ruwheid,
bijvoorbeeld
bijvoorbeeld
door groei
door
van vege-
groei van
vegetatie,
tatie,
door
door bodemdaling
bodemdaling
(bijvoorbeeld
(bijvoorbeeld
gaswinning
gaswinning
of tektonische
of tektonische
processen) en
processen)
door hoogwa-
en door
hoogwatergolven
tergolven die
die
een
een
verandering
verandering
in het
in
verhang
het verhang
van de waterspiegel
van de waterspiegel
veroorzaken en
veroorzaken
daardoor
en
daardoor
een
een
lus
lus
(hyste
(hysteresis)
resis) in de afvoerrelatie
in de afvoerrelatie
te zien geven.
te zien geven.
6.5.3 eenDuiDige qh-relATie
Als in een bepaalde dwarsdoorsnede een aantal afvoeren is gemeten, bijvoorbeeld volgens de
velocity-area methode, kan de relatie tussen de afvoer in de meetsectie en de bijbehorende
waterstand worden bepaald. De resultaten van afvoermetingen en bijbehorende waterstanden
worden gewoonlijk uitgezet als punten in een Q-h diagram, met de afvoer (Q) op de x-as
en de waterstand (h) op de y-as. In theorie zullen deze metingen op een kromme liggen (Q ~
h3/2 6.5.3 Eenduidige Qh-relatie
Als in een bepaalde dwarsdoorsnede een aantal afvoeren is gemeten, bijvoorbeeld volgens de
velocity-area methode, kan de relatie tussen de afvoer in de meetsectie en de bijbehorende
waterstand worden bepaald. De resultaten van afvoermetingen en bijbehorende waterstanden
worden gewoonlijk uitgezet als punten in een Q-h diagram, met de afvoer (Q) op de x-as en de
waterstand (h) op de y-as. In theorie zullen deze metingen op een kromme liggen (Q ~ h
). Hierdoor kan een regressielijn worden bepaald die zo goed mogelijk de metingen benadert.
Hiervoor is een voldoende aantal metingen nodig, verdeeld over het volledige bereik van
mogelijk optredende waterstanden, teneinde een zo nauwkeurig mogelijke curve te krijgen.
3/2 ).
Hierdoor kan een regressielijn worden bepaald die zo goed mogelijk de metingen benadert.
Hiervoor is een voldoende aantal metingen nodig, verdeeld over het volledige bereik van
mogelijk optredende waterstanden, teneinde een zo nauwkeurig mogelijke curve te krijgen.
Een nauwkeuriger methode is het analytisch bepalen van de afvoerrelatie met behulp van de
Een nauwkeuriger methode is het analytisch bepalen van de afvoerrelatie met behulp van de
Chézy-vergelijking. Deze relatie kan in het algemeen worden geschreven als:
Chézy-vergelijking. Deze relatie kan in het algemeen worden geschreven als:
( ) b
h - h
Q = a ⋅ 0
met: Q : debiet (m 3 /s)
met:
Q : debiet (m3 h : waterstand /s) (m+NAP)
h0 h : waterstand : waterstand waarbij (m+NAP) juist geen afvoer meer plaatsvindt (m+NAP)
a,b h0 a,b
: constanten, : waterstand specifiek waarbij juist voor geen een afvoer bepaald meer meetstation.
plaatsvindt (m+NAP)
: constanten, specifiek voor een bepaald meetstation.
De verwachting is dat de relatie tussen Q en h een gladde polynoom is waarvan de constanten
De verwachting is dat de relatie tussen Q en h een gladde polynoom is waarvan de constanten
h0, a en b kunnen worden bepaald met:
h , a en b kunnen worden bepaald met:
0
• een lineaire kleinste kwadraten methode,
• een lineaire kleinste kwadraten methode,
• een niet-lineaire kleinste kwadraten methode,
• een niet-lineaire kleinste kwadraten methode,
• logaritmische transformatie van relatie zodat de meetpunten min of meer op een rechte
• logaritmische transformatie van relatie zodat de meetpunten min of meer op een rechte
liggen waardoor een lineair verband kan worden gelegd tussen Q en h, waaruit de con-
liggen waardoor een lineair verband kan worden gelegd tussen Q en h, waaruit de
stanten volgen.
constanten volgen.
102
97

waterstand Borgharen-dorp [m+NAP]
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-4 qh-relATie mAAS bij bOrghAren-DOrp 1993, 1995, 2002 (brOn: rijKSWATerSTAAT)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
98
afvoer Borgharen [m3/s]
Figuur 6-5 qh-relATie bOvenrijn bij lObiTh OngeSTuWD (brOn: rijKSWATerSTAAT)
Waterstand Lobith [m+NAP]
QH-relatie Bovenrijn 2000.0 (niet gestuwd)
01-01-1993
20-12-1995
01-01-2002
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Keuze vAn heT meeTTrAjecT
Afvoer Lobith [m3/s]
Bij de keuze van de meetlocatie gelden de algemene voorwaarden die zijn besproken in hoofd-
stuk 4 (recht en uniform traject, voldoende diepte). Daarnaast moet de meetlocatie in een stabiel
gedeelte van de beek of rivier liggen (als de bodem ter plaatse van de meetlocatie of een gedeelte
benedenstrooms instabiel is, zal de afvoerrelatie minder éénduidig worden) en voldoende ver
zijn verwijderd van samen vloeiingen met andere takken.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
hOOFDgeul meT uiTerWAArD/plASbermen
De constanten van de Qh-relatie hangen ook af van het doorstroomoppervlak. Voor een situatie
in een waterloop waarin de afvoer in de hoofdgeul is geconcentreerd zijn de constanten
anders dan voor een situatie waarbij de uiterwaard of plasberm ook meestroomt. Dit effect
uit zich in de Qh-relatie als een ‘knik’, zie Figuur 6-6. Bij het bepalen van een afvoerrelatie die
verandert als gevolg van het al of niet meestromen van de uiterwaarden of plasbermen, kunnen
afzonderlijke afvoerrelaties op worden gesteld voor de hoofdgeul (zomerbed) én voor de
hoofdgeul en uiterwaard.
Figuur 6-6 invlOeD vAn uiTerWAArDen/plASbermen Op De AFvOerrelATie
h
Qhoofdgeul Quiterwaard
knik als uiterwaard gaat
meestromen
6.5.4 exTrApOlATie vAn AFvOerrelATieS
Extreem hoge afvoeren komen zelden voor en dan nog vaak slechts gedurende korte tijd en
zijn daarom moeilijk te meten. Het ontbreken van gegevens bij piekafvoeren is vaak een probleem.
Er zijn verschillende mogelijkheden om de afvoerrelatie naar deze extreme waarden
te extrapoleren.
De lOg-lOg exTrApOlATie
De afvoerrelatie wordt beschreven volgens Q = a × (h -h ) 0 b . Na het berekenen van h wordt
0
de Qh-relatie uitgezet op dubbel-logaritmisch papier. Hieruit worden eventuele discontinuïteiten
zichtbaar en wordt duidelijk welke gedeelten van de afvoerrelatie afzonderlijk moeten
worden beschreven. Het gedeelte dat de hoogste gemeten afvoeren weergeeft, wordt geëxtrapoleerd.
exTrApOlATie Op bASiS vAn De FySicA
Gebaseerd op de gemeten waterstanden h en de relatie Q = v × A, kunnen de gemiddelde
gem
snelheid v en de oppervlakte van het dwarsprofiel A worden uitgezet tegen de waterstand
oktober 2009 gem Handboek debietmeten in open waterlopen
h, zie Figuur 6-7. De curve h-A wordt gefit door de meetpunten en geëxtrapoleerd buiten
het gemeten bereik, rekening houdend met onregelmatigheden zoals uiterwaarden en plas-
De extrapolatie bermen. De van extrapolatie de curve van h-v de wordt curve h-v getrokken wordt getrokken en geëxtrapoleerd en geëxtrapoleerd volgens volgens de de formule for- van
Manning, mule waarbij van Manning, voor n (Manning waarbij voor 'n') n en (Manning i (verhang) ‘n’) en een i (verhang) constante een constante waarde wordt waarde aangenomen,
wordt
gebaseerd aangenomen, op beschikbare gebaseerd meetgegevens:
op beschikbare meetgegevens:
1
v=
⋅ R
n
2/3 ⋅
1/
2
i
De afvoer voor een geëxtrapoleerde waterstand he is dan Qe = ve × Ae . Dit wordt gedaan voor
verschillende waterstanden om vervolgens de Qh-relatie buiten het gemeten afvoerbereik aan
te vullen.
Q
99

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De afvoer voor een geëxtrapoleerde waterstand h e is dan Q e = v e × A e . Dit wordt gedaan voor
verschillende waterstanden om vervolgens de Qh-relatie buiten het gemeten afvoerbereik aan
te vullen.
Figuur 6-7 relATieS TuSSen h en A en TuSSen h en v
waterstand (h ) (h )
he
he
hmax hmax
Ae Ae dwarsprofiel (A) (A)
waterstand (h ) (h )
hmax hmax
6.5.5 nieT-éénDuiDige AFvOerrelATieS
Niet éénduidige Qh-relaties worden veroorzaakt door:
• stijgende of dalende waterstanden (hoogwatergolf),
• veranderingen in doorstroomoppervlak van het dwarsprofiel (sedimentatie/erosie),
• veranderingen in vegetatie,
• opstuwingseffecten vanuit het pand benedenstrooms van het meetstation,
• voortgaande bodemdaling.
Is de meetlocatie onder invloed van een of meerdere van genoemde factoren dan kunnen de uit
de Qh-relatie bepaalde afvoeren op basis van de gemeten waterstanden zowel onderschat als overschat
worden. Waren deze factoren aanwezig tijdens het meten ten behoeve van het opstellen
van de Qh-relatie, dan is de relatie alleen geldig voor die situatie.
hOOgWATergOlven
In niet-stationaire stromingsomstandigheden betekent een verandering in de tijd van het
waterspiegelverhang een verandering in de afvoer. In het algemeen wordt het verhang steiler
bij het naderen van een hoogwatergolf, omdat een grotere (permanente) afvoer een grotere
waterdiepte veroorzaakt. Het omgekeerde treedt op als de top van de hoogwatergolf is gepasseerd.
Dit betekent, dat het passeren van een vloedgolf, resulterend in het stijgen en dalen van
de waterstand, leidt tot verschillende afvoeren bij eenzelfde waterstand, zie voorbeeld Figuur
6-9. De afvoer zal bij eenzelfde waterstand hoger zijn in het stijgende gedeelte en lager in het
dalende gedeelte. Dit veroorzaakt een hysterese lus in de afvoerrelatie.
oktober 2009 Hysterese kan in rekening worden gebracht met de vergelijking Handboek van Jones debietmeten waarin het in lokale open waterlopen
waterspiegelverhang dh/dx (of de lokale waterspiegelverandering in de tijd) is opgenomen,
⎛ dh ⎞
Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ ⎜ib − ⎟
⎝ dx ⎠ of ⎟ ⎛ 1 dh ⎞
Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ ⎜ib
+ ⋅
⎝ c dt ⎠
met c = voortplantingssnelheid van de hoogwatergolf [m/s], waarvoor geldt c ≈ 1,5 v (v =,
met c = gemiddelde voortplantingssnelheid stroomsnelheid). van de hoogwatergolf [m/s], waarvoor geldt c ≈ 1,5 v (v =,
gemiddelde stroomsnelheid).
100
Veranderingen in het doorstroomoppervlak van het dwarsprofiel
Sedimentatie en/of erosie van de bodem en oevers, over een grote lengte van de waterloop,
resulteert in een stijging of daling van de waterspiegel bij eenzelfde afvoer. Het effect van de
verandering van het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische
he
he
ve
ve gem. gem. snelheid snelheid (v)
(v)

Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ i −
dx
⎜⎝ ⎠ ⎝ c dt
b ⎟
⎠
⎝ dx ⎠
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
met c = voortplantingssnelheid van de hoogwatergolf [m/s], waarvoor geldt c ≈ 1,5 v (v =,
gemiddelde stroomsnelheid).
Veranderingen verAnDeringen in het in doorstroomoppervlak heT DOOrSTrOOmOppervlAK van vAn het heT dwarsprofiel
DWArSprOFiel
Sedimentatie Sedimentatie en/of en/of erosie erosie van van de de bodem en en oevers, over een een grote grote lengte lengte van de van waterloop, de waterloop,
resulteert resulteert in een in stijging een stijging of daling of daling van van de de waterspiegel bij bij eenzelfde afvoer. afvoer. Het effect Het van effect de van de
verandering verandering van het van dwarsprofiel het dwarsprofiel werkt werkt door door in in het het doorstroomoppervlak A A en en de de hydrauli- hydraulische
straal R sche en straal dus ook R en in dus de ook Chézy-coëfficiënt in de Chézy-coëfficiënt C(R), C(R), C is C een is een functie van R. Aangezien een een Qhrelatie
is Qh-relatie gebaseerd is gebaseerd op de Chézy-vergelijking op de Chézy-vergelijking is in is onderstaande in onderstaande relatie aangegeven hoe hoe deze
effecten deze doorwerken effecten doorwerken in de Qh-relatie. in de Qh-relatie.
1/
6
12R
R
Q = A⋅
C(
R)
⋅ R ⋅i
met C(
R)
= 18log
of C(
R)
=
k
n
De veranderingen De veranderingen werken werken als volgt als volgt door door in in de de relatie, gegeven dat dat de de afvoer afvoer Q en Q het en verhang het verhang i
niet veranderen, i niet veranderen,
b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅ ( C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅i
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Veranderingen in de vegetatie
In het algemeen veroorzaakt een groei van de vegetatie een afname van het oppervlak van het
verAnDeringen in De vegeTATie
dwarsprofiel en een hogere ruwheid van bedding en oevers. Het effect van de verandering van
In het algemeen veroorzaakt een groei van de vegetatie een afname van het oppervlak van
het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische straal R en het
het dwarsprofiel en een hogere ruwheid van bedding en oevers. Het effect van de verandering
ruwheidseffect in de Chézy-coëfficiënt C. Aangezien een Qh-relatie is gebaseerd op de Chézy—
van het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische straal R
vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze effecten doorwerken in de Qh-
en het ruwheidseffect in de Chézy-coëfficiënt C. Aangezien een Qh-relatie is gebaseerd op de
relatie. Door de ruwere waterloop zal het verhang ook wijzigen (steiler worden). De
Chézy—vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze effecten doorwerken in
veranderingen werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q niet verandert,
de Qh-relatie. Door de ruwere waterloop zal het verhang ook wijzigen (steiler worden). De veranderingen
werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q niet verandert, b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅(
C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅(
i + Δi)
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Opstuwingseffecten
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Opstuwingseffecten treden op bij getijdebewegingen in het benedenstroomse deel van een
rivier,
OpSTuWingSeFFecTen
door invloed van een benedenstroomse afvoerverdeling bij splitsingen, door
samenkomsten
Opstuwingseffecten
met een
treden
andere
op bij getijdebewegingen
waterloop of
in
door
het benedenstroomse
de aanwezigheid
deel van
van
een
stuwen
benedenstrooms.
rivier, door
Als
invloed
deze
van
effecten
een benedenstroomse
variabel zijn
afvoerverdeling
in de tijd, zal
bij
de
splitsingen,
afvoer niet
door
een
samen-
éénduidige
functie zijn
komsten
van de
met
waterstand.
een andere waterloop of door de aanwezigheid van stuwen benedenstrooms.
Als deze effecten variabel zijn in de tijd, zal de afvoer niet een éénduidige functie zijn van de
Bodemdaling
waterstand.
Er kan een systematische onderschatting van de afvoer optreden op als gevolg van het
onvoldoende
bODemDAling
in rekening brengen van de opgetreden bodemdaling in de tijd.
Er kan een systematische onderschatting van de afvoer optreden op als gevolg van het onvoldoende
in rekening brengen van de opgetreden bodemdaling in de tijd.
of ⎟ Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ ⎜ib
+ ⋅
⎛ dh ⎞
⎝ c dt ⎠
Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ ⎜ib − ⎟
⎝ dx ⎠
met c = voortplantingssnelheid van de hoogwatergolf [m/s], waarvoor geldt c ≈ 1,5 v (v =,
gemiddelde stroomsnelheid).
Veranderingen in het doorstroomoppervlak van het dwarsprofiel
Sedimentatie en/of erosie van de bodem en oevers, over een grote lengte van de waterloop,
resulteert in een stijging of daling van de waterspiegel bij eenzelfde afvoer. Het effect van de
verandering van het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische
straal R en dus ook in de Chézy-coëfficiënt C(R), C is een functie van R. Aangezien een Qhrelatie
is gebaseerd op de Chézy-vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze
effecten doorwerken in de Qh-relatie.
1/
6
12R
R
Q = A⋅
C(
R)
⋅ R ⋅i
met C(
R)
= 18log
of C(
R)
=
k
n
De veranderingen werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q en het verhang i
niet veranderen,
b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅ ( C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅i
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Veranderingen in de vegetatie
In het algemeen veroorzaakt een groei van de vegetatie een afname van het oppervlak van het
dwarsprofiel en een hogere ruwheid van bedding en oevers. Het effect van de verandering van
het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische straal R en het
ruwheidseffect in de Chézy-coëfficiënt C. Aangezien een Qh-relatie is gebaseerd op de Chézy—
vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze effecten doorwerken in de Qhrelatie.
Door de ruwere waterloop zal het verhang ook wijzigen (steiler worden). De
veranderingen werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q niet verandert,
b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅(
C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅(
i + Δi)
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Opstuwingseffecten
Opstuwingseffecten treden op bij getijdebewegingen in het benedenstroomse deel van een
rivier, door invloed van een benedenstroomse afvoerverdeling bij splitsingen, door
samenkomsten met een andere waterloop of door de aanwezigheid van stuwen
benedenstrooms. Als deze effecten variabel zijn in de tijd, zal de afvoer niet een éénduidige
functie zijn van de waterstand.
Bodemdaling
Er kan een systematische onderschatting van de afvoer optreden op als gevolg van het
onvoldoende in rekening brengen van de opgetreden bodemdaling in de tijd.
of ⎟ ⎛ 1 dh ⎞
Q = A ⋅ C ⋅ R ⋅ ⎜ib
+ ⋅
⎝ c dt ⎠
met c = voortplantingssnelheid van de hoogwatergolf [m/s], waarvoor geldt c ≈ 1,5 v (v =,
gemiddelde stroomsnelheid).
Veranderingen in het doorstroomoppervlak van het dwarsprofiel
Sedimentatie en/of erosie van de bodem en oevers, over een grote lengte van de waterloop,
resulteert in een stijging of daling van de waterspiegel bij eenzelfde afvoer. Het effect van de
verandering van het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische
straal R en dus ook in de Chézy-coëfficiënt C(R), C is een functie van R. Aangezien een Qhrelatie
is gebaseerd op de Chézy-vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze
effecten doorwerken in de Qh-relatie.
1/
6
12R
R
Q = A⋅
C(
R)
⋅ R ⋅i
met C(
R)
= 18log
of C(
R)
=
k
n
De veranderingen werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q en het verhang i
niet veranderen,
b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅ ( C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅i
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Veranderingen in de vegetatie
In het algemeen veroorzaakt een groei van de vegetatie een afname van het oppervlak van het
dwarsprofiel en een hogere ruwheid van bedding en oevers. Het effect van de verandering van
het dwarsprofiel werkt door in het doorstroomoppervlak A en de hydraulische straal R en het
ruwheidseffect in de Chézy-coëfficiënt C. Aangezien een Qh-relatie is gebaseerd op de Chézy—
vergelijking is in onderstaande relatie aangegeven hoe deze effecten doorwerken in de Qhrelatie.
Door de ruwere waterloop zal het verhang ook wijzigen (steiler worden). De
veranderingen werken als volgt door in de relatie, gegeven dat de afvoer Q niet verandert,
b+
Δb
Q = ( A + ΔA)
⋅(
C + ΔC)
⋅ ( R + ΔR)
⋅(
i + Δi)
en dus Q = ( a + Δa)
⋅ ( h − h0
)
De profielveranderingen werken dus door in de constanten a en b.
Opstuwingseffecten
Opstuwingseffecten treden op bij getijdebewegingen in het benedenstroomse deel van een
rivier, door invloed van een benedenstroomse afvoerverdeling bij splitsingen, door
samenkomsten met een andere waterloop of door de aanwezigheid van stuwen
benedenstrooms. Als deze effecten variabel zijn in de tijd, zal de afvoer niet een éénduidige
functie zijn van de waterstand.
Bodemdaling
Er kan een systematische onderschatting van de afvoer optreden op als gevolg van het
onvoldoende in rekening brengen van de opgetreden bodemdaling in de tijd.
6.5.6 grOTe rivieren: qF-relATieS
De afvoeren (Q) voor een aantal meetpunten langs de Rijntakken en de Maas worden met
behulp van een Qh-relatie berekend uit gemeten waterstanden (h). In de huidige monitoringpraktijk
is deze Qh-relatie een eenduidige relatie 106 tussen de waterstand en de afvoer. De relatie
106
wordt actueel gehouden door de waterafvoeren periodiek daadwerkelijk te meten waarna
eventueel een bijstelling plaatsvindt. Bij geconstateerde 106 veranderingen in de Qh-relatie worden
de afvoeren achteraf in het algemeen niet herberekend.
101

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Voor het dagelijkse rivierbeheer is deze praktijk voldoende nauwkeurig. Bij meer specialistische
studies die gebruik maken van de berekende afvoeren blijken echter bezwaren aan deze
methodiek te kleven.
Een eerste probleem bij de huidige Qh-relatie voor de grote rivieren is dat de afvoer bij stijgend
water hoger, en bij dalend water lager (hysterese), is dan berekend wordt uit de opgestelde
Qh-relatie. Daarnaast treedt er een systematische onderschatting van de afvoer op als
gevolg van het onvoldoende in rekening brengen van de optredende bodemdaling. Een heranalyse
van de waterstands- en afvoermetingen uit de periode 1956-heden heeft voor elk station
een relatie opgeleverd tussen de afvoer aan de ene kant en de waterstand, de hysterese
en de bodemverandering aan de andere kant, de zogenaamde Qf-relaties (f staat voor functie).
Hierdoor is de overall-onnauwkeurigheid van de berekende afvoeren afgenomen van 6-8%
naar 2,5-4% van de gemeten afvoer. De verbeterde afvoerreeksen zijn gebruikt bij de afregeling
van het hydraulische model WAQUA waarmee onder andere de maatgevende hoogwaterstanden
langs de Rijntakken en de Maas worden berekend.
Het is de bedoeling om de nieuwe methodiek ook in te zetten voor de routinematige berekening
van de afvoeren en het aanpassen van de historische afvoerreeksen op de Rijntakken.
6.5.7 OnnAuWKeurigheiD
vOOr De grOTe rivieren
De Qh-relatie wordt bepaald door de parameters: waterstand, stroomsnelheid, bodemprofiel
en ruwheid. De waterstand wordt bepaald met een DNM, een radarniveaumeter of een peilschaal.
De voor de vastlegging van de Qh-relatie bij verschillende waterstanden benodigde
stroming moet gemeten worden in het gehele doorstroomprofiel. Over de gehele breedte van
het water worden verticale stroomprofielen gemeten met een afstand van 50 cm. Hiervoor
worden propellermetingen gebruikt of ADCP-metingen. De afwijking tussen de geschatte
stroomsnelheid en de werkelijk optredende stroomsnelheid is kleiner dan 10%.
Voor de berekening van de optredende stroomsnelheid voor het gedeelte van de waterloop
dat de uiterwaard en het winterbed betreft, moet een schatting worden gemaakt op basis van
hoogteprofielmetingen en ruwheidsmetingen. Voor de bepaling van het bodemprofiel van
het zomerbed worden multi-beam echolodingen gebruikt met een nauwkeurigheid van 20
cm, die worden aangevuld met het uit luchtfoto’s afgeleide profiel van het winterbed. Digitale
fotogrammetrie van luchtfoto’s geeft digitale hoogtemodellen met een nauwkeurigheid
van 17 cm. Met laseraltimetrie gemaakt digitale hoogtemodellen hebben een nauwkeurigheid
van 7 cm.
De nauwkeurigheidseis met betrekking tot de waterstand is dat 95% van de gemeten water-
standen minder dan 2,5% afwijkt van de “ware” waterstand.
Verder is belangrijk is een goede nulpuntstabiliteit van het meetinstrument. Vanwege het verloop
dient de nulpuntcontrole van druksensors zeer regelmatig plaats te vinden.
Registratiefrequentie van de waterstanden: 10-minuten gemiddelde waarden.
Geldigheidsduur van een Qh-relatie: 3-5 jaar.
Afhankelijk van de steilheid van de hoogwatergolf, kunnen als gevolg van hysterese, afwijkingen
optreden in de afvoer uit de Qh-relatie tot circa 8% van de werkelijk opgetreden afvoer.
102

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
bij Kleinere WATerlOpen
De meeste voorbeelden van de toepassing van Qh-relaties voor kleinere waterlopen vinden we
bij de Limburgse rivieren en beken. Sommige meetlocaties zijn gevoelig voor aanzanding en/
of begroeiing. Gemeten waterstand en berekend debiet passen dan niet meer bij elkaar: de
grootste onnauwkeurigheid wordt immers geïntroduceerd bij de omrekening van waterstand
naar debiet. Om blijvend over dezelfde kwaliteit van de afvoerrelatie te kunnen beschikken is
daarom regelmatige onderhoud en controle nodig:
• 1 x per maand controle of de waterstandsmetingen nog kloppen en controle van de
afvoer relatie met een elektromagnetische afvoerbepaling volgens ISO-voorschrift en con-
trole van het dwarsprofiel.
• de afvoerrelatie moet worden aangepast als het verschil tussen de incidentele afvoer-
meting en de uitkomst van de afvoerrelatie te groot wordt. Te groot wil zeggen: meer dan
2 of 3 keer een verschil meer dan 10%. Dan moet worden nagegaan of aanpassen van de
relatie nodig is. Uiteraard moet bij geconstateerde verschillen ook de onderhoudstoestand
geïnspecteerd worden.
• 2 x per jaar controle van de vaste hoogte van het waterstandsmeetpunt.
• 1 x per jaar nauwkeurige opneming van het dwarsprofiel.
Om de afvoerrelatie te verbeteren is het van belang het gemeten traject zo vaak als mogelijk
uit te breiden met metingen van lage afvoeren en metingen van hoge afvoeren. Bij hoogwaters
is het zaak snel met een meetploeg en instrumenten ter plaatse te zijn.
Gangbaar is een meetfout in het verwachte eindresultaat van de afvoerrelatie van 10%.
Dit geldt dan tot de hoogste afvoer waarvoor nog is geijkt.
6.5.8 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Voor toepassing bij kleinere waterlopen:
• Stilling well met vlotter
• Stilling well met drukopnemer
• Radarniveaumeter
Voor gebruik in de grote rivieren
• Radarniveaumeter
• Stappenbaak
• Rijkswaterstaat digitale niveaumeter DNM
6.5.9 mOgelijKheDen en beperKingen
Nadeel van de methode is dat een definitieve waterstand-afvoerrelatie pas kan worden vastgesteld
als over het hele meetbereik ijkmetingen beschikbaar zijn.
Een ander nadeel van de Qh-relatie is de hoge procentuele onnauwkeurigheid bij lage afvoeren.
Op de Maas en Rijn komt dit voor in gestuwde situaties bij lage afvoeren.
Wanneer Qh-relaties, die bepaald zijn op basis van afvoermetingen uit een voorafgaande
periode, worden toegepast met actuele metingen, wordt de invloed van met name tussentijdse
bodemveranderingen niet in rekening gebracht, hetgeen aanleiding kan zijn tot ongewenste
fouten in de afvoer.
103

odemveranderingen niet in rekening gebracht, hetgeen aanleiding kan zijn tot ongewenste
fouten in de afvoer.
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De eenduidige Qh-relaties vertegenwoordigen feitelijk de gemiddelde relatie tussen de
waterstand en de afvoer en houden dus geen rekening met de hysterese die in werkelijkheid
De eenduidige Qh-relaties vertegenwoordigen feitelijk de gemiddelde relatie tussen de water-
optreedt. Deze houdt in dat er bij gelijkblijvende waterstand in de wassende fase van een
stand en de afvoer en houden dus geen rekening met de hysterese die in werkelijkheid
hoogwatergolf meer afvoer optreedt dan in een permanente stromingstoestand, terwijl er in de
optreedt. Deze houdt in dat er bij gelijkblijvende waterstand in de wassende fase van een
vallende fase juist een kleinere afvoer optreedt dan in de permanente situatie.
hoogwatergolf meer afvoer optreedt dan in een permanente stromingstoestand, terwijl er in
de vallende fase juist een kleinere afvoer optreedt dan in de permanente situatie.
6.5.10 Voorbeelden grote rivieren
Voor 6.5.10 de grote vOOrbeelDen rivieren zijn grOTe voor rivieren de volgende locaties Qh-relaties opgesteld:
Voor de grote rivieren zijn voor de volgende locaties Qh-relaties opgesteld:
Waterloop locatie Km raai
TAbel 6-9
Rijn
OverzichT qh-relATieS grOTe rivieren
Lobith 862,18
Rijn Waterloop locatiePannerdensche kop Waal Km raai
868,4
Rijn rijn lobith Pannerdensche kop Pan. Kanaal 862,18
870,4
Rijn rijn pannerdensche IJsselkop kop waal Nederrijn 868,4
880,1
Rijn rijn pannerdensche IJsselkop kop pan. IJssel kanaal 870,4
879,5
Rijn rijn iJsselkop Waal nederrijn Tiel 880,1
915
Rijn rijn iJsselkop Lek iJssel Hagestein 879,5
945
Rijn rijn waal tiel IJssel Olst 915
956
rijn lek Hagestein 945
Maas rijn iJssel olst Eijsden-grens 956
2,56
Maas maas eijsden-grens St. Pieter 2,56
10,8
Maas maas St. pieter Borgharen-Dorp 10,8
16
Maas maas borgharen-dorp Venlo 16
107,47
Maas maas Venlo Megen 107,47
190,75
maas Tabel megen 6-9 Overzicht Qh-relaties grote 190,75rivieren
vOOrbeelD: qh-relATieS venlO en megen
De vernieuwde Qh-relaties van Venlo en Megen zijn opgesteld op basis van de beschikbare
meetgegevens in het hoge afvoerbereik in de jaren 2000 t/m 2003. Aanvullend zijn resultaten
van WAQUA-berekeningen bij een afvoertop van 3.800 m3 Voorbeeld: Qh-relaties Venlo en Megen
De vernieuwde Qh-relaties van Venlo en Megen zijn opgesteld op basis van de beschikbare
meetgegevens in het hoge afvoerbereik in de jaren 2000 t/m 2003. Aanvullend zijn resultaten
/s bij Borgharen gebruikt.
van WAQUA-berekeningen bij een afvoertop van 3.800 m
De bestaande Qh-relaties bij Venlo en Megen behoefden vervanging in 2004 door de nieuw
afgeleide Qh-relaties. De vernieuwde Qh-relatie bij Venlo luidt:
3 /s bij Borgharen gebruikt. De
bestaande Qh-relaties bij Venlo en Megen behoefden vervanging door de nieuw afgeleide Qhrelaties.
De vernieuwde Qh-relatie bij Venlo luidt:
Q = 0,
7191 h − 52,
1918 h + 1507,
2460 h − 21639,
4047 h −154671
h − 440721 [m 3 /s].
Deze relatie geldt boven het niveau van 10,85 m+NAP en tot het niveau van 19,34 m+NAP. In
Deze relatie geldt boven het niveau van 10,85 m+NAP en tot het niveau van 19,34 m+NAP. In
Figuur 6-8 is de vernieuwde Qh-relatie voor Venlo weergegeven.
Figuur 6-8 is de vernieuwde Qh-relatie voor Venlo weergegeven.
104
5
4
3
109
2

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-8 vernieuWDe qh-relATie venlO 2004 (nieT in gebruiK)
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-8 Vernieuwde Qh-relatie Venlo 2004 (niet in gebruik)
Over de nauwkeurigheid van de nieuwe Qh-relatie het volgende. De standaardafwijking van
het verschil tussen de metingen en de nieuwe Qh-relatie van Venlo in het afvoerbereik lager
dan 1.000 m3 /s is 72 m3 /s. Voor het afvoerbereik bij Venlo hoger dan 1.000 m3 /s is de standaardafwijking
voor dit verschil 54 m3 Over de nauwkeurigheid van de nieuwe Qh-relatie het volgende. De standaardafwijking van het
verschil tussen de metingen en de nieuwe Qh-relatie van Venlo in het afvoerbereik lager dan
1.000 m
/s. Deze waarden kunnen als maat dienen voor de onnauwkeurigheid
van de afvoer bij een gemeten waterstand bij gebruik van de Qh-relatie Venlo.
vOOrbeelD: hySTereSe-eFFecT
Het hysterese-effect is onderzocht voor de meetgegevens van Venlo. Uit het onderzoek blijkt
dat het hysterese-effect redelijk kan worden berekend met de formule van Jones. Verder
onderzoek wordt aanbevolen, maar met de formule kan het hysterese-effect bij de Qh-relatie
worden geteld zodat het werkelijke afvoerverloop tijdens een afvoergolf beter kan worden
gesimuleerd.
3 /s is 72 m 3 /s. Voor het afvoerbereik bij Venlo hoger dan 1.000 m 3 /s is de standaardafwijking
voor dit verschil 54 m 3 Figuur 6-8 Vernieuwde Qh-relatie Venlo 2004 (niet in gebruik)
/s. Deze waarden kunnen als maat dienen voor de onnauw-
Over de nauwkeurigheid van de nieuwe Qh-relatie het volgende. De standaardafwijking van het
keurigheid van de afvoer bij een gemeten waterstand bij gebruik van de Qh-relatie Venlo.
verschil tussen de metingen en de nieuwe Qh-relatie van Venlo in het afvoerbereik lager dan
Voorbeeld: 1.000 m Hysterese-effect
Het hysterese-effect is onderzocht voor de meetgegevens van Venlo. Uit het onderzoek blijkt
dat het hysterese-effect redelijk kan worden berekend met de formule van Jones. Verder
onderzoek wordt aanbevolen, maar met de formule kan het hysterese-effect bij de Qh-relatie
worden geteld zodat het werkelijke afvoerverloop tijdens een afvoergolf beter kan worden
gesimuleerd.
3 /s is 72 m 3 /s. Voor het afvoerbereik bij Venlo hoger dan 1.000 m 3 /s is de standaardafwijking
voor dit verschil 54 m 3 /s. Deze waarden kunnen als maat dienen voor de onnauwkeurigheid
van de afvoer bij een gemeten waterstand bij gebruik van de Qh-relatie Venlo.
Voorbeeld: Hysterese-effect
Het hysterese-effect is onderzocht voor de meetgegevens van Venlo. Uit het onderzoek blijkt
dat het hysterese-effect redelijk kan worden berekend met de formule van Jones. Verder
onderzoek wordt aanbevolen, maar met de formule kan het hysterese-effect bij de Qh-relatie
worden geteld zodat het werkelijke afvoerverloop tijdens een afvoergolf beter kan worden
gesimuleerd.
Figuur 6-9 hySTereSe-eFFecT bij venlO bepAAlD meT gemeTen AFvOer en WATerSpiegelverhAng 13 T/m 18 FebruAri 2002
Figuur 6-9 Hysterese-effect bij Venlo bepaald met gemeten afvoer en waterspiegelverhang 13 t/m 18
februari 2002
Figuur 6-9 Hysterese-effect bij Venlo bepaald met gemeten afvoer en waterspiegelverhang 13 t/m 18
februari 2002
110
110
105

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
In Figuur 6-9 is het resultaat van een korte periode tijdens 2002 weergegeven. Uit de figuur
blijkt dat de voorspelling met de formule van Jones redelijk goed in de buurt ligt bij het gemeten
verloop in de tijd.
6.5.11 vOOrbeelDen Kleinere WATerlOpen
Voor de volgende kleinere waterlopen zijn Qh-relaties opgesteld:
TAbel 6-10 OverzichT qh-relATieS Kleinere WATerlOpen
Waterloop locatie Waterbeheerder
overijsselse Vecht emlichheim (d) nlwkn, meppen (d)
berkel Stadlohn (d) lanuv (d)
berkel ammeloe (d) lanuv (d)
issel/oude iJssel isselburg (d) lanuv (d)
bocholter aa/aastrang rhedebrugge (d) lanuv (d)
niers gennep wS peel en maasvallei
Swalm Swalmen wS peel en maasvallei
roer Stah (d) lanuv (d)
roer Jülich (d) lanuv (d)
Vlootbeek Vlootbekermolen wS roer en overmaas
Vloedgraaf nieuwstadt wS roer en overmaas
geleenbeek oud-roosteren wS roer en overmaas
geul Hommerich wS roer en overmaas
geul meerssen wS roer en overmaas
gulp azijnfabriek wS roer en overmaas
Jeker nekum wS roer en overmaas
anselderbeek eygelshoven wS roer en overmaas
worm rimburg wS roer en overmaas
De meeste voorbeelden van de toepassing van Qh-relaties vinden we voor de Limburgse
rivieren en beken.
Het meetstation van het Waterschap Roer en Overmaas in de Roer, Drie Bogen, is niet meer
in gebruik. Tegenwoordig wordt gebruik gemaakt van het Duitse meetstation Stah. Door de
dynamiek van de Roer en het missen van afvoer bij hoge afvoeren was Drie Bogen onbetrouwbaar.
Bij het Duitse meetstation Stah is de watergang vastgelegd en dus stabiel. Tevens moet
al het water daar door de meetsectie.
106

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-26 STAh (D) in De rOer, AFvOermeeTSTATiOn meT KAbelbAAn
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 6-11 qh-relATie AFvOermeeTSTATiOn Foto 6-26 STAh Stah (D) (D) in in De de rOer Roer, afvoermeetstation met kabelbaan
Tabel 6-11 Qh-relatie Afvoermeetstation Stah (D) in de Roer
Foto 6-27 Afvoermeetstation Hommerich in de Geul
112
107

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 6-27 AFvOermeeTSTATiOn hOmmerich in De geul
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 6-12 qh-relATie meeTSTATiOn hOmmerich in De geul
6.5.12 iSO-STAnDAArDen
6.5.12 ISO-standaarden
De ISO-standaarden die betrekking hebben op de “stage-discharge” methode zijn de volgende:
• ISO 1100-2 Determination of the stage-discharge relation
• • ISO ISO 1100-1 1100-2 Establishment Determination and of the operation stage-discharge of a gauging relation station
• ISO 1100-1 Establishment and operation of a gauging station
Verder is zeer informatief over de Duitse methode voor het bepalen en gebruiken van water-
• Vom Wasserstand zum Durchfluss; Arbeitsanleitung Pegel- und Datendienst Baden-
Württemberg, februari 2002
Württemberg, februari 2002
108
Tabel 6-12 Qh-relatie meetstation Hommerich in de Geul
De ISO-standaarden die betrekking hebben op de “stage-discharge” methode zijn de volgende:
Verder is zeer informatief over de Duitse methode voor het bepalen en gebruiken van
stands- waterstands- afvoerrelaties:
• Vom Wasserstand zum Durchfluss; Arbeitsanleitung Pegel- und Datendienst Baden-
113

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.6 relATie DebieT en vervAl
6.6.1 inleiDing
Voor pompgemalen geldt dat er een relatie is tussen de opbrengst van de pomp enerzijds en
de opvoerhoogte (negatief verval) anderzijds. Deze relatie wordt bepaald door de zogenaamde
pompkarakteristiek. Voor vijzelgemalen geldt dat de capaciteit afhankelijk is van het toerental
van de vijzel en de coëfficiënten uit de debietformule van Muysken.
Nu zijn gemalen geen debietmeetinrichtingen, maar waterbeheerders zijn geïnteresseerd
in de uitgeslagen of opgemalen hoeveelheden. Daarvoor moeten debieten kunnen worden
bepaald.
Hetzelfde geldt voor schuiven, duikers, afsluiters en andersoortige kunstwerken die deel uitmaken
van het watersysteem. Voor al deze kunstwerken geldt dat er een relatie tussen het verval
over het kunstwerk en het debiet kan worden bepaald. Deze relatie kan vervolgens worden
gebruikt als debietformule in de afvoerbepaling.
In dit hoofdstuk worden behandeld:
• Pompgemalen (par. 6.6.2);
• Vijzelgemalen (par. 6.6.3);
• Inlaat- en spuiconstructies: verticale schuiven met onderstort (par. 6.6.4);
• Open duikers (par. 6.6.5);
• Afsluiters (par. 6.6.6);
• Hevels en sifons (par. 6.6.7).
In onderstaande hoofdstukken worden de theoretische formules voor de relatie verval en
debiet gegeven. In-situ calibratie is doorgaans nodig om deze formules zodanige kwaliteit te
geven dat ze kunnen worden ingezet als debietformule (zie par. 5.5).
FOTO 6-28 SpuiSluiS DelFzijl, WS hunze en AA’S (FOTO: hKv lijn in WATer)
109

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.6.2 pOmpgemAlen
Van de vele pomptypen worden de waaiertypen in de praktijk het meest toegepast. Tot het
waaiertype behoren de axiaalpompen, de half-axiaalpompen en de centrifugaalpompen,
waarvan de laatste categorie de meest toegepaste pomp is bij grotere opvoerhoogten. In tegenstelling
tot vijzels maken pompen meestal deel uit van een leidingsysteem: de zuigleiding en
de persleiding, waardoor een deel van de energie wordt verbruikt door de leidingverliezen.
Dit geldt niet voor schroefpompen, die vaak open worden uitgevoerd, dat wil zeggen zonder
zuig - en/of persleiding.
Steeds meer pompen worden bovendien uitgevoerd met een regeling van het toerental middel
een frequentie-omvormer.
Figuur 6-10 De energielijn vOOr een enKelvOuDig leiDingSySTeem WAArin één pOmp iS OpgeSTelD
Bij pompen worden de volgende hoogteverschillen en begrippen gedefinieerd:
• Hman : drukverschil, op korte afstand vóór en achter de pomp, bepaald met
manometers;
• Hpomp : energiehoogteverschil, op korte afstand vóór en achter de pomp.
2 2 H = H + z + v /2g - vP1 /2g
pomp man P2
z : plaatshoogteverschil tussen de beide manometers,
vP1 : stroomsnelheid in de zuigleiding,
vP2 : stroomsnelheid in de persleiding,
• Hstat : verschil tussen buitenpeil en binnenpeil ter weerszijden van het gemaal
(eigenlijk is Hstat het verschil in energiehoogte tussen beide panden.
Er wordt hier echter aangenomen dat de stroomsnelheden in de panden
verwaarloosbaar klein zijn),
• Hw : het totaal aan energieverliezen vóór (H ) en achter (H ) de pomp:
w1 w2
H = H + H (zie Figuur 6-10). Dit zijn naast de wrijvingsverliezen en de
w w1 w2
intree- en uittreeverliezen van het leidingsysteem ook de verliezen door
roosters, bochten, profielveranderingen, afsluiters en terugslagkleppen.
Op de proefstand in de fabriek wordt H bepaald. In die gevallen waarbij de manome-
pomp
ters op dezelfde hoogte zijn opgesteld en de diameters van zuig- en persleiding dezelfde
zijn, wordt H = H . Aangenomen dat dit het geval is, dan: H = H + H ,
pomp man man stat w
110

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• pompkarakteristiek: de Q-H man relatie, zoals die is vastgesteld voor de grotere pompen in
een testopstelling in de fabriek, waarbij verschillende nauwkeurigheidsklassen worden
onderscheiden;
• gemaalkarakteristiek: de Q-H -relatie opgesteld door berekening van H of door een
stat w
calibratie na het voltooien van de bouw van het gemaal.
Voor het bepalen van het debiet dat een pompgemaal opbrengt, zijn er de volgende mogelijkheden:
• gebruikmaken van de capaciteit Q en de daarbij behorende opvoerhoogte zoals vermeld
op het typeplaatje van de pomp, of van catalogusgegevens van de pompleverancier. De
betrouwbaarheid van deze informatie kan laag zijn, waardoor deze methode wordt ontraden.
Dit is vooral het geval als de capaciteit wordt vermeld zonder een bijbehorende
opvoerhoogte en de waterstanden in de praktijk nogal wisselen. Door slijtage neemt de
capaciteit in de tijd af;
• gebruikmaken van de pompkarakteristiek: de Q-H -relatie, waarbij H wordt geme-
man man
ten op exact dezelfde posities als waarop dat in de testopstelling is gebeurd. Deze methode
is zeer betrouwbaar, mits aan de volgende twee voorwaarden wordt voldaan:
• voldoende lengte rechte leiding (meestal uitgedrukt in een aantal malen de leidingdiameter)
vóór de manometer in de zuigleiding en achter de manometer in de persleiding,
• de pomp moet in goede conditie zijn.
De ISO-standaard 2548 wordt als norm gehanteerd voor het testen van waaierpompen. Als
gevolg van vermeende problemen met de praktische uitvoerbaarheid wordt deze methode in
slechts weinig gevallen toegepast. Het meten van het opgenomen motorvermogen kan een
goed alternatief zijn, mits de curve niet te vlak loopt, zoals vaak bij half-axiaalpompen het
geval is.
• gebruikmaken van de pompkarakteristiek: de Q-H man -relatie, waarbij echter niet H man
wordt gemeten, maar om praktische redenen Hstat wordt gemeten en ingevoerd in de
Q-H man -relatie. Omdat bij deze methode Hw wordt genegeerd, is ze principieel onjuist:
ze leidt tot een systematische overschatting van het debiet. Deze fout is groter naarmate
de waarde van het quotiënt H /H toeneemt. Bovendien geldt als voorwaarde, dat elke
w man
pomp zijn eigen zuig- en persleiding heeft: bij meerdere pompen op één leiding mogen de
capaciteiten niet worden opgeteld;
• vaststellen van de gemaalkarakteristiek: de Q-H -relatie, door berekening van het geheel
stat
aan verliezen H , waarbij de verliescoëfficiënten worden ontleend aan handboeken voor
w
gesloten leidingen. De nauwkeurigheid hiervan kan om de volgende redenen tegenvallen:
• onnauwkeurigheid in de grootte van de verliescoëfficiënten voor elk der weerstanden,
• onzekerheid over de onderlinge beïnvloeding van de afzonderlijke weerstanden,
• voor waarden H / H kleiner dan 0,2 kan deze methode tot een redelijk betrouw-
w man
bare gemaalkarakteristiek leiden, mits de pomp(en) nog in goede conditie is (zijn);
• vaststellen van de gemaalkarakteristiek: de Q-H -relatie, door calibratie in situ, met
stat
behulp van één der incidentele debietmeetmethoden (de velocity-area methode of de
mobiele akoestische methode, zie par. 5.5). De nauwkeurigheid van de op deze wijze
vastgestelde gemaalkarakteristiek wordt direct bepaald door de nauwkeurigheid van de
ijking, die zeer zorgvuldig moet worden uitgevoerd. Belangrijke aandachtspunten hierbij
111

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
zijn de keuze van de meetraai en het constant zijn van de beide waterstanden gedurende
de ijking, en de (registratie van de) toerentallen van de pompen. Als de Q-H -relatie
stat
eenmaal is bepaald, verdient het aanbeveling deze bijvoorbeeld éénmaal per vijf jaar te
herijken, om de gevolgen van slijtage, breuk, aangroei en vervuiling bij te houden. Het
negeren van ouderdomsverschijnselen van gemalen leidt eveneens tot een systematische
overschatting van het debiet;
• het continu meten van het debiet in de persleiding(en) met één van de vele debietmeetmethoden
voor gesloten leidingen, waarvan de volgende twee veel toepassing vinden:
• elektromagnetische doorstroommeters op de persleiding,
• ultrasonore doorstroommeters, mits ingesloten luchtbellen en zwevend sediment de
signalen niet verstoren. Het principe, de looptijdverschilmethode is identiek aan dat
van de akoestische methode, zie par. 7.3.2. Als er wel veel deeltjes of luchtbellen in het
water aanwezig zijn, kan een meting volgens het Doppler-principe een goede oplossing
bieden, zie par. 7.3.3.
Bij beide methoden is een voldoend lange rechte aanstroming nodig. Deze methoden zijn
vooral aantrekkelijk als meerdere pompen op één gezamenlijke persleiding zijn aangesloten;
• het continu meten van het debiet in één van de aangrenzende (kanaal)panden. De meest
in aanmerking komende methoden zijn:
• een meetstuw of een meetgoot (par. 7.1 en 7.2),
• een akoestisch debietmeetstation (par. 7.3).
Deze laatste methode verdient vooral aanbeveling, als het uitslaan van water behalve met
pompen ook via spuikokers onder vrij verval plaatsvindt (getijdegebied), of wanneer via het
gemaal nu eens wordt uitgeslagen en dan weer wordt ingelaten. Zowel voor meetstuwen als
ook voor een akoestisch debietmeetstation zal het ontwerp aan alle - soms nauw luisterende -
randvoorwaarden moeten voldoen.
De keuze van de meest geëigende methode komt tot stand na een zorgvuldige afweging van
de randvoorwaarden uit het veld, de opbouw van het gemaal en de nauwkeurigheidseisen.
Voor de gangbare poldergemalen heeft een in-situ calibratie de voorkeur.
gArAnTiemeTingen
Garantiemetingen worden uitgevoerd in het kader van de controle van de pompgarantie-gegevens
na afronding van de nieuwbouw van een gemaal. De meetresultaten worden dus vergeleken
met de door de pompleverancier afgegeven pompgarantie. Doorgaans worden hierbij
propellermolens gebruikt opgesteld volgens een matrix over het dwarsprofiel (velocity-area
methode). Toerental en opvoerhoogte kunnen worden gevarieerd, maar moeten tijdens de
meting wel constant gehouden worden. Belangrijk voor de meting is:
• Voldoende rechte aanstroomlengte voor de meetlocatie
• Voldoende hoge stroomsnelheid
• Schone wanden en bodem (geen rommel meer van de nieuwbouw)
Meestal worden bij een garantiemeting schotten geplaatst om de gewenste opvoerhoogte te
verkrijgen. Het onhandig kunstmatig verhogen van bijvoorbeeld het peil aan de uitstroomzijde
van het gemaal kan de meting beïnvloeden; er kan namelijk terugstuwing optreden.
112

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De garantiemeting is meestal gericht op de maximale ontwerpsituatie waarvoor het gemaal
ontworpen is. Voor die situatie geeft de fabrikant immers nog zijn garantie af. Dit kan tevens
het nadeel zijn van de meting omdat een dergelijke capaciteitsbepaling nog niets hoeft te zeggen
over de dagelijkse bemalingsomstandigheden.
De garantiemeting geeft in feite aan dat de fabrieksgegevens correct zijn voor de ontwerpsituatie.
In de praktijk kan de opbrengstformule van een gemaal nog behoorlijk afwijken van de
fabriekswaarde, zeker als de dagelijkse bemalingsomstandigheden sterk afwijken van de ontwerpsituatie.
In dat geval is een in-situ calibratie nodig voor de dagelijkse bemalingsomstandigheden.
FOTO 6-29 gemAAl SchAphAlSTerzijl (bOven) en STAD en lAnDe (OnDer) en Figuur 6-11 gArAnTiemeTing SchAphAlSTerzijl
(FOTO en Figuur: WS nOOrDerzijlveST)
6.6.3 vijzelS
Een vijzel is een opvoerwerktuig, waarin een vaste hoeveelheid water, opgesloten in de waterkrul
tussen twee opeenvolgende vijzelbladen, omhoog wordt getransporteerd met een constante
snelheid, die wordt bepaald door het toerental, zie Figuur 6-12. De moderne vijzel is
gebaseerd op de schroef van Archimedes uit de oudheid.
113

Een vijzel is een opvoerwerktuig, waarin een vaste hoeveelheid water, opgesloten in de
waterkrul STOWA tussen 2009-41 Handboek twee debietmeten opeenvolgende in open waterlopen vijzelbladen, omhoog wordt getransporteerd met een
constante snelheid, die wordt bepaald door het toerental, zie Figuur 6-12. De moderne vijzel is
gebaseerd op de schroef van Archimedes uit de oudheid.
Figuur 6-12 principeScheTS vAn De vijzel (brOn: lAnDuSTrie)
Voor een vijzel Figuur worden 6-12 de volgende Principeschets symbolen van en begrippen de vijzel (bron: gedefinieerd: Landustrie)
d : balkdiameter
Voor een D vijzel worden de : buitendiameter volgende symbolen vijzel en begrippen gedefinieerd:
d β : balkdiameter : opstellingshoek, die kan variëren van 26° tot 40°. De meest voorkomende
D : buitendiameter hoeken zijn vijzel 30°, 35° en 38°
β a : opstellingshoek, : het aantal gangen die kan van variëren de beschoeping. van 26° Bijna tot altijd 40°. drie De meest vanwege voorkomende
het hoge
hoeken rendement zijn 30°, 35° en 38°
a S : het aantal : spoed, gangen de afstand van tussen de beschoeping. twee golftoppen Bijna van altijd eenzelfde drie gang; vanwege het hoge
L rendement : totale lengte van de beschoeping
S opleider : spoed, : halfcirkelvormige de afstand tussen goot twee waardoor golftoppen het water van naar eenzelfde boven wordt gang; geschroefd;
L tastpunt : totale : laagste lengte punt van opleider de beschoeping en beschoeping
opleider vulpunt : halfcirkelvormige : benedenstrooms goot peil waardoor waarbij de het vijzel water zijn naar maximale boven vulling wordt bereikt; geschroefd;
tastpunt stortpunt : laagste : bovenste punt opleider punt opleider en beschoeping
en beschoeping
vulpunt tegenmaalpunt : benedenstrooms : bovenstroomse peil peil, waarbij waarbij de de vijzel vijzel zijn maximale rendement vulling bereikt; bereikt.
stortpunt : bovenste Dit punt peil, ook opleider wel stuwpunt en beschoeping genoemd, ligt 0,15 à 0,33D boven het stort-
tegenmaalpunt : bovenstroomse punt, afhankelijk peil, waarbij van de opstellingshoek de vijzel zijn maximale b, de parameters rendement d/D en S/D, bereikt. en Dit
peil, ook het aantal wel stuwpunt gangen. genoemd, ligt 0,15 à 0,33D boven het stortpunt,
afhankelijk van de opstellingshoek β, de parameters d/D en S/D, en het
De maximale aantal capaciteit gangen. treedt op bij een benedenwaterstand gelijk aan of boven het vulpunt
De maximale en een capaciteit bovenwaterstand treedt gelijk op bij aan een of beneden benedenwaterstand het tegenmaalpunt. gelijk Het aan maximale of boven rendement het vulpunt en
een bovenwaterstand treedt op bij een benedenwaterstand gelijk aan of beneden gelijk aan het het vulpunt tegenmaalpunt. en een bovenwaterstand Het maximale gelijk rendement
aan
treedt op het bij tegenmaalpunt. een benedenwaterstand Het debiet van gelijk een vijzel aan wordt het vulpunt met de formule en een van bovenwaterstand Muysken bepaald: gelijk aan
het tegenmaalpunt. Het debiet van een vijzel wordt met de volgende formule bepaald:
Q=
114
f
⋅ 3
(formule van Muysken)
q ⋅ n ⋅ D
met: Q : debiet (m 3 /minuut)
(formule van Muysken)
q : vijzelcoëfficiënt, theoretische inhoudsfactor (-), q = f(β,d/D,S/D)
met:
Q : debiet (m3 /minuut)
q : vijzelcoëfficiënt, theoretische inhoudsfactor (-), q = f(β,d/D,S/D)
f : efficiëntiefactor, die aangeeft dat de werkelijke opbrengst onder gunstige
omstandigheden groter is dan
119
de theoretische (-)
n : toerental (omw./minuut)
D : buitendiameter vijzel (m)

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De vijzelcoëfficiënt wordt vermeld in de literatuur voor hoeken 22° < β < 30° en moet worden
opgevraagd bij leveranciers voor hoeken β > 30°. Ter illustratie: voor β = 30°, d/D = 0,5 en S/D
= 1,0 wordt q = 0,250. Deze vijzelcoëffficiënt neemt toe bij een afnemende hoek β en bij een
toename van S/D, terwijl het optimum van d/D 0,4 à 0,5 bedraagt.
De efficiëntiefactor varieert als volgt: 1,10 < f < 1,20.
f = 1,10 : geldt voor oudere of wat minder nauwkeurig gebouwde vijzels,
f = 1,15 : is een algemeen aanvaarde gemiddelde waarde,
f = 1,20 : wordt aangehouden voor de huidige vijzels, die maatvast/nauwkeurig zijn
uitgevoerd.
Daarnaast is deze factor in lichte mate afhankelijk van enerzijds slijtage en anderzijds
aangroeiing.
Het toerental varieert globaal als volgt: 20 < n < 100 (voordeel: weinig slijtage, geen cavitatie).
Ontwerpers houden vaak aan: n = 50/D 2/3 waarbij D in meters wordt uitgedrukt.
De peilen ter weerszijden van een vijzel mogen niet te veel variëren:
• het benedenstroomse peil (zuigniveau) vlak vóór de vijzel (voorbij het krooshek) dient bij
voorkeur overeen te komen met het vulpunt. Een te laag zuigniveau leidt tot een afname
van het debiet, een te hoog zuigniveau is niet van invloed op het debiet maar wel in
geringe mate op het rendement (η), zie Figuur 6-13,
• het bovenstroomse peil (persniveau) dient bij voorkeur overeen te komen met het tegenmaalpunt.
Een lager persniveau is niet van invloed op het debiet maar leidt wel tot enig
rendementsverlies. Een te hoog persniveau zal retourstroom tot gevolg hebben, waardoor
zowel het rendement als het debiet afnemen.
• De maximale opvoerhoogte H is gedefinieerd als het hoogteverschil tussen het tegenmaalpunt
en het vulpunt.
Figuur 6-13 DebieT vijzel en renDemenT AlS FuncTie vAn heT zuigniveAu
115

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Om zeker te zijn van een nauwkeurige debietbepaling, worden de volgende aanbevelingen
gedaan:
• meting van de waterstanden:
• Benedenstrooms om geïnformeerd te zijn over een eventuele onderschrijding van het
vulpunt.
• Bovenstrooms ter informatie van een eventuele overschrijding van het tegenmaalpunt.
• meting en constant houden van het vijzeltoerental,
• registratie van de bedrijfstijden,
• aangezien de waterstanden doorgaans geheel bovenstrooms en benedenstrooms van het
gemaal worden gemeten, zullen de vervallen over het krooshek benedenstrooms en de
terugslagklep bovenstrooms beperkt moeten worden tot ten hoogste enkele centimeters.
Waar dit mogelijk is, verdient het de voorkeur, om de benedenstroomse waterstand na
het krooshek te meten. Overigens dienen de verliezen over een (schoon) krooshek en de
terugslagklep bekend te zijn.
Ondanks de redelijke mate van betrouwbaarheid van de vijzelformule, is het uitvoeren van
een controle-debietmeting na oplevering van een nieuwbouw vijzelgemaal wel noodzakelijk.
(velocity-area methode of incidenteel een akoestische meetmethode). Zie ook het onderwerp
“garantiemetingen” bij pompgemalen.
FOTO 6-30 vijzelgemAAl AbelSTOK in AAnbOuW (FOTO: WS nOOrDerzijlveST) en vijzel hAlFWeg in beDrijF (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
116

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.6.4 inlAAT- en SpuicOnSTrucTieS: verTicAle Schuiven meT OnDerSTOrT
Inlaatwerken en spuisluizen - voorzien van verticale schuiven - worden in Nederland toegepast
voor het oppervlaktewaterbeheer. Aantrekkelijke aspecten van verticale schuiven met
onderstort zijn:
• de dubbele functie als regel- én meetkunstwerk;
• de geringe gevoeligheid voor variaties in de bovenstroomse waterstand op het debiet.
Het is in veel situaties niet eenvoudig om betrouwbare afvoerrelaties voor deze kunstwerken
op te stellen om de volgende redenen:
• Er kunnen zich maximaal vier verschillende stromingstypen voordoen: ongestuwde en
gestuwde onderstort via de schuif, en ongestuwde en gestuwde venturi-stroming, waarbij
de schuif zover getrokken is dat ze geen contact meer met de waterspiegel heeft. Elk
van de vier stromingstypen heeft zijn eigen afvoerformule. Onder normale bedrijfsomstandigheden
is gestuwde onderstort het meest gangbare stromingstype. Doen zich echter
meerdere stromingstypen voor bij één kunstwerk, dan dient allereerst nauwkeurig
te worden vastgesteld, onder welke randvoorwaarden - bovenwaterstand, benedenwaterstand
en schuifhoogte - de verschillende stromingstypen optreden.
• De uit de literatuur bekende afvoercoëfficiënten voor onderstort gelden strikt genomen
uitsluitend voor tweedimensionale stroming. Dat wil zeggen dat het debiet wordt afgeleid
uit het verval over de schuif, zijnde het verschil tussen de waterstanden boven- en
benedenstrooms van de schuif in het rechthoekige doorstromingsprofiel waarin de schuif
is geplaatst. In werkelijkheid worden de waterstanden vrijwel overal geheel bovenstrooms
en geheel benedenstrooms van het kunstwerk gemeten. Dan is de stroming tussen beide
waterstandsmeetpunten driedimensionaal en is het verval systematisch groter dan alleen
het verval over de schuif.
In dit hoofdstuk worden achtereenvolgens behandeld:
• overzicht stromingstypen;
• debietberekening voor ongestuwde onderstort bij tweedimensionale stroming;
• de grens tussen ongestuwde en gestuwde onderstort;
• debietberekening voor gestuwde onderstort bij twee-dimensionale stroming;
• driedimensionale stroming bij verticale schuiven met onderstort.
117

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-14 verSchillenDe STrOmingSTypen bij verTicAle SchuiFcOnSTrucTieS
OverzichT STrOmingSTypen
De afvoercapaciteit van een kunstwerk wordt in hoofdzaak bepaald door de vorm en afmetingen
van de kleinste doorsnede in het doorstromingsprofiel (de zogenaamde control section)
en het verval over het kunstwerk. Bij een verticale schuif met onderstort ligt de kleinste doorsnede
op korte afstand achter de schuif. Vóór de schuif vindt samentrekking van de stroomlijnen
plaats in het verticale vlak. Bij venturi-stroming (de schuif is geheel boven water) ligt
de kleinste doorsnede op korte afstand achter de voorkant van de landhoofden of tussenpijlers.
Daar voltrekt zich een samentrekking van de stroomlijnen die overheersend is in het
horizontale vlak.
Afhankelijk van de relatie tussen de drie reeds genoemde parameters - de waterdiepte boven-
strooms (h 1 ), de waterdiepte benedenstrooms (h 2 ) en de schuifhoogte (a) - kunnen zich nu de
vier stromingstypen voordoen zoals aangegeven in Figuur 6-14.
118

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Hierin zijn:
q : het debiet per strekkende meter breedten (m2 /s),
C : contractiecoëfficiënt van de schuif (-)
C
C : afvoercoëfficiënt van een venturi-kanaal (-)
D
h , h en a worden gemeten ten opzichte van de aanslag van de schuif op de bodem. In veel
1 2
gevallen is dit de bodem zelf, maar in enkele gevallen is een drempel van meestal niet meer
dan enkele cm’s op de bodem aangebracht. In die gevallen worden de genoemde parameters
gemeten ten opzichte van de bovenkant van de drempel.
DebieTbereKening vOOr OngeSTuWDe OnDerSTOrT bij TWee-DimenSiOnAle STrOming
De afvoerformule luidt:
met:
Q : afvoer (m3 /s)
a : schuifhoogte ten opzichte van de aanslag (m)
b : breedte tussen de pijlers (m)
C : afvoercoëfficiënt (-)
D
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Debietberekening voor ongestuwde onderstort bij twee-dimensionale stroming
De afvoerformule luidt:
Q= a ⋅ b ⋅C
D ⋅ 2g ⋅ h1
met: Q : afvoer (m
)
h : waterdiepte bovenstrooms ten opzichte van de aanslag (m)
1
De afvoercoëfficiënt is als volgt gedefinieerd:
met C = contractiecoëfficiënt voor de stroming onder de schuif. De grootte hiervan
C
wordt primair bepaald door de vorm van de onderkant van de schuif (de mate van afronding).
Uit onderzoek, uitgevoerd in het hydraulica laboratorium van de Landbouwuniversiteit te
Wageningen is de volgende betrekking gevonden:
3 /s)
a : schuifhoogte ten opzichte van de aanslag (m)
b : breedte tussen de pijlers (m)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Debietberekening voor ongestuwde onderstort bij twee-dimensionale stroming
De afvoerformule luidt:
Q= a ⋅ b ⋅C
D ⋅ 2g ⋅ h1
met: Q : afvoer (m
)
h1 : waterdiepte bovenstrooms ten opzichte van de aanslag (m)
De afvoercoëfficiënt is als volgt gedefinieerd:
C D= CC
/ 1+
CC
⋅ (a/ h1
)
met CC = contractiecoëfficiënt voor de stroming onder de schuif. De grootte hiervan wordt
primair bepaald door de vorm van de onderkant van de schuif (de mate van afronding). Uit
onderzoek, uitgevoerd in het hydraulica laboratorium van de Landbouwuniversiteit te
Wageningen is de volgende betrekking gevonden:
2
C C = 0, 510 + 0,1 ⋅ (23,04 − ( d / a − 4,69) ) voor d/a < 4, 7
CC
= 0,990 voor d /a ≥ 4,
7
3 /s)
a : schuifhoogte ten opzichte van de aanslag (m)
b : breedte tussen de pijlers (m)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Debietberekening voor ongestuwde onderstort bij twee-dimensionale stroming
De afvoerformule luidt:
Q= a ⋅ b ⋅C
D ⋅ 2g ⋅ h1
met: Q : afvoer (m
)
h1 : waterdiepte bovenstrooms ten opzichte van de aanslag (m)
De afvoercoëfficiënt is als volgt gedefinieerd:
C D= CC
/ 1+
CC
⋅ (a/ h1
)
met CC = contractiecoëfficiënt voor de stroming onder de schuif. De grootte hiervan wordt
primair bepaald door de vorm van de onderkant van de schuif (de mate van afronding). Uit
onderzoek, uitgevoerd in het hydraulica laboratorium van de Landbouwuniversiteit te
Wageningen is de volgende betrekking gevonden:
2
C C = 0, 510 + 0,1 ⋅ (23,04 − ( d / a − 4,69) ) voor d/a < 4, 7
3 /s)
a : schuifhoogte ten opzichte van de aanslag (m)
b : breedte tussen de pijlers (m)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
h1 : waterdiepte bovenstrooms ten opzichte van de aanslag (m)
De afvoercoëfficiënt is als volgt gedefinieerd:
C D= CC
/ 1+
CC
⋅ (a/ h1
)
met CC = contractiecoëfficiënt voor de stroming onder de schuif. De grootte hiervan wordt
primair bepaald door de vorm van de onderkant van de schuif (de mate van afronding). Uit
onderzoek, uitgevoerd in het hydraulica laboratorium van de Landbouwuniversiteit te
Wageningen is de volgende betrekking gevonden:
2
C C = 0, 510 + 0,1 ⋅ (23,04 − ( d / a − 4,69) ) voor d/a < 4, 7
met d = Cdiameter
C = 0,990van
voor de afronding d /a ≥ 4,
7aan
de voor-/onderkant van de schuif. Figuur 6-15 geeft
deze betrekking, CC
= 0,990 waarin voor voor d /a een ≥ 4geheel
, 7 scherpe onderkant (d/a=0), CC = 0,611 wordt.
met d = diameter van de afronding aan de voor-/onderkant van de schuif. Figuur 6-15 geeft
met deze d betrekking, = diameter waarin van de voor afronding een geheel aan de scherpe voor-/onderkant onderkant (d/a=0), van de CC schuif. = 0,611 Figuur wordt. 6-15 geeft
deze betrekking,
met d = diameter
waarin voor
van de
een
afronding
geheel scherpe
aan de voor-/onderkant
onderkant (d/a=0),
van de schuif. Figuur 6-15 geeft
CC = 0,611 wordt.
deze betrekking, waarin voor een geheel scherpe onderkant (d/a=0), C = 0,611 wordt.
C
Figuur 6-15 De cOnTrAcTiecOëFFiciënT cc AlS FuncTie vAn D/A
Figuur 6-15 De contractiecoëfficiënt CC als functie van d/a
Figuur 6-15 De contractiecoëfficiënt CC als functie van d/a
De grens tussen ongestuwde Figuur 6-15 en De gestuwde contractiecoëfficiënt onderstort CC als functie van d/a
Ongestuwde afvoer gaat over in gestuwde afvoer (en omgekeerd) bij de vrij scherpe éénduidige
119
zogenaamde modulaire grens, die door de volgende formule wordt aangegeven:
h2 / a = 0 , 5 ⋅ CC
{ 1+
16 ( H 1 /(a ⋅ CC
) - 1)
- 1}
met: H1 : energiehoogte bovenstrooms (H1 = h1 + v1 2 De grens tussen ongestuwde en gestuwde onderstort
De Ongestuwde grens tussen afvoer ongestuwde gaat over in en gestuwde gestuwde afvoer onderstort (en omgekeerd) bij de vrij scherpe éénduidige
Ongestuwde zogenaamde afvoer modulaire gaat over grens, in die gestuwde door de afvoer volgende (en formule omgekeerd) wordt bij aangegeven:
de vrij scherpe éénduidige
zogenaamde modulaire grens, die door de volgende formule wordt aangegeven:
/ a = 0 , 5 ⋅ C 1+
16 ( H /(a ⋅ C ) - 1)
- 1 /2g) (m)
{ }
h2 C
1 C

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-15 De contractiecoëfficiënt CC als functie van d/a
De grens De tussen grenS TuSSen ongestuwde OngeSTuWDe en en gestuwde geSTuWDe OnDerSTOrT
onderstort
Ongestuwde afvoer gaat over in gestuwde afvoer (en omgekeerd) bij de vrij scherpe éénduidige
Ongestuwde afvoer gaat over in gestuwde afvoer (en omgekeerd) bij de vrij scherpe éénduidige
zogenaamde modulaire grens, die door de volgende formule wordt aangegeven:
zogenaamde modulaire grens, die door de volgende formule wordt aangegeven:
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
h2 / a = 0 , 5 ⋅ CC
{ 1+
16 ( H 1 /(a ⋅ CC
) - 1)
- 1}
met: H1 : energiehoogte bovenstrooms (H1 = h1 + v1 2 /2g) (m)
Figuur 6-16 met: geeft de modulaire grens voor een scherpe rand (CC = 0,611) en een zeer ruim
2 H Bij
: energiehoogte
niet al te hoge
bovenstrooms
stroomsnelheden v1 (H = h + vneemt /2g) (m)
men vaak H1= h1.
afgeronde rand 1 (CC = 0,990). Uit de figuur 1 blijkt, 1 1 dat afgeronde randen een hogere
benedenwaterstand toestaan Bij niet al te dan hoge scherpe stroomsnelheden randen, v neemt men vaak H = h .
1 alvorens ongestuwde 1 1 afvoer overgaat in
gestuwde afvoer.
Figuur 6-16 geeft de modulaire grens voor een scherpe rand (C = 0,611) en een zeer ruim afge-
C
In de praktijk ronde rand zijn verticale (C = 0,990). Uit de figuur blijkt, dat afgeronde randen een hogere benedenwater-
C schuiven meestal slechts matig afgerond (0,01 < d < 0,10 m).
Voor het stand vaststellen toestaan dan van scherpe de modulaire randen, alvorens grens ongestuwde afvoer overgaat in gestuwde afvoer.
124 in een praktijksituatie is het allereerst nodig de
diameter d van de afronding vast te stellen. Dit kan op de volgende manieren:
• het In de opmeten praktijk zijn van verticale de afronding, schuiven als meestal deze slechts min of matig meer afgerond cirkelvormig (0,01 < is, d < 0,10 m).
• het Voor schatten het vaststellen van een van d-waarde, de modulaire als grens de afronding in een praktijksituatie niet cirkelvormig is het allereerst is, nodig de
• het diameter vaststellen d van de van afronding een CC-waarde vast te stellen. middels Dit kan ijking op de in volgende een (schaal)model.
manieren:
• het opmeten van de afronding, als deze min of meer cirkelvormig is,
• het schatten van een d-waarde, als de afronding niet cirkelvormig is,
• het vaststellen van een C -waarde middels ijking in een (schaal)model.
C
Figuur 6-16 De grenS TuSSen OngeSTuWDe en geSTuWDe AFvOer bij TWee-DimenSiOnAle OnDerSTOrT STrOming
Figuur 6-16 De grens tussen ongestuwde en gestuwde afvoer bij twee-dimensionale onderstort stroming
Debietberekening DebieTbereKening voor vOOr gestuwde geSTuWDe onderstort OnDerSTOrT bij bij twee-dimensionale TWee-DimenSiOnAle STrOming stroming
In de literatuur
In de literatuur
worden
worden
diverse
diverse
formules
formules
voor gestuwde
voor gestuwde
afvoer
afvoer
gegeven,
gegeven,
waarvan
waarvan
er
er
hier
hier
slechts
slechts twee worden vermeld:
twee worden vermeld:
Q= C1
a b g ( h h ) ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
2 1 2 −
Deze formule wordt veel toegepast als een kunstwerk is geijkt middels modelonderzoek of aan
de hand Deze van formule veldmetingen. wordt veel De toegepast coëfficiënt als een C1 is kunstwerk zuiver empirisch is geijkt middels van aard modelonderzoek en uitsluitend of geldig
voor de aan geijkte de hand constructie, van veldmetingen. waarbij De C1
coëfficiënt = f (h1/a, Ch2/a is zuiver empirisch van aard en uitsluitend
1 en CC). De coëfficiënt C1 herbergt bij een
ijking tevens geldig de voor verliezen de geijkte ten constructie, gevolge waarbij van drie-dimensionale C = f (h /a, h /a en C ). De coëfficiënt C herbergt
1 1 2 stroming. C 1
bij een ijking tevens de verliezen ten gevolge van drie-dimensionale stroming.
Voor de zuiver twee-dimensionale stroming kan de volgende formule worden gebruikt:
Q= a ⋅ b ⋅ C D ⋅ Cdr
2g ⋅ h
1
met:
120
CD : afvoercoëfficiënt (-), dezelfde als in formule voor ongestuwde onderstort
bij twee-dimensionale stroming
Cdr : coëfficiënt voor gestuwde afvoer (-).Cdr = f (h1/a, h2/a en CC)
De coëfficiënt C kan worden berekend met de volgende formule:

Deze formule wordt veel toegepast als een kunstwerk is geijkt middels modelonderzoek of aan
de hand van veldmetingen. De coëfficiënt C1 is zuiver empirisch van aard en uitsluitend geldig
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
voor de geijkte constructie, waarbij C1 = f (h1/a, h2/a en CC). De coëfficiënt C1 herbergt bij een
ijking tevens de verliezen ten gevolge van drie-dimensionale stroming.
Voor de zuiver twee-dimensionale stroming kan de volgende formule worden gebruikt:
Voor de zuiver twee-dimensionale stroming kan de volgende formule worden gebruikt:
Q= a ⋅ b ⋅ C D ⋅ Cdr
2g ⋅ h
1
met: CD met:
: afvoercoëfficiënt (-), dezelfde als in formule voor ongestuwde onderstort
CD Cdr
bij
: afvoercoëfficiënt
twee-dimensionale
(-), dezelfde
stroming
als in formule voor ongestuwde onderstort
: coëfficiënt
bij twee-dimensionale
voor gestuwde
stroming
afvoer (-).Cdr = f (h1/a, h2/a en CC)
C : coëfficiënt voor gestuwde afvoer (-).C = f (h /a, h /a en C )
dr dr 1 2 C
De oktober coëfficiënt 2009
Cdr kan worden berekend met de volgende formule: Handboek debietmeten in open waterlopen
De coëfficiënt C kan worden berekend met de volgende formule:
dr
C
dr
=
125
2α
⎛ 2α
⎞
1 - ⋅(1- β ) - ⎜ 1 β ⎟
(1-
2
α )
⎜
⋅ ( − ) −1
(1-
2
α )
⎟
⎝
⎠
1-
α
α
- 1+
2
β
met: α met: = (a ⋅CC)/h1
β = α (a = (a ⋅ CC)/h2 ×C )/h
C 1
β = (a × C )/h
C 2
Figuur 6-17 toont Cdr -waarden voor schuiven met een scherpe rand (CC = 0,611) en die met
een ruim Figuur afgeronde 6-17 toont rand C(CC -waarden = 0,990). voor schuiven met een scherpe rand (C = 0,611) en die met
dr C
Vooralsnog een ruim is de afgeronde betrouwbaarheid rand (C = 0,990). van de formule slechts redelijk goed voor relatief kleine
C
hefhoogten Vooralsnog a (h1/a is > de 5). betrouwbaarheid Daarnaast is van toepassing de formule ervan slechts niet redelijk goed goed mogelijk voor relatief als de vorm kleine van de
onderkant hefhoogten van de schuif a (h /a niet > 5). duidelijk Daarnaast is is beschreven.
toepassing ervan niet goed mogelijk als de vorm van de
1
onderkant van de schuif niet duidelijk is beschreven.
Drie-DimenSiOnAle STrOming bij verTicAle Schuiven meT OnDerSTOrT
Verticale schuiven bevinden zich doorgaans in rechthoekige doorstromingsprofielen, die -
als er meerdere zijn - van elkaar worden gescheiden door tussenpijlers. Meestal is de totale
lengte van de rechthoekige profielen te gering om zowel boven- als benedenstrooms van de
schuiven twee-dimensionale stroming te mogen verwachten. Als gevolg hiervan worden de
beide waterstanden dan gemeten op locaties geheel bovenstrooms en benedenstrooms van
het kunstwerk. Figuur 6-18 geeft een beeld van de samenstelling van het totaal verval h ’- h ’
1 2
over het kunstwerk.
Figuur 6-17 De coëfficiënt Cdr voor gestuwde afvoer bij onderstort stroming
Drie-dimensionale stroming bij verticale schuiven met onderstort
Verticale schuiven bevinden zich doorgaans in rechthoekige doorstromingsprofielen, die - als er
meerdere zijn - van elkaar worden gescheiden door tussenpijlers. Meestal is de totale lengte
121
van de rechthoekige profielen te gering om zowel boven- als benedenstrooms van de schuiven
twee-dimensionale stroming te mogen verwachten. Als gevolg hiervan worden de beide
waterstanden dan gemeten op locaties geheel bovenstrooms en benedenstrooms van het
kunstwerk. Figuur 6-18 geeft een beeld van de samenstelling van het totaal verval h1'- h2' over
het kunstwerk.
2
2

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-17 De cOëFFiciënT cDr vOOr geSTuWDe AFvOer bij OnDerSTOrT STrOming
oktober 2009
oktober 2009
Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 6-18 vervAl Over een inlAATcOnSTrucTie vOOr Drie-DimenSiOnAle STrOming
Figuur 6-18 Verval over een inlaatconstructie voor drie-dimensionale stroming.
Figuur 6-18 Verval over een inlaatconstructie voor drie-dimensionale stroming.
Het totale
Figuur
verval
6-18
over de
Verval
inlaatconstructie
over een inlaatconstructie
kan als volgt worden
voor drie-dimensionale
uitgedrukt:
stroming.
Het totale verval over de inlaatconstructie kan als volgt worden uitgedrukt:
Het totale verval over de inlaatconstructie kan als volgt worden uitgedrukt:
Het totale ' verval ' ' over de inlaatconstructie kan ' als volgt worden uitgedrukt:
h1
− 'h2
= '(
h1
− 'h1
) + ( h1
− h2
) + ( h2
− h2
) '
h1
− h
' 2 = ( h
' 1 − h
' 1 ) + ( h1
− h2
) + ( h2
− h2
)
'
h1
− h2
= ( h1
− h1
) + ( h1
− h2
) + ( h2
− h2
)
De deelverliezen zijn als volgt:
De deelverliezen zijn als volgt:
De deelverliezen zijn als volgt:
- de intreeverliezen:
- De deelverliezen de intreeverliezen: zijn als volgt:
- de • intreeverliezen:
de intreeverliezen:
2 '2
'
v1
2v
1 '2
h1 − 'h1
= ( 1 + ξ i ) ⋅ v−
1 v 12
h 2
1 − h
'
' 1 = ( 1 + ξ i2)
g⋅
v 2−
1 g v 1
h ξ is de intreeverliescoëfficiënt.
1 − h1
= ( 1 + ξ i ) ⋅ 2g
− 2g
i
2g
2g
ξi is de intreeverliescoëfficiënt.
ξi is de intreeverliescoëfficiënt.
- de verliezen over de schuif: h1 - h2 voor twee-dimensionale stroming
- de ξi is
•
verliezen de intreeverliescoëfficiënt.
de verliezen
over
over
de
de
schuif: h1 schuif: h - h2 h voor
voor
twee-dimensionale
twee-dimensionale
stroming
stroming
- de uittreeverliezen:
1 2 - de verliezen over de schuif: h1 - h2 voor twee-dimensionale stroming
•
uittreeverliezen:
de uittreeverliezen:
- de uittreeverliezen:
' 2
2
' v2
' 2 v2
2
h2 − h2
= ' v2+
' 2(
ξ u −1)
⋅ v2
h 2
2 − h2
ξ is de uittreeverliescoëfficiënt
' 2=
gv
+ ( ξ 2g
v u
2
u −1)
⋅
2
h2 − h2
= 2g
+ ( ξ u −1)
⋅ 2g
2g
2g
ξu is de uittreeverliescoëfficiënt
ξu is de uittreeverliescoëfficiënt
ξu is de uittreeverliescoëfficiënt
De coëfficiënten ξi en ξu kunnen worden ontleend aan de literatuur.
De coëfficiënten ξi en ξu kunnen worden ontleend aan de literatuur.
In De de coëfficiënten formule zijn ξi geen en ξu wrijvingsverliezen kunnen worden ontleend opgenomen, aan de ervan literatuur. uitgaande dat de rechthoekige
In de formule zijn geen wrijvingsverliezen opgenomen, ervan uitgaande dat de rechthoekige
profielsecties In de formule voor zijn en achter geen de wrijvingsverliezen schuif relatief kort opgenomen, en glad zijn.
profielsecties voor en achter de schuif relatief kort en glad ervan zijn. uitgaande dat de rechthoekige
122
profielsecties voor en achter de schuif relatief kort en glad zijn.
Theoretisch kan langs deze weg de afvoerrelatie voor de gehele inlaat/spuisluis worden
Theoretisch kan langs deze weg de afvoerrelatie voor de gehele inlaat/spuisluis worden
berekend. Theoretisch Niettemin kan langs zal de deze berekende weg de relatie afvoerrelatie vanwege voor de volgende de gehele onzekerheden inlaat/spuisluis kunnen
berekend. Niettemin zal de berekende relatie vanwege de volgende onzekerheden kunnen worden
afwijken berekend. van de Niettemin werkelijke zal relatie:
afwijken van de werkelijke de relatie:
berekende relatie vanwege de volgende onzekerheden kunnen

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De coëfficiënten ξ i en ξ u kunnen worden ontleend aan de literatuur.
In de formule zijn geen wrijvingsverliezen opgenomen, ervan uitgaande dat de rechthoekige
profielsecties voor en achter de schuif relatief kort en glad zijn.
Theoretisch kan langs deze weg de afvoerrelatie voor de gehele inlaat/spuisluis worden berekend.
Niettemin zal de berekende relatie vanwege de volgende onzekerheden kunnen afwijken
van de werkelijke relatie:
• fouten in de geschatte waarden van ξ i en ξ u
• overlap tussen de diverse deelverliezen: intree-, schuif en uittreeverliezen.
De totale fout in de debietbepaling wordt geschat op maximaal 10 à 20 % voor spuisluizen
waarin de intree- en uittreeverliezen een duidelijke rol spelen. In veel gevallen zijn deze verliezen
slechts marginaal en wordt de fout geschat op 5 à 10 %. IJking van de constructie in het
veld of met behulp van een modelonderzoek leidt tot een lagere totale fout (respectievelijk
circa 10 % en 5 %).
Ter wille van een betrouwbare debietmeting bij verticale schuiven met onderstort verdient
het aanbeveling de volgende regels in acht te nemen:
• de schuiven dienen niet verder te worden getrokken dan a = 0,5 h ter voorkoming van
1
wervels voor de schuif die de doorstroom beïnvloeden,
• bij meerdere parallel gesitueerde schuiven zullen de schuiven bij voorkeur even ver
worden getrokken (gelijkmatige snelheidsverdeling over de volle breedte en een eenvoudige
afvoerberekening).
FOTO 6-31 cOneySchuiF OOSTerDijKShOrnerverlAAT (FOTO: WS nOOrDerzijlveST)
123

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.6.5 Duikers
6.6.5 DuiKerS
Duikers
Duikers zijn ronde,
zijn ronde, rechthoekige
rechthoekige of ovaalvormige
of ovaalvormige gesloten
gesloten leidingen,
leidingen, waarmee
water water
onder onder een
weg of een
een dam
weg of door
een wordt
dam door getransporteerd
wordt getransporteerd van de
van ene
de waterloop
ene waterloop naar
naar de andere,
de andere, bij
bij voorkeur
onder minimaal
voorkeur onder verval.
minimaal In dit hoofdstuk
verval. In dit worden
hoofdstuk duikers
worden behandeld,
duikers behandeld, waarin
waarin geen afsluiters
geen en
terugslagkleppen
afsluiters en zijn
terugslagkleppen aangebracht,
zijn zie
aangebracht, paragraaf 6.6.6.
zie paragraaf Meestal
6.6.6. worden
Meestal duikers
worden zo
duikers ontworpen,
dat het
zo verval
ontworpen, over
dat de
het constructie
verval over de bij
constructie maximale
bij maximale afvoer beperkt
afvoer beperkt blijft
blijft tot
tot één
één of
of enkele
centimeters.
enkele Dit
centimeters. houdt tevens
Dit houdt in, dat
tevens het
in, verval
dat het over
verval de
over duiker
de duiker bij lage
bij lage afvoeren
afvoeren slechts
slechts enkele
millimeters
enkele of
millimeters centimeters
of centimeters zal bedragen.
zal bedragen. Het meten
Het meten van
van een
een debiet
debiet door door
duikers duikers
zon- zonder
obstructies
der obstructies is daarom
is daarom slechts
slechts - en
- dan
en dan nog
nog steeds
steeds globaal globaal
- mogelijk - mogelijk
voor uitzonderlijke
voor uitzonderlijke
topafvoeren.
topafvoeren.
In dit hoofdstuk
In dit hoofdstuk wordt
wordt het meten
het meten van
van debieten
debieten in
in geheel
geheel gevulde
gevulde duikers duikers
behandeld, behandeld,
waarbij waarbij het
verval Δh
het over
verval de
Δh duiker
over de een
duiker maat
een is
maat voor
is voor het
het debiet.
debiet. De
De helling
helling van
van de de
duiker duiker
is is
dan dan
niet niet van
belang.
van Aan
belang. het
Aan eind
het van
eind dit
van hoofdstuk
dit hoofdstuk worden
worden nog
nog een een
aantal aantal
alternatieve alternatieve
technieken technieken
genoemd,
genoemd, die in sommige
die in sommige gevallen
gevallen ook
ook bruikbaar
bruikbaar zijn
zijn voor
voor niet
niet geheel
geheel gevulde gevulde
leidingen. leidingen.
Bij stroming door duikers is er een verschil in waterstand tussen de panden bovenstrooms en
benedenstrooms. Het niveauverschil Δh is een maat voor het passerende debiet Q. Het niveauverschil
is opgebouwd uit een aantal deelverliezen, die dikwijls worden uitgedrukt in termen
van v2 Bij stroming door duikers is er een verschil in waterstand tussen de panden bovenstrooms en
benedenstrooms. Het niveauverschil Δh is een maat voor het passerende debiet Q. Het
niveauverschil is opgebouwd uit een aantal deelverliezen, die dikwijls worden uitgedrukt in
termen van v/2g, waarbij v de gemiddelde snelheid is in de volledig gevulde duiker. De volgende
verliezen kunnen zich voordoen:
• intreeverliezen (vernauwing gevolgd door verwijding),
• wrijvingsverliezen (ten gevolge van de wandruwheid),
• uittreeverliezen (plotselinge verwijding).
Deze drie verliezen spelen in elke duiker een rol en zijn goed te berekenen.
2 Bij stroming door duikers is er een verschil in waterstand tussen de panden bovenstrooms en
benedenstrooms. Het niveauverschil Δh is een maat voor het passerende debiet Q. Het
niveauverschil is opgebouwd uit een aantal deelverliezen, die dikwijls worden uitgedrukt in
termen van v /2g, waarbij v de gemiddelde snelheid is in de volledig gevulde duiker. De
volgende verliezen kunnen zich voordoen:
• intreeverliezen (vernauwing gevolgd door verwijding),
• wrijvingsverliezen (ten gevolge van de wandruwheid),
• uittreeverliezen (plotselinge verwijding).
Deze drie verliezen spelen in elke duiker een rol en zijn goed te berekenen.
2 /2g, waarbij v de gemiddelde snelheid is in de volledig gevulde duiker. De
volgende verliezen kunnen zich voordoen:
• intreeverliezen (vernauwing gevolgd door verwijding),
• wrijvingsverliezen (ten gevolge van de wandruwheid),
• uittreeverliezen (plotselinge verwijding).
Deze drie verliezen spelen in elke duiker een rol en zijn goed te berekenen.
Intreeverliezen
inTreeverliezen
2
2
v
⎛ 1 ⎞
Δ h i = ξ ξ
i ⋅ met ξξ i = ⎜ − 1 ⎟
2g
⎝ μ
⎠
Zowel de Zowel
contractiecoëfficiënt de contractiecoëfficiënt μ als de verliescoëfficiënt ξ zijn voor diverse vormen van
μi
μi als de i verliescoëfficiënt ξi
ξi zijn i voor diverse vormen van intree
uit de literatuur intree uit
bekend. de literatuur
Zo bekend.
gelden Zo
bijvoorbeeld gelden bijvoorbeeld
voor een voor
ronde een ronde
duiker duiker
- niet - niet
vooruitstekend,
vooruitstekend,
maar vlak met de wand - de volgende waarden: μ = 0,59 of ξ = 0,48.
i i
maar vlak met de wand - de volgende waarden: μi
μi = 0,59 of ξi
ξi = 0,48.
Wrijvingsverliezen
WrijvingSverliezen
Ervan uitgaande Ervan uitgaande dat de dat stroming de stroming turbulent turbulent is, geldt is, geldt de zogenaamde de zogenaamde buizenformule van Darcy-
Weisbach: Darcy-Weisbach:
L 2
Δ =
v
h wr = λ ⋅ ⋅
D 2g
met:
λ
L
D
R
k
Re
: wrijvingscoëfficiënt, afhankelijk van R/k en Re (-)
: lengte van een ronde leiding (m)
: diameter van een ronde leiding (m)
: hydraulische straal (voor ronde buizen is R = D/4)
: wandruwheid van de leiding (m), deze is afhankelijk van het
leidingmateriaal en de geaardheid daarvan. Waarden van k worden in tal
van publicaties en handboeken gegeven.
: getal van Reynolds: Re = v x R/n (-)
n : kinematische viscositeit (voor t = 10 °C wordt n = 1,3×10-6 m2 met: λ
L
D
R
k
Re
: wrijvingscoëfficiënt, afhankelijk van R/k en Re (-)
: lengte van een ronde leiding (m)
: diameter van een ronde leiding (m)
: hydraulische straal (voor ronde buizen is R = D/4)
: wandruwheid van de leiding (m), deze is afhankelijk van het
leidingmateriaal en de geaardheid daarvan. Waarden van k worden in tal
van publicaties en handboeken gegeven.
: getal van Reynolds: Re = v × R/ν (-)
/s)
124
2
129

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
ν : kinematische viscositeit (voor t = 10 °C wordt ν = 1,3⋅10 -6 m 2 ν : kinematische viscositeit (voor t = 10 °C wordt ν = 1,3⋅10 /s)
-6 m 2 /s)
De oktober wrijvingscoëfficiënt 2009 De wrijvingscoëfficiënt λ als λ als functie van Re Re en en R/k wordt R/k wordt eveneens Handboek eveneens in veel debietmeten handboeken in veel in open gepre- handboeken
waterlopen
gepresenteerd. senteerd. Men schrijft ook wel: wel:
oktober 2009
2
Handboek debietmeten in open waterlopen
L
2
ξ ξ ν
=
Δ = ξ
v
wr = λλ
⋅ ⋅:
kinematische
en dus Δviscositeit
h = (voor
ξ
wr
wr ⋅ t = 10 °C wordt ν = 1,3⋅10
D
2 g
-6 m 2 /s)
ν : kinematische viscositeit (voor t = 10 °C wordt ν = 1,3⋅10
De wrijvingscoëfficiënt λ als functie van Re en R/k wordt eveneens in veel handboeken
-6 m 2 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
/s)
ν : kinematische viscositeit (voor t = 10 °C wordt ν = 1,3⋅10 -6 m 2 /s)
uiTTreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
Algemeen geldt ξ = (a - 1) u
125
2 met a = A / A , c b
A = doorstroomoppervlak in constructie (m c 2 )
A = doorstroomoppervlak benedenstrooms (m b 2 )
bereKening vAn De AFvOerrelATie DOOr DuiKerS
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen
het bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
met:
Q : debiet (m3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 Uittreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
2
Δ
v
hu
= ξ u ⋅ waarbij ξu
= 1
2g
Berekening van de afvoerrelatie door duikers
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen het
bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
Q= m ⋅ A⋅
2 g ⋅ Δhtot
met: Q : debiet (m
)
Δh : verval over de duiker (m)
tot
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
waarin ξ de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
tot
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξ enigszins worden overschat. Zo worden wrijvings-
tot
verliezen - vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen.
Als twee of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξ elkaar duidelijk
tot
overlappen, kan het aanbeveling verdienen, zo’n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het
meten van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
130
3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 Uittreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
2
Δ
v
hu
= ξ u ⋅ waarbij ξu
= 1
2g
Berekening van de afvoerrelatie door duikers
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen het
bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
Q= m ⋅ A⋅
2 g ⋅ Δhtot
met: Q : debiet (m
)
Δhtot : verval over de duiker (m)
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
1
m=
ξ tot
waarin ξtot de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
ξ tot = ξ i + ξ wr + ξ u
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξtot enigszins worden overschat. Zo worden wrijvingsverliezen -
vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen. Als twee
of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξtot elkaar duidelijk overlappen, kan het
aanbeveling verdienen, zo'n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het meten
van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende, zie Tabel
6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend
geschikt voor het meten van lage afvoeren;
130
3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 gepresenteerd. Men schrijft ook wel:
2
L
ξ
v
wr = λ ⋅ en dus Δh
wr = ξ wr ⋅
D
2g
Uittreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
2
Δ
v
hu
= ξ u ⋅ waarbij ξu
= 1
2g
Berekening van de afvoerrelatie door duikers
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen het
bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
Q= m ⋅ A⋅
2 g ⋅ Δh
)
tot
Δhtot : verval over de duiker (m)
met: Q : debiet (m
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
1
m=
ξ tot
waarin ξtot de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
ξ tot = ξ i + ξ wr + ξ u
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξtot enigszins worden overschat. Zo worden wrijvingsverliezen -
vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen. Als twee
of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξtot elkaar duidelijk overlappen, kan het
aanbeveling verdienen, zo'n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het meten
van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende, zie Tabel
6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend
geschikt voor het meten van lage afvoeren;
3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 De wrijvingscoëfficiënt λ als functie van Re en R/k wordt eveneens in veel handboeken
gepresenteerd. Men schrijft ook wel:
2
L
ξ
v
wr = λ ⋅ en dus Δh
wr = ξ wr ⋅
D
2g
Uittreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
2
Δ
v
hu
= ξ u ⋅ waarbij ξu
= 1
2g
Berekening van de afvoerrelatie door duikers
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen het
bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
Q= m ⋅ A⋅
2 g ⋅ Δhtot
met: Q : debiet (m
)
Δhtot : verval over de duiker (m)
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
1
m=
ξ tot
waarin ξtot de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
ξ tot = ξ i + ξ wr + ξ u
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξtot enigszins worden overschat. Zo worden wrijvingsverliezen -
vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen. Als twee
of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξtot elkaar duidelijk overlappen, kan het
aanbeveling verdienen, zo'n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het meten
van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende, zie Tabel
6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend
geschikt voor het meten van lage afvoeren;
3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 De wrijvingscoëfficiënt λ als functie van Re en R/k wordt eveneens in veel handboeken
gepresenteerd. Men schrijft ook wel:
2
L
ξ
v
wr = λ ⋅ en dus Δh
wr = ξ wr ⋅
D
2g
Uittreeverliezen
De uittreezijde van een duiker is een bijzonder geval van plotselinge verwijding. In de meeste
gevallen is de stroomsnelheid in het ontvangende pand verwaarloosbaar klein. Dan geldt:
2
Δ
v
hu
= ξ u ⋅ waarbij ξu
= 1
2g
Berekening van de afvoerrelatie door duikers
De afvoer door een geheel gevulde duiker kan worden bepaald uit het niveauverschil tussen het
bovenstroomse en het benedenstroomse peil:
Q= m ⋅ A⋅
2 g ⋅ Δhtot
met: Q : debiet (m
)
Δhtot : verval over de duiker (m)
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
1
m=
ξ tot
waarin ξtot de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
ξ tot = ξ i + ξ wr + ξ u
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξtot enigszins worden overschat. Zo worden wrijvingsverliezen -
vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen. Als twee
of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξtot elkaar duidelijk overlappen, kan het
aanbeveling verdienen, zo'n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het meten
van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende, zie Tabel
6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend
geschikt voor het meten van lage afvoeren;
3 /s)
m : afvoercoëfficiënt van de duiker (-)
A : oppervlakte dwarsprofiel van de duiker (m 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 )
Δhtot : verval over de duiker (m)
De afvoercoëfficiënt m wordt gedefinieerd als:
1
m=
ξ tot
waarin ξtot de som is van alle verliescoëfficiënten van de duiker:
ξ tot = ξ i + ξ wr + ξ u
Als de oorzaken van verschillende verliezen elkaar deels overlappen - hetgeen bij korte duikers
vrijwel altijd het geval is - zal ξtot enigszins worden overschat. Zo worden wrijvingsverliezen -
vaak ten onrechte - doorgeteld ter plaatse van plotselinge vernauwingen/verwijdingen. Als twee
of meer verliezen met een substantiële bijdrage in ξtot elkaar duidelijk overlappen, kan het
aanbeveling verdienen, zo'n duiker voor een aantal debieten te ijken.
Gezien de doorgaans royale dimensionering van duikers zijn deze met betrekking tot het meten
van debieten uitsluitend geschikt voor het bepalen van topafvoeren.
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende, zie Tabel
6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend
geschikt voor het meten van lage afvoeren;
130

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Alternatieve technieken voor het meten van debieten door duikers zijn de volgende,
zie Tabel 6-13:
• installatie van een meetgoot in de duiker;
• installatie van een ADM, ADCP of EMS in een duiker;
• installatie van een meetstuw aan het begin of het eind van de duiker, uitsluitend geschikt
voor het meten van lage afvoeren;
• de einddiepte methode, waarbij het debiet wordt bepaald uit de waterdiepte exact aan het
einde van de duiker;
• snelheidsmeting met een propeller of een elektromagnetische snelheidsmeter, uitsluitend
geschikt voor kortdurende meetcampagnes;
• calibratie van de duiker in het veld of met behulp van een hydraulisch model.
TAbel 6-13 OverzichT AlTernATieve TechnieKen vOOr DebieTmeTingen in DuiKerS
techniek horizontale ligging mate van vulling afvoertype
palmer bowlus flume
meetstuw
einddiepte methode
snelheidsmeting
calibratie
FOTO 6-32 DebieTmeTing DuiKer bevermeer (FOTO:WS rijn en ijSSel)
126
ja
ja
ja
-
-
gedeeltelijk
gedeeltelijk
gedeeltelijk
geheel
beide
vrij
vrij
vrij
gestuwd
beide

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
6.6.6 Afsluiters
Afsluiters 6.6.6 AFSluiTerS Afsluiters
worden veel toegepast in het regionale waterbeheer voor het aanvoeren en afvoeren
van waterhoeveelheden Afsluiters worden veel van toegepast de ene in waterloop het regionale naar waterbeheer de andere. voor In het een aanvoeren aantal en gevallen afvoeren heeft de
Afsluiters worden veel toegepast in het regionale waterbeheer voor het aanvoeren en afvoeren
afsluiter van daarbij waterhoeveelheden niet alleen een van regelfunctie, de ene waterloop maar naar wordt de andere. aan In de een afsluiter aantal gevallen ook een heeft meetfunctie de
van waterhoeveelheden van de ene waterloop naar de andere. In een aantal gevallen heeft de
toegekend. afsluiter De afsluiter daarbij niet maakt alleen vrijwel een regelfunctie, altijd deel maar uit wordt van een aan de duikersysteem. afsluiter ook een Voorwaarde meetfunc- voor
afsluiter daarbij niet alleen een regelfunctie, maar wordt aan de afsluiter ook een meetfunctie
een goede tie toegekend. aan- en afvoerbepaling De afsluiter maakt is, vrijwel dat een altijd relatief deel uit kort van stuk een duikersysteem. gesloten leiding Voorwaarde (10 à 15 maal
toegekend. De afsluiter maakt vrijwel altijd deel uit van een duikersysteem. Voorwaarde voor
de diameter) voor een bovenstrooms goede aan- en van afvoerbepaling de afsluiter, is, dat geheel een relatief gevuld kort is. stuk Bij stroming gesloten leiding via afsluiters (10 à kan
een goede aan- en afvoerbepaling is, dat een relatief kort stuk gesloten leiding (10 à 15 maal
zowel ongestuwde 15 maal de diameter) als gestuwde bovenstrooms afvoer voorkomen.
van de afsluiter, geheel gevuld is. Bij stroming via afslui-
de diameter) bovenstrooms van de afsluiter, geheel gevuld is. Bij stroming via afsluiters kan
ters kan zowel ongestuwde als gestuwde afvoer voorkomen.
Verliezen zowel ongestuwde over de als afzonderlijke gestuwde afvoer afsluiter voorkomen.
Een gedeeltelijk verliezen Over geopende De AFzOnDerlijKe afsluiter AFSluiTer veroorzaakt een plotselinge vernauwing onmiddellijk
Verliezen over de afzonderlijke afsluiter
gevolgd Een door gedeeltelijk een verwijding. geopende Een afsluiter afsluiter veroorzaakt kan worden een geplaatst plotselinge aan vernauwing het begin onmiddel- van een duiker,
Een gedeeltelijk geopende afsluiter veroorzaakt een plotselinge vernauwing onmiddellijk
ergens halverwege lijk gevolgd door of aan een het verwijding. eind ervan. Een afsluiter kan worden geplaatst aan het begin van een
gevolgd door een verwijding. Een afsluiter kan worden geplaatst aan het begin van een duiker,
Naar de duiker, vorm van ergens de halverwege duiker en of de aan onderkant het eind ervan. van de afsluiter kunnen de volgende, in Nederland
ergens halverwege of aan het eind ervan.
meest voorkomende, Naar de vorm van combinaties de duiker en worden de onderkant onderscheiden, van de afsluiter zie Figuur kunnen 6-19: de volgende, in Neder-
Naar de vorm van de duiker en de onderkant van de afsluiter kunnen de volgende, in Nederland
land meest voorkomende, combinaties worden onderscheiden, zie Figuur 6-19:
meest voorkomende, combinaties worden onderscheiden, zie Figuur 6-19:
• rechthoekige • rechthoekige leiding leiding met met rechthoekige afsluiter afsluiter (I), (I),
• ronde • ronde leiding leiding met met rechthoekige afsluiter (II), (II),
• rechthoekige leiding met rechthoekige afsluiter (I),
• ronde • ronde leiding leiding met met bolle bolle afsluiter (III).
• ronde leiding met rechthoekige afsluiter (II),
• ronde leiding met bolle afsluiter (III).
Figuur 6-19 vOrm DuiKer en OnDerKAnT AFSluiTer
Figuur 6-19 Vorm duiker en onderkant afsluiter
Het verlies over een afsluiter in een geheel gevulde leiding wordt uitgedrukt als:
met:
ξ : verliescoëfficiënt (-), primair afhankelijk van de hefhoogte van de afsluiter in
1
relatie tot de doorsnede van de duiker (a/D x 100%) en secondair van de
vorm/het type
v : gemiddelde stroomsnelheid in de leiding bovenstrooms van de afsluiter (m/s)
1
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 Het verlies over een afsluiter in een geheel gevulde leiding wordt uitgedrukt als:
2
v1
Δ ha
= ξ 1⋅
2g
met: ξ1 : verliescoëfficiënt (-), primair afhankelijk van de hefhoogte van de afsluiter in
relatie tot de doorsnede van de duiker (a/D x 100%) en secondair van de
vorm/het type
v1 : gemiddelde stroomsnelheid in de leiding bovenstrooms van de afsluiter (m/s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s
)
In de literatuur zijn gegevens bekend van een aantal schuifafsluiters, die echter steeds in
de doorgaande pijpleiding zijn geplaatst. Voor afsluiters aan het begin of het eind van een
leiding zullen de verliescoëfficiënten daarvan afwijken. Een alternatieve uitdrukking voor
het verlies over een afsluiter is:
2 Figuur 6-19 Vorm duiker en onderkant afsluiter
Het verlies over een afsluiter in een geheel gevulde leiding wordt uitgedrukt als:
2
v1
Δ ha
= ξ 1⋅
2g
met: ξ1 : verliescoëfficiënt (-), primair afhankelijk van de hefhoogte van de afsluiter in
relatie tot de doorsnede van de duiker (a/D x 100%) en secondair van de
vorm/het type
)
v1 : gemiddelde stroomsnelheid in de leiding bovenstrooms van de afsluiter (m/s)
In de literatuur zijn gegevens bekend van een aantal schuifafsluiters, die echter steeds in de
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s
doorgaande pijpleiding zijn geplaatst. Voor afsluiters aan het begin of het eind van een leiding
zullen de verliescoëfficiënten daarvan afwijken. Een alternatieve uitdrukking voor het verlies
over een afsluiter is:
2
v2
Δ ha
= ξ 2 ⋅
2g
met: v2 : gemiddelde stroomsnelheid in opening onder de afsluiter (m/s)
2 )
In de literatuur zijn gegevens bekend van een aantal schuifafsluiters, die echter steeds in de
doorgaande pijpleiding zijn geplaatst. Voor afsluiters aan het begin of het eind van een leiding
zullen de verliescoëfficiënten daarvan afwijken. Een alternatieve uitdrukking voor het verlies
over een afsluiter is:
2
v2
Δ ha
= ξ 2 ⋅
2g
met:
met: v2 : gemiddelde stroomsnelheid in opening onder de afsluiter (m/s)
v : gemiddelde stroomsnelheid in opening onder de afsluiter (m/s)
2
132
132
127

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
⎟
met:
⎟
2
⎛ ⎞
⎜
A2
2= 1⋅
⎝ A1
⎠
ξ ξ
met: A1 : oppervlakte leidingprofiel (m 2 oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
⎟ )
⎟
2
⎛ ⎞
⎜
A2
2= 1⋅
⎝ A1
⎠
ξ ξ
A : oppervlakte leidingprofiel (m
1 2 )
A : oppervlakte opening onder afsluiter (m
2 2 A2 : oppervlakte opening onder afsluiter (m
)
2 )
met: A1 : oppervlakte leidingprofiel (m 2 )
De verliescoëfficiënt ξ1 wordt in Figuur 6-20 voor drie typen schuifafsluiters gegeven als functie
De verliescoëfficiënt ξ wordt in Figuur 6-20 voor drie typen schuifafsluiters gegeven als func-
van de relatieve hefhoogte 1 (a/D x 100%) [50]. De verliescoëfficiënten ξ1 en ξ2 voor afsluiters
tie van de relatieve hefhoogte (a/D x 100%) [50]. De verliescoëfficiënten ξ en ξ voor afsluiters
De verliescoëfficiënt met een vlakke ξ1 wordt onderkant in Figuur in een 6-20 ronde voor leiding drie typen zijn vermeld schuifafsluiters in Tabel gegeven 6-14. 1 2 als functie
met een vlakke onderkant in een ronde leiding zijn vermeld in Tabel 6-14.
van de relatieve hefhoogte (a/D x 100%) [50]. De verliescoëfficiënten ξ1 en ξ2 voor afsluiters
met een vlakke onderkant in een ronde a/D leiding zijn ξ1
vermeld in Tabel A2/A1 6-14.
TAbel 6-14 verlieScOëFFiciënTen ξ1 en ξ2 vOOr een AFSluiTer meT vlAKKe OnDerKAnT in een rOnDe leiDing
ξ2
(x 100 %)
(-)
(-)
(-)
a/D a/D 10 ξ1
ξ1 794 A2/A1 A /A
0,0520 2 1 ξ2 2,146
ξ2 (x 100 %)
(x 100 %) 20 (-)
(-)
94,3 (-)
(-)
0,1424 (-) 1,912
(-)
10
10 30 794
79425,8
0,0520 0,2523 0,0520
2,146 1,642 2,146
20
30
40
50
60
70
80
20
30
40
50
60
70
40
50
60
70
80
90
94,3
25,8
9,59
4,00
1,75
0,842
94,3 9,59 0,1424
25,8
4,00 0,2523
9,59
1,75 0,3735
4,00
0,842 0,5000
1,75
0,416
0,842 0,6265
0,238
0,416 0,7477
0,3735 0,1424
1,912
0,5000
0,2523
1,642
0,3735
0,6265 1,339
0,5000
0,7477 1,000
0,6265
0,8576
0,7477 0,688
0,9480
0,8576 0,471
1,339
1,000
0,688
0,471
0,306
0,214
1,912
1,642
1,339
1,000
0,688
0,471
0,306
90 80 100 0,416 0,238 0,171 0,8576 1,0000 0,9480 0,306 0,171 0,214
Tabel 6-14 100 Verliescoëfficiënten 90
0,238 ξ1 en 0,171 ξ2 voor 0,9480 een afsluiter met 1,0000 0,214 vlakke onderkant in 0,171 een ronde leiding
100
0,171
1,0000
0,171
A2 : oppervlakte opening onder afsluiter (m 2 )
Tabel 6-14 Verliescoëfficiënten ξ1 en ξ2 voor een afsluiter met vlakke onderkant in een ronde leiding
Figuur 6-20 verlieScOëFFiciënT ξ1 AlS FuncTie vAn heT OpeningSpercenTAge
Figuur 6-20 Verliescoëfficiënt ξ1 als functie van het openingspercentage
Figuur 6-20 Verliescoëfficiënt ξ1 als functie van het openingspercentage
Verliezen over het duikersysteem waarin de afsluiter is geplaatst
De afvoer door het systeem waarvan de afsluiter deel uit maakt, kan worden berekend als alle
Verliezen
deelverliezen
over het duikersysteem
voldoende nauwkeurig
waarin
bekend
de afsluiter
zijn. Daarbij
is geplaatst
speelt het deelverlies veroorzaakt door
De afvoer door het systeem waarvan de afsluiter deel uit maakt, kan worden berekend als alle
deelverliezen voldoende 128 nauwkeurig bekend zijn. Daarbij speelt het deelverlies veroorzaakt door
133
133

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
verliezen Over heT DuiKerSySTeem WAArin De AFSluiTer iS geplAATST
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 De afvoer door het systeem waarvan de afsluiter deel uit maakt, Handboek kan worden debietmeten berekend in als open alle waterlopen
deelverliezen voldoende nauwkeurig bekend zijn. Daarbij speelt het deelverlies veroorzaakt
door de afsluiter vaak een overheersende rol. Voor de afvoer door een volledig gevulde duiker
de afsluiter vaak een overheersende rol. Voor de afvoer door een volledig gevulde duiker
de afsluiter
(gestuwde
vaak
afvoer)
een
geldt:
overheersende rol. Voor de afvoer door een volledig gevulde duiker
(gestuwde afvoer) geldt:
(gestuwde afvoer) geldt:
Q =
m
⋅
A ⋅ 2g ⋅ Δ
1 2g htotaal
A ⋅ ⋅ Δ htotaal
waarbij:
waarbij: waarbij:
m
=
1
ξ
1
tot
tot
en
en
met: Q : afvoer (m 3 /s)
met: Q : afvoer (m 3 /s)
ξ
tot =
ξ
i +
ξ
wr +
ξ
a +
ξ
r +
ξ
u
tot
met:
Q : afvoer (m3 m :
afvoercoëfficiënt duiker (-)
afvoercoëfficiënt
/s)
duiker (-)
m : afvoercoëfficiënt duiker (-)
i
wr
A : oppervlakte dwarsprofiel duiker (m
1 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 A1 : oppervlakte dwarsprofiel duiker (m
)
2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 A1 : oppervlakte dwarsprofiel duiker (m
)
Δhtot : verval over de duiker (m)
2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 )
Δhtot : verval over de duiker (m)
a
ξtot : som van alle verliescoëfficiënten (-)
ξtot Δh :
:
som
verval
van alle
over
verliescoëfficiënten
de duiker (m)
(-)
ξi tot : coëfficiënt voor het intreeverlies (-)
ξi ξ :
:
coëfficiënt
som van
voor
alle verliescoëfficiënten
het intreeverlies
(-)
(-)
ξwr tot : coëfficiënt voor het wrijvingsverlies (-)
ξwr ξ :
:
coëfficiënt
coëfficiënt
voor
voor
het
het
wrijvingsverlies
intreeverlies (-)
(-)
ξa i : verliescoëfficiënt afsluiter (-)
ξa ξ :
:
verliescoëfficiënt
coëfficiënt voor
afsluiter
het wrijvingsverlies
(-)
(-)
ξr wr : coëfficiënt voor resterende extra verliezen (-)
ξr ξ :
:
coëfficiënt
verliescoëfficiënt
voor resterende
afsluiter (-)
extra verliezen (-)
ξu a : coëfficiënt voor het uittreeverlies (-)
ξu ξ :
:
coëfficiënt
coëfficiënt
voor
voor
het
resterende
uittreeverlies
extra verliezen
(-)
(-)
r
ξ : coëfficiënt voor het uittreeverlies (-)
De coëfficiënten u ξi, ξwr en ξu spelen in ieder duikersysteem een rol en zijn goed te berekenen. In
De coëfficiënten ξi, ξwr en ξu spelen in ieder duikersysteem een rol en zijn goed te berekenen. In
de praktijk treedt echter vrijwel altijd een gedeeltelijke overlap van de oorzaken van
de praktijk
De coëfficiënten
treedt echter ξ , ξ en
vrijwel ξ spelen
altijd
in ieder
een
duikersysteem
gedeeltelijke
een rol
overlap
en zijn goed
van
te
de
berekenen.
oorzaken van
verschillende verliezen op. i wr De som u van de verliescoëfficiënten ξtot zal daardoor enigszins worden
verschillende
In de praktijk
verliezen
treedt
op.
echter
De som
vrijwel
van
altijd
de verliescoëfficiënten ξtot een gedeeltelijke overlap
zal
van
daardoor
de oorzaken
enigszins
van ver-
worden
overschat. Door het uitvoeren van enkele controlemetingen wordt een indruk verkregen van de
overschat.
schillende
Door het
verliezen
uitvoeren
op. De
van
som
enkele
van de verliescoëfficiënten
controlemetingen ξ wordt
zal daardoor
een indruk
enigszins
verkregen
worden
van de
eventuele afwijking, waarop dan kan worden gecorrigeerd. tot
eventuele
overschat.
afwijking,
Door
waarop
het uitvoeren
dan kan
van
worden
enkele controlemetingen
gecorrigeerd.
wordt een indruk verkregen van
de eventuele afwijking, waarop dan kan worden gecorrigeerd.
Met betrekking tot het dagelijks beheer van duikersystemen met afsluiters worden de volgende
Met betrekking tot het dagelijks beheer van duikersystemen met afsluiters worden de volgende
aanbevelingen gedaan:
aanbevelingen
Met betrekking
gedaan:
tot het dagelijks beheer van duikersystemen met afsluiters worden de vol-
• relatieve hefhoogten kleiner dan 20% en groter dan 80% moeten zoveel mogelijk
• relatieve
gende aanbevelingen
hefhoogten
gedaan:
kleiner dan 20% en groter dan 80% moeten zoveel mogelijk
worden vermeden: de kleinere vanwege hun foutgevoeligheid op de afsluiterverliezen
worden
• relatieve
vermeden:
hefhoogten
de
kleiner
kleinere
dan 20%
vanwege
en groter
hun
dan
foutgevoeligheid
80% moeten zoveel
op
mogelijk
de afsluiterverliezen
worden
en de grotere vanwege hun foutgevoeligheid op de andere deelverliezen. Bovendien zijn
en de
vermeden:
grotere
de
vanwege
kleinere vanwege
hun foutgevoeligheid
hun foutgevoeligheid
op de
op
andere
de afsluiterverliezen
deelverliezen.
en
Bovendien
de gro-
zijn
wijzigingen in het openingspercentage rondom 50% regeltechnisch het meest effectief;
wijzigingen
tere vanwege
in het
hun
openingspercentage
foutgevoeligheid op de
rondom
andere
50%
deelverliezen.
regeltechnisch
Bovendien
het
zijn
meest
wijzigin-
effectief;
• de afsluiters dienen te worden voorzien van een hulpapparaat, waarmee de hefhoogte
• de
gen
afsluiters
in het openingspercentage
dienen te worden
rondom
voorzien
50%
van
regeltechnisch
een hulpapparaat,
het meest effectief;
waarmee de hefhoogte
nauwkeurig kan worden ingesteld/afgelezen. (Het tellen van de slagen van het
nauwkeurig
• de afsluiters
kan
dienen
worden
te worden
ingesteld/afgelezen.
voorzien van een hulpapparaat,
(Het tellen
waarmee
van de
de
slagen
hefhoogte
van het
spindelwiel is een aantoonbare foutenbron);
spindelwiel
nauwkeurig
is een
kan worden
aantoonbare
ingesteld/afgelezen.
foutenbron);
(Het tellen van de slagen van het spindelwiel
• voor afsluiters, die aan het begin of aan het einde van een leiding zijn geplaatst, en
• voor
is een
afsluiters,
aantoonbare
die aan
foutenbron);
het begin of aan het einde van een leiding zijn geplaatst, en
voor afsluiters met een afwijkende vormgeving gelden andere verliescoëfficiënten dan
voor
• voor
afsluiters
afsluiters,
met
die aan
een
het
afwijkende
begin of aan
vormgeving
het einde van
gelden
een leiding
andere
zijn
verliescoëfficiënten
geplaatst, en voor
dan
vermeld in Figuur 6-20. In dergelijke gevallen wordt calibratie aanbevolen.
vermeld
afsluiters
in Figuur
met een
6-20.
afwijkende
In dergelijke
vormgeving
gevallen
gelden andere
wordt
verliescoëfficiënten
calibratie aanbevolen.
dan vermeld
in Figuur 6-20. In dergelijke gevallen wordt calibratie aanbevolen.
De betrouwbaarheid van het meten van afvoeren door duikers waarin een afsluiter is
De betrouwbaarheid van het meten van afvoeren door duikers waarin een afsluiter is
opgenomen, is samengesteld uit de volgende componenten:
opgenomen, is samengesteld uit de volgende componenten:
• de nauwkeurigheid waarmee de waterstanden bovenstrooms en benedenstrooms van het
• de nauwkeurigheid waarmee de waterstanden bovenstrooms en benedenstrooms van het
duikersysteem worden gemeten;
duikersysteem worden gemeten;
• de nauwkeurigheid van de verliescoëfficiënt/afvoercoëfficiënt van de afsluiter/duiker.
• de nauwkeurigheid van de verliescoëfficiënt/afvoercoëfficiënt van de afsluiter/duiker.
Globaal geldt: rm-gestuwd = 10 %, rm-ongestuwd = 5 à 10 %;
Globaal geldt: rm-gestuwd = 10 %, rm-ongestuwd = 5 à 10 %;
• de betrouwbaarheid waarmee de overige deelverliezen van het duikersysteem kunnen
• de betrouwbaarheid waarmee de overige deelverliezen van het duikersysteem kunnen
worden vastgesteld.
worden vastgesteld.
129
r
u

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De betrouwbaarheid van het meten van afvoeren door duikers waarin een afsluiter is opgenomen,
is samengesteld uit de volgende componenten:
• de nauwkeurigheid waarmee de waterstanden bovenstrooms en benedenstrooms van het
duikersysteem worden gemeten;
• de nauwkeurigheid van de verliescoëfficiënt/afvoercoëfficiënt van de afsluiter/duiker.
Globaal geldt: r -gestuwd = 10 %, r -ongestuwd = 5 à 10 %;
m m
• de betrouwbaarheid waarmee de overige deelverliezen van het duikersysteem kunnen
worden vastgesteld.
6.6.7 hevelS en SiFOnS
Een hevel is een gesloten leiding, die ‘bovenover’ water afvoert van een waterloop met hoge
waterstand naar een waterloop met lage waterstand. De afvoer moet opgang gebracht worden.
In de leiding ontstaat tijdens het stromen een onderdruk (potentiële energie wordt
omgezet in kinetische energie) die het mogelijk maakt water van hoog naar laag af te voeren.
Als de hevel eenmaal werkt, blijft het water stromen zonder toevoeging van (mechanische)
energie totdat het verval nul is. In de hevel treedt wrijvingsverlies op en er zijn in- en uitstroomverliezen.
Een sifon is een gesloten leiding die ‘onderdoor’ water afvoert van een waterloop met hoge
waterstand naar een waterloop met lage waterstand. De afvoer komt op gang als er een waterstandsverschil
is tussen beide waterlopen, het water stroomt dan van hoog naar laag. Er kan
ook een pomp in een sifon zijn geplaatst. In het laagste punt van de sifon kan zich sediment
neerzetten (uitzakken sediment na gebruik) na hetgeen de doorstroming van kan water
belemmeren.
Figuur 6-21 ScheTS vAn een hevel en een SiFOn
In de hevel en de sifon treedt wrijvingsverlies op en er zijn in- en uitstroomverliezen en verliezen
rond afsluiters in de leiding. In principe is de afvoer via de hevel of sifon te berekenen
met een afvoerformule voor een gesloten leiding en rekening houdend met de intree- en uittreeverliezen,
zie paragraaf 6.6.5. De waterstanden aan beide zijden van de hevel of sifon moeten
worden geregistreerd en de afvoerrelatie moet worden geijkt. De afvoer door de leiding
kan worden gemeten met een elektromagnetische doorstroommeter of een ultrasonore doorstroommeter.
Opgepast moet worden voor lucht die zich kan ophopen bovenin de hevel, ontluchten
van de hevel op het hoogste punt wordt aanbevolen.
Hevels en sifons zijn niet zondermeer geschikt voor het nauwkeurig afleiden van het debiet,
maar kunnen wel worden gebruikt om een indruk van de afvoer te verkrijgen. Met het plaatsen
van doorstroommeters kan de afvoer via hevel of sifon uiteraard wel nauwkeurig worden
bepaald. In hydraulica handboeken kunnen de betreffende afvoerformules worden gevonden.
130
hevel
mogelijke locatie
debietmeetinstrument
sedimentatie
sifon

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7oktober
2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
meetinStrUmenten
7 Meetinstrumenten
Het afleiden van het debiet uit gemeten grootheden gebeurt met meetinstrumenten waarmee
de stroomsnelheid Het afleiden van of het het debiet verval uit in gemeten een grootheden waterloop gebeurt wordt met gemeten. meetinstrumenten In dit hoofdstuk waar- zijn
meetinstrumenten mee de stroomsnelheid beschreven of het die verval in Nederland in een waterloop worden wordt gebruikt. gemeten. De In dit meetinstrumenten hoofdstuk zijn zijn
onder te meetinstrumenten verdelen in: beschreven die in Nederland worden gebruikt. De meetinstrumenten zijn
onder te verdelen in:
• Meetstuwen • Meetstuwen (par. (par. 7.1)
• Meetgoten • Meetgoten (par. (par. 7.2)
• Stroomsnelheidsmeters • Stroomsnelheidsmeters (par. 7.3) 7.3)
• Waterstandsmeters • Waterstandsmeters (par. 7.4) 7.4)
• Diepte- • Diepte- en en positiemeters (par. (par. 7.5). 7.5).
Dit hoofdstuk Dit hoofdstuk dient dient als achtergrondinformatie. als achtergrondinformatie. Beschreven wordt wordt het het meetprincipe meetprincipe en de en de
debietformules. debietformules. Voor de Voor toepassing de toepassing van van de de meetinstrumenten zie par. par. 5 5 en en 6. 6.
7.1 Vervalmetingen meetstuwen
7.1 vervAlmeTingen meeTSTuWen
7.1.1 Meetprincipe
7.1.1 meeTprincipe
Bij het ontwerp Bij het ontwerp van een van meetstuw een meetstuw wordt wordt het het dwarsprofiel van de waterloop waterloop plaatselijk ver- versmald
in de breedte smald in en/of de breedte de diepte. en/of De de diepte. afmetingen De afmetingen van het van dwarsprofiel het dwarsprofiel zijn nauwkeurig zijn nauwkeurig bekend. De
afvoer die bekend. via een De afvoer stuw die of schuif via een passeert, stuw of schuif is te passeert, berekenen is te berekenen met de vergelijking met de vergelijking van de totale
energiehoogte van de totale van energiehoogte het water (plaatshoogte, van het water (plaatshoogte, drukhoogte drukhoogte en snelheidshoogte). en snelheidshoogte). Het grootste
gedeelte Het van grootste de energiehoogte gedeelte van de H1 energiehoogte op korte afstand H op korte vóór afstand de stuw vóór wordt de stuw omgezet wordt omgezet in kinetische
1
energie in ter kinetische verkrijging energie van ter kritische verkrijging stroming van kritische boven stroming de kruin, boven zie de Figuur kruin, 7-1. zie Figuur Het restant 7-1. aan
energiehoogte Het restant is opgegaan aan energiehoogte aan wrijvingsverliezen is opgegaan aan wrijvingsverliezen en aanstromingsverliezen. en aanstromingsverliezen.
Voor meetstuwen
kan een Voor afvoerrelatie meetstuwen worden kan een opgesteld afvoerrelatie met worden de algemene opgesteld vorm: met de algemene vorm:
met:
n
⋅ H of
Q= C 1
⎛ 2
v ⎞
Q C ⎜ 1
= ⋅ h + ⎟
⎜ 1
g ⎟
⎝
2
⎠
Q : debiet [m3 /s]
C : afvoercoëfficiënt [m3-n met: Q : debiet [m
/s]
3 /s]
C : afvoercoëfficiënt [m 3-n /s]
n
H1 h1 v1 g
: energiehoogte in de h -meetraai op korte afstand voor de stuw [m]
1
2 H is h vermeerderd met de snelheidshoogte v / 2g
1 1 1
: overstorthoogte [m]
: gemiddelde stroomsnelheid in de h -meetraai [m/s]
1
: versnelling van de zwaartekracht [(9,81 m/s2 H1 : energiehoogte in de h1-meetraai op korte afstand voor de stuw [m]
H1 is h1 vermeerderd met de snelheidshoogte v1
]
n : macht [-], in de praktijk 0,5 < n < 2,5.
2 h1
v1
g
/ 2g
: overstorthoogte [m]
: gemiddelde stroomsnelheid in de h1-meetraai [m/s]
: versnelling van de zwaartekracht [(9,81 m/s 2 n
]
: macht [-], in de praktijk 0,5 < n < 2,5.
131

H1
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-1 v1 principe STrOming Over een OverlAAT OF OnDer een SchuiF
2 v1
/2g
H1
H1
h1
v1 2 /2g
H1
h1
In de praktijk wordt niet de energiehoogte H , maar de overstorthoogte h gemeten, zie Figuur
1 1
7-1. Bij zeer lage stroomsnelheden zijn deze waarden nagenoeg gelijk. Is de stroomsnelheid op
de plaats waar de waterhoogte wordt gemeten echter groter dan circa 0,20 m/s (snelheidshoogte
0,002 m) dan dient de snelheidshoogte in rekening te worden gebracht in de formule. Als in de
afvoerformule h wordt gebruikt in plaats van H , dan vindt correctie plaats via een coëfficiënt
1 1
C = (H /h ) V 1 1 n In de praktijk wordt niet de energiehoogte H1, maar de overstorthoogte h1 gemeten, zie Figuur
7-1. Bij zeer lage stroomsnelheden zijn deze waarden nagenoeg gelijk. Is de stroomsnelheid op de
plaats waar de waterhoogte wordt gemeten echter groter dan circa 0,20 m/s (snelheidshoogte
0,002 m) dan dient de snelheidshoogte in rekening te worden gebracht in de formule. Als in de
afvoerformule h1 wordt gebruikt in plaats van H1, dan vindt correctie plaats via een coëfficiënt CV =
(H1/h1)
voor de aanstroomsnelheid.
n voor de aanstroomsnelheid.
De overstorthoogte h1 is gedefinieerd als het verschil in hoogte tussen de bovenwaterstand en
de kruin De van overstorthoogte de stuw. Stroomt h is gedefinieerd als het verschil in hoogte tussen de bovenwaterstand en
1 het water óver een stuw of door een meetgoot, dan is er sprake
van overstort de kruin ('overflow'). van de stuw. Stroomt het het water water óver via een een stuw opening of door onder een meetgoot, water, dan dan is is er er sprake sprake van
onderspuier van overstort of onderstort (‘overflow’). ('underflow'). Stroomt het water via een opening onder water, dan is er sprake van
onderspuier of onderstort (‘underflow’).
7.1.2 Ongestuwde en gestuwd afvoer
7.1.2 OngeSTuWDe en geSTuWD AFvOer
Het debiet Het door debiet een door kunstwerk een kunstwerk wordt wordt bepaald met een formule waarvan de algemene de algemene vorm, vorm,
voor een voor enkelvoudig een enkelvoudig profiel profiel van de van doorstroomopening, de doorstroomopening, luidt:
met:
Q : debiet [m3 /s]
C : coëfficiënt [m3-n met: Q : debiet [m
/s] is samengesteld uit een numerieke constante, een maat
3 /s]
C : coëfficiënt [m 3-n /s] is samengesteld uit een numerieke constante, een maat
132
v1 h1
H1
Q=
C
2 – 3 H1
v1
h1
H1
⋅ C
2 – 3 H1
h1
h1
stromend water
a μ a
v2 2 /2g
voor de oppervlakte van het doorstromingsprofiel en een aantal coëfficiënten
voor de oppervlakte van het doorstromingsprofiel en een aantal
die variëren met de overstorthoogte h1 [m]. Een van deze coëfficiënten is de
coëfficiënten die variëren met de overstorthoogte h [m]. Een van deze
karakteristieke afvoercoëfficiënt CD.
1
coëfficiënten is de karakteristieke afvoercoëfficiënt C .
D
C : correctiefactor bij gestuwde afvoer (-)
dr
H : energiehoogte bovenstrooms (m) 138
1
2 H is h vermeerderd met de snelheidshoogte v /2g in de meetraai op korte
1 1 1
afstand voor de stuw.
n : machtscoëfficiënt [-], die een functie is van de vorm van de natte
doorsnede van het doorstromingsprofiel.
h2
v2 h2
Figuur 7-1 a Principe stroming schietend water
μa over een overlaat of onder een schuif
dr ⋅
H
n 1
a μa
stromend water
stromend water
h2
schietend water
v2 2 /2g
h2
H2
v2
schietend water
v2 2 /2g
H2
h2
h2
v2
H2

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 7-1 n-mAchT AlS FuncTie vAn heT DOOrSTrOmingSprOFiel
vorm doorstroomopening overlaat n-macht
rechthoekig
paraboolvormtig (ook cirkelvormig)
V-vormig
trapeziumvormig en samengesteld profiel
onderwateropeningen
1,5
2,0
2,5
1,5 < n < 2,5
0,5
Bij gestuwde afvoer speelt naast de overstorthoogte h ook de benedenwaterstand h (even-
1 2
eens ten opzichte van de kruin) een rol. Er bestaat dan geen éénduidige relatie meer tussen de
overstorthoogte en de afvoer. De invloed van de benedenwaterstand wordt aangeduid met de
verdrinkingsgraad: S = 100 × H /H (%).
2 1
Hierin is H de energiehoogte benedenstrooms: H is h vermeerderd met de snelheids-
2 2 2
2
hoogte v /2g in een h2-meetraai achter het sterk turbulente gebied. In de praktijk wordt de
2
verdrinkings graad vaak aangeduid als S = 100 × h /h , hetgeen in veel gevallen weinig zal
2 1
afwijken van S = 100 × H /H , maar toch in principe onjuist is.
2 1
De grens tussen ongestuwde en gestuwde afvoer wordt aangegeven door de zogenaamde kritische
verdrinkingsgraad of modulaire limiet S . De volgende soorten afvoer zijn dan mogelijk:
l
• Ongestuwde afvoer (volkomen overlaat, Engels: free flow). De benedenwaterstand h heeft
2
geen invloed op de éénduidige Q-h relatie. S < S en C = 1.
1 l dr
• Overgang van ongestuwde naar gestuwde afvoer. Begin van invloed van de benedenwaterstand
op de Q-h relatie (modulaire limiet). De overstorthoogte h is nog maar zo weinig
1 1
opgestuwd dat het debiet, afgeleid uit de Q-h relatie, minder dan 1% hoger is dan het
1
werkelijke debiet. S = S en 0,99 C > 0
dr
Het verband tussen C en S kan verschillen voor de verschillende typen overlaten en is sterk
dr
afhankelijk van de vormgeving van het kunstwerk.
7.1.3 De hOrizOnTAle lAnge OverlAAT
De horizontale lange overlaat is een standaard overlaat met een vlakke horizontale kruin
geplaatst tussen verticale wanden. De kruin kan zowel vast als beweegbaar worden uitgevoerd.
De beweegbare uitvoering is in Nederland vooral bekend onder de naam Hobrad-over-
133

7.1.3 De horizontale lange overlaat
De horizontale lange overlaat is een standaard overlaat met een vlakke horizontale kruin
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
geplaatst tussen verticale wanden. De kruin kan zowel vast als beweegbaar worden uitgevoerd.
De beweegbare uitvoering is in Nederland vooral bekend onder de naam Hobrad-overlaat
(horizontal broad crested adjustable weir). De bovenstroomse kant van de kruin is zodanig
afgerond laat dat (horizontal de stroming broad niet crested loslaat adjustable van de weir). kruin. De bovenstroomse Daarnaast heeft kant het van horizontale de kruin is zoda- deel van de
kruin (L) nig een afgerond minimale dat de lengte stroming van niet 1,75 loslaat Hmax. van de kruin. Daarnaast heeft het horizontale deel
van de kruin (L) een minimale lengte van 1,75 H .
max
Figuur 7-2 hObrAD-OverlAAT, uiTvOeringen meT enKele en Dubbele SchuiF
De afvoerrelatie De afvoerrelatie voor dit voor type dit type overlaat overlaat is: is:
⎛ 2 ⎞
Q = ⎜ ⎟
⎝ 3 ⎠
met:
Figuur 7-2 Hobrad-overlaat, uitvoeringen met enkele en dubbele schuif
3/2
⋅ g
1/2
⋅ C
D
⋅ C
V
⋅C
⋅ b ⋅ h
Q : afvoer (m3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 )
dr
3/2
1
C : afvoercoëfficiënt (-)
D
C : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H /h )
V 1 1 3/2 CD : afvoercoëfficiënt (-)
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1)
) (-)
C : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: C = 1)
dr dr
b : breedte van de kruin (m)
H : bovenstroomse energiehoogte (m)
1
h : overstorthoogte (m)
1 3/2 ) (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
b : breedte van de kruin (m)
H1 : bovenstroomse energiehoogte (m)
h1 : overstorthoogte (m)
De waarde van de coëfficiënt C kan worden 140 bepaald aan de hand van tabellen en grafieken
V
De waarde van de coëfficiënt CV kan worden bepaald aan de hand van tabellen en grafieken uit
uit de ISO-standaard. De waarde van de afvoercoëfficiënt C hangt af van de overstorthoogte
D
de ISO-standaard. De waarde van de afvoercoëfficiënt CD hangt af van de overstorthoogte h1,
h , de kruinlengte in de stroomrichting L, de ruwheid van de kruin en de verhouding h /b.
1 1
de kruinlengte in de stroomrichting L, de ruwheid van de kruin en de verhouding h1/b. Voor
Voor overlaten met een glad afgewerkt oppervlak kan C worden berekend volgens:
D
overlaten met een glad afgewerkt oppervlak kan CD worden berekend volgens:
C
D
⎡ ⎛
= ⎢ 1-
⎜0,006
⎣ ⎝
L ⎞⎤
⎡ ⎛ L ⎞⎤
⎟⎥
⋅ ⎢ 1-
⎜
⎜0,003
⎟
⎟⎥
b ⎠⎦
⎣ ⎝ h1
⎠⎦
3/2
Deze CD -waarden zijn zowel geldig voor overlaten met een vaste kruin als voor overlaten met
Deze C -waarden zijn zowel geldig voor overlaten met een vaste kruin als voor overlaten met
een beweegbare D kruin.
een beweegbare kruin.
De ISO-standaard beschrijft dit type overlaat alleen voor het geval van ongestuwde afvoer. Dit
betekent, dat de verdrinkingsgraad niet groter mag zijn dan de modulaire limiet Sl. Bij een
overlaat met een verticale benedenstroomse kant is de modulaire limiet afhankelijk van H1/pd,
waarbij 134 pd de hoogte van de kruin is ten opzichte van de benedenstroomse bedding. De
modulaire limiet is 63% voor lage waarden van H1/pd, oplopend tot 75% voor H1/pd = 0,5 en tot
80% voor H1/pd ≥ 1.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De ISO-standaard beschrijft dit type overlaat alleen voor het geval van ongestuwde afvoer. Dit
betekent, dat de verdrinkingsgraad niet groter mag zijn dan de modulaire limiet S . Bij een
l
overlaat met een verticale benedenstroomse kant is de modulaire limiet afhankelijk van H / 1
p , waarbij p de hoogte van de kruin is ten opzichte van de benedenstroomse bedding. De
d d
modulaire limiet is 63% voor lage waarden van H /p , oplopend tot 75% voor H /p = 0,5 en
1 d 1 d
tot 80% voor H /p ³ 1.
1 d
7.1.4 De v-vOrmige lAnge OverlAAT
De V-vormige lange overlaat heeft in vooraanzicht een V-vormige dwarsdoorsnede, waarvan
de lijn door het diepste punt horizontaal loopt. De hoek a in de kruin kan variëren van 90°
tot 150°. De schuine platen zijn aan de bovenstroomse zijde van de kruin afgerond; de aanbevolen
straal van deze ronding is 0,2 H tot 0,4 H . De overlaat kan zowel met een vaste als
max max
met een beweegbare kruin worden uitgevoerd.
Afhankelijk van de waterstand h 1 zijn twee typen stroming mogelijk over een V-vormige lange
overlaat. Onder normale omstandigheden treedt stroming alleen op door het V-vormige
gedeelte van het profiel. Dit stromingstype, waarvoor geldt h ≤ 1,25 H , wordt ‘gedeelte-
1 B
lijk gevuld’ genoemd. Wanneer de breedte van de V-vormige kruin door verticale zijwanden
wordt begrensd, treedt bij h < 1,25 H het stromingstype ‘meer dan vol’ op, zie Figuur 7-4.
1 B
Figuur 7-3 v-vOrmige lAnge OverlAAT
Figuur 7-4 STrOmingSTypen ‘meer DAn vOl’ en ‘geDeelTelijK gevulD’
135

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De afvoerrelatie in het geval van een ‘gedeeltelijk gevuld’ stromingsprofiel, met h > 1,25 H 1 B
De afvoerrelatie
is: in het geval geval van een 'gedeeltelijk gevuld' stromingsprofiel, met h1 h1 ≤ 1,25 HB HB is: is:
5/2 1/2
⎛ 4 ⎞ ⎛ g ⎞ ⎛ αα
⎞
Q = ⋅ ⋅ ⋅
5/2
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ tan ⎜ ⎟ ⋅ C DD
⋅ C V ⋅ C dr ⋅ h 1
⎝ 5 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠
met:
Q : afvoer (m3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
α : kruinhoek (°)
C :afvoercoëfficiënt (-)
D
C : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H /h )
V 1 1 5/2 α : kruinhoek (°)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1)
) (-)
C : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: C = 1)
dr dr
h : overstorthoogte (m)
1
H : bovenstroomse energiehoogte (m)
1
H : hoogte driehoek in de V-overlaat (m)
B 5/2 α : kruinhoek (°)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1) ) (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
h1 : overstorthoogte (m)
H1 : bovenstroomse energiehoogte (m)
HB : hoogte driehoek in de V-overlaat (m)
5/2 ) (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
h1 : overstorthoogte (m)
H1 : bovenstroomse energiehoogte (m)
HB : hoogte driehoek in de V-overlaat (m)
Bij het het ontwerpen Bij het ontwerpen
van een van
V-vormige een V-vormige
overlaat overlaat
kan kan
een een
gemiddelde C CD-waarde -waarde van 0,95 wor-
D van van 0,95 0,95 worden
gebruikt den
voor gebruikt
het bereik voor het
0,1 bereik
< < h1/L 0,1 <
< h /L < 0,45, waarbij L de kruinlengte in de stroomrichting
1 0,45, waarbij L de kruinlengte in de stroomrichting is.
Voor het is.
nauwkeurig Voor het nauwkeurig
bepalen bepalen bepalen
van de van
afvoer de afvoer
geeft geeft
de ISO-standaard
ISO-standaard de afvoercoëfficiënt
de de afvoercoëfficiënt als
als
functie van functie h1/L van
en h /L en α. De afvoerrelatie voor de situatie waarin het stromingsprofiel ‘meer dan
1 α. De afvoerrelatie voor voor de situatie situatie waarin het stromingsprofiel 'meer dan
vol' (met (met vol’ (met h > 1,25 H ) is:
h1 h1 > 1,25 1 HB HB ) is: is: B
De afvoercoëfficiënt
De afvoercoëfficiënt CD CD is C nu
is een een
nu een functie
functie van
van h1/L, h1/L, h /L, α en en B (bovenbreedte (bovenbreedte
van de van
stuw). de stuw).
De De
D 1
waarde van de coëfficiënt C V is gelijk aan: {(H 1 -0,5H B )/(h 1 -0,5H B )} 3/2 .
7.1.5 De rehbOcK Rehbock OverlAAT overlaat en ThOmSOn en Thomson OverlAAT overlaat
Scherpe overlaten kunnen alleen worden toegepast voor het meten van schoon water. Wan-
Scherpe overlaten kunnen alleen worden toegepast voor het meten van schoon water. Wanneer
neer drijvend of zwevend (grof) materiaal wordt meegevoerd, zal dit dikwijls op de scherpe
drijvend drijvend of zwevend (grof) materiaal wordt meegevoerd, zal dit dikwijls op de scherpe scherpe rand van
rand van de overlaat blijven hangen, waardoor zeer grote fouten worden gemaakt in de
de overlaat blijven hangen, waardoor waardoor zeer grote fouten worden gemaakt gemaakt in de meting van de
meting van de overstorthoogte en dus ook in de bepaling van het debiet. De ISO-standaard
overstorthoogte overstorthoogte en dus ook in in de bepaling van het debiet. De ISO-standaard beschrijft dit type
beschrijft dit type overlaten alleen voor het geval van ongestuwde afvoer. Aangezien de kriti-
overlaten alleen voor het geval van ongestuwde afvoer. Aangezien de kritische
sche verdrinkingsgraad voor scherpe overlaten S = 0 bedraagt, betekent dit, dat de beneden-
l
stroomse waterstand nooit hoger mag zijn dan de kruin van de overlaat.
Figuur 7-5 rehbOcK-OverlAAT, ThOmSOn-OverlAAT en DOOrSneDe OverSTOrTrAnD
142
136
⎛ 2 ⎞⎞
= ⎜ ⎟⎟
⎝ 3 ⎠⎠
Figuur 7-4 Stromingstypen 'meer dan vol' en 'gedeeltelijk gevuld'
Q g B C C C ( h - 0,5 H B) 3/2
3/2
1/2
Q ⋅ g ⋅ B ⋅ C D ⋅ CV
⋅ Cdr
⋅ ( h1
- 0,5 ⋅ H B) 3/2
3/2
1/2
⋅ ⋅ ⋅ D ⋅ V ⋅ dr ⋅ 1 ⋅
waarde van de coëfficiënt CV is gelijk aan: {(H1-0,5HB)/(h1-0,5HB)} 3/2 waarde van de coëfficiënt CV is gelijk aan: {(H1-0,5HB)/(h1-0,5HB)} .
3/2 .

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur
Figuur
7-5
7-5
Figuur Rehbock-overlaat,
Rehbock-overlaat,
7-5 Rehbock-overlaat, Thomson-overlaat
Thomson-overlaat
Thomson-overlaat en
en
doorsnede
doorsnede
en doorsnede overstortrand
overstortrand
overstortrand
De De horizontale De hOrizOnTAle horizontale scherpe scherpe Scherpe scherpe overlaat overlaat OverlAAT overlaat (Rehbock-overlaat)
(rehbOcK-OverlAAT)
(Rehbock-overlaat)
Deze Deze overlaat overlaat
Deze overlaat bestaat bestaat bestaat uit uit een een uit een uit verticale verticale verticale een verticale plaat plaat plaat met met plaat een een horizontale met horizontale een horizontale overstortrand overstortrand over de over over volle de de
over volle volle
de volle
breedte breedte
breedte van van van het het
van het (rechthoekige) het (rechthoekige) aanvoerkanaal. aanvoerkanaal. De rand De De van rand rand
De de plaat van van
rand is de de aan van plaat plaat de de beneden- is is
plaat aan aan
is de de
aan de
benedenstroomse benedenstroomse stroomse zijde zijde zijde afgeschuind, zijde afgeschuind, terwijl terwijl terwijl de lengte de de
terwijl van lengte lengte de de kruin van van
lengte 1 à de de 2 mm van kruin kruin bedraagt. de 1 kruin à 2 De mm mm
1 afvoerrela- à bedraagt. 2 mm bedraagt. De De
De
afvoerrelatie afvoerrelatie tie voor voor voor dit type dit dit
voor type type overlaat dit overlaat overlaat
type wordt overlaat wordt wordt beschreven beschreven wordt door beschreven de Rehbock-formule:
door door de de
door Rehbock-formule:
de Rehbock-formule:
2
1/2 2
1/2
1/2
Q
=
C (2g ) b 3/2
e ⋅ Q = ⋅(2g
C ⋅(2g
⋅ h
) b 3/2
e ⋅ ⋅ b 3/2
Ce
⋅ ⋅ ) ⋅ ⋅ he
⋅ ⋅ h
e
e
3
3
waarbij: waarbij:
waarbij: C e= = 0,602
C
e
e+ + = 0,083
0,602⋅
⋅ + h
1 0,083 /
1 / p
1 ⋅ hen
1 en 1 / ph
h 1e
=
e = enh h 1 h+
1 + e 0
= ,
0012
h1
+ 0,
0012
met:
Q : afvoer (m3 /s)
C : afvoercoëfficiënt (-)
e
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
Ce : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
Ce : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
Ce : afvoercoëfficiënt (-)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
b : b : breedte :
breedte
breedte aanvoerkanaal aanvoerkanaal (m) (m)
(m)
b : breedte aanvoerkanaal (m)
he : he he : effectieve :
effectieve
effectieve overstorthoogte overstorthoogte (m) (m)
(m)
h : effectieve overstorthoogte (m)
h1 e : h1 h1 : overstorthoogte :
overstorthoogte
overstorthoogte (m) (m)
(m)
h : overstorthoogte (m)
p1 1 : p1 p1 : apexhoogte :
apexhoogte
apexhoogte (hoogte (hoogte
(hoogte overstortrand overstortrand boven boven bovenstroomse boven bovenstroomse bodem) bodem)
bodem) (m) (m)
(m)
p : apexhoogte (hoogte overstortrand boven bovenstroomse bodem) (m)
1
De De V-vormige De De v-vOrmige V-vormige scherpe scherpe Scherpe scherpe overlaat overlaat OverlAAT overlaat (Thomson (ThOmSOn (Thomson overlaat)
OverlAAT) overlaat)
overlaat)
Dit Dit type overlaat bestaat uit een verticale plaat met daarin in vooraanzicht een V-vormige
Dit type type
Dit overlaat overlaat
type overlaat bestaat bestaat
bestaat uit uit een een
uit verticale verticale
een verticale plaat plaat met met
plaat daarin daarin
met in in
daarin vooraanzicht in vooraanzicht een een V-vormige
een V-vormige
opening opening met een hoek α (die meestal 90° bedraagt). De rand van de plaat is aan de beneden-
opening
opening met met een een
met hoek hoek
een α hoek (die (die α meestal meestal
(die meestal 90° 90° bedraagt). 90° bedraagt). De De rand rand
De van van
rand de de
van plaat plaat
de is is
plaat aan aan
is de de
aan de
benedenstroomse stroomse zijde afgeschuind, terwijl de lengte van de kruin 1 à 2 mm bedraagt. De afvoerrela-
benedenstroomse
benedenstroomse zijde zijde afgeschuind, zijde afgeschuind, terwijl terwijl de de
terwijl lengte lengte
de van van
lengte de de
van kruin kruin
de 1 kruin à 2 mm mm
1 à bedraagt. 2 mm bedraagt. De De
De
afvoerrelatie tie voor dit type overlaat wordt beschreven door de Kindsvater-Shen formule:
afvoerrelatie
afvoerrelatie voor voor dit dit
voor type type
dit overlaat overlaat
type overlaat wordt wordt beschreven wordt beschreven door door de de
door Kindsvater-Shen de Kindsvater-Shen formule: formule:
formule:
8
⎛
8α
α ⎞
⎛ α1/2
⎞
1/2
1/2
Q = C tan (2g 5/2
e ⋅ Q = ⋅ ⎜ ⎟
tan ⋅ ) ⋅(2g
5/2
Q = tan Ce
⋅ ⋅ (2g ⋅ 5/2
Ce
⋅ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ) ⎟ ⋅ h
e ) met
e met ⋅ he
h
emet
=
e = h
1 h+
1 + e = k
hh
+ k
h
1 h
15
⎝
15 2
⎠
⎝ 2 ⎠
met:
Q : afvoer (m3 met: Q : afvoer (m
/s)
3 met: Q : afvoer
/s)
(m 3 met: Q : afvoer (m /s)
3 /s)
Ce : Ce Ce : afvoercoëfficiënt :
afvoercoëfficiënt
afvoercoëfficiënt (-) (-)
(-)
C : afvoercoëfficiënt (-)
α e
α : α : hoek :
hoek van van
hoek de de meetopening van de meetopening (°) (°)
(°)
α : hoek van de meetopening (°)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s
)
2 g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81
)
m/s 2 g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s )
2 )
he : he he : effectieve :
effectieve
effectieve overstorthoogte overstorthoogte (m)
(m)
(m)
h : effectieve overstorthoogte (m)
e
h : overstorthoogte (m)
1
k : experimenteel bepaalde grootheid (correctie voor viscositeit en
h
oppervlaktespanning) (m) 143
143
143
De waarde van de coëfficiënt C is afhankelijk van de verhouding tussen de overstorthoogte
e
en de hoogte van de kruin boven de bovenstroomse bodem (h /p ), de verhouding tussen p 1 1 1
en de breedte van het aanvoerkanaal (p /B) en de hoek van de meetopening (α), waarbij onder-
1
scheid wordt gemaakt tussen ‘volledige contractie’ van de straal over de overlaat en “niet-volledige
contractie’ van de straal. De waarden van C en k kunnen worden bepaald aan de hand
e e
van grafieken en tabellen uit de ISO-standaard.
7.1.6 KlepSTuWen
Een klepstuw draait om een laaggelegen horizontale as (onder water), haaks op de stroomrichting
in de waterloop, zie Figuur 7-6. De scharnierpunten zijn aangebracht op een betondrempel.
en de klep is aangebracht tussen twee verticale wanden (landhoofden). Bij meerdere
kleppen naast elkaar zijn deze gescheiden door tussenpijlers.
137

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-6 principeScheTS KlepSTuW
De klep is meestal aan beide zijkanten middels kleparmen opgehangen aan een hydraulische
stang, heugelstang, staaldraad of ketting waarmee de klepstand kan worden bijgesteld.
Bij grotere breedten kan de bediening mechanisch zijn, maar zowel bij kleine als grote klepstuwen
kan de mechanische bediening worden geautomatiseerd, waarbij zo ongeveer alles
mogelijk is: regeling op een constante bovenwaterstand, op een constante benedenwaterstand,
òf op een constante overstorthoogte.
De AFvOerKrOmme
De relatie tussen het debiet Q en de overstorthoogte h levert de afvoerkromme. Voor het
1
opstellen van de Q-h relatie(s) van een niet-gestandaardiseerde stuw zijn er de volgende
1
mogelijkheden:
• een prototype ijking;
oktober 2009 • de ijking in een hydraulisch model;
Handboek debietmeten in open waterlopen
• in-situ calibratie;
• gebruikmaking van literatuurgegevens.
Voor 80 Voor à 90% 80 à van 90% de van klepstuwen de klepstuwen in Nederland in Nederland kunnen kunnen de de afvoerrelaties worden berekend berekend met
behulp met van behulp literatuurgegevens van literatuurgegevens [o.a. [o.a. Lit. Lit. 21]. Voor Voor het het opstellen opstellen van Q-h van relaties Q-h voor relaties klep- voor
klepstuwen stuwen wordt wordt doorgaans de de afvoerformule voor horizontale voor horizontale lange overlaten lange gebruikt overlaten bij onge- gebruikt bij
ongestuwde stuwde afvoer:
⎛ 2 ⎞
Q=
⎜ ⎟
⎝ 3 ⎠
met:
3/2
⋅ g
1/2
⋅ b ⋅ C ⋅ h
3/2
1
Q : debiet (m3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 met: Q : debiet (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
b : breedte tussen de betonwanden (m)
b : breedte tussen de betonwanden (m)
C : afvoercoëfficiënt (-)
C : afvoercoëfficiënt (-)
h1 : de overstorthoogte (m). Dit is de waterstand, gemeten bovenstrooms van de
h : de overstorthoogte (m). Dit is de waterstand, gemeten bovenstrooms van de klep
1 klep ten opzichte van de kruinhoogte.
ten opzichte van de kruinhoogte.
De afvoercoëfficiënt C is samengesteld uit drie componenten:
met: CD
C = C D ⋅ CC
⋅ CV
: de karakteristieke afvoercoëfficiënt, die wordt bepaald door de kruinvorm, de
klephoek α en de overstorthoogte h1 [Lit. 21].
CC : een contractiecoëfficiënt, die wordt bepaald door de breedte van de
138 ophangarmen, de klephoek α en de overstorthoogte h1:
C
C
b - b′
b - (A⋅
n ⋅ a)
= =
b b
CV : de coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid in het bovenstroomse pand.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-7 reDucTieFAcTOr c Dr vOOr KlepSTuWen AlS FuncTie vAn De verDrinKingSgrAAD S en De KlephOeK α
139

: breedte tussen de betonwanden (m)
C b : afvoercoëfficiënt : breedte tussen (-) de betonwanden (m)
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
h1 C : de : overstorthoogte afvoercoëfficiënt (m). (-) Dit is de waterstand, gemeten bovenstrooms van de
h1 klep : ten de opzichte overstorthoogte van de kruinhoogte.
(m). Dit is de waterstand, gemeten bovenstrooms van de
klep ten opzichte van de kruinhoogte.
De afvoercoëfficiënt De afvoercoëfficiënt C is samengesteld C is samengesteld uit uit drie drie componenten:
De afvoercoëfficiënt C is samengesteld uit drie componenten:
C = C D ⋅ CC
⋅ CV
C =
met: C D ⋅ CC
⋅ CV
met: CD : de karakteristieke afvoercoëfficiënt, die wordt bepaald door de kruinvorm, de
met: CD C : de karakteristieke afvoercoëfficiënt, die wordt bepaald door de kruinvorm,
D klephoek : de karakteristieke α en de overstorthoogte afvoercoëfficiënt, h1 [Lit. 21]. die wordt bepaald door de kruinvorm, de
de klephoek α en de overstorthoogte h [Lit. 21].
CC : een klephoek contractiecoëfficiënt, α en de overstorthoogte die wordt 1 h1 [Lit. bepaald 21]. door de breedte van de
CC C : een contractiecoëfficiënt, die wordt bepaald door de breedte van de ophang-
C ophangarmen, : een contractiecoëfficiënt, de klephoek α en de die overstorthoogte wordt bepaald h1: door de breedte van de
armen, ophangarmen, de klephoek de α en klephoek de overstorthoogte α en de overstorthoogte h :
1 h1:
b - b′
b - (A⋅
n ⋅ a)
CC
= =
b b - b′
b
- (A⋅
n ⋅ a)
CC
= =
b b
CV : de coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid in het bovenstroomse pand.
CCV : de coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid in het bovenstroomse pand.
V : de coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid in het bovenstroomse pand.
De coëfficiënten CC en CD zijn vastgesteld met behulp van een systematisch onderzoek. De
De coëfficiënten C en C zijn vastgesteld met behulp van een systematisch onderzoek. De
karakteristieke De coëfficiënten afvoercoëfficiënt CC C en CD D zijn CD vastgesteld is een functie met van behulp de van kruinvorm, een systematisch de klephoek onderzoek. en de De
karakteristieke afvoercoëfficiënt C is een functie van de kruinvorm, de klephoek en de over-
overstorthoogte, karakteristieke hetgeen afvoercoëfficiënt leidt tot enkele D CD tientallen is een functie verschillende van de krommes, kruinvorm, waarbij de klephoek CD varieert en de
storthoogte, hetgeen leidt tot enkele tientallen verschillende krommen, waarbij C varieert
van 0,90 overstorthoogte, tot 1,35. Door hetgeen de enorme leidt tot variëteit enkele in tientallen kruinvormen verschillende en klephoeken krommes, is het D waarbij niet mogelijk CD varieert
van 0,90 tot 1,35. Door de enorme variëteit in kruinvormen en klephoeken is het niet moge-
hier van CD-waarden 0,90 tot 1,35. te vermelden. Door de enorme Zie hiervoor variëteit in het in kruinvormen bijzonder Lit. en 21. klephoeken Voor ontwerpdoeleinden
is het niet mogelijk
lijk hier C -waarden te vermelden. Zie hiervoor in het bijzonder Lit. 21. Voor ontwerpdoelein-
wordt hier aanbevolen CD-waarden D C=1,1 te vermelden. te gebruiken. Zie hiervoor in het bijzonder Lit. 21. Voor ontwerpdoeleinden
wordt den aanbevolen wordt aanbevolen C=1,1 C=1,1 te gebruiken.
te gebruiken.
Tijdens zeer hoge afvoeren zal gestuwde afvoer over een klepstuw kunnen optreden. Ook
Tijdens zeer hoge afvoeren zal gestuwde afvoer over een klepstuw kunnen optreden.
hiernaar Tijdens is onderzoek zeer hoge gedaan, afvoeren waarbij zal gestuwde de reductiefactor afvoer Cdr over voor een gestuwde klepstuw afvoer kunnen is vastgesteld
optreden. Ook
Ook hiernaar is onderzoek gedaan, waarbij de reductiefactor C voor gestuwde afvoer is
voor hiernaar verdrinkingsgraden is onderzoek tot gedaan, S ≤ 80%. waarbij Voor de gestuwde reductiefactor afvoer Cdr geldt voor dr de gestuwde formule: afvoer Qgestuwd is = vastgesteld Cdr ⋅
vastgesteld voor verdrinkingsgraden tot S < 80%. Voor gestuwde afvoer geldt de formule:
Qongestuwd, voor waarbij verdrinkingsgraden Cdr een functie tot is S van ≤ 80%. de verdrinkingsgraad Voor gestuwde afvoer S = 100 geldt H2/H1, de formule: Figuur 7-7. Qgestuwd = Cdr ⋅
Qongestuwd, Q = C × Q , waarbij C een functie is van de verdrinkingsgraad
gestuwd waarbij dr Cdr een ongestuwd functie is van de dr verdrinkingsgraad S = 100 H2/H1, Figuur 7-7.
S = 100 H /H , Figuur 7-7.
2 1
7.1.7 beTOnDrempelS meT vellingKAnT
Betondrempels met vellingkant zijn vaste stuwen, waarbij een betondrempel is gebouwd op
een damwand. De drempel meet een aantal decimeters in de stroomrichting, om een voldoend
stijve constructie te hebben. Aan de bovenstroomse en de benedenstroomse kant zijn
vellingkanten op de drempel aangebracht.
Figuur 7-8 DWArSDOOrSneDe beTOnDrempel meT vellingKAnTen
140
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
L h1
145
145
p1

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Het
Het
doorstromingsprofiel
doorstromingsprofiel
wordt
wordt
bepaald
bepaald
door
door
de
de
vorm
vorm
van
van
de
de
doorstroomopening
doorstroomopening
in
in
Het doorstromingsprofiel wordt bepaald door de vorm van de doorstroomopening in voor-
vooraanzicht.
vooraanzicht.
De
De
volgende
volgende
vormen
vormen
komen
komen
voor
voor
bij
bij
drempels
drempels
met
met
vellingkant:
vellingkant:
aanzicht. De volgende vormen komen voor bij drempels met vellingkant:
• rechthoekig
rechthoekig
profiel
profiel
(verticale
(verticale
zijwanden
zijwanden
en
en
een
een
vlakke
vlakke
bodem);
bodem);
• rechthoekig profiel (verticale zijwanden en een vlakke bodem);
• trapeziumvormig
trapeziumvormig
profiel
profiel
(hellende
(hellende
zijwanden
zijwanden
en
en
een
een
vlakke
vlakke
bodem);
bodem);
• trapeziumvormig profiel (hellende zijwanden en een vlakke bodem);
• één
één
van
van
beide
beide
hiervoor
hiervoor
genoemde
genoemde
profielen
profielen
,
maar
maar
met
met
een
een
verlaagd
verlaagd
middengedeelte
middengedeelte
in
in
• één van beide hiervoor genoemde profielen , maar met een verlaagd middengedeelte in
de
de
vlakke
vlakke
bodem.
bodem.
de vlakke bodem.
Figuur 7-9 rechThOeKig prOFiel meT verlAAgD miDDengeDeelTe
Figuur
Figuur
7-8
7-8
Dwarsdoorsnede
Dwarsdoorsnede
betondrempel
betondrempel
met
met
vellingkanten
vellingkanten
Figuur
Figuur
7-9
7-9
Rechthoekig
Rechthoekig
profiel
profiel
met
met
verlaagd
verlaagd
middengedeelte
middengedeelte
Veel
Veel
betondrempels
betondrempels
Veel betondrempels hebben
hebben
hebben uitsluitend
uitsluitend
uitsluitend ten ten
ten
doel doel
doel
een minimum een
een
minimum
minimum
peil te handhaven peil
peil
te
te
handhaven
handhaven
in de water- in
in
de
de
waterloop.
waterloop.
loop. Voor
Voor
Voor een een
een
aantal aantal
aantal
waterbeheerders waterbeheerders
waterbeheerders
heeft de heeft
heeft
drempel de
de
tevens drempel
drempel
een meetfunctie. tevens
tevens
een
een
De meetfunctie.
meetfunctie.
afvoerfor- De
De
afvoerformules
afvoerformules
mules voor voor
voor
ongestuwde ongestuwde
ongestuwde
afvoer afvoer
afvoer
zijn de zijn
zijn
volgende: de
de
volgende:
volgende:
•
•drempels drempels
drempels met
met
met een
een
een rechthoekig
rechthoekig
rechthoekig doorstromingsprofiel
doorstromingsprofiel
(geen (geen
(geen
verlaagd verlaagd
verlaagd
middengedeelte): middengedeelte):
middengedeelte):
3/2
3/2
⎛ 2 ⎞
1/2
1/2
Q = ⋅ g ⋅b
⋅C
⋅ 3/2
⎜ ⎟
b C 3/2
⎜ ⎟ ⋅ g ⋅ ⋅ ⋅
h
1
⎝ 3
⎠
• •
drempels
drempels met
met een
een trapeziumvormig
trapeziumvormig doorstromingsprofiel:
doorstromingsprofiel:
doorstromingsprofiel:
⎛
2
⎞
Q ⎞
Q=
= ⎜
⎟
⎝
3
⎠
met:
3/2
3/2
⋅
g
1/2
1/2
⎛
4
⎞
⋅
⎞
⋅⎜
⎜
b
+
h
1
1⋅
⋅ tan α ⎟ ⋅ C ⋅
h
1
⎝
5
⎠
Q : debiet (m3 met: Q : debiet (m /s)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 met: Q : debiet (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 )
b : breedte horizontale kruin (m)
C : afvoercoëfficiënt (-)
147
147
h : overstorthoogte (m)
1
α : hoek hellende zijkant met de verticaal (°)
De afvoercoëfficiënt is samengesteld uit twee componenten: C = C × C D V
met:
C : de karakteristieke afvoercoëfficiënt (-)
D
C : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (-)
V
De karakteristieke afvoercoëfficiënt C is een functie van h /L, waarbij L de kruinlengte is in
D 1
de stroomrichting.
Voor betondrempels met een verlaagd middengedeelte (ter wille van de meting van zeer lage
debieten) kan de afvoerrelatie worden opgesteld door het doorstromingsprofiel op te splitsen
in een sectie voor het middengedeelte en een sectie voor de rest van het profiel. Tijdens zeer
hoge afvoeren kan gestuwde afvoer over de drempel optreden. Dan dient een reductiefactor
C te worden geïntroduceerd. Voor gestuwde afvoer geldt: Q = C × Q . De reduc-
dr gestuwd dr ongestuwd
tiefactor C is een functie van de verdrinkingsgraad S en de parameter h /L.
dr 1
3/2
3/2
141

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-10 c D AlS FuncTie vAn h1/l
Figuur 7-11 reDucTieFAcTOr c dr vOOr geSTuWDe AFvOer Over een Drempel
142

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.1.8 De rOSSum-STuW
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 De Rossum-stuw is een V-vormige korte overlaat met halfcirkelvormige Handboek dwarsdoorsnede, debietmeten in open zie waterlopen
Figuur 7-12. De Rossum-stuw kan bijvoorbeeld tegen een bestaande waterkering worden bevestigd,
teneinde deze geschikt te maken als afvoermeetpunt. Met name in de hoger gelegen
delen van Nederland, waar zowel langdurige lage afvoeren als kort durende piekafvoeren
nauwkeurig moeten worden gemeten, is de Rossum-stuw goed bruikbaar.
Figuur 7-12 rOSSum-STuW
Bij een korte overlaat zijn de stroomlijnen boven de kruin niet recht en evenwijdig, zoals dat
Bij een Bij korte een overlaat korte overlaat zijn de zijn stroomlijnen de stroomlijnen boven boven de de kruin niet recht en en evenwijdig, zoals zoals dat
wel het geval is bij een lange overlaat. De afvoerformules van een lange overlaat worden echter
wel het dat geval wel is het bij geval een lange is bij een overlaat. lange overlaat. De afvoerformules De afvoerformules van een van lange een lange overlaat overlaat worden wor- echter
ook gebruikt voor een korte overlaat. Hierbij worden relatief hoge afvoercoëfficiënten gevonden
ook gebruikt den echter voor ook een gebruikt korte overlaat. voor een Hierbij korte overlaat. worden Hierbij relatief worden hoge relatief afvoercoëfficiënten hoge afvoercoëffi- gevonden
door de sterkere kromming van de stroomlijnen. Evenals bij de V-vormige lange overlaat zijn
door de ciënten sterkere gevonden kromming door de van sterkere de stroomlijnen. kromming van Evenals de stroomlijnen. bij de V-vormige Evenals bij de lange V-vormige overlaat zijn
ook hier twee typen van stroming over de overlaat te onderscheiden. Welk stromingstype
ook hier lange twee overlaat typen zijn van ook stroming hier twee typen over van de stroming overlaat over te de onderscheiden. overlaat te onderscheiden. Welk stromingstype
Welk
optreedt, is afhankelijk van de overstorthoogte h1. Het stromingstype waarbij alleen afvoer
optreedt, stromingstype is afhankelijk optreedt, van is de afhankelijk overstorthoogte van de overstorthoogte h1. Het stromingstype h . Het stromingstype waarbij alleen waar- afvoer
plaatsvindt door het V-vormige deel van het profiel en waarvoor 1 geldt h1 ≤ 1,25HB, heet
plaatsvindt bij alleen door afvoer het V-vormige plaatsvindt door deel het van V-vormige het profiel deel van en het waarvoor profiel en geldt waarvoor h1 ≤ geldt 1,25HB, h ³ heet
'gedeeltelijk gevuld'. Voor hogere afvoeren waarbij ook stroming plaatsvindt tussen 1 het
'gedeeltelijk 1,25H gevuld'. , heet ‘gedeeltelijk Voor hogere gevuld’. Voor afvoeren hogere waarbij afvoeren waarbij ook stroming ook stroming plaatsvindt plaatsvindt tussen tus- het
rechthoekige B gedeelte van het profiel en h1 > 1,25HB, geldt het stromingstype 'meer dan vol'.
rechthoekige sen het gedeelte rechthoekige van gedeelte het profiel van het en profiel h1 > 1,25HB, en h > 1,25H geldt , het geldt stromingstype het stromingstype 'meer ‘meer dan vol'.
Voor de twee stromingstypen gelden de volgende afvoerformules:
1 B
Voor de dan twee vol’. stromingstypen Voor de twee stromingstypen gelden de volgende gelden de afvoerformules:
volgende afvoerformules:
'gedeeltelijk gevuld':
'gedeeltelijk ‘gedeeltelijk gevuld': gevuld’:
5/2 1/2
⎛ 4
⎞ 5/2 ⎛ g
⎞ 1/2 ⎛ α
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ α
⎞
Q=
⎞
5/2
Q=
⎜ ⎟ ⋅
⎜ ⎟ ⋅ tan
⋅ ⋅
5/2
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ tan
⎜ ⎟ ⋅
⎜ ⎟
C D ⋅
C D ⋅
CV
⋅
CV
⋅
Cdr
⋅
Cdr
⋅
h
1
⎝ 5
1
⎝ 5
⎠ ⎝ 2
⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2
⎠ ⎝ 2
⎠
'meer dan
'meer dan
‘meer vol':
vol':
dan vol’:
3/2
⎛ 2 3/2
⎛ 2
⎞ 1/2
3/2
Q= ⎞ 1/2
3/2
Q= ⎜ ⎟ ⋅ g ⋅ B ⋅
⎜ ⎟ ⋅ g ⋅ B ⋅
C D ⋅
C D ⋅
CV
⋅
CV
⋅
Cdr
⋅
Cdr
⋅ ( h1
- 0,5 ⋅
h1
- 0,5 ⋅
H B
H B )
⎝ 3
⎝ 3
⎠
met:
Q : afvoer (m3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (=9,81 m/s 2 )
B : breedte op waterspiegel (m)
B B : breedte : breedte op op waterspiegel (m) (m)
α : kruinhoek (°)
α α : kruinhoek : kruinhoek (°) (°)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
CD : afvoercoëfficiënt (-)
Figuur 7-12 Rossum-stuw
Figuur 7-12 Rossum-stuw
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1) 5/2 CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1)
) (-)
5/2 ) (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
143

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
144
C D : afvoercoëfficiënt (-)
C V : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid = (H 1 /h 1 ) 5/2 (-)
C dr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: C dr = 1)
h 1 : overstorthoogte (m)
H 1 : bovenstroomse energiehoogte (m)
H B : hoogte driehoek in de V-overlaat (m)
De afvoercoëfficiënt C D kan worden afgelezen uit Figuur 7-13. Gestuwde afvoer treedt op
vanaf een verdrinkingsgraad S 1 = 25% voor het stromingstype ‘meer dan vol’ en vanaf S 1 =
45% voor het stromingstype ‘gedeeltelijk gevuld’. De reductiefactor C dr is een functie van de
verdrinkingsgraad. Aan de hand van Figuur 7-14 kan de waarde van de reductiefactor worden
bepaald. Alle gegeven waarden zijn alleen geldig voor het aangegeven traject én indien de
stuw op de juiste manier wordt geïnstalleerd.
De V-vormige korte overlaat zal als meetstuw worden gekozen, wanneer een groot bereik
van afvoeren moet worden gemeten met een hoge nauwkeurigheid. De meetstuw kan met
een vaste kruin worden uitgevoerd of, indien naast het meten ook het regelen van het debiet
nodig is, als verticaal beweegbare stuw. In het laatste geval wordt de stuw geplaatst tussen
twee landhoofden van metselwerk of beton, waarin een verticale glijsponning is aangebracht.
De stuw kan hierin door middel van een heugelstang op en neer worden bewogen. De Rossum-stuw
kan ook als dubbele schuifstuw worden ontworpen. Deze wordt vooral toegepast als
het nodig is regelmatig zand- en slibafzettingen weg te spoelen.
Figuur 7-13 AFvOercOëFFiciënT c D , vAn De rOSSum-STuW

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-14 reDucTieFAcTOr c dr vOOr geSTuWDe AFvOer Over De rOSSum-STuW
Het hydraulisch ontwerp van de Rossum-stuw kan aan de hand van een ontwerpdiagram
[Lit. 30] worden opgezet voor elk gewenst maximaal debiet tussen 0,25 en 1,5 m 3 /s.
De eisen, waaraan een verantwoord ontwerp moet voldoen, zijn:
• α = 150°
• 0,075 m < R < 0,160 m (R is de afrondingsstraal van de overlaat);
• 5,5R < B < 9,2R
• apexhoogte (= hoogte van de kruin boven de bovenstroomse bedding) p ≥ 2R; bij een verti-
caal beweegbare stuw moet naast de waterstand ook de kruinhoogte worden geregistreerd
• minimale energiehoogte H 1 = 0,05 m of H 1 = 0,35R (de grootste waarde is maatgevend)
• maximale energiehoogte H 1 = 0,80 m of H 1 = 5R (de kleinste waarde is maatgevend)
• de relatie C D - H 1 /R is geldig voor ‘gedeeltelijke gevuld’ als H 1 /R ≤ 1,54 en voor ‘meer dan
vol’ als H 1 /R ≥ 0,92
• de peilbuis, waarin de overstorthoogte h 1 wordt gemeten, moet zich op een afstand van
tenminste 3H max bovenstrooms van de stuw bevinden
• de raai, waarin eventueel de benedenwaterstand wordt gemeten, moet op voldoende
afstand van de stuw worden gekozen, zodat geen hinder wordt ondervonden van een
turbulente waterspiegel.
145

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.2 Meetgoten/venturi’s
7.2 Meetgoten/venturi’s
7.2.1 Meetgoten
7.2 meeTgOTen/venTuri’S
Meetgoten met een rechthoekig keelprofiel zijn het meest voorkomende type. Ze zijn relatief
7.2.1 7.2.1 eenvoudig Meetgoten
meeTgOTen te construeren, zie Figuur 7-15. Er zijn verschillende uitvoeringen mogelijk (i) alleen
een Meetgoten vernauwing met van een rechthoekig de wanden keelprofiel of (ii) een zijn vernauwing het meest voorkomende van de wanden type. gecombineerd Ze zijn rela- met een
Meetgoten met een rechthoekig keelprofiel zijn het meest voorkomende type. Ze zijn relatief
bodemverhoging. tief eenvoudig te construeren, De keuze voor zie Figuur een bepaalde 7-15. Er zijn uitvoering verschillende hangt uitvoeringen af van het mogelijk beschikbare (i) verval
eenvoudig te construeren, zie Figuur 7-15. Er zijn verschillende uitvoeringen mogelijk (i) alleen
en alleen het sedimenttransport een vernauwing van van de wanden de waterloop. of (ii) een De vernauwing afvoer door van de een wanden rechthoekige gecombineerd meetgoot wordt
een vernauwing van de wanden of (ii) een vernauwing van de wanden gecombineerd met een
berekend met een als: bodemverhoging. De keuze voor een bepaalde uitvoering hangt af van het beschik-
bodemverhoging. De keuze voor een bepaalde uitvoering hangt af van het beschikbare verval
bare verval en het sedimenttransport van de waterloop. De afvoer door een rechthoekige
en het sedimenttransport van 3/2 de waterloop. De afvoer door een rechthoekige meetgoot wordt
meetgoot wordt ⎛ 2
berekend ⎞ 1/2als:
berekend als: Q =
b 3/2
⎜ ⎟ ⋅ g ⋅ C D ⋅ CV
⋅ Cdr
⋅ ⋅ h1
⎝ 3 ⎠
3/2
De ⎛ 2 ⎞ 1/2
Qwaarde
= ⋅ g ⋅ C C C b 3/2
⎜ ⎟ van de coëfficiënt CV
D ⋅ V ⋅ dr ⋅ ⋅ is, voor praktische toepassingen, afhankelijk van de
h1
keelbreedte ⎝ 3 ⎠ b, de overstorthoogte h1 en de natte oppervlakte A. Waarden kunnen worden
berekend of afgelezen uit een in de ISO-standaard gegeven tabel en grafiek.
De waarde De van waarde de van coëfficiënt de coëfficiënt CV Cis, is, voor praktische toepassingen, toepassingen, afhankelijk afhankelijk van de keel- van de
V
keelbreedte breedte b, de b, overstorthoogte de overstorthoogte h1 h en de de natte natte oppervlakte oppervlakte A. Waarden A. Waarden kunnen worden kunnen bere- worden
1
berekend of kend afgelezen of afgelezen uit een uit een in de in de ISO-standaard gegeven tabel tabel en grafiek. en grafiek.
Figuur 7-15 rechThOeKige meeTgOOT
De De waarde waarde van van de de afvoercoëfficiënt C is afhankelijk van de ruwheid van bodem en wanden
D CD is afhankelijk van de ruwheid van bodem en wanden van
de van meetgoot. de meetgoot. Voor Voor glad glad Figuur
afgewerkte afgewerkte 7-15
meetgoten
Rechthoekige meetgoten geldt: geldt:
meetgoot
met:
Q : afvoer (m3 De waarde van de afvoercoëfficiënt CD is afhankelijk 3/2van
de ruwheid van bodem en wanden van
⎡ ⎛ L ⎞⎤
⎡ ⎛ L ⎞⎤
de meetgoot. C D Voor = ⎢ 1-glad
⎜0,006
afgewerkte ⋅ ⎟⎥
⋅ ⎢ 1meetgoten
- ⎜
⎜0,003
⋅ geldt: ⎟
⎟⎥
⎣ ⎝ b ⎠⎦
⎣ ⎝ h1
⎠⎦
3/2
⎡ ⎛ L ⎞⎤
⎡ ⎛ L ⎞⎤
C D = met: ⎢ 1-
⎜0,006
Q ⋅ ⎟⎥:
⋅afvoer
⎢ 1 - ⎜
⎜0,003
(m ⋅ ⎟
⎟⎥
⎣ ⎝ b ⎠⎦
⎣ ⎝ /s) h1
⎠⎦
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 )
C : afvoercoëfficiënt (-)
D
C : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid = (H /h )
V 1 1 3/2 met: Q : afvoer (m
(-)
3 g
/s)
: versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s
)
2 )
CD : afvoercoëfficiënt (-)
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1) 3/2 ) (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
CD
CV
: afvoercoëfficiënt (-)
C : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: C = 1)
dr dr : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1)
b : breedte van de kruin (m)
h1 L
: overstorthoogte (m)
: lengte van de keel (m)
3/2 ) (-)
153
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
146
Figuur 7-15 Rechthoekige meetgoot
153

h1 : overstorthoogte (m)
L : lengte van de keel (m)
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De afvoerrelatie voor een meetgoot met rechthoekig profiel kan worden verkregen, door voor
een serie gemeten overstorthoogten h1 de afvoer Q te berekenen. De overstorthoogten en
De afvoerrelatie voor een meetgoot met rechthoekig profiel kan worden verkregen, door voor
bijbehorende afvoeren kunnen dan in een grafiek worden uitgezet en vormen de afvoerrelatie
een serie gemeten overstorthoogten h de afvoer Q te berekenen. De overstorthoogten en bij-
van een specifieke meetgoot.
1
behorende afvoeren kunnen dan in een grafiek worden uitgezet en vormen de afvoerrelatie
van een specifieke meetgoot.
Trapeziumvormige meetgoten kunnen worden gebruikt als ook lage afvoeren moeten worden
gemeten. De keuze van de keelbreedte b en de helling van de wanden m volgt uit het
Trapeziumvormige meetgoten kunnen worden gebruikt als ook lage afvoeren moeten worden
opgegeven meetbereik. Figuur 7-16 toont het algemene ontwerp van een trapeziumvormige
gemeten. De keuze van de keelbreedte b en de helling van de wanden m volgt uit het opge-
meetgoot. In gevallen waar de waterloop veel sediment meevoert, is de bodem van de
geven meetbereik. Figuur 7-16 toont het algemene ontwerp van een trapeziumvormige meet-
meetgoot niet verhoogd ten opzichte van de bovenstroomse bedding.
goot. In gevallen waar de waterloop veel sediment meevoert, is de bodem van de meetgoot
niet verhoogd ten opzichte van de bovenstroomse bedding.
Figuur 7-16 TrApeziumvOrmige meeTgOOT
De afvoerrelatie De afvoerrelatie voor een voor trapeziumvormige een trapeziumvormige meetgoot meetgoot is: is:
⎛ 2 ⎞
Q=
⎜ ⎟
⎝ 3 ⎠
met:
3/2
⋅ g
1/2
⋅C
Figuur 7-16 Trapeziumvormige meetgoot
D
⋅ C
⋅ C
⋅C
⋅ b ⋅ h
Q : afvoer (m3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s2 met: Q : afvoer (m
)
3 /s)
g : versnelling van de zwaartekracht (= 9,81 m/s 2 )
V
S
dr
C : afvoercoëfficiënt (-)
D
C : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid = (H /h )
V 1 1 3/2 CD : afvoercoëfficiënt (-)
CV : coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid (= (H1/h1)
(-)
C : vormcoëfficiënt (-)
S
C : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-) (bij ongestuwde afvoer: C = 1)
dr dr
b : breedte van de kruin (m)
h : overstorthoogte (m)
1 3/2 ) (-)
CS : vormcoëfficiënt (-)
Cdr : reductiefactor voor gestuwde afvoer (-)
(bij ongestuwde afvoer: Cdr = 1)
b : breedte van de kruin (m)
h1 : overstorthoogte (m)
3/2
1
Door invoering van de vormcoëfficiënt C wordt het verloop van de machtsfactor in de afvoer-
S
relatie verdisconteerd. Deze machtsfactor varieert van 3/2 voor lage afvoeren tot 5/2 voor hoge
afvoeren. Evenals bij de rechthoekige meetgoot is ook nu de afvoercoëfficiënt C afhankelijk
154
D
van de ruwheid van de meetgoot.
147

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.2.2 KhAFAgi venTuri’S
Figuur 7-17 KhAFAgi venTuri
Khafagi venturi’s vinden vooral toepassing in effluentgoten van zuiveringsinstallaties. Een
Khafagi venturi is een meetgoot met een rechthoekige doorsnede en een zijdelingse contractie
en wordt geplaatst in een rechthoekig kanaal. De breedte van de keel b bedraagt 40% van
de breedte B van het rechthoekige kanaal, dat wil zeggen dat de contractieverhouding s = b/B
= 0,4. De instroomzijde van de meetgoot is afgerond met een straal R = 1,82B en een lengte L1 = B. De keelsectie is kort, de lengte van de keel bedraagt x = 0,1B. Aan de uitstroomzijde divergeren
de wanden met een factor 1:8 over een lengte L van 2,4B (Figuur 7-17). De totale lengte
2
van een Khafagi venturi bedraagt L = 3,5B mits de breedte van het kanaal benedenstrooms
ook gelijk is aan B. Het kanaal bovenstrooms van de meetgoot moet over een lengte Y = 10B
uniform en recht zijn. Khafagi venturi’s zijn zodanig geijkt, dat de overstorthoogte moet worden
gemeten op een afstand Y = B bovenstrooms van het instroomgedeelte (in tegenstelling
tot de algemene regel Y = 3h ).
1
De algemene afvoerformule voor meetgoten met een rechthoekig keelprofiel is gegeven in
paragraaf 7.2. De hierin voorkomende afvoercoëfficiënt C en coëfficiënt voor de aanstroom-
D
snelheid C kunnen worden gecombineerd tot één coëfficiënt m (= C x C ).
V D V
De waarde van de gecombineerde coëfficiënt m voor Khafagi venturi’s is weergegeven in
Figuur 7-18.
Voor één type is onderzoek gedaan naar gestuwde afvoer. Hiervoor is een modulaire limiet S1 gevonden van 80%. De waarde van de reductiefactor C is afhankelijk van de verdrinkings-
dr
graad, zie Figuur 7-19. Aangenomen mag worden, dat de reductiefactor die is gevonden, ook
geldig is voor de overige typen.
De onbetrouwbaarheid van de afvoermeting kan worden berekend zoals is beschreven in de
ISO-standaard voor rechthoekige meetgoten.
148

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-18 gecOmbineerDe cOëFFiciënT m vOOr KhAFAgi venTuri’S
Figuur 7-19 reDucTieFAcTOr c dr vOOr KhAFAgi venTuri’S
149

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.3 STrOOmSnelheiDSmeTerS
7.3.1 meeTprincipe
Met een stroomsnelheidsmeter wordt de stroomsnelheid in een klein gebied of een punt in
een dwarsprofiel gemeten. Door verschuiven van het meetinstrument of het gebruik van
meerdere meetinstrumenten gelijktijdig wordt de snelheidsverdeling in een verticaal of in
horizontale richting gemeten. De gemeten stroomsnelheden worden met een karakteristiek
doorstroomoppervlak vermenigvuldigd en gesommeerd tot het debiet. Er bestaan verschillende
typen stroomsnelheidsmeetinstrumenten:
• akoestische snelheidsmeters die werken met een akoestisch signaal waarvan de looptijd
door het water een maat is voor de stroomsnelheid,
• akoestische snelheidsmeters die een akoestisch signaal uitzenden waarvan de Dopplerverschuiving
na ontvangst een maat is voor de stroomsnelheid,
• radarsnelheidsmeters die een radio signaal uitzenden waarvan de Dopplerverschuiving
na ontvangst een maat is voor de stroomsnelheid,
• elektromagnetische snelheidsmeters die werken met elektromagnetische velden en
waarvan de variatie in veldsterkte een maat is voor de stroomsnelheid,
• mechanische snelheidsmeters die uitgerust zijn met een propeller waarvan het aantal
omwentelingen een maat is voor de stroomsnelheid,
• buisvormige snelheidsmeters (Pitotbuis) waarvan de opstuwing in de buis een maat is
voor de stroomsnelheid.
Van de eerste vijf meetinstrumenten is in de onderstaande paragrafen het meetprincipe
uitgelegd alsmede de karakteristieke eigenschappen. Het vijfde instrument (Pitotbuis) is een
systeem dat tegenwoordig niet meer wordt gebruikt in open waterlopen en wordt in deze
handleiding niet behandeld.
7.3.2 AKOeSTiSche SnelheiDSmeTerS (lOOpTijDverSchilprincipe)
principe bepAling vAn De STrOOmSnelheiD
Een akoestisch meetsysteem volgens het looptijdverschilprincipe werkt als volgt. Een akoestische
puls wordt aan de ene oever van een rivier uitgezonden en aan de andere oever
opgevangen. De tijd die de puls nodig heeft om van transmitter naar ontvanger te gaan is de
looptijd, zie Figuur 7-20.
Figuur 7-20 principe vAn een lOOpTijD meTing
150

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
De
looptijd
De looptijd is
gerelateerd
is gerelateerd aan
aan de
de voortplantingssnelheid
voortplantingssnelheid van van
de de
akoestische akoestische
puls door puls
het door
het
medium
medium en
de
en stroomsnelheid
de stroomsnelheid van
van het
het medium.
medium. In
In de de
praktijk praktijk
is water is
water
het medium. het
medium.
Als het Als
het
water
stilstaat
water stilstaat is
de
looptijd
is de looptijd van
van A
naar
A naar B
gelijk
B gelijk aan
aan die
die van
van B B
naar naar
A, A,
L
tab = tba
=
L
t (7-1)
ab = tba
=
L
t (7-1)
ab = tba
=
(7-1)
c
(7-1)
c
waarin
waarin waarin L
=
de L = de afstand afstand tussen tussen de de transmitter transmitter A en de A ontvanger en
de B ontvanger [m] en c = de voortplantings-
B
[m]
en c =
de
voortplantingssnelheid snelheid van geluid van in geluid water [m/s]. in
water In het [m/s]. geval dat In het het water geval stroomt dat
het met water een snelheid stroomt V is met een
r met een
snelheid Vr snelheid de Vr looptijd is de looptijd van A naar B verschillend aan die van B naar A,
Vr is de looptijd van A naar van B A verschillend naar B verschillend aan die van aan B naar die A, van B naar A,
L
L
t ab =
L
t =
L en t ba =
L
t (7-2)
ab =
en t =
L
c + V Vr
⋅ cos cosϕ
ba
(7-2)
ab
en t =
(7-2)
c + V ϕ ba c − Vr
⋅ cosϕ
(7-2)
r ⋅ cosϕ
c − Vr
⋅ cosϕ
r
c − Vr
⋅ cosϕ
Onder
Onder de
de Onder aanname
aanname de aanname dat
dat de
de dat C de
C
en C
en
Vr en
Vr
Cosφ V Cosφ
Cosφ
in
beide in beide
beide
richtingen richtingen
richtingen
gelijk gelijk
gelijk
is, volgt
is,
volgt de
volgt
de stroomsnelheid
r de
stroomsnelheid
van
het
water van
water
uit het
uit
vergelijking water uit vergelijking
vergelijking
(7-2), (7-2),
(7-2),
V
r
L ⎛
=
L
⋅
⎜
⎛ 1
=
L
⋅
2cosϕ ⎝
⎜
⎛ 1
= ⋅
2cosϕ ⎝
⎜
2cosϕ t
⎝
t
ab
1 ⎞
−
1
⎟
⎞
−
1
tba
⎠
⎟
⎞
−
tba
⎠
⎟
tba
⎠
158
151
(7-3)
De
stroomsnelheid
is een 'gemiddelde' van de opgetreden stroomsnelheden langs het akoestisch
De stroomsnelheid
is een
is
'gemiddelde'
een ‘gemiddelde’
van
van
de
de
opgetreden
opgetreden
stroomsnelheden
stroomsnelheden langs
langs
het
het
akoes-
akoestisch
pad
dat
de
puls
heeft
afgelegd
tussen
de
punten
A
en
B.
tisch pad dat de puls heeft afgelegd tussen de punten
B.
A en B.
Omdat
de
signalen van A naar B en B naar A gelijktig verstuurd worden wordt er in hetzelfde
Omdat
signalen
de signalen
van A
van
naar
A naar
B en
B en
B
B
naar
naar A gelijktig
gelijktig
verstuurd
verstuurd
worden
worden
wordt
wordt
er in hetzelfde
er in hetzelfde
water gemeten en mag men stellen dat c en Vr water gemeten en mag men stellen dat c en Vr cosφ gelijk zijn. De looptijdmeting van de ADM
Vr cosφ gelijk zijn. De looptijdmeting van de ADM
water gemeten en mag men stellen dat c en Vcosφ cosφ gelijk
gelijk
zijn.
zijn.
De
De looptijdmeting
looptijdmeting
van
van
de
de ADM
is hierdoor onafhankelijk van de geluidssnelheid. r
is hierdoor geluidssnelheid.
ADM
onafhankelijk
is hierdoor onafhankelijk
van de geluidssnelheid.
van de geluidssnelheid.
Tevens
is het mogelijk om de geluidssnelheid door de looptijdmeting te laten berekenen en te
Tevens
is het
is
mogelijk
het mogelijk
om de
om
geluidssnelheid
de geluidssnelheid
door
door
de
de looptijdmeting
looptijdmeting
te
te
laten
laten
berekenen
berekenen
en
en te
presenteren: c = L/2 (1/tab presenteren: c = L/2 (1/tab +1/tba). Hiermee kan eventueel de temperatuur van de waterloop
(1/tab waterloop
te presenteren: c = L/2 +1/tba). (1/t +1/t Hiermee
). Hiermee
kan
kan
eventueel
eventueel
de
de
temperatuur
temperatuur van
van
de
de
water-
waterloop
weergegeven
worden
(integrale
temperatuurmeting) ab ba
temperatuurmeting)
en
de
ingevoerde
padlengte
gecontroleerd
loop weergegeven worden (integrale temperatuurmeting) en de ingevoerde padlengte
gecontroleerd
gecon-
worden.
troleerd worden.
Geluidssnelheid
De
voortplantingssnelheid
geluiDSSnelheiD
voortplantingssnelheid c van
geluid
in
water
hangt
af
van:
• De
•
de
voortplantingssnelheid
de
watertemperatuur, c van geluid in water hangt af van:
watertemperatuur,
• •
•
de
de
de
druk,
watertemperatuur,
druk,
• •
•
de
de
de
saliniteit,
druk,
saliniteit,
• •
•
de
de
de
sedimentconcentratie,
saliniteit,
sedimentconcentratie,
• •
•
de
de
de
aanwezigheid
sedimentconcentratie,
aanwezigheid
van
luchtbellen.
• de aanwezigheid van luchtbellen.
In
de
vakliteratuur
(Stork
Servex)
zijn
de
achtergronden
hierover
te
vinden
van
dit
type
meetinstrument.
In de vakliteratuur zijn de achtergronden hierover te vinden voor dit type meetinstrument
meetinstrument.
(zie ook tabel 6-7).
Door
gebruik
van
de
looptijdverschilmethode
valt
de
voortplantingssnelheid
van
het
akoestisch
signaal in
Door
water
gebruik
uit de
van
vergelijking
de looptijdverschilmethode
voor de stroomsnelheid
valt de voortplantingssnelheid
(formule 7-3). Alle
van
fouten
het akoes-
signaal in water uit de vergelijking voor de stroomsnelheid (formule 7-3). Alle fouten
die
met
de
voortplantingssnelheid
tisch signaal in water
samenhangen
uit de vergelijking
werken
voor
dan
de
niet
stroomsnelheid
meer door in
(formule
de gemeten
7-3). Alle
voortplantingssnelheid samenhangen werken dan niet meer door in de gemeten stroomsnelheid.
fouten
voortplantingssnelheid samenhangen werken dan niet meer door in de gemeten stroomsnelheid.
Dit geldt
die
geldt al
met
al voor
de voortplantingssnelheid
voor één meetlijn. Bij toepassing
samenhangen
toepassing van
werken
van twee meetlijnen
dan niet meer
meetlijnen in
door
in de vorm
in de gemeten
Dit geldt al voor één meetlijn. Bij toepassing van twee meetlijnen in de vorm
van
een
kruis
werkt de
stroomsnelheid.
de fout door dwarsstroming
Dit geldt al voor
dwarsstroming ook
één
ook niet
meetlijn.
niet door.
Bij
door. Een
toepassing
werkt de fout door dwarsstroming ook niet door. Een
ADM
met
van
met
een
twee
een
meetkruis
meetlijnen in
meetkruis
geeft
de vorm
geeft
dan
ook
de
stroomsnelheid
van een kruis
stroomsnelheid
loodrecht
werkt de
loodrecht
op
fout
op
het
door
het
doorstroomde
dwarsstroming
doorstroomde
oppervlak
ook niet
oppervlak
en
door.
en
de
Een
de
schakelt
ADM met
schakelt
rekenkundig
een meetkruis
rekenkundig
de
invloed
van
de
dwarsstroming
geeft dan ook de
dwarsstroming
uit.
stroomsnelheid loodrecht op het doorstroomde oppervlak en de schakelt
uit.
rekenkundig de invloed van de dwarsstroming uit.
(7-3)

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober oktober 2009 2009 Handboek Handboek debietmeten debietmeten in in open open waterlopen
waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-21 principe meeTKruiS vAn een AKOeSTiSch lOOpTijDprincipe meeTSySTeem
verWerKing meTingen TOT een DebieT
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele doorstroomoppervlak.
Het debiet is te bepalen als,
(7-10)
waarin Q = debiet [m3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m2 ]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis
is veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
(7-12)
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u = schuifspannings-
*
snelheid (√g • h • Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m
i, met i = bodemverhang) [m/s], k = Von Karman constante (0,4) en z = refe-
0
rentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de waterdiepte h,
levert het specifiek debiet in de verticaal op,
(7-13)
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
, deze snelheid ligt op z = 0,37h boven de bodem. (7-14)
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
(7-15)
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m ]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ z
0
z0
0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m
]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ z
0
z0
0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m
]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ z
0
z0
0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m
]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ z
0
z0
0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 Figuur 7-21 Principe meetkruis van een akoestisch looptijdprincipe meetsysteem
Verwerking metingen tot een debiet
De gemeten stroomsnelheid wordt omgezet naar een debiet door het gehele
doorstroomoppervlak. Het debiet is te bepalen als,
Q = V ⋅ A
(7-10)
waarin Q = debiet [m
]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ z
0
z0
0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
3 /s], V = gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak [m/s] en
A = het doorstroomoppervlak [m 2 ]. De gemeten stroomsnelheid ter hoogte van het meetkruis is
veelal niet gelijk aan de gemiddelde stroomsnelheid in het doorstroomoppervlak. De relatie
tussen beide stroomsnelheden is,
V = Vr
⋅ K
(7-11)
waarin de factor K afhangt van de bodemruwheid, de vorm van het doorstroomprofiel, de
waterdiepte en de vorm van de snelheidsverdeling in het doorstroomoppervlak. Voor brede
rivieren met homogene stationaire stroming kan het snelheidsprofiel in het midden worden
benaderd met een logaritmisch snelheidsprofiel,
u*
z
V ( z)
= ln
(7-12)
κ z0
waarin V(z) de stroomsnelheid op een afstand z van de bodem is [m/s], u* =
schuifspanningssnelheid (√g⋅h⋅i, met i = bodemverhang) [m/s], κ = Von Karman constante (0,4)
en z0 = referentie-afstand boven de bodem [m]. Intergratie van vergelijking (7-12) over de
waterdiepte h, levert het specifiek debiet in de verticaal op,
h
h u h
* z z u*
⎛ z z z ⎞ u ⋅ ⎛ ⎞
= ∫ ( ) = ∫ ln ⋅ = ⋅
⎜ ln −
⎟ * h h
q V z dz z0
d
≈
⎜
⎜ln
−1
⎟ (7-13)
z κ
0
z z
0 0 z0
κ ⎝ z0
z0
z0
⎠ κ ⎝ z
z
0 ⎠
0
De gemiddelde stroomsnelheid in de verticaal is dan,
q u*
⎛ h ⎞
V = =
⎜
⎜ln
−1
⎟ , deze snelheid ligt op z = 0 , 37 ⋅ h boven de bodem. (7-14)
h κ ⎝ z0
⎠
De K-factor wordt, als vergelijking in (7-12), voor de gemeten stroomsnelheid gebruikt,
h
ln −1
V z0
K = =
(7-15)
V ( z)
z
r ln
z0
152
159
159
159
159
159

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
In de praktijk ligt de K-factor tussen 0,9 en 1,1. Uitgegaan is van een homogene
snelheidsverdeling hetgeen betekent dat het snelheidsprofiel volgens vergelijking (7-12) van
oever tot oever geldt. In werkelijkheid varieert de waterdiepte van oever tot oever. De
gemiddelde stroomsnelheid, uitgaande van een logaritmisch snelheidsprofiel, verloopt van de
ene oever (y = 0) naar de andere oever (y = B) als,
u B h y z y u B h y
V ∫ ∫ dz dy ∫
dy
B h y z z
B z ⎟ In de praktijk ligt de K-factor tussen 0,9 en 1,1. Uitgegaan is van een homogene
snelheidsverdeling hetgeen betekent dat het snelheidsprofiel volgens vergelijking (7-12) van
oever tot oever geldt. In werkelijkheid varieert de waterdiepte van oever tot oever. De
gemiddelde stroomsnelheid, uitgaande van een logaritmisch snelheidsprofiel, verloopt van de
ene oever (y = 0) naar de andere oever (y = B) als,
u B h y
( ) z y u B h y
V * 1 ( )
* ⎛ ( ) ⎞
= ∫ ∫ dz dy
ln ⋅ = ∫
dy
B h y z
B ⎜
⎜ln
z −1⎟
(7-16)
κ ⋅ 0 ( ) z
0 κ ⋅
0
0⎝ 0 ⎠
De integraal kan worden opgelost als het verloop van h(y) bekend is. Voor het snelheidsprofiel
op de locatie waar de stroomsnelheid wordt gemeten, kan weer een logaritmisch verloop
worden aangenomen volgens vergelijking (7-12).
Het debiet is tenslotte te berekenen als,
L ⎛ 1 1 1 1 ⎞
Q = Vr
⋅ K ⋅ A =
⋅ K(
h)
⋅ A(
h)
4cos
⎜ − + −
tab
tba
tcd
t ⎟
(7-17)
ϕ ⎝
dc ⎠
In de praktijk wordt voor de looptijdverschilmeting de K-factor bepaald uit numeriek
modelonderzoek of veldmetingen, waarbij rekening wordt gehouden met het verloop van de
geometrie van de waterloop, het verloop van de waterstand, de bodem- en wandruwheden en
de positie van de transducenten van de looptijdverschilmethode in de meetsectie. De
transducenten kunnen in of tegen de wand of op een constructie in de knik van het talud
opgesteld worden, waarbij er ook water achter de transducenten langsstroomt. Hierdoor is de
meetinstallatie direct na ingebruikname operationeel.
Meetonnauwkeurigheid
Er zijn twee soorten fouten te onderscheiden (zie par. 8.1):
• systematische fouten bij het meten met meetinstrumenten,
• toevallige fouten bij meten met de meetinstrumenten.
Systematische fouten kunnen worden voorkomen na calibratie van de meetinstrumenten.
De toevallige fout van het meetsysteem wordt bepaald door de geometrie van de opstelling en
de fout in de looptijd,
2
c ⋅ Δt
ΔV
=
(7-18)
2L
⋅ cosϕ
waarin ΔV = de fout in de gemeten stroomsnelheid [m/s] en Δt = de fout in de bepaling van de
looptijd tussen de transmitter en ontvanger. Voor bepaalde typen meetsysteem is de fout in de
⎟
In de praktijk ligt de K-factor tussen 0,9 en 1,1. Uitgegaan is van een homogene
snelheidsverdeling hetgeen betekent dat het snelheidsprofiel volgens vergelijking (7-12) van
oever tot oever geldt. In werkelijkheid varieert de waterdiepte van oever tot oever. De
gemiddelde stroomsnelheid, uitgaande van een logaritmisch snelheidsprofiel, verloopt van de
ene oever (y = 0) naar de andere oever (y = B) als,
u B h y z y u B h y
V ∫ ( ∫ dz dy
)
∫
dy
* B h 1y
z(
)
* B ⎛ z(
) ⎞⎟
z
=
ln ⋅ =
⎜
⎜ln
−1
(7-16)
κ ⋅ 0 ( ) 0 κ ⋅
0
0⎝ 0 ⎠
De integraal kan worden opgelost als het verloop van h(y) bekend is. Voor het snelheidsprofiel
op de locatie waar de stroomsnelheid wordt gemeten, kan weer een logaritmisch verloop
worden aangenomen volgens vergelijking (7-12).
Het debiet is tenslotte te berekenen als,
L ⎛ 1 1 1 1 ⎞
Q = Vr
⋅ K ⋅ A =
⋅ K(
h)
⋅ A(
h)
4cos
⎜ − + −
tab
tba
tcd
t ⎟
(7-17)
ϕ ⎝
dc ⎠
In de praktijk wordt voor de looptijdverschilmeting de K-factor bepaald uit numeriek
modelonderzoek of veldmetingen, waarbij rekening wordt gehouden met het verloop van de
geometrie van de waterloop, het verloop van de waterstand, de bodem- en wandruwheden en
de positie van de transducenten van de looptijdverschilmethode in de meetsectie. De
transducenten kunnen in of tegen de wand of op een constructie in de knik van het talud
opgesteld worden, waarbij er ook water achter de transducenten langsstroomt. Hierdoor is de
meetinstallatie direct na ingebruikname operationeel.
Meetonnauwkeurigheid
Er zijn twee soorten fouten te onderscheiden (zie par. 8.1):
• systematische fouten bij het meten met meetinstrumenten,
• toevallige fouten bij meten met de meetinstrumenten.
Systematische fouten kunnen worden voorkomen na calibratie van de meetinstrumenten.
De toevallige fout van het meetsysteem wordt bepaald door de geometrie van de opstelling en
de fout in de looptijd,
2
c ⋅ Δt
ΔV
=
(7-18)
2L
⋅ cosϕ
waarin ΔV = de fout in de gemeten stroomsnelheid [m/s] en Δt = de fout in de bepaling van de
looptijd tussen de transmitter en ontvanger. Voor bepaalde typen meetsysteem is de fout in de
⎟
In de praktijk ligt de K-factor tussen 0,9 en 1,1. Uitgegaan is van een homogene
snelheidsverdeling hetgeen betekent dat het snelheidsprofiel volgens vergelijking (7-12) van
oever tot oever geldt. In werkelijkheid varieert de waterdiepte van oever tot oever. De
gemiddelde stroomsnelheid, uitgaande van een logaritmisch snelheidsprofiel, verloopt van de
ene oever (y = 0) naar de andere oever (y = B) als,
( )
u B
* 1 h y z(
y)
u B
* ⎛ ( ) ⎞
=
ln ⋅ =
⎜
h y
V ∫ ∫ dz dy ∫ ln −1
dy
(7-16)
κ ⋅ B 0 h(
y)
z0
κ ⋅ B
0
0⎝ z ⎟
z
0 ⎠
De integraal kan worden opgelost als het verloop van h(y) bekend is. Voor het snelheidsprofiel
op de locatie waar de stroomsnelheid wordt gemeten, kan weer een logaritmisch verloop
worden aangenomen volgens vergelijking (7-12).
Het debiet is tenslotte te berekenen als,
L ⎛ 1 1 1 1 ⎞
Q = Vr
⋅ K ⋅ A =
⋅ K(
h)
⋅ A(
h)
4cos
⎜ − + −
tab
tba
tcd
t ⎟
(7-17)
ϕ ⎝
dc ⎠
In de praktijk wordt voor de looptijdverschilmeting de K-factor bepaald uit numeriek
modelonderzoek of veldmetingen, waarbij rekening wordt gehouden met het verloop van de
geometrie van de waterloop, het verloop van de waterstand, de bodem- en wandruwheden en
de positie van de transducenten van de looptijdverschilmethode in de meetsectie. De
transducenten kunnen in of tegen de wand of op een constructie in de knik van het talud
opgesteld worden, waarbij er ook water achter de transducenten langsstroomt. Hierdoor is de
meetinstallatie direct na ingebruikname operationeel.
Meetonnauwkeurigheid
Er zijn twee soorten fouten te onderscheiden (zie par. 8.1):
• systematische fouten bij het meten met meetinstrumenten,
• toevallige fouten bij meten met de meetinstrumenten.
Systematische fouten kunnen worden voorkomen na calibratie van de meetinstrumenten.
De toevallige fout van het meetsysteem wordt bepaald door de geometrie van de opstelling en
de fout in de looptijd,
2
c ⋅ Δt
ΔV
=
(7-18)
2L
⋅ cosϕ
waarin ΔV = de fout in de gemeten stroomsnelheid [m/s] en Δt = de fout in de bepaling van de
looptijd tussen de transmitter en ontvanger. Voor bepaalde typen meetsysteem is de fout in de
looptijden (tab, tba, tcd en tdc) groot Δt ≤ 15 ns (voor 200 kHz transmitters). De fout in de gemeten
stroomsnelheid ΔV voor een afstand L = 50 tot 500 m is 0,5 tot 0,05 mm/s.
⎟
In de praktijk ligt de K-factor tussen 0,9 en 1,1. Uitgegaan is van een homogene snelheidsverdeling
hetgeen betekent dat het snelheidsprofiel volgens vergelijking (7-12) van oever tot oever
geldt. In werkelijkheid varieert de waterdiepte van oever tot oever. De gemiddelde stroomsnelheid,
uitgaande van een logaritmisch snelheidsprofiel, verloopt van de ene oever (y = 0) naar
( )
de andere * oever 1 (y = B) als, ( )
* ⎛ ( ) ⎞
=
ln ⋅ =
⎜
⎜ln
−1
(7-16)
κ ⋅ 0 ( ) 0 κ ⋅
0
0⎝ 0 ⎠
(7-16)
De integraal kan worden opgelost als het verloop van h(y) bekend is. Voor het snelheidsprofiel
op de locatie De integraal waar kan de worden stroomsnelheid opgelost als het wordt verloop gemeten, van h(y) bekend kan weer is. Voor een het logaritmisch snelheidspro- verloop
worden fiel aangenomen op de locatie volgens waar de vergelijking stroomsnelheid (7-12). wordt gemeten, kan weer een logaritmisch verloop
worden aangenomen volgens vergelijking (7-12).
Het debiet is tenslotte te berekenen als,
Het debiet is tenslotte te berekenen als,
L ⎛ 1 1 1 1 ⎞
Q = Vr
⋅ K ⋅ A =
⋅ K(
h)
⋅ A(
h)
4cos
⎜ − + −
tab
tba
tcd
t ⎟
(7-17)
ϕ ⎝
dc ⎠
(7-17)
In de In praktijk de praktijk wordt wordt voor de de looptijdverschilmeting looptijdverschilmeting de K-factor de K-factor bepaald uit bepaald numeriek model- uit numeriek
modelonderzoek onderzoek of veldmetingen, waarbij waarbij rekening rekening wordt gehouden wordt gehouden met het verloop met van het de verloop geome- van de
geometrie trie van de de waterloop, waterloop, het het verloop verloop van de van waterstand, de waterstand, de bodem- de en wandruwheden bodem- en wandruwheden en de pos- en
de positie itie van van de transducenten de transducenten van de looptijdverschilmethode van de looptijdverschilmethode in de meetsectie. in De trans de ducenten meetsectie. De
transducenten kunnen in kunnen of tegen in de of wand tegen of op de een wand constructie of op in een de knik constructie van het talud in opgesteld de knik worden, van het talud
opgesteld waarbij worden, er ook waarbij water achter er ook de water transducenten achter de langsstroomt. transducenten Hierdoor langsstroomt. is de meet installatie Hierdoor is de
meetinstallatie direct na direct ingebruikname na ingebruikname operationeel. operationeel.
Meetonnauwkeurigheid
meeTOnnAuWKeurigheiD
Er zijn twee Er zijn soorten twee soorten fouten fouten te onderscheiden te onderscheiden (zie (zie par. 8.1):
• • systematische fouten bij het meten met met meetinstrumenten,
• • toevallige fouten bij meten met de de meetinstrumenten.
Systematische Systematische fouten fouten kunnen kunnen worden worden voorkomen na na calibratie van de meetinstrumenten.
De toevallige De toevallige fout van fout het van het meetsysteem wordt bepaald door door de de geometrie geometrie van de van opstelling de opstelling en en
de fout de in de fout looptijd, in de looptijd,
2
c ⋅ Δt
ΔV
=
(7-18) (7-18)
2L
⋅ cosϕ
waarin ΔV
waarin
= de
DV
fout
= de
in
fout
de
in
gemeten
de gemeten
stroomsnelheid
stroomsnelheid
[m/s]
[m/s] en
en
Dt
Δt
= de
=
fout
de
in
fout
de
in
bepaling
de bepaling
van de
van de
looptijd
looptijd
tussen
tussen
de transmitter
de transmitter
en ontvanger.
en ontvanger.
Voor
Voor bepaalde
bepaalde
typen
typen
meetsysteem
meetsysteem
is de fout
is de
in de
fout in de
looptijden
looptijden
(tab, tba,
(t , t
tcd en
, t
tdc)
en
groot
t ) groot
Δt ≤
Dt
15
≤ 15
ns
ns
(voor
(voor 200
200
kHz
kHz
transmitters).
transmitters).
De fout
De
in ab fout
de gemeten
ba cd dc in de gemeten
stroomsnelheid
stroomsnelheid
ΔV voor
DV
een
voor
afstand
een afstand
L =
L
50
= 50
tot
tot
500
500
m is
is
0,5
0,5
tot
tot
0,05
0,05
mm/s.
mm/s.
looptijden (tab, tba, tcd en tdc) groot Δt ≤ 15 ns (voor 200 kHz transmitters). De fout in de gemeten
looptijden (tab, tba, tcd en tdc) groot Δt ≤ 15 ns (voor 200 kHz transmitters). De fout in de gemeten
stroomsnelheid ΔV voor een afstand L = 50 tot 500 m is 0,5 tot 0,05 mm/s.
stroomsnelheid ΔV voor een afstand L = 50 tot 500 m is 0,5 tot 0,05 mm/s.
Verder treden
Verder treden toevallige
toevallige fouten
fouten op bij
op de
bij bepaling
de bepaling van
van het
het doorstroomoppervlak
doorstroomoppervlak (A), (A),
de de hoek
tussen Verder de
hoek
treden akoestische
tussen de akoestische
toevallige paden fouten (ϕ),
paden
op de
(j),
bij afstand
de afstand
de bepaling (L) tussen
(L) tussen
van het de
de
doorstroomoppervlak transducenten
transducenten en en
de de
K-factor.
(A), K-factor. de hoek Dit
Verder treden toevallige fouten op bij de bepaling van het doorstroomoppervlak (A), de hoek
levert tussen de
Dit
de volgende
levert de volgende
akoestische relatieve
relatieve
paden onnauwkeurigheid
onnauwkeurigheid
(ϕ), de afstand (L) (ΔL/L,
(DL/L,
tussen ...) op
...) op
de voor
voor
transducenten het
het debiet,
debiet,
en de K-factor. Dit
tussen de akoestische paden (ϕ), de afstand (L) tussen de transducenten en de K-factor. Dit
levert de volgende relatieve onnauwkeurigheid (ΔL/L, ...) op voor het debiet,
levert de volgende 2 relatieve 2 2 onnauwkeurigheid 2 2
r (ΔL/L, ...) op voor het debiet,
Q = r L + r rϕ
ϕ + r t + r K + r A
(7-19) (7-19)
2 2 2 2 2
r 2 2 2 2 2
r Q = r
Q = rL
+ r + r
L + rϕ
ϕ + rt
+ r
t + rK
+ r
K + rA
(7-19)
In de praktijk leveren de K-factor Aen
het doorstroomoppervlak A de grootste bijdrage aan (7-19)
In de praktijk leveren leveren de K-factor de K-factor en en het het doorstroomoppervlak A de de grootste bijdrage bijdrage aan aan de
onnauwkeurigheid In de praktijk de onnauwkeurigheid leveren van de het K-factor debiet. van het De en debiet. onnauwkeurigheid het De doorstroomoppervlak onnauwkeurigheid van het van A debiet het de debiet grootste bepaald bepaald bijdrage met met een aan ADM de
In de praktijk leveren de K-factor en het doorstroomoppervlak A de grootste bijdrage aan de
onnauwkeurigheid een ADM ligt van in de het praktijk debiet. tussen De de onnauwkeurigheid 5 en 10%. Veelal wordt van een het ADM debiet gevalideerd bepaald met met een een ADM
onnauwkeurigheid van het debiet. De onnauwkeurigheid van het debiet bepaald met een ADM
varende ADCP-meting.
160
160
160
153

ADCP-meting.
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.3.3 Akoestische snelheidsmeters (Dopplerverschuiving)
Akoestische snelheidsmeters waarvan de werking is gebaseerd op de dopplerverschuiving van
het 7.3.3 uitgezonden AKOeSTiSche signaal SnelheiDSmeTerS worden tegenwoordig (DOpplerverSchuiving)
ook toegepast voor afvoermetingen. Het principe
van deze Akoestische meetmethode snelheidsmeters is de waarvan Dopplerverschuiving de werking is gebaseerd die in op het de dopplerverschuiving water zwevende van deeltjes
veroorzaken het uitgezonden en waarbij signaal gesteld worden wordt tegenwoordig dat de deeltjes ook toegepast met dezelfde voor afvoermetingen. snelheid bewegen Het prin- als de
stroomsnelheid cipe van van deze het meetmethode water waarin is de wordt Dopplerverschuiving gemeten. die in het water zwevende deeltjes
veroorzaken en waarbij gesteld wordt dat de deeltjes met dezelfde snelheid bewegen als de
stroomsnelheid van het water waarin wordt gemeten.
Figuur 7-22 meeTprincipe h-ADcp (brOn: iSO 15769)
Figuur 7-22 Meetprincipe H-ADCP (bron: ISO 15769)
De frequentieverschuiving F van het uitgezonden signaal F , voor water met snelheid v , is,
d s
De frequentieverschuiving Fd
Fd van het uitgezonden signaal Fs, voor water met snelheid v , is,
F
d = 2 F
s ⋅ ( 1 + v / c ) ⋅ cos α voor stilstaande ADCP en en
F voor bewegende bron.
d = 2 F
s ⋅ 1 − v / c ⋅ cos voor bewegende bron.
met c = voortplantingssnelheid van het uitgezonden signaal in water en α = de hoek tussen
uitgezonden met c signaal = voortplantingssnelheid
en de stroomrichting van het
van uitgezonden
het water. signaal
De in
frequentie water en a =
van de hoek
het tussen
uitgezonden
signaal verandert uitgezonden
door signaal
het en
bewegende de stroomrichting
water van
en het
wordt water.
opgevangen De frequentie
door van het
het uitgezonden
meetinstrument.
De frequentie signaal
van verandert
het ontvangen door het bewegende
signaal water
wordt en
vergeleken wordt opgevangen
met het door
oorspronkelijk het meetinstrument.
uitgezonden
signaal en De
levert frequentie
de frequentieverschuiving van het ontvangen signaal
op. wordt
De vergeleken
geluidssnelheid met het
van oorspronkelijk
een akoestisch uitgezon-
signaal in
water is den
ongeveer signaal en
1500 levert
m/s de
(zie frequentieverschuiving
ook Tabel 6-7). De op.
frequentie De geluidssnelheid
van het van
uitgezonden een akoestisch
signaal is
in het ultrasone signaal in water
gebied is ongeveer
en ligt tussen 1500 m/s
300 (zie ook
kHz Tabel
en 6-7).
3000 De
kHz. frequentie
De frequentieverschuiving van het uitgezonden
is
ongeveer signaal
1/1000 is in het
van ultrasone
de signaalfrequentie, gebied en ligt tussen
dus 300
ongeveer kHz en 3000
300 kHz.
Hz De frequentieverschui-
tot 3000 Hz. Uit de
bovenstaande ving is ongeveer
formules 1/1000
volgt van
dat de
de signaalfrequentie,
snelheidsmeting dus ongeveer
van de 300
ADCP Hz tot
afhankelijk 3000 Hz. Uit
is de
van de
voorplantingssnelheid bovenstaande formules
van het volgt
geluid dat de
(c). snelheidsmeting
Deze moet bekend van de ADCP
moet afhankelijk
zijn. Elke is van
afwijking de voor-
van de
aangenomen plantingssnelheid
geluidssnelheid van het
werkt geluid
door (c).
in Deze
een moet
afwijking bekend
van moet
de zijn.
gepresenteerde Elke afwijking van
water de aan-
snelheid.
genomen geluidssnelheid werkt door in een afwijking van de gepresenteerde water snelheid.
Een ADCP gebruikt twee tot vier signaalbundels die een eigen richting hebben. Met drie bundels
wordt de snelheidsvector is de ruimte gemeten, de vierde bundel dient ter controle van
het ontvangen signaal. Met twee bundels kan de snelheidsvector in een vlak worden gemeten.
161
154
2
3
V deeltje n =
Vn θn θ w
θ n
fd n . C
2 . f . cosθ n
( ) α
θ
4
fdn = Doppler shift door deeltje n
f = basis frequentie
C = geluidssnelheid
Vdeeltje n = snelheid van deeltje n
θn = hoek tussen bewegingsrichting
deeltje en de akoestische straal
1
1 = deeltjes waar tegen
gereflecteerd wordt
2 = stromingsrichting
3 = H-ADCP sensor
4 = signaalbundel
5 = oeverwand
5

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 7-1 ADcp’S meT TWee en vier AKOeSTiSche bunDelS (FOTO: TeleDyne rD inSTrumenTS)
Het principe van de werking van een ADCP is dat een signaal wordt uitgezonden dat op ver-
schillende afstanden door aanwezige deeltjes in het water wordt teruggekaatst. De tijd van
aankomst van het teruggekaatste signaal is een maat voor de afstand waar het signaal vandaan
komt (cel) en de frequentieverschuiving is een maat voor de stroomsnelheid in die cel.
Daarmee kan een ADCP in een gewenst aantal cellen meten waardoor een goed beeld van
de momentane snelheidsverdeling kan worden verkregen. De gebruikte signaalfrequentie
bepaald het aantal cellen (‘bins’) waarin de snelheid wordt gemeten. Naarmate de afstand tot
de sensor toeneemt worden de cellen groter.
De ADCP zendt een akoestische signaal uit dat zich in het water als een bundel verwijdt. Het
uitgezonden hoogfrequente signaal wordt door de ontvangers op de ADCP na enige tijd weer
ontvangen vanuit alle richtingen. De reflectiesterkte van de scatter wordt gemeten door het
instrument en geeft informatie hoe de signaalsterkte afhangt van de richting. Het sterkste
signaal komt vanuit de hoofdrichting van de bundel (loodrecht op de ontvanger) en bevat
de informatie over de stroomsnelheid in het interessegebied. De hoofdbundel heeft een
openingshoek van circa 4°, zie Figuur 7-23.
Figuur 7-23 principe hOOFDbunDel en zijbunDelS OnTvAngen SignAAl ADcp
155

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Alleen de snelheid uit de hoofdbundel is gebruikt, de signaalsterkte van de zijbundels is
10 tot 20 dB zwakker (ruis) dan van de hoofdbundel. Bij een ADCP met meerdere transducenten
(twee tot vier) maken de transducenten een hoek van 10° tot 30° (merk afhankelijk) met
elkaar, zie Figuur 7-25.
De stroomsnelheid wordt in lagen met een hoogte Dh gemeten en als dwars over de rivier
wordt gemeten, is er dus snelheidsinformatie in een laag met een bepaalde breedte, spreekt
men van cellen, zie Figuur 7-25. De stroomsnelheid wordt per cel gemeten gedurende een
tijdsinterval van bijvoorbeeld 2 tot 10 seconden. Het instrument sommeert de gemeten snelheden
over de cellen (gewogen met het celoppervlak) tot een debiet, zie Figuur 7-25. Dat levert
het debiet op in het bemeten deel van de dwarsdoorsnede. De onbemeten zones in de dwarsdoorsnede
worden berekend.
Nabij de bodem en het wateroppervlak, kan een ADCP de stroomsnelheid niet meten. Nabij
het oppervlak niet omdat het instrument onderwater hangt, bijvoorbeeld onder een meetschip
en in de eerste laag (zone O) zijn de meetresultaten onbetrouwbaar (instrument eigenschap).
Ook de laag bij de bodem (zone S) levert onbetrouwbare meetresultaten op aangezien
de zijlobben de bodem raken, zie Figuur 7-25. Op de vaste bodem kan een sliblaag liggen
of bij hogere stroomsnelheden beweegt de bodem als gevolg van sedimenttransport. Rijkswaterstaat
Limburg streeft naar een betrouwbare meting, waarbij minstens circa 70% van
de kernzone wordt bemeten en 30% van het profiel wordt berekend (zie Figuur 7-24 en zoals
aangegeven in Figuur 7-25). Nabij de oever kan een meetschip meestal niet meten als gevolg
van ondiepten of kades.
Figuur 7-24 vOOrbeelD beTrOuWbAre en OnbeTrOuWbAre zOneS in heT DWArSprOFiel bij ADcp meTingen (Figuur rijKSWATerSTAAT)
Diepte (m)
0
1
2
3
4
5
156
Oever Zone 0: geen data Oever
Kernzone M:
gedetailleerde meting van de
stroomsnelheid en -richting
Zone S: geen data
0 50 100 150 200 250 300
Afstand (m)

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 7-25 principe ADcp, SnelheiD meTen en verWerKen TOT DebieT
157

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Er zijn verschillende opstellingen van de ADCP mogelijk:
• verticaal naar beneden opgestelde ADCP, bijvoorbeeld onder een meetschip;
• horizontaal opgestelde ADCP, meestal een vaste opstelling waarmee de totale afvoer of een
deel van de afvoer (bij brede waterlopen) kan worden bepaald;
• verticaal omhoog opgestelde ADCP, op de bodem gemonteerd instrument om gedurende
enige tijd continu stroomsnelheden te registreren.
Er zijn enkele specifieke verschillen tussen verticaal en horizontaal opgestelde ADCP’s:
• Voor de horizontaal opgesteld ADCP’s zijn, gezien de veel langere meetlengtes dan bij een
verticale opgestelde ADCP, de gevolgen voor de gevoeligheid van variaties in de geluidssnelheid
veel groter. De onnauwkeurigheid van een horizontaal opgestelde ADCP is om
die reden alleen al wat groter dan van een verticaal opgestelde ADCP.
• Horizontaal opgestelde ADCP’s worden gebruikt om langdurig de afvoer in een waterloop
te meten. De H-ADCP kan vanwege de bodem en oever-reflecties niet het gehele
doorstroomprofiel bemeten. Ook de openingshoek van de bundels en de hoek tussen
de afzonderlijke bundels is van belang. Met een kleine openingshoek kan er verder in
de breedte worden gemeten. Met de gemeten stroomsnelheden kan met de K-factor
methode de afvoer worden afgeleid. De K-factormethode is besproken in par. 7.3.2. Omdat
het bereik /aantal bruikbare cellen afhankelijk is van de locatie zal niet dezelfde K-factor
als voor een looptijdmeting kunnen worden gebruikt.
• Vooral bij langdurig optredende lage snelheden van het water zal er geen correlatie bestaan
tussen de beweging van de deeltjes in de watermassa die door de ene bundel wordt
bemonsterd en de beweging van de deeltjes in de watermassa die door de andere bundel
wordt bemonsterd. De nauwkeurigheid bij lage snelheden neemt dan ook sterk af.
• Voor verticale ADCP’s geldt dat, om de stroomsnelheid in drie richtingen te meten, er
3 à 4 bundels zijn die onder een bepaalde hoek uit elkaar lopen. De metingen per bundel
worden dus niet in de dezelfde watermassa verricht. Dit stelt zeer hoge eisen aan de
correlatie van de beweging van de deeltjes in deze verschillende watermassa’s om een
betrouwbaar gemeten de drie-dimensionale snelheidsvector te verkrijgen.
• In rivieren met loskorrelig bodemmateriaal is het sediment bij hoge afvoeren in beweging.
Door het bodemtransport lijkt het alsof de bodem hoger ligt dan in werkelijkheid
het geval is. Daarnaast zorgt het transport van bodemmateriaal voor een onjuiste
nulreferentie van het schip trimaran. De ADCP gaat uit van een stilstaande bodem en
bepaalt de snelheid in de cellen ten opzichte van de bodem (bottom-track). Als de bodem
‘beweegt’ ten gevolge van bodemtransport, moet de nulreferentie op een andere wijze
worden bepaald (varen in een lus of DGPS). Met een bewegende bodem worden stroomsnelheden
onderschat, de nulreferentie beweegt dan namelijk mee.
• Verticaal op de bodem opgestelde ADCP’s meten de stroomsnelheidsverdeling in een verticaal,
maar met de vaste opstelling kan langdurig worden gemeten in tegenstelling tot
bijvoorbeeld een ADCP onder een meetschip. Dezelfde beperkingen van de ADCP gelden
als genoemd bij de moving-boat methode.
Voor grote waterlopen wordt de moving-boat methode in Nederland vaak toegepast. Het meetschip
is dan uitgerust met een dieptemeter, hoewel de ADCP de diepte onder het schip ook
kan meten en een GPS heeft om de ruimtelijke positie te bepalen.
In kleinere waterlopen kunnen akoestische (hand-)instrumenten worden gebruikt die op een
stang zijn gemonteerd of op een catamaran/trimaran, zie Foto 7-2 en Foto 7-3. De instrumenten
die op een stang zijn gemonteerd zijn geschikt voor puntmetingen of metingen in een
158

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
verticaal en werken anders dan een ADCP. Het instrument zendt een geluidsgolf uit, meet de
echo en herhaalt na een korte tussenpoos een tweede geluidsgolf met echometing. Het verschil
tussen de echo’s is een maat voor de afstand. Uit deling door de tijd volgt de stroomsnelheid.
Tevens wordt de waterdiepte gemeten door het instrument.
FOTO 7-2 vOOrbeelDen vAn vArenDe ADcp’S (FOTO’S: rijKSWATerSTAAT, TeleDyne rD inSTrumenTS, WS nOOrDerzijlveST)
FOTO 7-3 vOOrbeelDen AKOeSTiSche meeTinSTrumenTen (STAng en cATAmArAn) (FOTO’S: OTT)
159

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.3.4 rADAr SnelheiDSmeTerS
Dopplerradar is radar die gebruik maakt van het Dopplereffect om informatie te verkrijgen
over de snelheid van een object op afstand. De radar doet dit door een signaal uit te zenden
naar het object en de reflectie van het signaal op te vangen en de frequentie van het gereflecteerde
signaal te vergelijken met de frequentie van het primair uitgezonden signaal. Het verschil
in frequentie, het Dopplerverschil, is een maat voor de snelheid van het object relatief
aan de radarbron en de richting van het signaal.
Figuur 7-26 principe vAn De DOppler rADAr SnelheiDSmeTing (brOn: mArSh-mcbirney)
oktober
oktober
2009
2009
Handboek
Handboek
debietmeten
debietmeten
in
in
open
open
waterlopen
waterlopen
In formulevorm: In formulevorm:
Ft
Fd
= Fr
− Ft
= 2 v Ft
F
(7-20) (7-20)
d = Fr
− Ft
= 2 v
(7-20)
c − v
Waarin, Waarin,
Ft
= frequentie F van = frequentie van het uitgezonden signaal [Hz]
t van het uitgezonden signaal [Hz]
Fr
= frequentie F van = frequentie het gereflecteerde van het gereflecteerde signaal [Hz] signaal [Hz]
r van het gereflecteerde signaal [Hz]
Fd
= Dopplerverschil F = Dopplerverschil [Hz] [Hz]
d [Hz]
v = snelheid v van het = snelheid object van [m/s] het object [m/s]
c = snelheid c van het = snelheid uitgezonden van het signaal uitgezonden [m/s] signaal [m/s]
Het uitgezonden Het uitgezonden signaal signaal is een is een microgolf microgolf met met een een frequentie van van bijvoorbeeld 24 GHz 24 en GHz een en een
voortplantingssnelheid voortplantingssnelheid gelijk aan gelijk de aan lichtsnelheid. de lichtsnelheid. Omdat Omdat v

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 7-4 vOOrbeelDen vAn DOppler-rADAr meeTinSTrumenTen (FOTO’S: FlOW-TrOnic)
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.3.5 eleKTrOmAgneTiSche Elektromagnetische SnelheiDSmeTerS snelheidsmeters
Elektromagnetische sensoren kunnen worden gebruikt voor het meten van de stroomsnel-
Elektromagnetische sensoren kunnen worden gebruikt voor het meten van de stroomsnelheid
heid van een geleidende vloeistof. De meest bekende sensor is die, welke op dezelfde wijze
van een
als
geleidende
een propeller
vloeistof.
aan een
De
verticale
meest
stang
bekende
wordt bevestigd.
sensor is
Er
die,
zijn
welke
echter ook
op dezelfde
uitvoeringen
wijze
die
als een
propeller aan een verticale stang wordt bevestigd. Er zijn echter ook uitvoeringen die vanaf een
vanaf een meetboot of een brug aan een kabel worden toegepast. Doordat het instrument
meetboot of een brug aan een kabel worden toegepast. Doordat het instrument geen
geen bewegende delen bevat, is het ook zeer geschikt om stroomsnelheden tussen waterplan-
bewegende delen bevat, is het ook zeer geschikt om stroomsnelheden tussen waterplanten te
ten te meten, bijvoorbeeld voor hydro-biologisch onderzoek.
meten, bijvoorbeeld voor hydro-biologisch onderzoek.
Handboek debietmeten in open waterlopen
Het principe van deze sensoren berust op de wet van Faraday: “De spanning die wordt opgewekt
door een geleider die loodrecht door een homogeen magnetisch veld beweegt, is evenredig
met de snelheid waarmee deze geleider door het magnetisch veld beweegt”.
Het benodigde magnetische veld wordt opgewekt door een pulserende stroom, die een spoel
passeert in de sensor. Elektrodes in de sensor meten het voltage, veroorzaakt door het water
dat langs de sensor stroomt. Hieruit is de stroomsnelheid van het water te berekenen:
met:
E = potentiaalverschil (spanning) tussen de elektrodes [V]
K = constante [-]
n = stroomsnelheid van het water [m/s]
B = kracht van het magnetisch veld [Vs/m2 Het principe van deze sensoren berust op de wet van Faraday: "De spanning die wordt
opgewekt door een geleider die loodrecht door een homogeen magnetisch veld beweegt, is
evenredig met de snelheid waarmee deze geleider door het magnetisch veld beweegt".
Het benodigde magnetische veld wordt opgewekt door een pulserende stroom, die een spoel
passeert in de sensor. Elektrodes in de sensor meten het voltage, veroorzaakt door het water
dat langs de sensor stroomt. Hieruit is de stroomsnelheid van het water te berekenen:
E = K ⋅ v ⋅ B ⋅ D
met: E = potentiaalverschil (spanning) tussen de elektrodes [V]
K = constante [-]
ν = stroomsnelheid van het water [m/s]
B = kracht van het magnetisch veld [Vs/m
]
D = afstand tussen de elektroden [m]
eleKTrO-mAgneTiSche SenSOr
2 idsmeters
n gebruikt voor het meten van de stroomsnelheid
nde sensor is die, welke op dezelfde wijze als een
stigd. Er zijn echter ook uitvoeringen die vanaf een
orden toegepast. Doordat het instrument geen
chikt om stroomsnelheden tussen waterplanten te
derzoek.
wet van Faraday: "De spanning die wordt
oor een homogeen magnetisch veld beweegt, is
]
eider door het magnetisch veld D beweegt". = afstand tussen de elektroden [m]
ewekt door een pulserende stroom, die een spoel
Deze formule is opgenomen in de uitlees-unit, zodat op het display Elektro-magnetische sensor
or meten het voltage, veroorzaakt door het water
omsnelheid van het water direct te de berekenen: gemiddelde stroomsnelheid over de gekozen meettijd kan
worden afgelezen. Voor de gekozen meettijd gelden dezelfde opmerkingen als vermeld bij de
snelheidsmeters van de propeller en cup-type. Deze minimum meettijd van 30 seconden is
sen de elektrodes [V] nodig, omdat de snelheid in een bepaald punt van de stroming fluctueert rond een gemiddelde
waarde door het turbulente karakter van de stroming. Bij lage stroomsnelheden verdient het
/s]
daarom aanbeveling een langere meettijd van 60 à 100 seconden te hanteren ter wille van de
Vs/m gewenste nauwkeurigheid.
2 ]
]
nit, zodat op het display Elektro-magnetische sensor
de gekozen meettijd kan
gelden dezelfde opmerkingen als vermeld bij de
pe. Deze minimum meettijd van 30 seconden is
t van de stroming fluctueert rond een gemiddelde
stroming. Bij lage stroomsnelheden verdient het
n 60 à 100 seconden te hanteren ter wille van de
161

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oudig positioneren van de propeller in verticale richting vaak
ie om de stang schuiven. De stang
162
blijft op de bodem staan
is bevestigd, schuift om de stang op en neer en kan op de
Deze formule is opgenomen in de uitlees-unit, zodat op het display direct de gemiddelde
stroomsnelheid over de gekozen meettijd kan worden afgelezen. Voor de gekozen meettijd
gelden dezelfde opmerkingen als vermeld bij de snelheidsmeters van de propeller en cuptype.
Deze minimum meettijd van 30 seconden is nodig, omdat de snelheid in een bepaald
punt van de stroming fluctueert rond een gemiddelde waarde door het turbulente karakter
van de stroming. Bij lage stroomsnelheden verdient het daarom aanbeveling een langere
meettijd van 60 à 100 seconden te hanteren ter wille van de gewenste nauwkeurigheid.
FOTO 7-5 vOOrbeelDen vAn eleKTrOmAgneTiSche meeTinSTrumenTen (FOTO’S FlOW-TrOnic)
Handboek debietmeten in open waterlopen
De grenslaag rondom de sensor speelt een belangrijke rol bij de gevoeligheid van de meter.
Dat betekent, dat elektro-magnetische stroomsnelheidsmeters erg gevoelig zijn voor aangroei
en vervuiling en goed schoon moeten worden gehouden.
- en cup-type hebben elektromagnetische snelheidsmeters
Evenals meters van het propeller- en cup-type hebben elektromagnetische snelheidsmeters
it geval het verband legt tussen stroomsnelheid en gemeten
altijd een calibratie nodig, die in dit geval het verband legt tussen stroomsnelheid en gemeten
rincipe regelmatig te worden herhaald.
spanning. Deze calibratie dient in principe regelmatig te worden herhaald.
e nauwkeurigheid 1% van de gemeten waarde. Een
Volgens fabrieksopgave bedraagt de nauwkeurigheid 1% van de gemeten waarde. Een insta-
echter vooral bij lage stroomsnelheden aanleiding geven tot
biliteit van de nul-waarde kan echter vooral bij lage stroomsnelheden aanleiding geven tot
2 cm/s, circa 3 % bij 10 cm/s).
grotere afwijkingen (circa 10 % bij 2 cm/s, circa 3 % bij 10 cm/s).
idsmeters
7.3.6 mechAniSche SnelheiDSmeTerS
Bij de propeller en het cup-type stroomsnelheidsmeters wordt het aantal omwentelingen
stroomsnelheidsmeters wordt het aantal omwentelingen
gedurende een bepaalde tijd geteld en meestal digitaal uitgelezen. Er bestaat een vrijwel
ld en meestal digitaal uitgelezen. Er bestaat een vrijwel
rechtlijnig verband tussen de omwentelingssnelheid van de as en de stroomsnelheid van het
entelingssnelheid van de as en de stroomsnelheid van het
water.
heiden in meters met een
oop) en meters met een
). De meeste fabrikanten
met een dusdanige
ze voor verschillende
de situaties geschikt zijn.
erk hebben een diameter
ikt aan een dunne stang,
in de waterloop staat (de
Voor het meten aan een
eestal dikkere en langere
propellers met een grotere
toegepast. Bij het meten
prOpeller meeTinSTrumenT
Propeller meetinstrument
ller aan een kabel is bevestigd, moeten de propeller en de

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De meters kunnen worden onderscheiden in meters met een watergesmeerde as (relatief
goedkoop) en meters met een oliegesmeerde as (geen vervuiling). De meeste fabrikanten leveren
verschillende propellers met een dusdanige uiteenlopende vormgeving, dat ze voor verschillende
snelheidsbereiken en in verschillende situaties geschikt zijn. De kleinste propellers
voor veldwerk hebben een diameter van 2 tot 5 cm en worden gebruikt aan een dunne stang,
waarbij de meetassistent meestal in de waterloop staat (de zogenaamde “wading” methode.
Voor het meten aan een stang vanaf een brug worden meestal dikkere en langere stangen toegepast
en kunnen ook propellers met een grotere diameter tot circa 12,5 cm worden toegepast.
Bij het meten aan een stang wordt voor het eenvoudig positioneren van de propeller in
verticale richting vaak gebruikt gemaakt van buizensets, die om de stang schuiven. De stang
blijft op de bodem staan en de buis waaraan de propeller nu is bevestigd, schuift om de stang
op en neer en kan op de gewenste hoogte worden gefixeerd.
Bij de methoden waarbij de propeller aan een kabel is bevestigd, moeten de propeller en de
behuizing van de as samen zodanig zwaar zijn, dat deze bij de te meten stroomsnelheden
op hun plaats blijven. Vaak wordt dit geheel nog voorzien van een “staartvin” om de propeller
parallel aan de stroomrichting te houden. De gebruikte diameters propeller variëren van
circa 8 tot 12,5 cm. Alle snelheidsmeters worden geijkt in de fabriek.
Goed schoonhouden van de propellers en regelmatig verversen van de olie waarin de as
beweegt, voorkomt afwijkingen van deze calibratie. Vooral de as waarop de propeller wordt
gemonteerd is kwetsbaar. Wanneer deze niet meer zuiver recht is, kunnen afwijkingen optreden.
Het is dan raadzaam deze te vervangen door een nieuwe. De aanloopsnelheid van de
meeste propellers bedraagt circa 0,03 à 0,05 m/s. Voor betrouwbare metingen wordt echter
circa 0,10 m/s als ondergrens gehanteerd.
Voor de stroomsnelheidsmeters van het propeller of cup-type wordt na het in positie brengen
van de snelheidsmeter en een korte aanloopperiode (circa 30 seconden), het aantal omwentelingen
gedurende 30 à 60 seconden geregistreerd. Deze minimum meettijd van 30 seconden
is nodig, omdat de snelheid in een bepaald punt van de stroming fluctueert rond een
gemiddelde waarde door het turbulente karakter van de stroming. Bij lage stroomsnelheden
verdient het daarom aanbeveling een langere meettijd van 60 à 100 seconden te hanteren ter
wille van de gewenste nauwkeurigheid. Op veel telkastjes is een voorziening aangebracht die
in plaats van het aantal omwentelingen de tijd meet die nodig is voor een ingesteld aantal
omwentelingen. Dit kan echter aanleiding geven tot vrij korte meettijden, hetgeen om bovenstaande
reden niet aan te bevelen is.
7.4 WATerSTAnDSmeTingen
De afvoer van een watergang op een bepaald tijdstip is altijd gekoppeld aan de waterstand(en)
van dat moment. Het meten van waterstanden is dan ook een onmisbaar onderdeel van de
afvoermeting. Bij de beschrijving van de meetmethoden voor het debiet (hfst. 5 en 6) is aangegeven
welke betekenis de waterstandsmeting voor de bepaling van het debiet heeft.
Par. 7.4.2 geeft een overzicht van de meest gangbare meetmethoden voor de bepaling van de
waterstand en de eigenschappen van deze meetmethoden. Voor meer uitgebreide informatie
wordt verwezen naar [Lit. 24], de ISO standaarden (par. 7.4.3) en de informatie van leveranciers
van de instrumenten.
163

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Over de plaatsing van de waterstandsmeter in relatie tot de debietbepaling is een en ander
aangegeven in de hoofdstukken 5 en 6. Algemene opstellingseisen zijn vermeld in hfst. 10.
Voor een aantal instrumenten voor waterstandsmeting is het wenselijk of vereist voor een
nauwkeurige meting om een peilbuis (stilling well) te gebruiken. De eigenschappen van de
peilbuis voor een oppervlaktewaterstandsmeting zijn beschreven in par. 7.4.1.
Voor de plaatsingseisen van de waterstandsmeting in relatie tot de debietmeetmethode wordt
verwezen naar de betreffende hoofdstukken over de meetmethoden en de meetprincipes.
7.4.1 peilbuiS (STilling Well)
Een peilbuis (stilling well) geeft de mogelijkheid de waterstand niet direct in de waterloop te
meten, maar in een aparte buis. De peilbuis is geperforeerd of staat, bij plaatsing in het talud, in
verbinding met de waterloop via een verbindingsbuis met een kleinere diameter. Het meten in
een peilbuis heeft de volgende voordelen:
• de buis biedt bescherming aan de apparatuur (als de buis in het talud is geplaatst ook
tegen vorst);
• in een correct gedimensioneerde en correct opgestelde peilbuis worden waterstandsfluctuaties
door bijvoorbeeld wind en scheepvaart (korte golven) vrijwel helemaal uitgedempt.
Eén van de functies van de peilbuis is het uitdempen van korte golven. De diameter van de verbindingsbuis
mag daarom niet te groot zijn, maar tegelijkertijd moet de weerstand in de verbindingsbuis
bij een verandering van de waterstand zo klein mogelijk zijn. Het hierdoor veroorzaakte
verval veroorzaakt een systematische fout: een stijgende waterstand wordt altijd te laag,
een dalende waterstand te hoog geregistreerd. Een vuistregel voor de diameter van een verbindingsbuis
is, dat de diameter van de verbin dingsbuis minimaal 10 procent bedraagt van de dia-
meter van de peilbuis. Bij toepas sing van een grote diameter, is het mogelijk dat deze verstopt
raakt doordat deze toegan kelijk wordt voor bepaalde diersoor ten (kikkers, ratten). Ook in een te
kleine buis kan verstopping optreden als gevolg van slakjes, sediment e.d. In beide gevallen kan
een korf(je) verstopping voorkomen.
Figuur 7-27 peilbuiS (STilling Well)
164

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De verbindingsbuis moet bij voorkeur niet uitsteken uit het talud (“f ush”), waarbij het talud
over een zekere lengte stabiel moet zijn en vlak afgewerkt. Als de verbindingsbuis wel uitsteekt
uit het talud, moet dit haaks op de stroomrichting zijn. Bij hoge stroomsnel he den kunnen dan
echter aanzienlijke verschillen tussen de in de vlotterbuis gemeten waterstand en de werkelijke
waterstand in de waterloop optreden als gevolg van onder druk (schoorsteeneffect). De in de peil-
buis gemeten waterstand zal te laag zijn. De grootte van de afwijking van de werkelijke water-
stand hangt af van de stroomsnelheid bij de uitmon ding van de ver bindingsbuis, de horizontale
afstand van de uitmonding tot het talud en de diameter van de verbindingsbuis [Lit. 1].
De voorkeursopstelling van een peilbuis is die plaatsing in het talud met een niet uitstekende
verbindingsbuis naar de waterloop.
In die situaties waarbij veel sedimenttransport in de waterloop optreedt, kan de opening naar de
peilbuis dichtslibben. Een zo hoog mogelijke plaatsing hiervan, maar nog wel beneden de laagste
te verwachten waterstand, is daarom raadzaam.
7.4.2 OverzichT WATerSTAnDSmeTerS
Onderstaand is een kort overzicht gegeven van de meest gangbare meetmethoden voor de
bepaling van de waterstand en de eigenschappen van deze meetmethoden. Voor meer uitgebreide
informatie wordt verwezen naar [Lit. 24], de ISO standaarden (par. 7.4.3) en de informatie
van leveranciers van de instrumenten.
TAbel 7-3 eigenSchAppen WATerSTAnDSmeeTmeThODen
Waterstandsmeetmethode
peilbuis
opstelling
meet-bereik Onnauwkeurigheid Opmerkingen
peilschaal nvt 1-3 cm
vlotter/dnm vereist 0-10 m 0,2-0,4 cm diameter vlotter niet kleiner dan
8 cm
drukdoos gewenst 0-40 m 1-5 cm (eenvoudig)
0,1-0,2% ingesteld bereik (geavanceerd)
diameter 10-45 mm
borrelbuis niet 0-8 m 0,5-1,5 cm toegepast als vlotter of
drukopnemer niet mogelijk is
ultrageluid ongewenst 0-10 m 0,2-1 cm Vrijhangende opstelling
radar/dnr mogelijk 0,01-1,5 m
speciale uitvoering tot 6 m
1 cm Vrijhangende opstelling
peilSchAAl
Een peilschaal verschaft globale en directe informatie over de waterstand. Als onderdeel van
de debietmeting geeft een peilschaal te onnauwkeurige informatie. Wel is het aan te bevelen
om in de nabijheid van een debietmeetstation een of meerdere peilschalen te beschikken voor
een snelle controle.
vlOTTer/Dnm
Een vlotter bestaat uit een drijvend lichaam die, geplaatst in een peilbuis, meebeweegt met
de veranderingen van de waterstand. Het drijvend lichaam is verbonden aan een kabel die
strak wordt gehouden door een contragewicht. De kabel of tape waaraan de vlotter is bevestigd
loopt over een vlotter wiel en wordt strak gehouden door een contragewicht. Het vlotterwiel en
de wielas zorgen voor de transmissie van de vlotterbeweging naar een recorder. Bij voorkeur is
een metalen lint met ponsgaten te gebruiken, die aangrijpen op passende pinnen aangebracht
op het vlotterwiel. Hierdoor wordt slippen en verschuiven voorkomen.
165

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Voordat het vlotterwiel in beweging komt als gevolg van een waterstandsverandering moet een
(kleine) weerstand op de wielas worden overwonnen. Deze weerstand veroorzaakt een naijling
van de vlotterbeweging ten opzichte van een stijging of daling van de waterstand. Dit veroorzaakt
een geringe systematische fout: een stijgende waterstand wordt altijd te laag, een dalende
waterstand altijd te hoog geregistreerd. Deze fout kan worden beperkt door de vlotterdiameter of
de straal van het vlotterwiel voldoende groot te kiezen. Daarom wordt aangeraden de diameter
van een vlotter niet kleiner te kiezen dan 8 cm.
Functionele eisen die aan een vlottersysteem worden gesteld zijn:
• de hoogte van de peilbuis en de kabellengte moeten zo worden ontworpen, dat het gehele
bereik aan waterstanden royaal kan worden bemeten;
• de dimensies van de vlotter en het contragewicht en de kwaliteit van de onderdelen van
het mechanische gedeelte moeten voldoende nauwkeurig en betrouwbaar zijn;
• het materiaal waarvan de vlotter is gemaakt moet duurzaam en corrosie-bestendig zijn.
Daarnaast moet aangroei (dus een geleidelijke toename van het gewicht) worden voorkomen.
De toepassing van roestvast staal of kunststof wordt daarom afgeraden, een goed materiaal is bijvoorbeeld
koper. De vlotter moet lekvrij zijn; de vlotter moet vrij van de wand op en neer kunnen
bewegen en de tape of het vlotterlint mag niet gedraaid of geknikt zijn.
Teneinde aan deze functionele eisen te voldoen, moet er bij het ontwerp voor worden gezorgd,
dat bij een stijging van de vlotter het dalende contragewicht de vlotter niet kan raken maar altijd
boven het niveau van de vlotter blijft of deze vrij kan passeren. Ook moet het contragewicht niet
gedeeltelijk onder water terecht komen bij een bepaalde waterstand, omdat daardoor een fout
optreedt in de meting van de waterstand. Deze systematische meetfout kan worden voorkomen
door de peilbuis zo lang te maken, dat het contragewicht nooit het vlotterwiel (bij lage waterstand)
of de vlotter (bij hoge water stand) kan raken, óf door het contragewicht in een aparte
waterdichte buis te hangen.
Een beschrijving van de principes van de vlottermeting en de dimensionering daarvan is
weergegeven in [Lit. 24].
De Rijkswaterstaat Digitale Niveaumeter (DNM) is doorgaans gebaseerd op een vlottersysteem.
Vlottersystemen hebben als nadeel: blijven steken, vastvriezen en verzanding (zie ook de
beschrijving van de peilbuis par. 7.4.1). Dit is gedeeltelijk te voorkomen met onderhoud.
DruKDOOS
Bij drukopnemers wordt de waterstand, gemeten als de waterdruk, omgezet naar een elektrisch
signaal. Over het algemeen wordt ernaar gestreefd dat de grootte van dit signaal recht
evenredig is met de waterstand. Voor het omzetten van de druk kan gebruik worden gemaakt
van een condensator (capacitieve sensor) of een piëzoresistief element.
Bij gebruik van een condensator als meetwaarde-omvormer is één plaat van de conden sator vast
in de behuizing gemonteerd. De tweede plaat is door middel van een staaf verbonden met
een membraan. Als dit membraan wordt vervormd onder invloed van een drukverandering,
beweegt ook de condensatorplaat, waardoor de capaciteit van de condensator verandert. Deze
verandering van de capaciteit veroorzaakt, als op de condensator een constante wisselspanning
staat, ook een verandering van de stroom door de condensator. De vorm van de condensator
is zodanig, dat deze stroomverandering recht evenredig is met de verplaatsing van het
membraan (en dus met de waterstand).
166

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Bij piëzoresistieve elementen wordt de waterdruk via een dun scheidingsmem braan overge-
bracht op een speciale olie. De olie brengt de druk over op een meetelement, dat meestal
bestaat uit een silicium chip met daarin vier ingediffundeerde weerstanden. Onder invloed
van de druk veranderen de weerstanden, die zijn geplaatst in een brugscha keling. Als over
de brugschakeling een constante spanning wordt aangelegd, verandert de stroom door de
brug wanneer de weerstanden veranderen. Deze verandering van de stroomsterkte is weer
een maat voor de waterstandsverandering.
Drukopnemers worden veelal geplaatst in een peilbuis die, indien mogelijk, het beste aan een
kunstwerk direct in het water kan worden bevestigd (niet zo bij meetstuwen/goten). De onderkant
van de buis kan open zijn, van boven wordt de buis afgesloten met een deksel. Deze afsluiting
mag echter niet volledig zijn, zodat in de buis wel de atmosferische druk blijft gehandhaafd.
Een druksensor wordt ook vaak aan het landhoofd van een kunstwerk bevestigd (niet zo bij
meetstuwen/goten) in plaats van in een peilbuis. Nadeel is dat golfslag invloed heeft, maar
dit wordt weer vereffend door het gemiddelde te nemen van een groot aantal waterstandssamples.
Drukopnemers bestaan altijd uit een mechanisch en een elektronisch gedeelte, die gevoelig
kunnen zijn voor temperatuurveranderingen, het in de tijd verslappen van de mechanische
componenten; verstopt raken van de ontluchtingscapillair bijvoorbeeld door vocht en blootstelling
aan drukken hoger of lager dan het opgegeven meetbereik. Voor het bereiken van een
zo groot mogelijke nauwkeurigheid is het daarom aan te raden, om het meetbereik van de
drukopnemer zo goed mogelijk in overeenstemming met de te meten waterhoogten te kiezen.
bOrrelbuiS
De borrelbuis is gebaseerd op de meting van de druk die nodig is om een belletje door een
opening van een meetbuis te persen tegen de waterdruk. De belletjes worden geproduceerd
met een kleine compressor die stikstof of lucht samenperst en dat met een constant debiet
door de opening stroomt. De druk die de gasbelletjes ondervindt, komt overeen met de hydrostatische
druk boven de uitstroomopening en wordt overgebracht op een manometer.
Voorkomen moet worden dat windgolven de meting beïnvloeden. Daartoe kan een demper
worden geïnstalleerd aan het eind van de meetbuis.
Borrelbuizen worden daar toegepast waar de opstelling van een vlotter of een drukdoos moeilijk
en/of duur is. Bij de spuisluis IJmuiden zijn borrelbuizen opgesteld in de spuikokers.
ulTrAgeluiD
Ultrasonore opnemers worden gebruikt voor continue metingen van de waterstand in
open waterlopen. De sensor, die wordt geplaatst boven het wateroppervlak (zonder contact
te maken), zendt ultrasone pulsen uit. Deze pulsen worden gereflecteerd door het wateroppervlak
en opgevangen door de sensor. De looptijd, dat wil zeggen de tijd tussen het uitzenden
en weer ontvangen van de gereflecteerde puls, wordt elektronisch gemeten. Deze looptijd
wordt omgevormd tot een uitgangssignaal, dat recht evenredig is met de afstand tot het
wateroppervlak, en dus ook met de waterstand. Door schuimvorming op het wateroppervlak
en golven kunnen problemen optreden, die kunnen worden ondervangen door de opnemer
in een peilbuis te plaatsen. Er zijn ook sensoren die onder de waterspie gel worden opgesteld.
Het meetprin cipe is hetzelfde, alleen is de voortplantings snelheid van de puls in water aanzienlijk
hoger (1450-1480 m/s) dan van die in lucht (330-340 m/s).
167

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Ultrasonore opnemers zijn gevoelig voor variaties in luchttemperatuur en vochtigheid en,
voor de onder water opgestelde typen, voor variaties in temperatuur, druk, zoutgehalte en de
aanwezig heid van luchtbellen. Deze factoren beïnvloeden de looptijd van de puls tussen de
sensor en de waterspiegel. De sensoren zijn goed bruikbaar, mits de afstand van de waterspiegel
tot de sensor niet te groot is en er voor temperatuurveranderingen wordt gecorrigeerd.
De afstand van de sensor tot de waterspie gel in relatie tot het meetbereik dient te worden
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
opgegeven door de leverancier. De meetnauwkeurigheid van een sensor is onder andere een
functie van deze factor.
Regelmatig Regelmatig schoonhouden schoonhouden van van de meetbuis de meetbuis is is noodzakelijk in in verband met met spinnen spinnen en spin- en spinrag
die de meting rag die de ongunstig meting ongunstig kunnen kunnen beïnvloeden. beïnvloeden.
Radar/DNR rADAr/Dnr
Radar kan Radar worden kan worden toegepast toegepast voor voor hoogtemeting. Het principe komt overeen met met de ultra- de ultrasone
hoogtemeting. sone hoogtemeting. Er worden Er worden korte korte pulsen pulsen uitgezonden, die teruggekaatst worden worden door het door het
wateroppervlak. wateroppervlak. De tijd De tussen tijd tussen het het verzenden en en het terugontvangen van van de de puls puls is de is loop- de looptijd.
Deze tijd tijd. is Deze bepalend tijd is bepalend voor de voor hoogte de hoogte van de van waterstand. de waterstand. De De relatie tussen de de gemeten tijd tijd t en
de afstand t en L de van afstand de sensor L van de tot sensor het tot waterniveau het waterniveau is als is volgt: als volgt:
L
t = (7-22) (7-22)
c
Daarin is Daarin c de is lichtsnelheid. c de lichtsnelheid.
Het belangrijkste Het belangrijkste verschil verschil met met conventionele radar, radar, is is de afstand waarover gemeten gemeten wordt. wordt. De
te meten De te afstand meten afstand is kort, is waardoor kort, waardoor er een er een andere (kortere) pulsbreedte nodig nodig is. Dit is. om Dit te om te
voorkomen voorkomen dat het dat front het front van van de de puls puls alweer bij de de ontvanger teruggekeerd teruggekeerd is, terwijl is, terwijl het eind het eind
van de van puls de nog puls niet nog uitgezonden niet uitgezonden is. is. Bij Bij niveaumetingen wordt meestal een een pulsbreedte pulsbreedte van van 1
ns (nanoseconde) 1 ns (nanoseconde) gebruikt. gebruikt. Een ander Een ander belangrijk verschil is is dat bij niveaumetingen alleen alleen een
afstandsmeting een afstandsmeting wordt gedaan, wordt gedaan, terwijl terwijl bij bij conventionele radar ook ook de de richting richting en soms en de soms de
snelheid snelheid wordt wordt gemeten. gemeten. Voor Voor de de draaggolf is wettelijk vastgelegd dat bij dat niveaumetingen bij niveaumetingen een een
frequentie frequentie van 5,8 van GHz 5,8 gebruikt GHz gebruikt dient dient te worden. te worden.
Een bijzonder Een bijzonder voordeel voordeel van van meting meting met met radar, is is dat dat elektromagnetische golven golven geen medium geen medium
nodig hebben nodig hebben om zich om zich voort voort te te planten, en en geluid geluid wel. wel. Daardoor Daardoor kan de sensor kan de opgesteld sensor wor- opgesteld
worden den buiten buiten het te te meten meten water, water, bijvoorbeeld bijvoorbeeld achter glas achter of een andere glas of stof een die elektromag- andere stof die
elektromagnetische netische golven golven doorlaat. doorlaat. Daardoor Daardoor is dit type is niveaumeter dit type niveaumeter geschikt voor geschikt toepassing voor in toepassing
de
in de industrie.
De Rijkswaterstaat De Rijkswaterstaat Digitale Digitale Radarmeter Radarmeter (DNR) (DNR) is is gebaseerd op op dit dit principe en en wordt wordt vrijhan- vrijhangend
of in een gend peilbuis of in een toegepast. peilbuis toegepast.
7.4.3 iSO-STAnDAArDen
ISO-standaarden
De ISO-standaarden die betrekking hebben op waterstandsmetingen zijn de volgende:
De ISO-standaarden
• ISO 1100-1
die betrekking
Establisment
hebben
and operation
op waterstandsmetingen
of a gauging station
zijn de volgende:
•
• ISO 4373
ISO 1100-1
Water level measuring devices
Establisment and operation of a gauging station
• ISO 4373 Water level measuring devices
168
2

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
7.5 DiepTe- en pOSiTiemeTingen
Een goede kennis van het doorstroomprofiel is essentieel voor bepaling van het debiet. Inmeten
van het dwarsprofiel kan met traditionele methoden of met behulp van echoloding
(par. 7.5.1). De traditionele methoden die gebruik maken van staven, kabels en gewichten
is beschreven in de ISO 3454. Voor verdere uitleg wordt naar deze publicatie verwezen. Het
gebruik van diverse toepassingen van GPS is beschreven in par. 7.5.2.
Voor een aantal meetmethoden is het nodig de positie te kennen van het meetinstrument en
de snelheid van het meetinstrument ten opzichte van de bodem (par. 7.5.2 en 7.5.3). Dit geldt
voor de velocity-area methode en de Doppler methode. In apparatuur die voor deze meetmethoden
wordt gebruikt kan ook een dieptemeting zijn ingebouwd, doorgaans op basis van
echoloding.
7.5.1 echOlODing (Single-beAm)
Echoloding is de gangbare methode om de bodem van een rivier op te nemen. Met een geluidssignaal
(bundel) vanaf de zijkant van een vaartuig wordt de diepte bepaald op basis van de
tijd die verstrijkt tussen het zenden en ontvangen van het signaal. Gezien de snelle transmissietijd
van het akoestisch signaal wordt een praktisch continue meting van de waterbodem
verricht.
De meting moet worden aangevuld met de diepte die de zender in het water steekt. Het nulpunt
van de echoloder dient aan het begin van de loding te worden opgemeten en gecalibreerd.
Wanneer gebruik gemaakt wordt van één bundel spreekt men van single-beam echoloding.
Deze methode volstaat voor het opnemen van het profiel ten behoeve van de praktijk van
het debietmeten voor rivieren. Om de bodemligging te peilen wordt tegenwoordig gebruik
gemaakt van multi-beamsystemen die in een keer een brede stroom van de bodem meten.
Figuur 7-28 Single-beAm echOlODing
Zoals bij alle akoestische metingen varieert de snelheid van geluid in water met de watertemperatuur
en de dichtheid.
Echoloders werken met een frequentie van 30 en/of 210 kHz. De hoge frequentie levert de
bovenlaag van de bodem, ongeacht de samenstelling. Bij een zachte sliblaag dringt de lage
frequentie verder door in de sliblaag en kan de ligging van de harde bodem worden bepaald.
169

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Voor de positiebepaling van het vaartuig en conversie van de gemeten waarden naar de NAPreferentie
wordt kinematische DGPS (zie par. 7.5.2) toegepast.
7.5.2 DgpS
Het GPS (Global Positioning System) is gebaseerd op een wereldwijd driedimensionaal referentiesysteem
en de constellatie van 24 satellieten die op een afstand van 20.000 km boven de
aarde een positie hebben. De satellieten fungeren als referentiepunten voor ontvangers op de
grond die met behulp van triangulatie hun positie bepalen.
FOTO 7-6 lAnDmeTen meT gpS (FOTO: AquAviSiOn)
GPS wordt bij het debietmeten voor verschillende doeleinden gebruikt:
• Het meten van de dwarsdoorsnede en lengteverloop van een rivier/waterloop;
• Voor positievastlegging bij een aantal meetmethoden zoals de velocity-area methode en
de Doppler methode.
De nauwkeurigheid loopt van 100 m met één ontvanger tot 1 cm met twee ontvangers op
basis van Differential GPS (DGPS). Onderscheid is te maken in het x,y-vlak en de hoogte (h). De
nauwkeurigheid van een gewone GPS voor de hoogte is in de praktijk onvoldoende (1-5 cm)
voor nauwkeurige hoogtebepalingen voor bijvoorbeeld het inmeten van peilschalen.
De basis van GPS is de triangulatie met de satellieten. Hiertoe meet een GPS ontvanger de
afstand gebruikmakend van de reistijd van radiosignalen. Om deze tijd te meten is een zeer
nauwkeurige timing nodig voor de GPS, waarbij exact bekend moet zijn waar de satelliet in
de ruimte gepositioneerd staat. Er moet gecorrigeerd worden voor vertraging die het radiosignaal
oploopt als het zich voortplant door de atmosfeer.
DGPS maakt gebruik van twee ontvangers, één op een vaste positie en één die gebruikt wordt
voor de feitelijke positiemeting met een communicatieverbinding met de vaste ontvanger.
De mobiele ontvanger moet verbonden zijn met tenminste vier satellieten om de hoge nauwkeurigheid
van 1 cm het te bereiken. In een omgeving met hoge gebouwen of veel bomen kan
dit een probleem zijn.
Kinematische DGPS metingen maken gebruik van het real-time kinematic (RTK) positioneringssysteem
en leveren zeer hoge nauwkeurigheid (10 tot 100 maal nauwkeuriger dan conventionele
DGPS). Hierbij levert de referentieontvanger real time een correctiesignaal op het
170

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
GPS-signaal, waardoor de mobiele ontvanger zijn positie direct nauwkeurig kan bepalen,
binnen een straal van 20 tot 30 km van de referentieontvanger.
De conversie van DGPS data naar locale x,y,h waarden (NAP en Rijksdriehoeksnet) loopt via
het NETPOS positioneringssysteem. De NETherlands POsitioning Service (NETPOS) is een GPSreferentienetwerk
van het Kadaster voor RTK-metingen van het Kadaster. Met het ministerie
van Verkeer en Waterstaat (V&W) is een licentieovereenkomst gesloten; V&W wordt hierin
vertegenwoordigd door de Adviesdienst Geo-informatie en ICT (AGI):
• Het gebruik van NETPOS is voorbehouden aan Kadaster en V&W.
• NETPOS is gepositioneerd binnen de Rijksdriehoeksmeting van het Kadaster.
• Het levert een correctiesignaal op het GPS-signaal voor landmeters.
• Dit signaal is continu beschikbaar, maar support is alleen beschikbaar tijdens kantooruren
(zie Contact in Main Menu voor de tijden).
• NETPOS maakt gebruik van een netwerkoplossing (in plaats van een enkel referentiestation).
• Dit geeft een precisie van enkele centimeters: 1 cm in horizontale richting en 3 cm in de
hoogte (maximale standaardafwijking in ETRS89).
• Naast GPS wordt ook het Russische GLONASS ondersteund en in de toekomst het Europese
Galileo.
Meer informatie over positionering, ook over de meer traditionele methoden, is te vinden in
[Lit. 24] en verder bij de aanbieders van de betreffende instrumenten.
7.5.3 bOTTOm-TrAcK
Een ADCP is uitgerust met bottom-track om een nulreferentie te bepalen waaraan de gemeten
stroomsnelheden in de cellen worden gerelateerd. Uitgegaan wordt van een stilstaande
bodem. In dat geval is de gemeten snelheid per cel de ‘werkelijke’ stroomsnelheid. Als een
rivier- of beekbodem bestaat uit los-korrelig materiaal en de stroomsnelheden zijn dusdanig
hoog dat sedimenttransport optreedt, dan wordt met de bottom-track gemeten ten opzichte
van een bewegende bodem. De gemeten stroomsnelheden worden dan onderschat. Of de
bodem beweegt kan worden geconstateerd door het varen in een lus van oever naar oever
of met behulp van een DGPS (par. 7.5.2) op het meetvaartuig. Daarmee kan de snelheid van
de bodemlaag worden bepaald. Op beide wijzen kan voor de bewegende bodemlaag worden
gecorrigeerd. In de vakliteratuur is veel te vinden over bottom-track (J. of Hydr. Engineering,
ASCE, December 2007).
7.5.4 iSO-STAnDAArDen
De ISO-standaarden die betrekking hebben op diepte- en positiemetingen zijn de volgende:
• ISO 3454 Direct depth sounding and suspension equipment (rods, cables and weights)
• ISO 4366 Echosounders for water depth measurements
• ISO 6420 Position fixing equipment for hydrometric boats (description and selection of
instruments)
171

8
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
meetonnaUwkeUrigHeid
Een belangrijke vraag die gesteld moet worden voorafgaand aan de opzet van een meetplan of
meetopstelling is: “Wat is de nauwkeurigheid van het debiet dat we gaan bepalen?”
In dit hoofdstuk staat het begrip onnauwkeurigheid centraal. Men spreekt vaak over de nauw-
keurigheid van een meetresultaat waar het in feite de onnauwkeurigheid of betrouwbaar-
heidsband van een gemeten grootheid betreft. Een voorbeeld: De gemeten stroomsnelheid is
1 m/s ± 0,05 m/s. De toevoeging ± 0,05 m/s is de onzekerheid rond de gevonden meetwaarde
van 1 m/s door verschillende oorzaken waarop in dit hoofdstuk uitgebreid wordt ingegaan.
We vermoeden dat de gemeten snelheid ligt tussen 0,95 m/s en 1,05 m/s met een verwachtingswaarde
van 1 m/s en een onnauwkeurigheid van 0,05 m/s rond deze waarde.
In dit hoofdstuk zijn de volgende onderwerpen behandeld:
• Soorten onnauwkeurigheid als gevolg van systematische fouten en toevallige fouten.
• Onnauwkeurigheid van meetinstrumenten.
• Onnauwkeurigheid van de meetmethode.
• Onnauwkeurigheid van de verwerkingsmethode.
• Methode om vanuit een gewenste onnauwkeurigheid een meetopstelling te ontwerpen.
8.1 SOOrTen OnnAuWKeurigheiD
Bij de bepaling van een debiet is naast de grootte van het debiet de totale fout van het debiet
van belang. De gemeten grootheden waarmee het debiet is bepaald hebben ieder een meetfout.
Daarnaast worden fouten geïntroduceerd bij de sommatiemethode waarmee het debiet
uit de stroomsnelheidsmetingen is bepaald. De gemeten grootheden en stappen van de sommatiemethode
die een grote meetfout hebben, dragen uiteraard het sterkst bij aan de totale
fout. Het zal duidelijk zijn dat een foutenanalyse vooraf, inzicht oplevert in de grootste bijdragen
aan de totale fout. Daarmee is het meetplan, de meetopstelling, de instrumentkeuze
of de sommatiemethode te optimaliseren teneinde de fouten, en daarmee de totale fout, te
minimaliseren. Onderscheid is te maken in:
• Systematische fouten: Bij dit soort fouten is er sprake van een op een of andere wijze
regelmatige afwijking van de werkelijke waarde. Dit type fouten komt aan het licht bij
herijken van een meetinstrument, meten met een ander instrument in een meetopstelling
en bij het vergelijken van resultaten van verschillende meetmethoden onderling.
Deze fouten zijn typisch voor meetinstrumenten, meetopstellingen en de verwerking van
meetresultaten. Deze fout is over de gehele meetduur absoluut of procentueel even groot
of hangt af van de meetwaarde (bijvoorbeeld groot bij lage snelheid en klein bij hoge
snelheid).
• Toevallige fouten: Dit type fouten heeft een stochastisch karakter en is dus onvoorspelbaar.
Veelal is er een fysische oorzaak aan te wijzen zoals turbulente stroming, (lucht)drukvariaties,
wind, enzovoorts. Deze fouten zijn wel te schatten als er voldoende metingen
voorhanden zijn zodat mogelijk voor de fout kan worden gecorrigeerd. Deze fouten zijn
172

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
typisch voor de uitkomst van een meetinstrument voor stroomsnelheid of waterstand.
Deze fout wordt uitgedrukt als de standaardafwijking s of variantie s2 van het signaal
over de gehele meetduur T.
Figuur 8-1 principe SySTemATiSche FOuT en TOevAllige FOuT
Naar oorsprong zijn de volgende fouten te onderscheiden:
• Fouten ten gevolge van het meetinstrument. Een meetinstrument is bedoeld om zuiver
te meten binnen een bepaald meetbereik waarvoor een bepaalde nauwkeurig wordt gegarandeerd
door de fabrikant. Uiteraard ontstaat er altijd een toevallige fout aangezien de
meting van het instrument door mechanische, elektromagnetische of akoestische verstoringen
wordt beïnvloed. Een fout door bijvoorbeeld opstuwing of stroomafbuiging rond
een meetinstrument is een systematische fout, maar fabrikanten hebben het instrument
daarvoor meestal bij de referentiemetingen gecorrigeerd.
• Fouten ten gevolge van de meetmethode: Dit soort fouten valt onder de systematische
fouten. De keuze van de meetraaien en de meetpunten waar wordt gemeten, bepaalt hoe
nauwkeurig een snelheidsverloop in een dwarsdoorsnede wordt gemeten. Duidelijk is dat
twee meetpunten in een verticaal minder informatie bevatten over het snelheidsprofiel
dan drie of meer meetpunten in een verticaal. Hetzelfde geldt voor waterstandsmetingen
en bodempeilingen.
• Fouten ten gevolge van de verwerkingsmethode: Het sommeren van afzonderlijke snelheidsmetingen
kan op verschillende wijze gebeuren. Een gebruikelijke manier is het
trekken van een polynoom door de meetpunten. Deze polynoom benadert het werkelijk
opgetreden snelheidsverloop zo goed mogelijk, maar de fout die optreedt bij deze verwerkingsmethode
is in principe een systematische fout. Het is lastig deze fout te bepalen
aangezien het kiezen van een andere polynoom ook een systematische fout oplevert.
Alleen met het op een andere wijze of bij gebruik van een meetmethode met meerdere
meetpunten is het mogelijk de systematische van de eerste methode te schatten. Een meer
verfijnde meetmethode of verwerkingsmethode heeft uiteraard ook een systematische
fout. Hetzelfde geldt voor meetmethodes waarbij het verloop van de waterspiegel wordt
gemeten of waarbij de bodemligging wordt gepeild. Ook daarbij wordt het wateroppervlak
en het bodemverloop in de meetraai veelal benaderd door een polynoom of rechte
lijnstukken.
173

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
8.2 OnnAuWKeurigheiD meeTinSTrumenTen
De onnauwkeurigheid van meetinstrumenten wordt door de fabrikant opgegeven samen met
het meetbereik en de omstandigheden waaronder een meetinstrument optimaal functioneert
en reproduceerbare resultaten oplevert.
Een indruk van de werkbare onnauwkeurigheid van verschillende soorten meetinstrumenten
is hieronder gegeven:
• In ISO 748 is aangegeven dat bij het mechanisch meten van de afstand een relatieve fout
van 0,3% is toegestaan voor afstanden van 0 tot 100 m en 0,5% voor een afstand van 250 m.
Afstanden gemeten met een elektronisch instrument hebben een karakteristieke relatieve
fout van 0,5% tot 1% waarbij een vaste fout van 0,5 m tot 2 m moet worden geteld. Dus
voor afstanden van 100 m tot 200 m is de (relatieve) vaste fout 0,5% tot 1% en is vergelijkbaar
met de relatieve fout.
• Het onnauwkeurigheid bij het meten van de waterdiepte met een meetlat, akoestische
puls of echolood hangt sterk af van de samenstelling en opbouw van de bodem. Een lat of
signaal dringt over enige afstand in de bodem. Als maat wordt een relatieve fout van 1%
geaccepteerd.
• Mechanische snelheidsmeetinstrumenten hebben een gemiddelde variatiecoëfficiënt
(standaardafwijking gedeeld door gemiddelde) van 1%. Bij lage stroomsnelheden van
0,2 m/s loopt de relatieve fout op tot 5% en bij hoge stroomsnelheden van 2,5 m/s neemt
de fout af tot 0,5%.
• Elektro-magnetische snelheidsmeetinstrumenten hebben een relatieve fout van minstens
1%. Bij lage stroomsnelheden van 0,02 m/s loopt de relatieve fout op tot 10% en bij 0,1 m/s
is de fout 3%.
• Akoestische snelheidsmeetinstrumenten (ADM’s) bepalen de snelheid met een onnauwkeurigheid
van 0,2% (instrumentfout). De debietwaarden hebben een minimum relatieve
fout van circa 5% bij een goed gecalibreerde opstelling. Bij lage stroomsnelheden is
de fout groter dan bij hoge stroomsnelheden. Bij langdurige lage stroomsnelheden wordt
soms een dubbel meetkruis ingezet. Het debiet wordt berekend door de gemeten stroomsnelheid
te vermenigvuldigen met de K-factor en het doorstroomoppervlak. De K-factor
moet voor het gehele waterstandsbereik bepaald worden. De meetlocatie dient zo gekozen
te zijn dat de K-factor voor het gehele afvoerbereik geldig is.
• Varende akoestische Doppler-meetinstrumenten kunnen de stroomsnelheid lokaal met
hoge nauwkeurigheid meten, mits de stroomsnelheid hoger is dan 0,05 m/s. Het debiet
afgeleid uit een meting langs een meetraai met dit instrument heeft een minimum haalbare
onnauwkeurigheid van 5%. Met name de onbemeten zones in het dwarsprofiel nabij
de bodem, wateroppervlak en oevers dragen bij aan deze onnauwkeurigheid evenals het
vaststellen van de absolute snelheidsreferentie (bottom-track).
• Horizontaal geplaatste akoestische Dopplermeetinstrumenten kunnen de stroomsnelheid
lokaal nauwkeurig meten. Het debiet afgeleid uit een meting met een horizontale
akoestische Doppler-meetinstrument heeft een maximaal haalbare onnauwkeurigheid
van ongeveer 10%. De gemeten stroomsnelheid in een of meerdere lagen wordt met een
K-factor en het doorstroomoppervlak omgerekend naar een debiet. Met name de gevoeligheid
voor de condities in de waterloop (afhankelijkheid van geluidssnelheid, gevoelig voor
gradiënten in temperatuur, dichtheid en sediment) dragen bij aan deze onnauwkeurigheid
evenals het vaststellen van de K-factor.
• Waterstandsmetingen kunnen met de gebruikelijke meetinstrumenten binnen 1 mm of
minder nauwkeurig worden gemeten. Meestal draagt de onnauwkeurigheid in de water-
174

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
stand veel minder bij aan de totale onnauwkeurigheid van een debietmeting. De bodemligging,
niet bemeten zones en de stroomsnelheidsmetingen dragen meer bij aan de
onnauwkeurigheid.
• Klepstandsmetingen kunnen binnen 1 mm of minder nauwkeurig worden gemeten. Bij
kleppen kan doorbuiging of scheefstand van de klep ten gevolge van de belasting van het
overstortende water bijdragen aan de fout in het debiet. In de formule wordt uitgegaan
van een horizontale klep terwijl dat in werkelijkheid niet zo is. Verder kan vervuiling door
drijfvuil de klepstandmeting beïnvloeden.
8.3 OnnAuWKeurigheiD meeTmeThODe
Bij het uitvoeren van stroomsnelheidsmetingen treden naast de meetfout ten gevolge van het
meetinstrument drie andere typen fouten op:
• Fouten ten gevolge van een te beperkte meetduur. De redelijke meetduur op een meetpunt
is 30 s voor hoge stroomsnelheden en 60 s voor lage stroomsnelheden. Daarmee bereikt de
meetfout een acceptabele waarde zoals blijkt uit ervaring.
• Fouten ten gevolge van een te beperkt aantal meetpunten in een verticaal. Afhankelijk van
de verwerkingsmethode. De manier waarop een snelheidsprofiel door de gemeten punten
wordt getrokken, bepaalt in sterke mate de fout. Afhankelijk van het aantal meetpunten
is de variatiecoëfficiënt 3% tot 8%.
• Fouten ten gevolge van de benadering van het bodemverloop in een meetraai en het
horizontale verloop van de stroomsnelheden in de meetraai. In de praktijk treden beide
fouten simultaan op. De keuze van het aantal verticalen in een meetraai hangt af van de
beoordeling van het dwarsprofiel en het riviertraject waarin wordt gemeten. De volgende
criteria kunnen bij de keuze van het aantal verticalen worden gehanteerd:
• Verticalen met een vaste gelijke tussenafstand. Het aantal verticalen ligt vast. Deze
aanpak is geschikt voor een gelijkmatig verlopende bodemligging in de meetraai waarbij
het debiet door iedere verticaal gelijk wordt verondersteld.
• Verticalen met variërende afstand waarbij de tussenafstand afhangt van het verloop
van de bodem in de meetraai. Het debiet per verticaal mag onderling niet te veel
variëren.
De variatiecoëfficiënt is 1,5% tot 8% afhankelijk van het aantal verticalen.
Fouten in gemeten stroomsnelheden treden ook op als een gevolg van:
• Passerende schepen. Voor de meeste meetlocaties wordt de eis gesteld dat de scheepvaart
nauwelijks invloed mag hebben op de meetresultaten. Passerende motorschepen laten
een bellenspoor achter dat met name het signaal van akoestische en elektromagnetische
instrumenten beïnvloedt. De enige remedie is een langere meetduur, langer dan de
passeer tijd van een schip zodat een effectieve minimum meetduur van bijvoorbeeld
60 s resteert.
• Sedimenttransport beïnvloedt het signaal van akoestische en elektromagnetische instrumenten
en kan het signaal belemmeren of verstoren.
• Temperatuurs- en dichtheidsverschillen beïnvloeden het signaal van akoestische en elektromagnetische
instrumenten. Sommige meetinstrumenten compenseren automatisch
of na calibratie (testmeting) voor dit effect. Bij de verwerking van de stroomsnelheden in
een verticaal of meetraai moet rekening worden gehouden met (een sterk) verloop van de
dichtheid van het water aangezien het debiet in principe een massa flux is.
175

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
8.4 OnnAuWKeurigheiD verWerKingSmeThODe
De verwerkingsmethode van gemeten stroomsnelheden volgens de standaard velocity-area
methode tot een debiet, levert ook een fout op. Deze fout bestaat uit de volgende bijdragen:
• De benadering van het stroomsnelheidsprofiel in een verticaal door een polynoom. Deze
fout is moeilijk te bepalen aangezien het werkelijk opgetreden snelheidsprofiel in de verticaal
onbekend is. Veelal wordt een logaritmisch snelheidsprofiel aangenomen of een
machtsprofiel, maar beide profielen worden met coëfficiënten afgeregeld om zo goed
mogelijk door de beschikbare meetpunten te gaan.
• Het aantal meetpunten in een verticaal. Dit bepaalt in sterke mate de nauwkeurigheid van
de gemiddelde stroomsnelheid over de verticaal. In Tabel 8-1 zijn de fouten samengevat.
TAbel 8-1 vAriATiecOëFFiciënT AlS FuncTie vAn heT AAnTAl meeTpunTen in een verTicAAl
aantal punten
in verticaal
1
1
2
3
4
5
176
formule gemiddelde snelheid
v = v gem 0,6
v = 0,96 v gem 0,5
v = 0,5( v + v )
gem 0,2 0,8
v = 0,25 v + 0,5 v + v gem 0,2 0,6 0,8
v = 0,25( v + v + v + v )
gem 0,2 0,7 0,7 0,9
v = 0,1 v +0,3 v + 0,2 v + 0,3 v + 0,1 v gem opp 0,2 0,6 0,8 bod
variatiecoëfficiënt
r = s/m [%]
opmerkingen:
v is de stroomsnelheid 0,6 maal de locale waterdiepte onder de waterspiegel
0,6
3 meetpunten in een verticaal wordt veelal gezien als een praktische en betrouwbare methode, als het snelheidsprofiel met een machtsprofiel
kan worden benaderd
Voor het aantal verticalen in een meetraai is het lastiger een algemene uitspraak te doen.
Afhankelijk van de dwarsdoorsnede en het verloop van de stroomsnelheid in horizontale
richting zijn meer of minder verticalen benodigd. In de praktijk is het minimum vereiste
aantal verticalen in een meetraai 5 à 7. Rijkswaterstaat stelt 15 verticalen als minimum op de
Rijn en Maas. Leidend is dat het snelheidsprofiel in dwars op de as van de waterloop goed kan
worden bemeten. Nabij de oevers loopt de stroomsnelheid terug zodat daar meer verticalen
nodig zijn dan nabij de as. Voor een ideale meetlocatie en equi-distante meetverticalen is de
relatieve fout in het debiet weergegeven in Tabel 8-2 samengevat.
TAbel 8-2 vAriATiecOëFFiciënT AlS FuncTie vAn heT AAnTAl equiDiSTAnTe meeTverTicAlen in een meeTrAAi
aantal meetverticalen variatiecoëfficiënt r = s/m [%]
5
6
10
15
20
25
8,2
6,5
4,9
4,8
3,0
2,7
4,2
3,7
2,6
2,0
1,7
1,5

15
2,0
15
2,0
aantal meetverticalen 15
20
5
variatiecoëfficiënt 2,0
1,7
4,2 r = σ/μ [%]
20
1,7
20
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten 25
6 5
1,7
in open waterlopen
1,5
3,7 4,2
25
1,5
25 10
Tabel 8-2 Variatiecoëfficiënt als 6
1,5 2,6
functie van het aantal equidistante 3,7 meetverticalen in een meetraai
Tabel 8-2 Variatiecoëfficiënt als functie van het aantal equidistante meetverticalen in een meetraai
Tabel 8-2 Variatiecoëfficiënt als 15 10 functie van het aantal equidistante 2,0 2,6 meetverticalen in een meetraai
20 15
1,7 2,0
8.5 Bepalen onnauwkeurigheid debiet
8.5 bepAlen 8.5 Bepalen OnnAuWKeurigheiD onnauwkeurigheid debiet
8.5 Bepalen onnauwkeurigheid 25 DebieT
20
debiet 1,5 1,7
Voor het bepalen van de onnauwkeurigheid van het debiet, zoals dat uit snelheidsmetingen
Voor Tabel 8-2 het bepalen Variatiecoëfficiënt van de onnauwkeurigheid als 25 functie van het van aantal het equidistante debiet, 1,5 zoals meetverticalen dat uit snelheidsmetingen in een meetraai
Voor het bepalen van de onnauwkeurigheid van het debiet, zoals dat uit snelheidsmetingen
is
is
afgeleid, Voor het is bepalen afgeleid, wordt van de wordt de
afgeleid, wordt de
standaardafwijking de onnauwkeurigheid standaardafwijking van
standaardafwijking
van van het
van
de de debiet, gemeten
de
gemeten zoals grootheden dat
gemeten
grootheden uit snelheidsmetingen gebruikt.
grootheden
gebruikt. De standaard-
gebruikt.
De is
Tabel 8-2 Variatiecoëfficiënt als functie van het aantal equidistante meetverticalen in een meetraai De
standaardafwijking afgeleid, wordt de
standaardafwijking s is
is
gedefinieerd standaardafwijking
gedefinieerd
als
als
de
de
wortel van
wortel
uit de
uit
de
de
variantie, gemeten grootheden gebruikt. De
8.5 Bepalen afwijking s is gedefinieerd onnauwkeurigheid als de wortel uit de debiet variantie,
variantie,
standaardafwijking s is gedefinieerd als de wortel uit de variantie,
8.5 Bepalen N
2 1 onnauwkeurigheid N 2
debiet
Voor het s 2bepalen
s = 1 van
= ∑ ( xi
− x)
2
N de onnauwkeurigheid van het debiet, zoals dat uit snelheidsmetingen (8-1)
2 N
1
−1
∑ ( x − )
(8-1) is
− i=
1
i x 2
(8-1)
afgeleid, s = N 1 i∑
= 1(
xi
− x)
(8-1)
Voor het bepalen wordt
N −van
de
1 de standaardafwijking onnauwkeurigheid van van het de debiet, gemeten zoals dat grootheden uit snelheidsmetingen gebruikt. De is
i=
1
standaardafwijking
waarin afgeleid, N waarin = wordt het aantal meetwaarden, xi waarin N
N = de s het is aantal gedefinieerd standaardafwijking meetwaarden, als de wortel
= het aantal meetwaarden,
= meetwaarde, xvan = meetwaarde, uit de de variantie,
i gemeten = teller en de gemiddelde waarde, ook
xi = meetwaarde, i
i = teller grootheden en de gemiddelde gebruikt. waarde, De ook
i = teller en de gemiddelde waarde, ook
standaardafwijking waarin wel
wel
de
de
verwachtingswaarde N = het aantal meetwaarden,
verwachtingswaarde
genoemd, xi wel de verwachtingswaarde = meetwaarde, i = teller en de gemiddelde waarde, ook
N
2 1
s is gedefinieerd
genoemd, 2 genoemd, als de wortel uit de variantie,
wel de verwachtingswaarde s = ∑ ( x − genoemd, )
1 N
i x
(8-1)
N
x = 1 N −1
iN
2 1 = 1 2
s = ∑ N xi
(8-2)
N
1 ∑ x ∑ ( x
i=
1
i i − x)
(8-2) (8-1) (8-2)
x = N i∑
= 1xi
(8-2)
waarin N
N −1
= het N aantal i=
1meetwaarden,
xi = meetwaarde, i = teller en de gemiddelde waarde, ook
i=
1
waarin Bij wel
Bij
het de verwachtingswaarde
het N samenstellen
samenstellen
van
van
de genoemd,
de
totale
totale
onnauwkeurigheid
onnauwkeurigheid
wordt
wordt
de
de
relatieve
relatieve
standaardafwijking
Bij = het samenstellen aantal meetwaarden, van de totale xi = onnauwkeurigheid meetwaarde, i = teller wordt en de de relatieve gemiddelde standaardafwijking
waarde, ook
gebruikt, Bij het samenstellen
gebruikt,
ook
ook
wel
wel
de
de
variatiecoëfficiënt van de totale onnauwkeurigheid
variatiecoëfficiënt
genoemd, wordt de relatieve standaardafwijking
wel de verwachtingswaarde 1 N
genoemd, genoemd,
gebruikt, gebruikt,
xook
= wel ∑ xde
ook
i
variatiecoëfficiënt wel de variatiecoëfficiënt genoemd, genoemd,
(8-2)
s
r = sN1
iN=
1
r x = s ∑ x
(8-3)
i
(8-3) (8-2)
r = x
(8-3)
Bij het samenstellen N i=
1 van de totale onnauwkeurigheid wordt de relatieve standaardafwijking (8-3)
x
Deze
Deze
gebruikt, Bij het
definities
definities samenstellen ook wel gelden
gelden
de variatiecoëfficiënt van
voor
voor de
alle
alle totale
soorten
soorten onnauwkeurigheid genoemd, stochastische
stochastische
verdelingen
verdelingen wordt de
van
van relatieve
een
een
gemeten
gemeten standaardafwijking
grootheid.
grootheid.
Veelal Deze definities wordt uitgegaan gelden voor van een alle normale soorten stochastische verdeling (Gauss-verdeling) verdelingen van van een de gemeten meetreeks grootheid.
Veelal gebruikt,
Deze
wordt ook
en géén
suitgegaan
wel
definities
de variatiecoëfficiënt
gelden voor alle
van een normale genoemd,
soorten stochastische verdelingen van een gemeten groot-
verdeling (Gauss-verdeling) van de meetreeks en géén
correlatie Veelal wordt r
correlatie heid. = tussen uitgegaan
tussen Veelal de
de wordt verschillende van
verschillende uitgegaan
een normale grootheden.
grootheden. van
verdeling
een normale In (Gauss-verdeling)
In
de
de verdeling Bijlage
Bijlage (Gauss-verdeling) zijn de van achtergronden de meetreeks
zijn de achtergronden van de
en
meetreeks van (8-3) géén
van
de
de
foutenanalyse correlatie tussen xs
behandeld. de verschillende grootheden. In de Bijlage zijn de achtergronden van de
foutenanalyse r en = géén behandeld. correlatie tussen de verschillende grootheden. In de Bijlage zijn de achtergronden (8-3)
foutenanalyse Deze definities x behandeld.
van de foutenanalyse
gelden voor alle
behandeld.
soorten stochastische verdelingen van een gemeten grootheid.
De stochastische fout ri De
Veelal Deze stochastische definities wordt uitgegaan gelden fout
die met de meetinstrumenten wordt gemaakt, is de instrumentele fout
ri voor van
die
een alle met
normale soorten de meetinstrumenten stochastische verdeling (Gauss-verdeling) verdelingen wordt gemaakt, van van een is
de
de gemeten meetreeks
instrumentele grootheid. en géén
fout
De correlatie in
in
de stochastische
de
gemeten
gemeten
stroomsnelheid, fout ri die met
stroomsnelheid,
of de
of
waterdiepte meetinstrumenten
waterdiepte
en
en
breedte wordt
breedte
als
als
een gemaakt,
een
afstandsmeter is de instrumentele
afstandsmeter
wordt
wordt
gebruikt. fout
Veelal wordt tussen de verschillende grootheden. In de Bijlage zijn de achtergronden
gebruikt.
van de
in de gemeten De stochastische uitgegaan van
stroomsnelheid, fout een r normale
of die waterdiepte met verdeling de meetinstrumenten (Gauss-verdeling)
en breedte als een wordt van
afstandsmeter gemaakt, de meetreeks is wordt de instrumentele
en géén
foutenanalyse behandeld. i gebruikt.
correlatie tussen de verschillende grootheden. In de Bijlage zijn de achtergronden van de
fout in de gemeten stroomsnelheid, of waterdiepte en breedte als een afstandsmeter wordt
foutenanalyse
Onderstaand
Onderstaand
wordt
wordt behandeld.
per
per
meetmethode
meetmethode
aangegeven
aangegeven
hoe
hoe
de
de
onnauwkeurigheid
onnauwkeurigheid
van
van
het
het
debiet
debiet
kan
kan
De worden Onderstaand
worden
stochastische berekend. gebruikt. wordt per meetmethode aangegeven hoe de onnauwkeurigheid van het debiet kan
berekend.
fout ri die met de meetinstrumenten wordt gemaakt, is de instrumentele fout
worden berekend.
De in de stochastische gemeten stroomsnelheid, fout ri die met of de waterdiepte meetinstrumenten en breedte wordt als een gemaakt, afstandsmeter is de instrumentele wordt gebruikt. fout
Het debiet bepaald met de 'velocity area' methode in een meetraai wordt berekend als,
in de Het gemeten
Onderstaand
debiet bepaald stroomsnelheid,
wordt per
met de 'velocity of
meetmethode
waterdiepte area' methode en
aangegeven
breedte in een als
hoe
een
de onnauwkeurigheid
meetraai afstandsmeter wordt berekend wordt
van
gebruikt.
het debiet
als,
Onderstaand Het debiet bepaald met de 'velocity area' methode in een meetraai wordt berekend als,
Q
kan
Q = A
worden wordt per
A ⋅ v
berekend. meetmethode aangegeven hoe de onnauwkeurigheid van het debiet kan
vgem
met A = b ⋅ d
(8-4)
worden gem met A = b ⋅ d
(8-4)
Onderstaand berekend. Q = Awordt
⋅ vgem
per met meetmethode A = b ⋅ d aangegeven hoe de onnauwkeurigheid van het debiet (8-4) kan
worden met b = breedte en d = waterdiepte. De totale stochastische fout in het debiet rQ met b = berekend. •breedte Het debiet en d bepaald = waterdiepte. met de ‘velocity De totale area’ stochastische methode in een fout meetraai in het debiet wordt berekend van een
rQ van een als,
'velocity met Het b = debiet
'velocity
area' breedte
area'
debietmeting bepaald en d met = waterdiepte. de
debietmeting
in
in
een 'velocity
een
meetraai area' De totale
meetraai
is, methode stochastische in een meetraai fout in wordt het debiet berekend rQ als, van een
is,
'velocity area' debietmeting in een meetraai is,
Het debiet Q = A ⋅bepaald
v2
2 2 2
r Q = rd
2
gem met met Ade = b'velocity
⋅ d area' methode in een meetraai wordt berekend als, (8-4) (8-4)
+ rb
2 + rv
2 + ri
2
r (8-5)
Q = rd2
+ rb2
+ rv2
+ ri2
(8-5)
Qr Q=
= A ⋅rv
dgem
+ rbmet
+ rv
A+ = rib
⋅ d
(8-4) (8-5)
met b = breedte en d = waterdiepte. De totale stochastische fout in het debiet rQ van een
waarin:
'velocity waarin: met b = breedte en d = waterdiepte. De totale stochastische fout in het debiet r van een ‘velo-
rQ
waarin: met b = area' debietmeting in een meetraai is,
Q
= breedte de stochastische en d = waterdiepte. totale meetfout De in totale het debiet, stochastische fout in het debiet rQ van een
rQ = city de area’ stochastische debietmeting totale in meetfout een meetraai in het is, debiet,
'velocity rd
rQ = area' de stochastische debietmeting 2 2 2 fout totale in een 2in
meetfout de meetraai waterdiepte, in is, het debiet,
rd = r Qde
= stochastische rd
+ rb
+ rv
fout + ri
in de waterdiepte,
(8-5)
rd = de stochastische fout in de waterdiepte,
2 2 2 2
r Q = rd
+ rb
+ rv
+ ri
(8-5) (8-5)
waarin:
rQ = de stochastische totale meetfout in het 186
waarin:
186 debiet,
waarin:
186
rd rQ
= de stochastische fout totale in meetfout de waterdiepte, in het debiet,
r = de stochastische totale meetfout in het debiet,
rd = Q de stochastische fout in de waterdiepte,
r = de stochastische fout in de waterdiepte,
d
r = de stochastische fout in de breedte, 186
b
r = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
186
v
r = de stochastische totale instrumentenfout.
i
177

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober oktober 2009 2009 Handboek Handboek debietmeten debietmeten in open in waterlopen open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri = de stochastische totale instrumentenfout.
Uitgangspunt voor deze formule is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
=
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
rb = de stochastische fout in de breedte,
rv = de stochastische fout in het snelheidsprofiel,
ri Uitgangspunt = de stochastische voor deze totale formule instrumentenfout.
is dat de fouten onderling niet zijn gecorreleerd.
Uitgangspunt • Voor voor metingen deze formule in constructies is dat de zoals fouten een onderling spuikoker, niet een zijn duiker, gecorreleerd. drempel of (meet)stuw is
het uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
Voor metingen in constructies zoals een spuikoker, een duiker, drempel of (meet)stuw is het
uitgangspunt voor de foutenberekening de afvoerformule,
(8-6)
Q = α ⋅ A ⋅ 2g
⋅ Δh
of = ∑ ⋅ ⋅ ⋅ Δ
waarin a = afvoercoëfficiënt, A = = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling,
Dh = het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
(8-7)
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle geme-
De factor ten 1/4 grootheden is een gevolg per koker van en de van wortel de kokers uit onderling het verval. niet Verder zijn gecorreleerd.
is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
• Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a , a , enzovoorts worden verkregen
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts 1 2 worden verkregen door
'fitten' van
door
de
‘fitten’
polynoom
van de
door
polynoom
de meetpunten,
door de meetpunten, n is de macht, n is de
hw is de
macht,
gemeten h is
w waterstand
de gemeten
en
water-
h0
is de referentiewaterstand stand en h is de referentiewaterstand
0 voor Q = 0. De totale voor stochastische Q = 0. De totale fout stochastische in het debiet fout is, in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h ⎟ + r
i
w − 0 i
(8-8) (8-8)
n ⎝ i=
1 i=
1i
⎠
K
Q α k Ak
2g
hk
(8-6)
k 1
waarin α = afvoercoëfficiënt, A = het doorstroomoppervlak, g = zwaartekrachtsversnelling, Δh
= het verval over de constructie en k = aantal kokers, drempels of kleppen van de constructie.
De totale stochastische fout voor een constructie met K kokers, drempels of kleppen is,
1 ⎛ K K K
2 2 1 2 ⎞ 2
r Q = ⋅ ⎜ ∑ r + ∑ rA
+ r
4 ∑ h ⎟ + ri
K ⎝ k=
1 k 1 k=
1 ⎠
Δ
α (8-7)
=
De factor 1/4 is een gevolg van de wortel uit het verval. Verder is verondersteld dat alle
gemeten grootheden per koker en van de kokers onderling niet zijn gecorreleerd.
Voor een debietmeting met de waterstands-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de polynoom,
n
n−1
n−2
Q = a1
( hw
− h0
) + a2
( hw
− h0
) + a3
( hw
− h0
) + L + an
( hw
− h0
) + an+
1
waarmee het debiet wordt bepaald. De coëfficiënten a1, a2, enzovoorts worden verkregen door
'fitten' van de polynoom door de meetpunten, n is de macht, hw is de gemeten waterstand en h0
is de referentiewaterstand voor Q = 0. De totale stochastische fout in het debiet is,
1 ⎛ n n
2 1 2 ⎞ 2
rQ
= ⎜ ∑ ra
+ ∑ rh
h r
i
w − ⎟ +
0 i
(8-8)
n i=
1 i=
1i
Voor een debietmeting met de waterstand-verhang-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
Voor •een Voor debietmeting een debietmeting met de waterstand-verhang-debietrelatie met de waterstand-verhang-debietrelatie is het uitgangspunt is het uitgangspunt voor de
Voor foutenberekening een Voor debietmeting een debietmeting de Chézy met de formule, met waterstand-verhang-debietrelatie de waterstand-verhang-debietrelatie is het is uitgangspunt het uitgangspunt voor de voor de
Voor foutenberekening Voor een debietmeting de Chézy met de formule, waterstand-verhang-debietrelatie is het uitgangspunt voor de
foutenberekening foutenberekening
een voor debietmeting de foutenberekening met
de Chézy de
met de
Chézy
de waterstand-verhang-debietrelatie de Chézy formule,
is
formule, formule,
is het uitgangspunt voor de
foutenberekening 1 2 / 3 de 1/
2 Chézy formule, 1/
2 1/
2
Q = 1 ⋅ R 2 / 3 ⋅ S1/
2 ⋅ A of Q = C ⋅ R1/
2 ⋅ S1/
2 ⋅ A
Q = 1n
⋅ R21
⋅ S ⋅ A of Q = C ⋅ R ⋅ S ⋅ A
Qof / 3 21
/
32
1/
2
1/
2 1
/
2
1/
2
= 1n
1 1Q
⋅ R=
2 2/
3⋅⋅RS
1/
2 ⋅
SA
of ⋅ AQ
of = CQ⋅
R=
1C/
2⋅
⋅ RS
1/
2 ⋅
SA
⋅ A
Q = n ⋅ R 2/
n/
3 1
⋅ S 1/
/ 2
1
⋅ A of Q = C ⋅ R 1/
/ 2 1
⋅ S 1/
/ 2
Q = ⋅ R ⋅ S ⋅ A of Q = C ⋅ R ⋅ S ⋅ ⋅⋅
A
waarin n = Manning n ruwheidswaarde, R = hydraulische straal, S = waterspiegel verhang, A =
waarin n
n
= Manning ruwheidswaarde, R = hydraulische straal, S = waterspiegel verhang, A =
waarin doorstroomoppervlak waarin n waarin = Manning n = n = Manning ruwheidswaarde, en C ruwheidswaarde, = ruwheidswaarde, Chézy coëfficiënt. R = hydraulische R = De = hydraulische totale straal, stochastische straal, S = waterspiegel S = fout = waterspiegel in het verhang, debiet verhang, is, A = A = A =
waarin doorstroomoppervlak waarin n = Manning ruwheidswaarde, en C = Chézy coëfficiënt. R = hydraulische De totale straal, stochastische S = waterspiegel fout in het debiet verhang, is, A =
doorstroomoppervlak doorstroomoppervlak
n = Manning ruwheidswaarde,
en C = en Chézy C
R
= Chézy
R =
coëfficiënt. coëfficiënt.
= hydraulische straal,
De totale De totale
straal, S
stochastische stochastische
S = waterspiegel verhang,
fout in fout het in
verhang, A
debiet het debiet
A =
is, is,
=
doorstroomoppervlak en
doorstroomoppervlak 2 4 en 2 1 2 2 2
2 2 2 2 2
r Q = rn
+ r
9 R +
C
C = Chézy coëfficiënt. De totale stochastische fout in het debiet is,
doorstroomoppervlak en C = Chézy coëfficiënt. De totale stochastische
r Chézy coëfficiënt.
4 S + rA
+ coëfficiënt. De
ri
of r De totale 1 1 fout in het debiet is,
2 4 2 1 2 2 2 Q = totale stochastische
rC2
+ stochastische fout
r
4 R2
+ r
4 S2
+ r fout in
A2
+ rin
het debiet is,
i2
(8-9)
r Q = rn
+ r
9 R + r
4 S + rA
+ ri
of r 1 1
2 4 22
41
22
1 22
22
2 Q = rC2
+ r
4 R2
+ r
4 S2
+ rA2
+ ri2
(8-9)
r Q = r rn2
+ 4 r 2 1 2 2 2
2 2 2 2 2
r Q = rn
+ 9 R + r
r
9 R + 4 S + rA
+ ri
of r 1 2 1 2 2 2 2
Q = rn
+ r
9 R + r
4 S + rA
+ ri
of
1 1
2 2 2 2 2 Q = r Qr
=
C + r
r
4 S + rA
+ ri
of r 1 r 1
Q = rC
+ 4
C +
R + r
4 r
r
4 R + 4
R +
S + 4 r
AS
+ r
i A + ri
(8-9) (8-9)
2 r 4 1
2 2 2 2 2
Q = rn
+ 4 2 r
r
4 S + rA
+ ri
(8-9)
9 R + 1 2 2 2
2
r
4 S + rA
+ ri
of r 1 2 1 2 2 2
r Q = rn
+ r
Q = rC
+ r
4 R + r
4 S + rA
+ ri
(8-9) (8-9)
9 R + r
4 S + rA
+ ri
of r 1 1
Q = rC
+ r
4 R + r
4 S + rA
+ ri
(8-9)
Voor een debietmeting met de oplossingmethode of tracermethode is het uitgangspunt voor
Voor een debietmeting met de oplossingmethode of tracermethode is het uitgangspunt voor
Voor de foutenberekening •een Voor Voor debietmeting een een debietmeting de met formule, de met oplossingmethode de de oplossingmethode of tracermethode of of tracermethode is het is uitgangspunt is het het uitgangspunt voor voor
Voor de Voor foutenberekening een debietmeting de met formule, de oplossingmethode of tracermethode is het uitgangspunt voor
de foutenberekening de
een debietmeting
foutenberekening
debietmeting met de
de formule, de
de oplossingmethode
formule,
oplossingmethode of tracermethode is het uitgangspunt voor
voor de foutenberekening de formule,
de foutenberekening f ( C1)
de formule,
Q = q ⋅ f ( C1)
waarin q = het toegevoegde debiet met tracer, C1 = tracerconcentratie op
Q = q ⋅ f
(
C
)
2 )
f waarin ( C
1 1)
q = het toegevoegde debiet met tracer, C1 = tracerconcentratie op
Q = qQ⋅
f f=
f ( Cq
C C⋅
1)
Q = q ⋅ 2 ) waarin waarin q = het q = toegevoegde het toegevoegde debiet debiet met tracer, met tracer, C1 = tracerconcentratie C1 1)
= tracerconcentratie op op
Q = q ⋅ 1)
waarin q = het toegevoegde debiet met tracer, C1 = tracerconcentratie op
locatie 1 Qen = q ⋅ C2 = f ( Ctracerconcentratie
2 ) f waarin ( waarin C2
) q = het toegevoegde
op
toegevoegde debiet
locatie 2. De
debiet met
totale
met tracer,
stochastische
tracer, C1 =
fout
= tracerconcentratie op
in het debiet is,
op
locatie 1 en C2 = f ( tracerconcentratie C 2 )
op locatie 2. De totale stochastische fout in het debiet is,
locatie locatie 1 en C2 1 en = tracerconcentratie C2
2 )
= tracerconcentratie op locatie op locatie 2. De 2. totale De totale stochastische stochastische fout in fout het in debiet het debiet is, is,
locatie 1 en C2 C2 = tracerconcentratie op locatie 2. De totale stochastische fout in het debiet is,
oktober 2009 waarin q = het toegevoegde debiet met tracer, C = tracerconcentratie op locatie 1
1 Handboek debietmeten in open waterlopen
en C = tracerconcentratie op locatie 2. De totale stochas tische fout in het debiet is,
2
187
2 2 2 2
187
Q = r q + rC
+ r
187 187
(8-10)
1 C r
2 i
(8-10)
187
r +
Voor een debietmeting volgens het looptijdverschilprincipe is het uitgangspunt voor de
foutenberekening de formule,
Q K A ⋅ v
L
2 cosα
= ⋅ gem met vgem = f ( t)
waarin 178 K = vgem/ vm, vgem = gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, v m = gemeten
stroomsnelheid, A = doorstroomoppervlak in meetraai, L = padlengte akoestisch signaal, α =
hoek tussen snelheidsvector en akoestisch pad, t = tijdverschil uitgezonden signaal. De totale
stochastische fout in het debiet is,
⎝
2 2 2 2 2 2
Q = rK
+ rA
+ rL
+ rα
+ rt
ri
(8-11)
r +
⎠

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
2 2 2 2
oktober 2009 r Q = r q + rC
+ r
1 C + r
2 i
Handboek Handboek debietmeten debietmeten in open waterlopen
waterlopen (8-10)
oktober 2009 2 2 2 2
r Q = r q + r C + r
• Voor een debietmeting 1 C + r
2 i
(8-10)
1 C + r
Handboek debietmeten in open waterlopen
2 i
(8-10)
oktober 2009 volgens het looptijdverschilprincipe Handboek is debietmeten het uitgangspunt in open waterlopen voor de
Voor een debietmeting 2 2 2 volgens 2
r het looptijdverschilprincipe is het uitgangspunt voor de
Q = r q + rC
+ r
1 C + r
2 i
(8-10)
Voor foutenberekening Voor een foutenberekening debietmeting de formule, volgens de formule, het looptijdverschilprincipe is het uitgangspunt voor de
2 2 2 2
r
foutenberekening Voor foutenberekening Q = r
een debietmeting q q2
+ r C C2
+ r 1 de formule, C + r
2 volgens i
(8-10)
1 C2
+ r
2 i2
(8-10)
r het looptijdverschilprincipe is het uitgangspunt voor de
Q = r q2
+ rC2
+ r
1 C2
+ r
2 i2
L
(8-10)
foutenberekening Qr Q = K ⋅r
qA
⋅+
vr
gem C de + r
1 formule, met C + r
2 vi gem = f ( t)
(8-10)
Voor een debietmeting debietmeting volgens het 2 cos L Llooptijdverschilprincipe
looptijdverschilprincipe α
is het uitgangspunt uitgangspunt voor de
Voor Q Qeen = K ⋅debietmeting
⋅ A ⋅ v gem met volgens v gem = het looptijdverschilprincipe f ( t )
is het uitgangspunt voor de
foutenberekening Voor foutenberekening een debietmeting de formule, volgens 2het
2 cos Llooptijdverschilprincipe
αα
is het uitgangspunt voor de
waarin foutenberekening Q
waarin
K = = K ⋅vgem/
A ⋅ v vm, vgem = gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, K = vgemde formule, met v
/ v , v = gem = f ( t)
gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, v = gemeten
v m = gemeten
foutenberekening stroomsnel-
gem de formule,
m gem m
waarin stroomsnelheid, waarin K = vgem/
2 cos
A = vm, doorstroomoppervlak vgem
vgem = gemiddelde L α
in meetraai, stroomsnelheid L = padlengte in meetraai, akoestisch v signaal, α =
heid, A = doorstroomoppervlak in meetraai, L = padlengte akoestisch signaal, m = gemeten
Q = K ⋅ A ⋅ v gem met v gem = L f ( t )
a = hoek tus-
stroomsnelheid, waarin hoek stroomsnelheid, tussen QK = = Ksnelheidsvector
⋅vgem/
A
A ⋅ v=
gem = vm, doorstroomoppervlak met vgem en v= gem akoestisch gemiddelde = 2 cos L αin
αpad,
in f meetraai, ( stroomsnelheid t)
t = tijdverschil L = padlengte in uitgezonden meetraai, akoestisch signaal. v m signaal, = De gemeten totale α α =
sen Q = snelheidsvector K ⋅ A ⋅ v en akoestisch pad, t = tijdverschil uitgezonden signaal. De totale stochas-
hoek stochastische stroomsnelheid, hoek tussen snelheidsvector fout A in =
gem met v
het doorstroomoppervlak debiet en gem = 2 cosα
f ( t)
is, akoestisch pad, in meetraai, t = tijdverschil L = padlengte uitgezonden akoestisch signaal. signaal, De totale α =
waarin
tische
K =
fout
vgem/ vm,
in
vm, vgem vgem =
het debiet
= gemiddelde
is,
gemiddelde 2 cosα
stroomsnelheid stroomsnelheid in meetraai, meetraai, v m = gemeten gemeten
stochastische waarin hoek stochastische tussen K = snelheidsvector fout vgem/ in het vm, het debiet vgem en = is, akoestisch gemiddelde pad, stroomsnelheid t = tijdverschil in uitgezonden meetraai, signaal. v De totale
stroomsnelheid, stroomsnelheid, 2 A = 2 doorstroomoppervlak doorstroomoppervlak 2 2 2 2 in meetraai, meetraai, L = padlengte padlengte akoestisch akoestisch
m = gemeten
waarin r K
Q = rvgem/
K + r vm, vgem
A + rL
+ r =
α + gemiddelde rt
+ r stroomsnelheid in meetraai, v signaal, α α =
stroomsnelheid, stochastische fout A in = het doorstroomoppervlak debiet is, i in meetraai, L = padlengte akoestisch m = gemeten
signaal, (8-11) α =
hoek stroomsnelheid, hoek tussen 2 2 2 2 2 2
r Q =
snelheidsvector snelheidsvector
r A
K + r r=
doorstroomoppervlak
A + r L +
en
r ren
α +
akoestisch akoestisch
r t + r
pad, in pad, meetraai, t = tijdverschil tijdverschil L = padlengte uitgezonden uitgezonden akoestisch signaal. signaal, De
α i
(8-11)
totale α =
hoek tussen snelheidsvector en akoestisch pad, t = tijdverschil uitgezonden signaal. De totale (8-11)
stochastische hoek stochastische tussen 2 2 2 2 2 2
r Q = snelheidsvector fout in het debiet
rK
+ rA
+ rL
+ en is,
r + akoestisch rt
+ r pad, t = tijdverschil uitgezonden signaal. De
α i
(8-11) totale
stochastische fout in het debiet is,
stochastische Voor een fout debietmeting
2 in 2het
debiet 2
volgens
2 is, het varende Doppler-principe is het uitgangspunt voor de
2 2 2 2 2 2
• Voor een debietmeting volgens het varende Doppler-principe is het uitgangspunt voor de
Voor foutenberekening Voor r Q een =
debietmeting r K K2
+ r rA2
A + r
de formule, L L2
+
volgens r rα
2 α + r rt
t2
het + r ri
i2
varende Doppler-principe is het uitgangspunt voor
(8-11)
r de
Q = rK2
+ rA2
+ rL2
+ rα
2 + rt2
+ ri2
(8-11)
foutenberekening Voor foutenberekening r Qeen
= foutenberekening debietmeting rK
+ rA
de + r formule, L + volgens de rα
formule, + rt
het + ri
varende Doppler-principe is het uitgangspunt voor (8-11) de
Q = Qm
+ Qb
+ Qw
+ Qo
foutenberekening de formule,
Voor Q een = Q m mdebietmeting
debietmeting + Q b + Q w + volgens Q o het varende Doppler-principe Doppler-principe is het uitgangspunt uitgangspunt voor de
waarin Voor Qm een = debietmeting het gemeten volgens debiet in het de varende direct bemeten Doppler-principe zone van is het het dwarsprofiel, uitgangspunt Qb voor = het de
foutenberekening Voor foutenberekening Q een = Qmdebietmeting
+ Qb
+ de Qformule,
wformule,
+ volgens Qo
het varende Doppler-principe is het uitgangspunt voor de
waarin berekende waarin foutenberekening Qm
Qm waarin = debiet = het Q gemeten in gemeten = het de bodemlaag gemeten formule, debiet debiet in (op de in basis direct de direct van bemeten een bemeten aangenomen zone zone van van het snelheidsverdeling), het dwarsprofiel, Qb
Qb Q = Qw = het het =
foutenberekening m b
berekende het waarin berekende berekende Qm Q =
berekende debiet = Q m mhet
+ debiet Q in gemeten debiet b de + de + de Q Qformule,
in bodemlaag win
w + de +
de debiet Q o obodemlaag
laag in (op bij de basis het basis direct (op wateroppervlak basis van bemeten een van
een
een aangenomen zone aangenomen (op van basis het snelheidsverdeling),
snelheidsverdeling), dwarsprofiel, van een aangenomen Qb = Qw
Qw Qhet =
Q = Q
=
m + Qb
+ Qw
+ Qo
w
het snelheidsverdeling), berekende het berekende Q = debiet Q Qo het berekende
debiet in de
debiet
in =. bodemlaag de het
in
laag berekende
de laag
bij (op bij
bij
het basis
het
of wateroppervlak geschatte van een aangenomen
wateroppervlak
debiet (op
(op
in
basis
basis de basis snelheidsverdeling), oeverzones
van
van
een
een
aangenomen
(op aangenomen basis Qw van =
waarin Qm Qm =
m + Q
het gemeten gemeten
b + Qw
+ Q
debiet
o in de direct bemeten bemeten zone van het dwarsprofiel, dwarsprofiel, Qb Qb = het snel- het
snelheidsverdeling), waarin het een snelheidsverdeling), aangenomen berekende Qm = het debiet snelheidsverdeling). gemeten Qo
Qo in =. de het debiet laag berekende in bij de De het direct totale of wateroppervlak geschatte stochastische bemeten debiet zone (op fout in van in de in de basis het oeverzones dwarsprofiel, debiet van een is, (op aangenomen basis Qb basis = van het
berekende waarin berekende Qm heidsverdeling), debiet = debiet het in gemeten in de Qbodemlaag bodemlaag =. het berekende of geschatte debiet in de oeverzones (op basis van een
o debiet in (op de basis direct van bemeten een aangenomen aangenomen zone van het snelheidsverdeling), snelheidsverdeling), dwarsprofiel, Qb = Qw Qw het =
een berekende snelheidsverdeling), een aangenomen debiet snelheidsverdeling). in Qo de =. bodemlaag het berekende (op De basis totale of geschatte van stochastische een aangenomen debiet fout in in de het snelheidsverdeling), oeverzones debiet is, (op basis Qw van =
het berekende het berekende berekende aangenomen 2 snelheidsverdeling). 2 2 2 2
r De totale stochastische fout in het debiet is,
een aangenomen Q = debiet debiet
r in
Qmsnelheidsverdeling).
+ rde
in
Qb + bodemlaag de laag bij
rQw
+ rQo
+ (op bij het
r basis wateroppervlak wateroppervlak van een aangenomen (op basis snelheidsverdeling), van een aangenomen
aangenomen Qw
De i totale stochastische fout in het debiet is, (8-12)
=
het berekende debiet in de laag bij het wateroppervlak (op basis van een aangenomen
snelheidsverdeling), het snelheidsverdeling), berekende 2 2 2 2 2
r Q = r debiet Qo Qo
Qm + r in =.
Qb + =.
r rde
het
Qw + laag berekende berekende
r Qo + bij r het of wateroppervlak geschatte geschatte debiet (op in de basis de oeverzones oeverzones van een (op aangenomen basis van
i
(8-12)
van
snelheidsverdeling), Qo =. het berekende of geschatte debiet in de oeverzones (op basis van
een snelheidsverdeling), een Voor aangenomen aangenomen een horizontale 2 snelheidsverdeling). snelheidsverdeling). 2 debietmeting 2 2 volgens 2
r het Doppler-principe is het uitgangspunt voor (8-12) de
Q = rQm
+ rQo
=.
Qb + r het
Qw + berekende De totale
rQo
+ r of geschatte stochastische stochastische debiet fout in in de in het oeverzones debiet is, (op basis
i
(8-12) van
een aangenomen snelheidsverdeling). De totale stochastische fout in het debiet is,
een Voor foutenberekening Voor aangenomen een horizontale de debietmeting formule, debietmeting volgens het Doppler-principe is het uitgangspunt voor de
2
snelheidsverdeling).
2 2 2
De
2
totale stochastische fout in het debiet is,
2 2 2 2 2
r
foutenberekening Voor foutenberekening Q = r
een horizontale Qm 2 + r rQb
de Qb 2 + r
de formule, debietmeting Qw 2 + r Qo 2 + r ri
ivolgens
2
(8-12)
het Doppler-principe is het uitgangspunt voor de
•r Q = Voor K r⋅
Qm A2
een ⋅ v+
r
gem horizontale Qb 2 + rQw
2 + rQo
debietmeting 2 + ri2
volgens het Doppler-principe is het uitgangspunt
(8-12)
(8-13)
foutenberekening r Q = rQm
+ rQb
de + formule, rQw
+ rQo
+ ri
(8-12)
Voor Q een = voor K Khorizontale
horizontale ⋅ A Ade
⋅ v vfoutenberekening
gem debietmeting debietmeting de volgens formule, het Doppler-principe Doppler-principe is het uitgangspunt uitgangspunt voor (8-13) de
waarin Voor
QK een
= = horizontale
foutenberekening K ⋅vgem/
A ⋅ v vm, debietmeting vgem = gemiddelde volgens het stroomsnelheid Doppler-principe in meetraai, is het uitgangspunt v m = gemeten voor de
Voor foutenberekening een horizontale gem de formule, debietmeting volgens het Doppler-principe is het uitgangspunt voor (8-13) de
waarin stroomsnelheid, waarin foutenberekening K = vgem/ A vm, = vm, de doorstroomoppervlak formule, vgem
vgem = gemiddelde in stroomsnelheid meetraai. De totale in meetraai, stochastische v m = fout gemeten in het
foutenberekening (8-13)
stroomsnelheid, waarin debiet stroomsnelheid, Q
is, K
= K ⋅
= K ⋅vgem/
A
A ⋅ v de formule,
gem = vm, doorstroomoppervlak vgem = gemiddelde in stroomsnelheid meetraai. De totale in meetraai, stochastische v m = fout
(8-13)
gemeten
(8-13)
Q = K ⋅ A ⋅ v
in het
gem
(8-13)
debiet stroomsnelheid, debiet is, Q = K ⋅ AA
⋅ vgem
= doorstroomoppervlak in meetraai. De totale stochastische fout (8-13) in het
waarin K = vgem/ 2 vm, 2vm,
vgem vgem 2 = 2=
gemiddelde gemiddelde stroomsnelheid stroomsnelheid in meetraai, meetraai, v
debiet is, waarin r Q = r K + = rv
A + / rv
, v = gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, v = gemeten stroom-
gem v + r
m = gemeten gemeten
waarin K = vgem/ vm, vgem m gem i=
gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, (8-14)
stroomsnelheid, m v
stroomsnelheid, 2 2 2 2
r snelheid, r Q = r
A = doorstroomoppervlak in meetraai. De totale stochastische fout in het
K A + r =
= A Adoorstroomoppervlak
+ doorstroomoppervlak
r v + r
in meetraai. De totale stochastische
m = gemeten
waarin K = vgem/ vm, vgem = gemiddelde stroomsnelheid in meetraai, v fout
i
in meetraai. De totale stochastische fout in het debiet (8-14)
in het
stroomsnelheid, A = doorstroomoppervlak in meetraai. De totale stochastische m = gemeten
fout in het is,
debiet stroomsnelheid, debiet Voor is, een debietmeting 2 2 2 volgens 2
r de elektromagnetische methode is de relatie tussen het
Q = r A
K + r =
A + doorstroomoppervlak rv
+ r
in meetraai. De totale stochastische fout
i
(8-14) in het
debiet is,
debiet Voor debiet Voor is, een en de debietmeting gemeten elektromagnetische volgens de elektromagnetische grootheden, methode is de relatie tussen het
2 2 2 2
(8-14)
debiet Voor debiet r Q Qeen
en =
de r
debietmeting r K K2
gemeten + r rA2
A + r v v2
elektromagnetische + r
n
volgens ri
i2
de elektromagnetische grootheden,
(8-14)
methode is de relatie tussen
(8-14)
r het
Q = rK2
+ rA2
+ rv2
+ ri2
(8-14)
debiet r Q en = de ⎛r
E ⋅ Rw
⎞
Q = K C
• Voor ⎜ K gemeten + rA
+ rv
−
Ieen
Rbdebietmeting
⎟
⎟elektromagnetische
+ r
n i
grootheden,
(8-14)
Voor een
⎛ ⎛debietmeting
debietmeting
⎝
E E⋅
⋅ R w ⎞ volgens de elektromagnetische elektromagnetische methode methode is de relatie tussen het
Voor ⎠ volgens de elektromagnetische methode is de relatie tussen het
debiet Q Qeen
= en K Kde
⎜
⎜de
⎜
⎜debietmeting
− C
debiet I en R ⎟
⎝
I ⋅ R ⎟
⎟n
volgens de elektromagnetische methode is de relatie tussen het
Voor een ⎛debietmeting
gemeten elektromagnetische
⎝
Egemeten
⋅⋅
R
b bw
de gemeten
⎞elektromagnetische
volgens de elektromagnetische grootheden,
grootheden, methode is de relatie tussen het
debiet ⎠ elektromagnetische grootheden,
waarin K
Q = en Kde
en C ⎜ gemeten − C elektromagnetische
I=
Rconstante,
⎟
grootheden,
debiet en de gemeten elektromagnetische E = elektrodynamische kracht, I = stroom in de spoel, Rw =
⎝ ⋅
n
grootheden,
⎛ E ⋅ Rb
⎠
waarin weerstand waarin K en water, C
⎛ E ⋅ R
= Rb constante, w ⎞
Q = K = weerstand C E = bodem, elektrodynamische n = macht. Als kracht, de fout I = in = de stroom constanten in de spoel, en spoel, de macht Rw
Rw =
⎜ w ⎞n
Q = K⎛
− C
weerstand waarin worden weerstand K ondergebracht en water, C I=
Rb
Rb
R ⎟
⎜
⎜E
⋅ Rw
− ⎞
⎝ I⋅
R ⎟
⎟n
Q = K
⎜
⎜⎛
⎝ E ⋅
Rconstante,
b = bij weerstand C⎠de
⎠ instrumentfout, E = bodem, elektrodynamische n = is macht. de totale Als kracht, stochastische de fout I in = de stroom fout constanten in in het de debiet, en spoel, de macht Rw I R ⎟ w − ⎞
Q = K
=
⎝ ⎜ ⋅ b − C
worden weerstand worden ondergebracht water, I Rb R
⎠ ⎟
= bij weerstand de instrumentfout, bodem, n = is macht. de totale Als stochastische de fout in de fout constanten in het debiet, en de macht
waarin K en C
⎝ ⋅ b
C
⎠
2 = constante, constante, 2 2 E = 2=
elektrodynamische elektrodynamische 2 2 kracht, I = stroom in de spoel, Rw Rw =
waarin worden K waarin ondergebracht rQ
en = C r K K=
en + constante, nC
⋅ ( r=
bij Econstante,
+ de rIinstrumentfout,
+ E rR=
E + = relektrodynamische
R ) + ri
kracht, I = stroom in de spoel, R (8-15) = weer-
w elektrodynamische b is de totale kracht, stochastische I = stroom fout in in het de debiet, spoel,
weerstand weerstand water, w
Rw =
waarin K 2 Rb = 2 2 2 2 2
rstand
r en
Q = water, C Rb
water, r =
K + nconstante,
nR
⋅ ⋅=
( weerstand bodem,
r rweerstand
= E Eweerstand
+ r I + E r r=
bodem,
R bodem, + elektrodynamische + r R ) n = macht. Als de fout in de constanten en de macht
+ n r r=
macht. Als kracht, de fout I = in de stroom constanten in de spoel, en de
= i macht. Als de fout in de constanten en de macht (8-15)
macht Rw =
weerstand water, Rb = weerstand bodem, wor-
b w b n = macht. Als de fout in de constanten en de macht
worden weerstand worden ondergebracht ondergebracht 2 bij 2 de 2instrumentfout,
instrumentfout, 2 2 is 2 de totale stochastische stochastische fout in het debiet,
worden ondergebracht r water, ( ) den Q = r
ondergebracht K + Rb n=
⋅ rweerstand
bij E + de r
bij Iinstrumentfout,
+ r bodem,
de instrumentfout, R + rR
+ n r=
macht. Als de fout in de constanten en de
w b is i de (8-15) macht
is totale de totale stochastische fout fout in in het het debiet, debiet,
worden ondergebracht
2
bij
2 2
de
2 2
instrumentfout,
2 2 2
is
2 2
de totale stochastische fout in het debiet,
2
r Q = r K K2
+ n ⋅ ( r E E2
+ r I I2
+ r R R2
+ r rR
) + r
w R + r b ii
(8-15)
( w 2b
2
rQ
= rK2
+ n ⋅ rE2
+ rI2
+ rR2
+ rR
) + r
w 2b
i2
(8-15)
rQ
= rK
+ n ⋅ ( rE
+ rI
+ rR
+ rR
) + ri
(8-15)
w
b
188
188
188
188
188
188
179

oktober 2009
oktober 2009
Handboek debietmeten in open waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober
oktober
2009
2009
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009
Handboek
Handboek
debietmeten
debietmeten
in
in
open
open
waterlopen
waterlopen
Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
8.6 Onnauwkeurigheid bij gebruik K-factormethode
8.6 Onnauwkeurigheid bij gebruik K-factormethode
8.6 Onnauwkeurigheid bij gebruik K-factormethode
Het
Het
debiet
debiet Q kan
kan
worden
worden
bepaald
bepaald
uit
uit
het
het
gemeten
gemeten
doorstroomoppervlak
doorstroomoppervlak A en
en
de
de
gemiddelde
gemiddelde
8.6 Onnauwkeurigheid bij gebruik K-factormethode
Het debiet Het Q debiet kan Q worden kan worden bepaald bepaald uit het uit gemeten het gemeten doorstroomoppervlak A en A en de de gemiddelde
8.6 OnnAuWKeurigheiD bij gebruiK K-FAcTOrmeThODe
Het debiet Q kan worden bepaald uit het gemeten doorstroomoppervlak A en de gemiddelde
stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 Het debiet Q kan worden bepaald uit het gemeten doorstroomoppervlak A en de gemiddelde
stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 Het debiet Q kan worden bepaald uit het gemeten doorstroomoppervlak A en de gemiddelde
stroomsnelheid vgem volgens Chézy:
Q = A ⋅ vgem
met vgem = C ⋅ R ⋅ i
(8-16)
waarbij: i = verhang [-]
R = hydraulische straal [m]
C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
189
1/2 /s]
In de praktijk wordt de gemeten snelheid vm op een locatie of in een gebied in het dwarsprofiel
omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via de K-factor
die is gedefinieerd als,
vgem
K = (8-17)
vm
Daarmee wordt het debiet berekend als,
Q = K ⋅ A ⋅ vm
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en vm. Fouten in de K-factor lijken
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
Foutendoorwerking in de afvoer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet ΔQ, in
de Chézy-coëfficiënt ΔC, in het verhang Δi, in het doorstroomoppervlak ΔA en in de K-factor ΔK.
Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Q ± ΔQ
= ( C ± ΔC)
⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( R ± ΔR)
⋅ ( i ± Δi)
= ( K ± ΔK
) ⋅ ( A ± ΔA)
⋅ ( vgem
± Δvgem
)
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Δi 2 ,
ΔCΔi , ΔC 2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
ΔQ
ΔC
ΔA
⎛ 1 ΔR
⎞ ⎛ 1 Δi
⎞ ΔQ
ΔA
Δvgem
= ± ± ± ⎜ ⎟ ± ⎜ ⎟ of = ± ±
(8-18)
Q C A ⎝ 2 R ⎠ ⎝ 2 i ⎠ Q A vgem
De fout in de Chézy-coëfficiënt ΔC is samengesteld uit de fout ΔR in de hydraulische straal en
de fout Δks in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler ( C=25[R/ks] 1/6 stroomsnelheid v volgens Chézy:
gem
(8-16)
waarbij: i = verhang [-], R = hydraulische straal [m], C =Chézy-coëfficiënt [m
). De fout in de
Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten ΔR en Δks, hetgeen hier niet is
gedaan.
Foutendoorwerking in de K-factor
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor te
bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid ΔU en in de gemeten locale stroomsnelheid
ΔVm werken als volgt door in de K-factor,
vgem
± Δvgem
K ± ΔK
=
vm
± Δvm
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit de
lokale oktober 2009 snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen Handboek debietmeten (SIMK-methode).
in open waterlopen
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
ΔK
Δvgem
Δvm
= ± m (8-19)
K vgem
vm
1/2 /s].
In de praktijk wordt de gemeten snelheid v op een locatie of in een gebied in het dwars-
m
profiel omgezet naar een gemiddelde stroomsnelheid U voor het dwarsprofiel. Dat gaat via
de K-factor die is gedefinieerd als,
(8-17)
Daarmee wordt het debiet berekend als,
De fout in het debiet wordt bepaald door de fouten in K, A en v . Fouten in de K-factor lijken
m
beperkt te zijn, maar dat is slechts schijn.
FOuTenDOOrWerKing in De AFvOer
De volgende fouten worden aangenomen voor de verschillende parameters; in het debiet DQ,
in de Chézy-coëfficiënt DC, in het verhang Di, in het doorstroomoppervlak DA en in de K-factor
DK. Vergelijking (7-1) inclusief de fouten luidt dan,
Uitwerken van deze vergelijking en verwaarlozen van de tweede orde foutenbronnen (Di2 ,
DCDi , DC2 , enz.) resulteert in de fout in het debiet,
(8-18)
De fout in de Chézy-coëfficiënt DC is samengesteld uit de fout DR in de hydraulische straal
en de fout Dk in de ruwheidshoogte, bijvoorbeeld volgens Strickler C=25[R/k ] s s 1/6 . De fout
in de Chézy-coëfficiënt kan verder worden uitgewerkt met de fouten DR en Dk , hetgeen hier
s
niet is gedaan.
FOuTenDOOrWerKing in De K-FAcTOr
Met vergelijking (8-15) is de doorwerking van de verschillende foutenbijdragen in de K-factor
te bepalen. De fout in de gemiddelde stroomsnelheid DU en in de gemeten locale stroomsnelheid
DV werken als volgt door in de K-factor,
m
Beide fouten zijn volledig gecorreleerd omdat de gemiddelde snelheid wordt berekend uit
de lokale snelheden, bijvoorbeeld uit ADCP-metingen of 3D-berekeningen (SIMK-methode).
Uitwerken van de vergelijking levert de relatieve fout in de K-factor op,
(8-19)
Uit deze vergelijking volgt dat de fouten elkaar tegenwerken zodat er schijnbaar een kleine fout
in de K-factor resteert. De fout in de lokale snelheid Δvm en in de gemiddelde snelheid Δv zijn
van dezelfde orde grootte, aangezien de gemiddelde snelheid het gemiddelde is van alle lokale
180
snelheden. De relatieve fout Δvm/vm en Δv/v kunnen daardoor ook van dezelfde orde grootte zijn
(als gemeten wordt in een gebied waar de snelheden niet te veel verschillen van de gemiddelde
snelheid). Het speelt nauwelijks een rol of beide relatieve fouten groot of klein zijn, alleen het
verschil in beide fouten bepaalt de relatieve fout in de K-factor. De fout in het debiet berekend
op basis van vergelijking (8-17) is,

oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
ΔK
Δvgem
Δvm
= ± m (8-19)
K vgem
vm
Uit deze vergelijking volgt dat de fouten elkaar tegenwerken zodat er schijnbaar een kleine
Uit deze fout vergelijking in de K-factor volgt resteert. dat de fouten De fout elkaar in de lokale tegenwerken snelheid zodat Dv en in de gemiddelde snelheid Dv
m er schijnbaar een kleine fout
in de K-factor zijn van resteert. dezelfde De orde fout grootte, in de aangezien lokale snelheid de gemiddelde Δvm en in snelheid de gemiddelde het gemiddelde snelheid is Δv van zijn alle
van dezelfde lokale orde snelheden. grootte, De aangezien relatieve fout de gemiddelde Dv /v en Dv/v snelheid kunnen het daardoor gemiddelde ook is van van dezelfde alle lokale orde
m m
snelheden. grootte De relatieve zijn (als gemeten fout Δvm/vm wordt en in Δv/v een kunnen gebied daardoor waar de snelheden ook van dezelfde niet te veel orde verschillen grootte zijn van
(als gemeten wordt in een gebied waar de snelheden niet te veel verschillen van de gemiddelde
de gemiddelde snelheid). Het speelt nauwelijks een rol of beide relatieve fouten groot of klein
snelheid). Het speelt nauwelijks een rol of beide relatieve fouten groot of klein zijn, alleen het
zijn, alleen het verschil in beide fouten bepaalt de relatieve fout in de K-factor. De fout in het
verschil in beide fouten bepaalt de relatieve fout in de K-factor. De fout in het debiet berekend
debiet berekend op basis van vergelijking (8-17) is,
op basis van vergelijking (8-17) is,
ΔQ
ΔK
ΔA
Δv
= ± ± ±
Q K A v
m
m
(8-20) (8-20)
Voorbeelden vOOrbeelDen
Een gelijke Een relatieve gelijke relatieve fout in fout Δvm/vm in en DvΔv/v /v en leidt Dv/v tot leidt ΔK = tot 0. DK Een = Fout 0. Een van Fout 3% van in een 3% in gemiddelde een gemid-
m m
stroomsnelheid delde stroomsnelheid v en een fout v van en een 5% fout in de van locale 5% in stroomsnelheid de locale stroomsnelheid vm levert een v levert fout op een van fout 2% op
m
in de K-factor. van 2% in Een de fout K-factor. van 15% Een fout in een van gemiddelde 15% in een gemiddelde stroomsnelheid stroomsnelheid v en een fout v en van een 20% fout van in
de locale stroomsnelheid vm levert een fout op van 5% in de K-factor.
20% in de locale stroomsnelheid v levert een fout op van 5% in de K-factor.
m
Opmerking: De fouten Dv en Dv kunnen nog verder worden uitgewerkt. Voor de gemiddelde
m
snelheid v kan bijvoorbeeld de Chézy-vergelijking worden gebruikt (v=C√R •i).
Opmerking: De fouten Δv en Δvm kunnen nog verder worden uitgewerkt. Voor de gemiddelde
snelheid v kan bijvoorbeeld de Chézy-vergelijking worden gebruikt (v=C⋅√ R⋅ i). Voor de lokale
snelheid
Voor de lokale
vm kan de uitdrukking voor de snelheid worden genomen op de meetlocatie in een
logaritmisch snelheid profiel v kan de uitdrukking voor de snelheid worden genomen op de meetlocatie in een
m of machtsprofiel voor de verticale snelheidsverdeling. In deze analyse zijn
beide fouten logaritmisch niet verder profiel uitgewerkt. of machtsprofiel Met het voor onderstaande de verticale snelheidsverdeling. voorbeeld is duidelijk In deze hoe analyse grote
fouten in zijn vm en beide v leiden fouten tot niet een verder relatief uitgewerkt. kleine fout Met in de het K-factor. onderstaande voorbeeld is duidelijk hoe
grote fouten in v en v leiden tot een relatief kleine fout in de K-factor.
m
Slotopmerkingen
• Een fout in de hydraulische ruwheid, het doorstroomoppervlak of het waterspiegelverhang
SlOTOpmerKingen
werkt direct door in de bepaling van de afvoer, zie vergelijking (8-17). Deze fouten werken
• Een fout in de hydraulische ruwheid, het doorstroomoppervlak of het waterspiegelver-
veel minder sterk door in de K-factor, zoals met vergelijking (8-18) aangetoond. Daarom is
het van hang belang werkt direct de door afzonderlijke in de bepaling fouten van de in afvoer, de gemeten zie vergelijking stroomsnelheid, (8-17). Deze fouten het
doorstroomoppervlak, werken veel minder het sterk verhang door en in de de K-factor, hydraulische zoals met ruwheid vergelijking te beperken (8-18) aangetoond. om een
enigszins Daarom betrouwbare is het van waarde belang voor de de afzonderlijke K-factor af te fouten leiden. in de gemeten stroomsnelheid, het
doorstroomoppervlak, het verhang en de hydraulische ruwheid te beperken om een enig-
• De fout szins in het betrouwbare debiet wordt waarde berekend voor met de K-factor vergelijking af te leiden. (8-19) waarin de foutbijdragen van A
en vm • is De opgenomen. fout in het debiet De fout wordt in de berekend K-factor met is vergelijking veelal bepaald (8-19) op waarin basis de van foutbijdragen een gemeten van
snelheid tijdens een calibratiemeting of met een 2D- of 3D-berekening. De fout in A en vm
A en v is opgenomen. De fout in de K-factor is veelal bepaald op basis van een gemeten
m
wordt bepaald op basis van de actuele situatie tijdens een meting. Aangenomen is dat de
snelheid tijdens een calibratiemeting of met een 2D- of 3D-berekening. De fout in A en v
relatieve fout ΔK/K tijdens de meting hetzelfde is als tijdens de calibratiemetingen of m
wordt bepaald op basis van de actuele situatie tijdens een meting. Aangenomen is dat de
calibratieberekeningen ten behoeve van het afleiden van de K-factor. Het verdient
aanbeveling relatieve deze fout aanname DK/K tijdens te toetsen. de meting Dit geldt hetzelfde voor is iedere als tijdens meetmethode de calibratiemetingen waarbij gebruik of cal-
wordt gemaakt ibratieberekeningen van de K-factor. ten behoeve van het afleiden van de K-factor. Het verdient aanbeveling
deze aanname te toetsen. Dit geldt voor iedere meetmethode waarbij gebruik wordt
• Om een gemaakt betrouwbare van de K-factor K-factor. af te leiden is het van belang deze factor te valideren met
andersoortige • Om een metingen betrouwbare over een K-factor groot af afvoerbereik. te leiden is het De methode van belang om deze het debiet factor te bepalen valideren
met de met K-factor andersoortige kan voor metingen verschillende over een meetsystemen groot afvoerbereik. worden De toegepast methode zoals om het voor debiet een te
horizontaal opgestelde ADCP, een looptijdverschilmethode, een puntmeting met een
bepalen met de K-factor kan voor verschillende meetsystemen worden toegepast zoals
akoestisch, elektro-magnetisch of mechanisch meetinstrument. In alle gevallen moet de
voor een horizontaal opgestelde ADCP, een looptijdverschilmethode, een puntmeting met
onnauwkeurigheid van de K-factor bepaald worden en uiteraard zo klein mogelijk zijn.
een akoestisch, elektro-magnetisch of mechanisch meetinstrument. In alle gevallen moet
de onnauwkeurigheid van de K-factor bepaald worden en uiteraard zo klein mogelijk zijn.
190
181

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
8.7 meeTOpzeT bij geWenSTe OnnAuWKeurigheiD DebieT
Onderstaande methode is een handreiking bij het ontwerpen van een meetopstelling in
relatie tot de gewenste onnauwkeurigheid van het debiet bij gebruik van de velocity area
methode. De relatieve fout in de gemiddelde stroomsnelheid in een verticaal is weergegeven
in Figuur 8-2 als functie van het aantal meetpunten in de verticaal, gebaseerd op de fouten
opgesomd in Tabel 8-1 en Tabel 8-2. Het betreft hier de onnauwkeurigheid ten gevolge van het
beperkte aantal meetpunten waarmee het snelheidsprofiel wordt benaderd. De meetinstrumentfout
moet daarbij nog worden opgeteld.
Figuur 8-2 FOuT AFhAnKelijK vAn heT AAnTAl meeTpunTen (bOven) en heT AAnTAl meeTverTicAlen (OnDer)
De relatieve fout in het debiet is onder andere afhankelijk van het aantal meetraaien in een
dwarsprofiel. In Figuur 8-2 is de fout weergegeven als functie van het aantal meetraaien.
Als eerste schatting voor een ontwerp van een meetopstelling is Figuur 8-2 te gebruiken. In
de praktijk is de vraag veelal: “Hoeveel meetpunten in een verticaal en meetverticalen zijn
nodig om het debiet te bepalen met een gewenste onnauwkeurigheid binnen een bepaald
betrouwbaarheidsinterval.” Het betrouwbaarheidsinterval hangt af van het aantal herhalingen
van de debietmetingen. De doorwerking van stochastische fouten is gerelateerd aan het
182

De relatieve fout in het debiet is onder andere afhankelijk van het aantal meetraaien in een
dwarsprofiel.
De relatieve
In Figuur
fout
8-2
in
is
het
de fout
debiet
weergegeven
is onder andere
als functie
afhankelijk
van het
van
aantal
het
meetraaien.
aantal meetraaien in een
dwarsprofiel. In Figuur 8-2 is de fout weergegeven als functie van het aantal meetraaien.
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
debiet, de fout in het debiet, het betrouwbaarheidsinterval van die fout, het aantal meetpunten
in de meetverticaal, het aantal meetverticalen, het aantal herhalingen van de meting en
de relatieve fouten in de breedte van de waterloop, stroomsnelheid en instrumentfout. Deze
relatie is:
(8-21)
waarin,
= fout in het debiet (m3 /s)
= gemiddelde debiet van N metingen (m3 Als eerste schatting voor een ontwerp van een meetopstelling is Figuur 8-2 te gebruiken. In de
praktijk
Als
is de
eerste
vraag
schatting
veelal:
voor
"Hoeveel
een ontwerp
meetpunten
van
in
een
een
meetopstelling
verticaal en meetverticalen
is Figuur 8-2 te
zijn
gebruiken.
nodig
In de
om het
praktijk
debiet
is
te
de vraag
bepalen
veelal:
met
"Hoeveel
een gewenste
meetpunten
onnauwkeurigheid
in een verticaal
binnen
en meetverticalen
een bepaald
zijn nodig
betrouwbaarheidsinterval."
om het debiet te
Het
bepalen
betrouwbaarheidsinterval
met een gewenste
hangt
onnauwkeurigheid
af van het aantal
binnen
herhalingen
een bepaald
van de debietmetingen.
betrouwbaarheidsinterval."
De doorwerking
Het betrouwbaarheidsinterval
van stochastische fouten
hangt
is gerelateerd
af van het
aan
aantal
het debiet,
herhalingen
de fout
van
in het
de
debiet,
debietmetingen.
het betrouwbaarheidsinterval
De doorwerking van
van
stochastische
die fout, het
fouten
aantal
is gerelateerd
meetpunten
aan
in
het
de
debiet,
meetverticaal,
de fout
het
in het
aantal
debiet,
meetverticalen,
het betrouwbaarheidsinterval
het aantal herhalingen
van die
van
fout,
de meting
het aantal
en de
meetpunten
relatieve
in de
fouten in
meetverticaal,
de breedte van
het
de
aantal
waterloop,
meetverticalen,
stroomsnelheid
het aantal
en instrumentfout.
herhalingen van
Deze
de
relatie
meting
is:
en de relatieve
fouten in de breedte van de waterloop, stroomsnelheid en instrumentfout. Deze relatie is:
ΔQ 2 ⋅ u1/
2α
2 2 2
> ΔQ 2⋅
⋅ urB
+ rv
+ ri
(8-21)
1/
2α
2 2 2
Q N ⋅ R>
⋅ rB
+ rv
+ ri
(8-21)
Q N ⋅ R
waarin,
Δ Q waarin,
= fout in het debiet
Q = Δ Qgemiddelde
= fout
debiet
in het debiet
van N metingen
rB = Q relatieve
= gemiddelde
fout in de breedte
debiet van
van N de
metingen
waterloop /s)
rB rv r= = relatieve fout in de breedte van de waterloop (-)
B relatieve
= relatieve
fout in de
fout
gemiddelde
in de breedte
snelheid
van de
in
waterloop
de verticalen
rv ri r= relatieve
= relatieve
instrumentfout
= relatieve fout fout in de in gemiddelde de gemiddelde snelheid snelheid in de in de verticalen verticalen (-)
v
ri N r= aantal
=
malen
relatieve
= relatieve dat
instrumentfout
het instrumentfout debiet wordt gemeten (-)
i
R N = aantal
=
meetverticalen
aantal malen dat het debiet wordt gemeten
= aantal malen dat het debiet wordt gemeten (-)
R u1/2α R = stochastische
= aantal
= aantal
correctiewaarde
meetverticalen
meetverticalen
voor
(-)
beperkt aantal metingen
u1/2α = stochastische correctiewaarde voor beperkt aantal metingen
u = stochastische correctiewaarde voor beperkt aantal metingen (-)
1/2a
Opmerking: Deze formule geldt voor ongecorreleerde variabelen Q, v en B. Als er een
positieve
Opmerking:
correlatie bestaat
Deze
tussen
formule
deze
geldt
variabelen,
voor ongecorreleerde
dan neemt de fout
variabelen
van het
Q,
debiet v en
af.
B.
Bij een
Als er een
Opmerking: Deze formule geldt voor ongecorreleerde variabelen Q, v en B. Als er een posi-
negatieve
positieve
correlatie
correlatie
neemt
bestaat
de fout in
tussen
het debiet
deze variabelen,
toe.
dan neemt de fout van het debiet af. Bij een
negatieve tieve correlatie correlatie bestaat neemt tussen de deze fout variabelen, in het debiet dan toe. neemt de fout van het debiet af. Bij een
Voor een negatieve aantal correlatie combinaties neemt van de fout ongecorreleerde in het debiet toe. variabelen is de fout in het debiet
weergegeven
Voor
in
een
Figuur
aantal
8-3
combinaties
en Figuur 8-4.
van ongecorreleerde variabelen is de fout in het debiet
weergegeven in Figuur 8-3 en Figuur 8-4.
Voor een aantal combinaties van ongecorreleerde variabelen is de fout in het debiet weerge-
Voorbeeld geven 1: in een Figuur gewenste 8-3 en Figuur debietonnauwkeurigheid 8-4.
van 5% kan gegeven de meetfouten
(instrumentfout
Voorbeeld
< 0,5%)
1: een
en
gewenste
aantal meetverticalen
debietonnauwkeurigheid
worden gehaald
van
met,
5% kan gegeven de meetfouten
- 4 debietmetingen
(instrumentfout
in
<
10
0,5%)
verticalen
en aantal
met een
meetverticalen
betrouwbaarheidsinterval
worden gehaald
van
met,
95%,
Voorbeeld 1: een gewenste debietonnauwkeurigheid van 5% kan gegeven de meetfouten
- 6 debietmetingen
- 4 debietmetingen
in 10 verticalen
in 10 verticalen
met een
met
betrouwbaarheidsinterval
een betrouwbaarheidsinterval
van 99%,
van 95%,
(instrumentfout < 0,5%) en aantal meetverticalen worden gehaald met,
- 8 debietmetingen
- 6 debietmetingen
in 3 verticalen
in 10 verticalen
met een betrouwbaarheidsinterval
met een betrouwbaarheidsinterval
van 95%.
van 99%,
- • 4 8 debietmetingen in in 10 3 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%, 95%.
• 6 debietmetingen in 10 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 99%,
• 8 debietmetingen in 3 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%.
Figuur 8-3 FOuT in heT DebieT vOOr 3 en 10 meeTverTicAlen, 95% en 99% beTrOuWbAArheiDSinTervAl
192
192
183

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Voorbeeld 2: een gewenste debietonnauwkeurigheid van 2% kan gegeven de meetfouten
(instrumentfout < 0,5%) en aantal meetverticalen worden gehaald met,
• 5 debietmetingen in 15 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%,
• 6 debietmetingen in 10 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%,
• 10 debietmetingen in 5 verticalen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%.
Figuur 8-4 FOuT in heT DebieT bij 5, 10 en 15 meeTverTicAlen
Iedere andere combinatie van gewenste maximale fout, betrouwbaarheidsinterval en aantal
meetverticalen is met de formule (8-21) te bepalen. In Tabel 8-3 zijn de waarden voor de
stochastische correctiewaarde u gegeven.
1/2a
TAbel 8-3 STOchASTiSche cOrrecTieWAArDe u½a AlS FuncTie vAn AAnTAl meeTWAArDen n
aantal meetwaarden N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
25
30
40
60
120
³∞
184
90%
u voor tweezijdig betrouwbaarheidsinterval
1/2a
95% 99%
6,314
12,706
63,657
2,920
4,303
9,925
2,353
3,182
5,841
2,132
2,776
4,604
2,015
2,571
4,032
1,943
2,447
3,707
1,895
2,365
3,449
1,860
2,306
3,355
1,833
2,262
3,250
1,812
2,228
3,169
1,796
2,201
3,106
1,782
2,179
3,055
1,771
2,160
3,012
1,761
2,145
2,977
1,753
2,131
2,947
1,746
2,120
2,921
1,740
2,110
2,898
1,734
2,101
2,878
1,729
2,093
2,861
1,725
2,086
2,845
1,708
2,060
2,787
1,697
2,042
2,750
1,684
2,021
2,704
1,671
2,000
2,660
1,658
1,980
2,617
1,645
1,960
2,576

STOWA 2009-41 2009-00 Handboek debietmeten in open waterlopen
deel c: praktiJk
deel c: praktiJk
185

9
keUZe
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Alvorens wordt gemeten zal een analyse van de gegevensbehoefte hebben plaatsgevonden.
Uit deze gegevensbehoefte volgt de aanleiding van het meten (het WAAROM) en de grootheden
die moeten worden gemeten met de gewenste nauwkeurigheid (het WAT). Hieruit volgt
meestal ook op welke mogelijke locaties zou kunnen worden gemeten (het WAAR). Vervolgens
worden de lokale mogelijkheden van de beoogde meetlocaties onderzocht in het licht van de
vereiste randvoorwaarden om aan de gewenste nauwkeurigheid te kunnen voldoen (het HOE).
Hierbij zal een afweging gemaakt moeten worden tussen de gewenste nauwkeurigheid die
richting geeft aan de keuze voor een meetmethode en de mogelijkheden die de meetlocatie
biedt om het gewenste resultaat met de beoogde meetmethode te behalen.
Indien de locatie niet geheel voldoet, zal gezocht moeten worden naar een andere (nabij gelegen)
locatie die beter voldoet aan de gestelde randvoorwaarden. Indien deze locatie niet voorhanden
blijkt zal een concessie gedaan moeten worden: ofwel er wordt een andere meetmethode
gekozen ofwel de eis gesteld aan de te behalen meetnauwkeurigheid wordt bijgesteld
(hogere of lagere nauwkeurigheid). Tot slot volgt de toetsing aan de beschikbare (financiële)
middelen en mogelijkheden van het beheer van de meetlocaties of het uitbesteden aan derden.
Mocht aan één of meerdere toetscriteria niet wordt voldaan, dan zal het proces wederom
doorlopen moeten worden.
De onderstaande beschrijving van het selectieproces biedt de waterbeheerder het inzicht, om
uit het ruime aanbod aan methoden de meest geschikte te kiezen, afgestemd op de randvoorwaarden
uit het veld en de eisen die de beheerder stelt aan het meetstation. In de praktijk kan
de waterbeheerder het selectieproces op twee manieren hanteren:
• bij een nieuw in te richten meetnet of een enkel nieuw in te richten meetstation leidt
het selectieproces direct tot de meest geschikte meetmethode, waarop een ontwerp voor
nieuwbouw kan worden gebaseerd;
• in een bestaand meetnet of voor een bestaand meetpunt kan het selectieproces worden
gebruikt voor een evaluatie, waarna - indien nodig - een aanpassing van de tot dan toegepaste
methode kan worden overwogen.
Figuur 9-1 SchemA SAmenhAng rAnDvOOrWAArDen en gebruiKerSeiSen meeTmeThODe
Waterbeheerder wenst
debiet te meten
186
Randvoorwaarden:
- bereik waterstand en afvoer
- mate van sedimenttransport
- grootte van verval
Gebruikerseisen:
- meerdere functies
- gewenste nauwkeurigheid
- uniformering meetnet
Waterbeheerder gereed
om keuze te maken

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Alvorens de waterbeheerder tot de keuze van de meest geschikte meetmethode komt, dienen
de randvoorwaarden uit het veld en de gebruikerseisen te worden geïnventariseerd, zoals aangegeven
in het volgende schema.
Opmerkingen:
• De bereiken van waterstanden en debieten zijn doorgaans redelijk goed in te schatten.
Het is van veel belang aan te geven of inderdaad het gehele bereik moet worden bemeten.
Voor sommige doeleinden zijn vooral topafvoeren interessant; in andere situaties gaat het
soms uitsluitend om de minimale afvoeren.
• De aard van en de hoeveelheid aan sedimenttransport en het voorkomen van beddingvormen
moet bij benadering bekend zijn, omdat ze van veel belang zijn voor het goed functioneren
van de meetinstrumenten of de meetstuwen.
• Het beschikbare verval (hoeveel mag er worden opgestuwd) is van belang om vast te stellen
of het ontwerp van een meetstuw of een meetgoot een haalbare optie is.
• Voor een aantal situaties kan de meetfunctie ondergeschikt zijn aan andere belangrijkere
functies (peilregeling, wateraanvoer, scheepvaart). Ook kan het ontwerp van een meetstuw
ondergeschikt zijn aan de wensen ten aanzien van vismigratie.
• De gewenste meetnauwkeurigheid wordt afgeleid uit de doelstelling van het meten: wettelijke
verplichtingen en waterbalansstudies vereisen vaak een grotere nauwkeurigheid
dan bijvoorbeeld voor het dagelijks beheer noodzakelijk is.
• Uniformering van hydrologische meetnetten en van de daarin te gebruiken meetmethoden
verhoogt de overzichtelijkheid en is kostenbesparend. Hetzelfde geldt voor de
inpas sing van het meetstation binnen het telemetriesysteem.
Als algemene randvoorwaarde geldt verder dat de organisatie rond de totstandkoming en met
name het onderhoud en beheer goed is geregeld. Als aan deze randvoorwaarde niet kan worden
voldaan, kan de waterbeheerder al vooraf besluiten deze taken geheel of gedeeltelijk uit
te besteden, dan wel af te zien van de realisatie van het meetpunt.
De internationale ISO-standaarden die betrekking hebben op de keuze van de meetmethode
en de meetopstelling zijn:
• ISO 8363 - General guidelines for the selection of flow measurement methode
• ISO 8368 - General guidelines for the selection of flow measurement structure
9.1 SelecTieprOceS
Zoals aan het begin van dit handboek is aangegeven, hangen meetdoel en meet-onnauwkeurigheid
nauw met elkaar samen. Uit beide volgt de keuze van de meetlocatie, de meetmethode
en het meetinstrument. De keuze van de combinatie meetlocatie, meetmethode
en meetinstrument is niet altijd strikt opeenvolgend te nemen. De drie aspecten hangen met
elkaar samen. Niet iedere meetmethode is voor iedere locatie geschikt en niet ieder instrument
kan voor iedere meetmethode en/of meetlocatie worden toegepast.
Als het selectieproces leidt tot een keuze van meetlocatie, -methode en -instrument, zal een
toetsing plaatsvinden aan het beschikbare budget en de organisatorische randvoorwaarden.
Indien deze toetsing niet succesvol verloopt kan het selectieproces opnieuw worden door lopen
door kostenbepalende en/of onderhoudsbepalende aspecten te herzien. In de hoofdstukken
11 en 12 zijn de kostenbepalende respectievelijk de organisatorische aspecten omschreven.
187

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
In het onderstaande schema is het proces globaal geschetst om vanuit het meetdoel te komen
tot de inrichting van een meetlocatie. In de volgende hoofdstukken is het proces stapsgewijs
verder uitgewerkt ter ondersteuning van de keuzes.
Figuur 9-2 SchemA Te DOOrlOpen KeuzeS vAn meeTDOel TOT inrichTing meeTlOcATie
188

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
9.2 meeTDOel en meeTOnnAuWKeurigheiD
Inzicht in het dagelijkse waterbeheer, het opstellen en sluitend krijgen van een waterbalans,
de implementatie van een waterakkoord, de calibratie van een waterbewegingsmodel of de
uitvoering van de Europese Kaderrichtlijn Water zijn voorbeelden van zaken die in het meetplan
zijn beschreven en die het meetdoel bepalen. In onderstaande tabel is het gangbare
bereik aangegeven van de toegestane onnauwkeurigheid in relatie tot het meetdoel.
TAbel 9-1 vOOrbeelD vAn meeTDOelen gerelATeerD AAn De TOegeSTAne OnnAuWKeurigheiD
Toegestane onnauwkeurigheid van de debietmeting voorbeeld van een meetdoel
zeer nauwkeurig ³ 5 % modelinvoer, waterbalans en watersysteemkennis
nauwkeurig 5 % - 10 % waterakkoord, vrachtbepaling en waterkwaliteit
minder nauwkeurig ³ 10 % dagelijks waterbeheer en kleinschalig locatie-onderzoek
Met onnauwkeurigheid van de debietmeting wordt bedoeld de onnauwkeurigheid van de meetwaarde
die uit het geheel van de meting(en) voortkomt en beschikbaar is voor registratie onder de
noemer “debiet”. Dit “debiet” is de grootheid die als basis dient voor het meetdoel en als zodanig
als getalswaarde wordt gebruikt. De gewenste onnauwkeurigheid van de getalswaarde van het
debiet moet worden terugvertaald naar de meetinrichting, waarbij rekening is te houden met:
• de onnauwkeurigheid van het meetinstrument,
• de onnauwkeurigheid van de meetmethode, doorwerkend in de meetopstelling,
• de onnauwkeurigheid van de verwerkingsmethode; namelijk de wijze waarop de gemeten
grootheden worden verwerkt tot een getalswaarde van het debiet.
Is het feitelijke gebruiksdoel van de getalswaarde van het debiet niet het debiet zelf, maar de
hoeveelheidsbepaling, dan dient de gewenste onnauwkeurigheid van de debietmeting ook
daaruit te worden afgeleid. In par. 2.2 zijn de bijbehorende foutenbronnen aangegeven. Het
heeft bijvoorbeeld geen zin een nauwkeurige debietmeting te realiseren om volumina te berekenen
als meetmoment en meetfrequentie niet zijn aangepast aan de veranderingen die kunnen
optreden in het werkelijke stromingspatroon.
Onderstaande tabel geeft voor de verschillende meetmethoden aan welke meet-onnauwkeurigheid
kan worden gerealiseerd.
TAbel 9-2 KeuzeSchemA meeTmeThODe in relATie TOT TOegeSTAne OnnAuWKeurigheiD
Keuze schema meetmethode
toegestane onnauwkeurigheid debietmeting incidentele meting continue meting
≤ 5% - moving-boat methode1 - velocity-area methode2 5 - 10% - velocity-area methode3 - drijvermetingen
- verdunningsmethode
≥ 10% - verhangmethode
- deflectiemethode
1 met akoestische doppler snelheidsmeter
2 voldoende aantal meetverticalen en meetpunten in een verticaal, zie hoofdstuk 8
3 minstens 5 meetverticalen, zie hoofdstuk 8
4 recent gecalibreerde afvoerrelatie
5 niet gecalibreerde theoretische afvoerrelatie
- akoestische looptijd methode
- meetgoot4 - meetstuw4 - akoestische doppler methode
- elektromagnetische methode
- radar doppler methode
- afvoer-waterstand relatie4 - kunstwerk gecalibreerd in het veld4 - kunstwerk met Qh-relatie op basis van literatuur) 5
189

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
9.3 Keuze meeTmeThODe in relATie TOT meeTlOcATie
Er zijn voor de verschillende meetmethoden en meetinstrumenten criteria aan te geven die
sterk onderscheidend zijn wat betreft de toepassingsmogelijkheden. Deze criteria hebben
enerzijds te maken met de locatie waar gemeten moet worden en anderzijds met de gebruikerseisen
zoals de gewenste onnauwkeurigheid (zie Figuur 9-1). Onderstaande tabellen geven
voor respectievelijk continue metingen en incidentele metingen aan welke combinatie van
locatie-eigenschappen en meetmethode niet leiden tot een goede debietmeting (rood).
TAbel 9-3 KnOcKOuT criTeriA cOnTinue meTing
continue meting
de debietmeter moet vispasseerbaar zijn
er is veel sedimenttransport (in suspensie)
er is veel bodemtransport
er is ‘s zomers veel waterplantengroei
aanwezigheid van luchtbellen
de stroomsnelheid is lange tijd laag ( 2 m2 nat oppervlak)
geen bestaande stuw beschikbaar
er is nauwelijks verval
er is geen natuurlijk en/of ongestuurd peilregime
FOTO 9-1 DrijFvuil TijDenS meTing (FOTO: WS nOOrDerzijlveST)
190
meetstuw
meetgoot
Akoestische looptijd (methode)
Dopplermeting (horizontaal)
Dopplermeting (verticaal)
elektromagnetische meetmethode
qh-relatie

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-4 KnOcKOuT criTeriA inciDenTele meTing
incidentele meting
waterloop is doorwaadbaar
Stroomsnelheid in het profiel is turbulent/ongelijkmatig
waterloop heeft zeer veel plantengroei
Hoge nauwkeurigheid vereist (

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
9.5 TOeTSing en uiTWerKing meeTOpSTelling
Indien de oorspronkelijke keuzes niet haalbaar blijken te zijn, op basis van organisatorische
en/of financiële gronden, dan is het vervolgtraject:
• de tweede of eventueel derde keus uitwerken;
• een andere meetmethode en/of meetinstrument kiezen;
• afzien van de gekozen meetlocatie en een andere locatie zoeken;
• indien toelaatbaar, de eisen aan de meetonnauwkeurigheid versoepelen (een lagere nauwkeurigheid
zal over het algemeen minder kosten met zich meebrengen), om vervolgens de
procedure opnieuw te doorlopen.
Nadat de keuze van de meetlocatie, de meetmethode en het meetinstrument is gemaakt,
kan het voorontwerp van de meetopstelling worden uitgewerkt. In dit voorontwerp zijn aangegeven:
• de benodigde meetinstrumenten en de plaatsing daarvan;
• de bouwkundige voorzieningen;
• hoe de meetgegevens worden doorgegeven en opgeslagen;
• hoe de verwerking tot het debiet plaatsvindt;
• hoe de resultaten worden gecontroleerd of gevalideerd,
• de kosten van de totale meetopstelling;
• de kosten voor gegevensinwinning;
• de wijze van beheer en onderhoud van de opstelling;
• de kosten van het onderhoud van de opstelling.
192

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-5 eigenSchAppen lOOpTijDverSchilmeeTmeThODe
looptijdverschilmeting
meetmethode looptijdverschilmethode (par. 6.3)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de looptijdverschilmethode wordt een geluidspuls van de ene naar de andere oever gezonden.
de ‘meetlijn’ staat diagonaal op de stromingsrichting. met de stroming mee is de geluidspuls sneller
aan de overkant en tegen de stroming in langzamer. Het looptijdverschil kan in combinatie met de
dimensies van de meetopstelling worden omgerekend in een stroomsnelheid. om voor eventuele
dwarsstroming te corrigeren worden twee meetlijnen geïnstalleerd in een kruisvorm. de gemeten
gemiddelde snelheid ter hoogte van de sensoren wordt middels een factor omgerekend naar een
profielgemiddelde stroomsnelheid. deze factor is waterhoogte-afhankelijk en wordt bepaald met een
gecalibreerd 2- of 3-dimensionaal rekenmodel en aan de hand van (adcp) veldmetingen. de relatie
tussen het natte oppervlak en de waterhoogte wordt bepaald door het profiel in te meten. Het debiet
is het natte oppervlak maal de profielgemiddelde stroomsnelheid
meetapparatuur deze meetmethode gebruikt twee transducenten (akoestische zender en ontvanger) per meetlijn.
meetopstelling eén of twee vaste meetkruizen om de stroomsnelheid te meten en één waterstandsmeter. de
transducenten kunnen worden bevestigd aan een paal of aan een landhoofd of in de oever.
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode is 5 % tot 10%
doordat ‘heen en terug’ wordt gemeten (het looptijdverschil) valt de ‘geluidssnelheid in water’ uit de
vergelijkingen, wat deze meetmethode een relatief hoge nauwkeurigheid geeft.
belangrijke foutenbronnen zijn: het ingemeten profiel, een afwijkende stroomsnelheidsverdeling in
het profiel dan aangenomen, de ingemeten afstand tussen de akoestische sensoren en de gemeten
waterhoogte.
toepassingsgebied de looptijdverschilmethode wordt toegepast door rijkswaterstaat en waterschappen. de grote
meetopstellingen staan in rivieren tot 250 m breed en de kleine systemen staan in waterlopen van
zo’n 5 meter breed en 1 meter diep.
kosten (all-in vaste opstelling) Vanaf 15.000/50.000 tot 75.000 euro of meer (sterk afhankelijk van de situatie, tot 250.000
mogelijk).
meetrisico’s Het akoestische signaal wordt verstrooid door luchtbellen die ontstaan door passerende schepen,
overstort, na een gemaal of waterplanten.Het akoestische signaal wordt verstrooid/geblokkeerd door
hoge sedimentconcentraties en hoge beddingvormen. dit treedt met name op bij grote afvoeren, vlak
boven de bodem. Het doorstroomprofiel moet periodiek worden gecontroleerd. Het meetsysteem gaat
namelijk uit van een constant profiel.
193

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-6 eigenSchAppen DOppler-meTing in vASTe OpSTelling
Dopplermeting in vaste opstelling
meetmethode dopplermethode (par. 6.4)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de doppler-methode wordt de stroomsnelheid gemeten door de dopplerverschuiving van het
teruggekaatste signaal in het water te meten. dit gebeurt voor verschillende waterdiepten. met behulp
van de theoretische stroomsnelheidsverdeling over de waterdiepte wordt de gemiddelde stroomsnelheid en
diepte bepaald.
meetapparatuur de acoustic current doppler profiler (adcp) meet met verschillende stralen (beams) de stroomsnelheid op
verschillende hoogtes in het profiel. de adcp middelt de metingen over een bepaalde meettijd. de adcp is
vaak uitgerust met een waterstandmeter (drukopnemer).
meetopstelling de adcp kan zowel horizontaal als verticaal (naar boven kijkend) worden gemonteerd. nadeel van verticaal
is de eventuele aanslibbing op de sensoren. aanbevolen wordt om in een duiker of onder een brug te
meten omdat het profiel hier hard is, de stroomsnelheid maximaal en er weinig plantengroei is.
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode is 5% tot 10%
de adcp heeft moeite om lage stroomsnelheden (

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-7 eigenSchAppen DOppler-meTing in vArenDe OpSTelling (bOOT)
Dopplermeting in varende opstelling (boot)
meetmethode moving-boat methode (par. 5.2.1)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de doppler-methode wordt de stroomsnelheid gemeten door de dopplerverschuiving van het
teruggekaatste signaal in het water te meten. dit gebeurt voor verschillende waterdiepten. al
varend wordt het debiet in het bemeten oppervlak van de doorsnede bepaald. Het debiet in de
onbemeten zones bij het wateroppervlak, de bodem en de oevers wordt berekend met behulp van
een aangenomen theoretische stroomsnelheidsverdeling over de waterdiepte wordt de gemiddelde
stroomsnelheid en diepte bepaald. Het debiet wordt berekend met de velocity-area methode.
meetapparatuur de acoustic current doppler profiler (adcp) meet met verschillende stralen (beams) de
stroomsnelheid op verschillende hoogtes in het profiel. de adcp middelt de metingen over een
bepaalde tijdsduur om tot een betere meting te komen. de adcp heeft vaak ook een waterstandmeter
(drukopnemer). bottom-track is nodig om de gemeten stroomsnelheden ten opzichte van de vaste
bodem te kennen. de nulreferentie kan worden gecontroleerd (hersteld) door in een lus tussen de
oevers te varen of met een dgpS op het meetschip.
meetopstelling de adcp is voor, naast of onder het meetschip bevestigd.
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode is 3% tot 5%
belangrijke foutenbronnen zijn: niet nauwkeurige bepaling van de bottom-track (nulreferentie
gemeten stroomsnelheden), variaties in de vaarsnelheid, het ingemeten profiel, een andere dan
aangenomen stroomsnelheidsverdeling in het profiel.
toepassingsgebied afvoerenmetingen op rivieren en bevaarbare beken. op de grote rivieren gebruikt om Qh-relaties en
de adm’s op rijn en maas te valideren.
kosten instrument: 15.000 – 25.000 euro (afgezien van de inbouw van de adcp); meetsessie: vanaf
5.000/15.000 euro
meetrisico’s Fouten in de nulreferentie voor de gemeten stroomsnelheden.
Variaties in de vaarsnelheid, bijvoorbeeld op drukke vaarwegen of bij het naderen van de oevers.
Fouten in de aanname van het snelheidsprofiel nabij bodem, wateroppervlak en oevers. aannames
zitten in de verwerkingssoftware van de adcp.
195

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-8 eigenSchAppen DOppler-meTing in vArenDe OpSTelling (cATAmArAn)
Dopplermeting in varende opstelling (catamaran/trimaran)
meetmethode moving-boat methode (par. 5.2.1); veldcalibratie (par. 5.5)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de doppler-methode wordt de stroomsnelheid gemeten door de dopplerverschuiving
van deeltjes in het water te meten. er zijn twee soorten varende opstellingen:
• de trimaran die volgens de varende Doppler-methode meet, overeenkomstig de varende
adcp-meting
• de catamaran die volgens de velocity-area methode meet, meten in verschillende
verticalen
bij beide methoden wordt voor de onbemeten zones het debiet berekend met behulp van
een aangenomen theoretische stroomsnelheidsverdeling.
meetapparatuur de acoustic current doppler profiler (adcp) meet met verschillende stralen (beams) de
stroomsnelheid op verschillende hoogtes in het profiel. de adcp middelt de metingen over
een bepaalde meettijd.
meetopstelling de adcp is gemonteerd onder een draagbare catamaran/ trimaran en wordt met een kabel
over de meetraai getrokken (trimaran) of in een meetverticaal stilgelegd (catamaran).
een compleet systeem bestaat uit een adcp, een polyester catamaran of trimaran, een
bluetooth zender / ontvanger, een waterdichte pocket pc en de benodigde software.
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode met een trimaran is 3% tot 5% en
met een catamaran 5% tot 10%
belangrijke foutenbronnen zijn: niet nauwkeurige bepaling van het profiel, een andere dan
aangenomen stroomsnelheidsverdeling in het profiel.
toepassingsgebied calibratie van permanente debietmeetpunten en voor capaciteitsmeting bij gemalen.
kosten catamaran/trimaran: 15.000-25.000 euro; meetsessie in eigen beheer: 6 metingen per
dag met 2 personen à 50 euro/uur + 4 uur verwerkingstijd; meetsessie door derden: vanaf
1.500/2.000 euro
meetrisico’s Fouten in de nulreferentie voor de gemeten stroomsnelheden.
Fouten in de aanname van het snelheidsprofiel nabij bodem, wateroppervlak en oevers.
aannames zitten in de verwerkingssoftware van de meetapparatuur.
196

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-9 eigenSchAppen eleKTrOmAgneTiSche meThODe
elektromagnetische stroomsnelheidsmeting
meetmethode Velocity area methode (par. 5.1); veldcalibratie (par. 5.5)
meetapparatuur Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de elektromagnetische snelheidsmeter wordt de stroomsnelheid gemeten door de spanning
die wordt opgewekt door een geleider (water) die loodrecht door een homogeen magnetisch veld
beweegt. de spanning is evenredig met de snelheid waarmee het water door het magnetisch veld
beweegt (wet van Faraday).
de elektromagnetische snelheidsmeter meet de momentane stroomsnelheid in een klein gebied
onder het wateroppervlak (meetpunt). Het signaal wordt over enige tijd (één of enkele minuten)
gemiddeld. de waterdiepte en positie van het meetinstrument in de verticaal moeten apart
worden gemeten.
meetopstelling een elektromagnetische snelheidsmeter kan wadend worden gebruikt in kleine waterlopen. de
vaste opstelling wordt in nederland weinig toegepast.
nauwkeurigheid de nauwkeurigheid van deze meetmethode is 5% bij hoge stroomsnelheden tot 10% bij lage
stroomsnelheden.
belangrijke foutenbronnen zijn: niet nauwkeurige positiebepaling en hoge sedimentconcentraties
in de waterloop.
toepassingsgebied afvoerenmetingen in kleine waterlopen (wadend). Veel toegepast voor debietmetingen in
gesloten leidingen. toepassing bij kleine bergbeken (lus) om het debiet te meten tijdens of na
regenbuien.
alleen geschikt tot 2 m2 doorstroomprofiel.
kosten instrument (vaste opstelling): vanaf 10.000 euro; in-situ meting vanaf 1.500/2.000 euro.
meetrisico’s Verloop van de nulreferentie door temperatuurseffecten . geregeld calibreren tijdens een
meetsessie is nodig.
Fouten in de aanname van het snelheidsprofiel nabij bodem, wateroppervlak en oevers.
aannames zitten in de verwerkingssoftware van het instrument.
197

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-10 eigenSchAppen prOpellerSnelheiDSmeTer
mechanische stroomsnelheidsmeter
meetmethode Velocity area methode (par. 5.1); veldcalibratie (par. 5.5);
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij de propellersnelheidsmeter wordt het aantal omwentelingen per tijdseenheid van de propeller gekoppeld aan de
stroomsnelheid. eén omwenteling vertegenwoordigt een afgelegde lengte van de waterdeeltjes binnen een zekere tijd.
deze relatie wordt in geconditioneerde omstandigheden (laboratoriumgoot) gecalibreerd.
de mechanische snelheidsmeter meet de momentane stroomsnelheid in een klein gebied onder het wateroppervlak
(meetpunt). Het aantal pulsen wordt gedurende enige tijd (één of enkele minuten) geteld en met de calibratieformule
omgezet naar een stroomsnelheid. de waterdiepte en positie van het meetinstrument in de verticaal moeten apart
worden gemeten.
meetopstelling een mechanische snelheidsmeter kan wadend of vanaf een brug worden gebruikt of bevestigd aan een kabel naast een
meetschip. tegenwoordig wordt dit meetinstrument alleen nog in kleine waterlopen gebruikt.
nauwkeurigheid de nauwkeurigheid van deze meetmethode is 5% bij hoge stroomsnelheden tot 10% bij lage stroomsnelheden.
belangrijke foutenbronnen zijn: niet nauwkeurige positiebepaling en vegetatie.
toepassingsgebied afvoerenmetingen in kleine waterlopen (wadend) of op bevaarbare rivieren en beken vanuit een meetboot.
kosten instrument: vanaf 2.000 euro voor een klein molentje; meetsessie: vanaf 1.500/2.000 euro
meetrisico’s Verloop van de calibratieformule door vuil, vegetatie en slijtage. geregeld calibreren voor of na een meetsessie is
nodig.
Fouten in de aanname van het snelheidsprofiel nabij bodem, wateroppervlak en oevers. aannames zitten in de
verwerkingssoftware van het instrument.
198

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-11 eigenSchAppen vAn De AKOeSTiSche punTmeTer
Akoestische meting in puntopstelling
meetmethode Velocity area methode (par. 5.1); veldcalibratie (par. 5.5)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
Het instrument zendt een geluidsgolf uit, meet de echo en herhaalt na een korte tussenpoos een tweede
geluidsgolf met echometing. Het verschil tussen de echo’s is een maat voor de afstand. Uit deling door de tijd
volgt de stroomsnelheid. tevens wordt de waterdiepte gemeten.
meetapparatuur Stang met sensor en uitleeseenheid.
meetopstelling Handmatig op verschillende punten in het doorstroomprofiel om ter plaatse de stroomsnelheid te meten.
de gegevens worden direct opgeslagen en verwerkt in de uitleeseenheid.
nauwkeurigheid is afhankelijk van het aantal transducenten in het apparaat. de gangbare onnauwkeurigheid van deze
meetmethode is 5% tot 10%.
toepassingsgebied calibratiemeting van permanente debietmeetpunten en capaciteitsmeting van kleinere gemalen
kosten instrument: vanaf 9.000 euro; meetsessie:vanaf 1.500/2.000 euro
meetrisico’s Fouten in de aanname van het snelheidsprofiel nabij bodem, wateroppervlak en oevers. aannames zitten in de
verwerkingssoftware van het instrument.
199

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-12 eigenSchAppen geSTAnDAArDiSeerDe meeTSTuW/meeTgOOT
gestandaardiseerde meetstuw of meetgoot
meetmethode meetstuw (par. 6.1) of meetgoot (par. 6.2)
meting Vervalmeting meetstuwen (par. 7.1) of meetgoten (par. 7.2)
bij een meetstuw of meetgoot wordt het water door een vernauwing geperst, waarbij een verval ontstaat.
dit geeft een situatie waarbij de waterstand direct gerelateerd kan worden aan het debiet. deze relatie wordt
weergegeven met een stuwformule. Van enkele gestandaardiseerde meetstuwen en meetgoten is deze relatie
exact bekend.
wanneer de benedenstroomse waterstand hoger komt dan de modulaire limiet (verdronken) moet ook de
benedenstroomse waterstand worden meegenomen in de stuwformule om de extra opstuwing te corrigeren.
benodigd: waterstandsmeters en meetstuw of –goot
meetopstelling Vaste constructie, vaste kruin en voorgeschreven aanstroming die voldoen aan de iSo-normen
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode is 5%
belangrijke foutenbronnen zijn: nauwkeurigheid van de waterstandsmeting en de klep-/schuifhoogtemeting en
vervuiling van de meetstuw of –goot
toepassingsgebied gestandaardiseerde meetstuwen worden met name toegepast door waterschappen. gestandaardiseerde meetgoten
worden weinig toegepast. met name de scherpe en korte overlaten zijn gevoelig voor verdrinking en zijn niet
vispasseerbaar.
kosten (all-in meetopstelling) de kosten betreffen het inrichten van een locatie tot een debietmeetpunt met een standaardiseerde meetstuw
of meetgoot: vanaf 20.000/25.000 euro, maar kan veel hoger zijn afhankelijk van de lokale situatie tot 70.000
meetrisico’s gevoeligheid voor vervuiling van de stuwkruin. dit geeft een overschatting van het debiet.
een verkeerd geïnstalleerde waterstandsmeter (uitstekende pijp of te dicht bij stuwkruin) geeft systematische
meetafwijkingen.
200

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-13 eigenSchAppen nieT geSTAnDAArDiSeerDe meeTSTuW
niet gestandaardiseerde meetstuw
meetmethode Veldcalibratie (par. 5.5); meetstuwen (par. 6.1)
meting Vervalmeting meetstuwen (par. 7.1); stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
een bestaande regelbare of vaste stuw kan gebruikt worden om debieten te meten. Het debiet kan met een
stuwformule worden afgeleid van de dikte van de overstortende straal. bij regelbare stuwen en schuiven
moet hiervoor de bovenstroomse waterstand en de klep-/schuifhoogte worden gemeten.
de stuwformule kan uit literatuur worden afgeleid op basis van de afmetingen en eigenschappen van de
stuw. maar beter is het om de stuw in een hydraulica laboratorium of in het veld te calibreren.
meetapparatuur waterstandsmeter
meetopstelling Vaste constructie met een vaste kruin of klep. de aanstroming ontwerpen volgens de iSo-normen.
nauwkeurigheid de gangbare onnauwkeurigheid van deze meetmethode is 5 - 20 %
Veldcalibratie geeft de nauwkeurigste resultaten, de standaard stuwformule geeft de onnauwkeurigste
resultaten.
toepassingsgebied operationeel waterbeheer en waterbalansstudies.
kosten (all-in) de all-in kosten betreffen het geschikt maken van een bestaande stuw als debietmeetpunt: plaatsen
meetopstelling en de veldcalibratie van de stuw: vanaf 10.000/15.000 euro.
meetrisico’s Stuwfomules op basis van de literatuur zijn niet erg nauwkeurig (10-30%), tenzij goed toegepast, maar de
werkelijkheid is altijd anders.
gevoeligheid voor vervuiling van de stuwkruin. dit geeft een overschatting van het debiet
een verkeerd geïnstalleerde waterstandsmeter (uitstekende pijp of te dicht bij stuwkruin) geeft
systematische meetafwijkingen.
201

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-14 eigenSchAppen qh-relATie in WATerlOpen
qh-relatie waterlopen
meetmethode Veldcalibratie (par. 5.5); relatie debiet en verval (par. 6.6)
meting Stroomsnelheidsmeting (par. 7.3)
bij deze meetmethode wordt een relatie opgesteld tussen de waterstand en het debiet. de waterstand
wordt hierbij continue gemeten en het debiet incidenteel. belangrijk is om de debietmeting over het hele
meetbereik te meten en veranderingen in de tijd ook te volgen.
meetapparatuur een waterstandsmeter en apparatuur voor incidentele debietmetingen
meetopstelling waterstandsmeter
nauwkeurigheid deze methode heeft een gangbare onnauwkeurigheid van 5 tot 10 %. met name de lage afvoeren zijn bij
deze methode vaak onnauwkeuriger te meten, omdat de afvoer verhoudingsgewijs snel verandert bij een
kleine waterstandsverandering. daarnaast kan hysterese voor afwijking zorgen. Hysterese kan middels
aanvullende vergelijkingen worden gecompenseerd (Qf-relatie)
toepassingsgebied deze methode wordt toegepast bij alle ongestuwde waterlopen, met name aan de oost- en zuidkant van
nederland. rijkswaterstaat gebruikt bijvoorbeeld een Qh-relatie bij de debietmeting bij lobith.
kosten (all-in) de all-in kosten betreffen de meetopstelling en de bepaling van de Qh-relatie: vanaf 10.000 euro,
afhankelijk van de grootte van de waterloop tot 100.000 euro of meer.
meetrisico’s een Qh -relatie kan in de tijd verlopen door bodemdaling of stijging
een Qh -relatie kan in het seizoen veranderen door de groei van oever- en waterplanten (leidingweerstand).
dit speelt met name bij de kleinere waterlopen.
met name de extreem hoge afvoeren worden vaak niet direct gemeten, maar geëxtrapoleerd. dit kan een
extra afwijking geven
202

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TAbel 9-15 eigenSchAppen DebieTmeTen bij gemAlen
debietmeten bij gemalen
meetmethode Veldcalibratie (par. 5.5); relatie debiet en verval (par. 6.6)
meting gemalen kunnen ook worden gebruikt om debieten af te leiden. Vaak is het
toerental in combinatie met de opvoerhoogte een goede maat voor het debiet. met
name vijzelgemalen zijn hiervoor geschikt. calibratie in het veld is met name voor
pompgemalen noodzakelijk, omdat de fabriekscalibratie niet geldt voor de opstelling in
het veld.
meetapparatuur waterstandsmeter en toerentalmeter; propellerstroommeter of varende adcp
meetopstelling incidenteel: in-situ
nauwkeurigheid afhankelijk van de leeftijd van de pomp of vijzel 5% tot > 10%
toepassingsgebied operationeel waterbeheer en waterbalansstudies
kosten in-situ meetsessie vanaf 1.500/2.000 euro
meetrisico’s de Qh -relatie van een gemaal is door slijtage aan verandering onderhevig. Hercalibratie
(eens per 5 jaar) is daarom aan te raden.
Veel gemalen hebben meerdere stortkokers en meerdere vrije uitstroomopeningen,
waardoor het soms handiger is om bovenstrooms in de toevoerende watergang de
debieten te gaan meten.
203

10
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
praktiJkaSpecten
In dit hoofdstuk is een aantal aspecten van het debietmeten behandeld die in de vorige hoofdstukken
niet aan de orde zijn geweest. Het gaat hierbij om aspecten die verband houden
met het opzetten en realiseren van een incidentele of een continue debietmeting. Par. 10.1
behandelt de praktijk van de incidentele debietmeting, par. 10.2 bespreekt het ontwerp en de
realisatie van continue debietmeetstations aan de hand van een checklist en toelichting op
een aantal onderwerpen daaruit.
Debietmeetinrichtingen als meetstuwen of meetgoten worden soms gezien als obstakel voor
de vismigratie. In par. 10.3 is nader ingegaan op de vispasseerbaarheid van debietmeet-inrichtingen.
FOTO 10-1 meTen meT TWee mATen iS leuKer (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
204

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
10.1 inciDenTele meTing
In dit hoofdstuk zijn praktische informatie en ervaringen opgenomen met als doel de gebruiker
een houvast te geven bij het opzetten, voorbereiden, uitvoeren en naverwerken van een
incidentele debietmeting. De volgende onderwerpen omvatten alle aspecten die liggen tussen
het eerste idee en het eindresultaat van de meting:
• ontwerpaspecten (par. 10.1.1);
• de voorbereiding (par. 10.1.2);
• het meten (par. 10.1.3);
• de uitvoering (par. 10.1.4);
• onderhoud (par. 10.1.5);
• verwerking van de gegevens (par. 10.1.6).
10.1.1 OnTWerpASpecTen TijDelijKe meeTOpSTelling
De verschillende aspecten van een tijdelijke of varende meetopstelling zijn in deze paragraaf
opgenomen. Tijdelijk betekent in tegenstelling tot continue debietmetingen dat de meting,
en meestal ook de meetopstelling, gedurende een afgebakende periode operationeel zijn.
Keuze meeTlOcATie
De keuze van een geschikte meetlocatie is behandeld in hfst. 4.
Keuze meeTmeThODe
De keuze van een geschikte meetmethode is behandeld in hfst. 9 en de achtergronden van de
meetmethode en de meetinstrumenten zijn behandeld in hfst. 5 respectievelijk hfst. 7.
OnTWerp meeTrASTer
Het ontwerp van het meetraster, het aantal meetpunten in het meetvlak ter plaatse van de
meetraai wordt gestuurd door:
• de gewenste nauwkeurigheid van het debiet;
• de gebruikte meetinstrumenten;
• de bereikbaarheid van de meetraai dan wel de bevaarbaarheid van de meetraai.
In par. 8.7 is een methode beschreven om een meetraster in een meetraai te ontwerpen uitgaande
van een gewenste onnauwkeurigheid van het debiet. De onnauwkeurigheid van de
meetinstrumenten is behandeld bij de betreffende instrumenten in hfst. 7 en par. 8.2.
De mogelijkheid om een bepaald meetinstrument te gebruiken hangt onder andere af van de
ruimte rond de meetraai in het bijzonder de ruimte rond het meetvaartuig.
Bij varende debietmetingen worden doorgaans akoestische stroomsnelheidsmeters gebruikt.
Een akoestische stroomsnelheidsmeter wordt onderwater opgesteld langszij van het meetschip
of onder het meetschip. Bij de Rijkswaterstaat meetschepen hangt de akoestische
stroomsnelheidsmeter (ADCP) in een bun in de kiel van het schip (ruimte in de kiel waarin
de sensors van de ADCP net onder de kiellijn uitkomen). In de meetraai wordt van oever tot
oever gemeten terwijl het schip heen en weer vaart. Passerende vaartuigen (ver)hinderen de
baan die het meetschip vaart en de schroefstraal van passerende schepen kan het ontvangen
akoestisch signaal nadelig beïnvloeden.
Alleen op sommige takken van de Rijn (Bovenrijn en Waal) is de intensiteit van passerende
schepen zo groot (gemiddeld één per minuut) dat een debietmeting soms gehinderd wordt.
Op alle andere waterlopen is het aantal passerende schepen beperkt zodat er voldoende tijd
is voor een debietmeting.
205

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
STAbiliTeiT vAn De cOnSTrucTie en Trillingen
De optredende stroomsnelheden rond het meetinstrument bepalen de sterkte van de ophangconstructie.
Een vaste meetbrug over een waterloop kan bij lage waterstanden tot gevolg hebben
dat de meetstang waaraan het instrument hangt te lang is (doorbuiging, trillingen) en
bij hoge waterstanden in het water hangt. Verder oefenen hoge stroomsnelheden grote krachten
uit op het instrument waardoor het kan verschuiven, losraken of in trilling kan geraken.
De stabiliteit van een vast opgesteld meetinstrument of een meetinstrument bevestigd aan
een stang of constructie kan in gevaar komen door de kracht van het stromende water, passerende
schepen en oever- of bodemerosie. De hydraulische krachten op een constructie zijn
evenredig met de stroomsnelheid in het kwadraat (v2 ), dus een toename van 50% van de
stroomsnelheid levert een 125% grotere kracht. De mate van stroomlijning van het meetinstrument
speelt ook een rol, aangezien een stomp voorwerp meer weerstand ondervindt dan
een gestroomlijnd voorwerp.
Langsstromend water kan een meetopstelling in trilling brengen. Bijvoorbeeld een stroomsnelheidsmeter
aan een stang die in eigenfrequentie raakt. Opstellingen nabij de oever, waar
de stroomsnelheid meestal lager is, hebben daar minder last van, maar een flexibele bevestiging
kan ook bij lage stroomsnelheden in trilling geraken. Wervels van passerende schepen
of achter een pijler kunnen met een bepaalde frequentie loslaten en daarmee de meetopstelling
in trilling brengen.
Een andere bron van trillingen is bijvoorbeeld een viaduct waarover auto’s of treinen rijden.
Een meetinstrument van een viaduct kan daardoor bij iedere passage kort mee gaan trillen.
Ook heien in de buurt van een meetlocatie kan het meetinstrument kort en hevig laten
trillen.
energievOOrziening en beDrijFSzeKerheiD
De energievoorziening van een meetinstrument moet gegarandeerd zijn. Energie betrekken
van het energienet in het gebied is betrouwbaar. Voor varende opstellingen geldt dat de energievoorziening
op het meetschip betrouwbaar moet zijn. Instrumenten met batterijen hebben
als nadeel dat de batterijen op tijd moeten worden vervangen. Beschadigen van aangelegde
energiekabels kan worden veroorzaakt door graven, ankers van schepen of vandalisme.
vOOrKOmen beSchADiging inSTrumenTen
Beschadigen van meetinstrumenten of van de gehele meetopstelling moet worden voorkomen.
Langsvarende vaartuigen kunnen meetopstellingen beschadigen (zuigende werking,
aanvaring). Ook recreanten die zich op de meetopstelling begeven kunnen schade veroorzaken
evenals vandalen. Voor varende meetopstellingen geldt dat het dicht langs de oever of
pijler varen schade kan veroorzaken
Het onbeheerd achterlaten van meetinstrumenten wordt afgeraden. De meetopstelling moet
zoveel mogelijk worden ontdaan van kwetsbare onderdelen als deze ‘s avonds of in het weekeinde
wordt achtergelaten.
beSchiKbAArheiD vAn perSOneel
Als de meetperiode en meetdagen zijn vastgesteld, moet worden nagegaan of er voldoende
ervaren personeel en eventueel vervangers beschikbaar zijn gedurende die periode. Ook als
meetgegevens van andere meetopstellingen in de omgeving nodig zijn (bijvoorbeeld een
206

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
waterstand bij een sluis), moet worden nagegaan of de informatie beschikbaar is gedurende
de meetperiode.
veiligheiD vOOr perSOneel
Het werken bij water en met name bij stromend water is gevaarlijk. De regelgeving volgens
de Arbo moeten in acht worden genomen. Zo moeten er altijd minimaal twee mensen veldwerk
doen als iemand het water in moet. Verder kan gedacht kan worden aan het dragen van
fluoriserende hesjes, een helm, veiligheidsschoenen en een zwemvest en het gebruiken van
lijfl ijnen, hekken, reddingsboeien, en het beschikbaar hebben van een (opblaas)boot, ehbokoffer
en telefoonnummers in geval van nood.
10.1.2 vOOrbereiDing meTen in een TijDelijKe meeTOpSTelling
meeTplAn
Een meetplan omvat alle definities, instructies en afspraken van de meting. In het meetplan
zijn opgenomen:
• het meetdoel;
• de samenstelling van de meetploeg en verantwoordelijkheden;
• de voorbereidingen die getroffen moeten worden;
• de te gebruiken meetinstrumenten;
• de meetopstelling waaraan de instrumenten worden bevestigd;
• aanvullende constructies nodig voor het meten en de veiligheid;
• de periode waarbinnen wordt gemeten;
• op welke locaties en wanneer daar precies wordt gemeten;
• wat wordt gemeten op de verschillende meetlocaties;
• de opslag van de meetgegevens;
• de manier van verwerken van de meetgegevens;
• de wijze van controleren van de meetgegevens;
• de energievoorziening;
• de benodigde veiligheidsmaatregelen.
De volgende definities kunnen worden gehanteerd:
• De afvoermetingen: alle metingen die binnen het meetprogramma worden uitgevoerd.
• Meetprogramma: overzicht van alle meetsessies binnen de afvoermetingen.
• Meetsessie: serie metingen uitgevoerd gedurende een aaneengesloten periode (bijvoorbeeld
een afvoergolf, één spuivenster, een getijdeperiode).
• Meetreeks: de geregistreerde reeks van momentane waarden van stroomsnelheid (U),
waterstand (H), watertemperatuur (T), saliniteit (S).
• Meetduur: duur van de registratie van stroomsnelheden (U), waterstanden (H), saliniteit
(S) en watertemperatuur (T) gedurende een meetsessie.
• Meting: periode waarbinnen een deel van de meetreeks is verkregen voor een min of
meer stationaire stromingssituatie. Tijdens het passeren van een afvoergolf bijvoorbeeld
30 minuten of tijdens een getijdecyclus bijvoorbeeld 3 minuten.
• Meetinterval: tijdsduur waarbinnen één momentane meetwaarde wordt verkregen
binnen een meting. Voor een akoestische stroomsnelheidsmeter en waterstandsmeters
bijvoorbeeld 10 seconden.
• Meetfrequentie: reciproque van het meetinterval, frequentie waarmee de meetwaarden
worden vastgelegd. Voor een meetinterval van 10 seconden is de meetfrequentie 0,1 Hz.
207

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Figuur 10-1 vOOrbeelD vAn DeFiniTieS vAn De TeSTmeTingen rOnD De SpuiSluiS ijmuiDen (brOn: hKv)
meeTFrequenTie
De meetfrequentie wordt opgevat als:
• de frequentie van het meetsignaal dat een meetinstrument afgeeft;
• de frequentie van opeenvolgende meetsessies.
De meetfrequentie van een meetinstrument is hoog, bijvoorbeeld 0,1 Hz tot 300 Hz. Met
deze frequentie wordt één meetwaarde afgegeven. Vaak worden in het instrument gedurende
enkele seconden of minuten deze meetwaarden gemiddeld zodat ‘de meetwaarde’ met
een lagere frequentie beschikbaar is, bijvoorbeeld een meetwaarde per 10 seconden of per
minuut. Daarmee worden fouten in de hoogfrequente meetwaarden uitgefilterd en is de uiteindelijke
meetwaarde nauwkeuriger.
De meetfrequentie van een meetsessie wordt bepaald door de variabiliteit van de afvoer en
waterstanden in de tijd en door de vraag welke bewerkingen de verkregen basisgegevens
zullen ondergaan. Een veel gehanteerd meetinterval bedraagt 15 minuten voor waterlopen
waarin de afvoer niet veel in de tijd fluctueert. Bij voorkeur is de meetfrequentie constant,
vast tijdsinterval, hetgeen voordelen heeft voor de eenvoud en zekerheid bij de gegevensverwerking.
Daarnaast kan het tijdsinterval afhankelijk worden ingesteld van de mate waarin de
te meten parameter verandert, bijvoorbeeld gemaal aan/uit of spuisluis open/dicht.
TijDSSynchrOniSATie en plAATSbepAling meeTinSTrumenTen
Tijdsynchronisatie is van belang om bij de verwerking van de meetgegevens alle meetreeksen
te kunnen vergelijken of specifieke gebeurtenissen (sluis open, translatiegolf) terug te vinden
in de verschillende meetreeksen. Alle meetinstrumenten moeten hun meetreeksen geven in
een van te voren gedefinieerde tijdbasis. De lokale tijd kan worden gebruikt, de M.E.T. of een
eigen tijdbasis, als de verschillende tijdreeksen later maar tot één tijdbasis zijn te herleiden.
De plaatsbepaling van de meetinstrumenten is van belang om bij de verwerking van de
meetreeksen de juiste looptijden en afstanden te kunnen gebruiken. Inmeten van vast opgestelde
stroomsnelheids- en waterstandsmeters kan, afhankelijk van de nauwkeurigheid, éénmalig
met een DGPS of met een waterpassing. Bij een varende meetopstelling is een plaatsbepalingssysteem
vanaf de oever mogelijk of een DGPS op het vaartuig. De positie van het
meetpunt (horizontaal en verticaal) ten opzichte van het plaatsbepalingssysteem aan boord
moet bekend zijn, zodat de precieze locatie van het meetinstrument bij de verwerking van de
meetreeksen bekend is.
208

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
meeTDuur
De meetduur is in geval van een incidentele meting de tijd die nodig is om alle meetwaar-
den binnen een meetsessie te vergaren. In een meetsessie worden verschillende grootheden
aaneengesloten gemeten. De meetduur hangt af van het verschijnsel dat wordt gemeten, bijvoorbeeld
het debiet tijdens een spuiperiode, een hoogwatergolf, een getijdecyclus of een dag.
TeSTmeTing
Voorafgaand aan de tijdelijke afvoermeting is het aan te bevelen te testen of alles werkt en of
wat wordt gemeten betrouwbaar is. Daartoe kan een testmeting worden gedaan, gedurende
een korte periode, waarbinnen alles wordt gemeten en de meetgegevens vervolgens worden
verwerkt. Het doel van de testmeting is:
• nagaan of alle instrumenten werken;
• nagaan of de meetopstelling werkt zoals bedoeld, worden alle gewenste gegevens ook
daadwerkelijk goed gemeten;
• kan de meetopstelling worden geoptimaliseerd;
• levert de verwerking van de meetgegevens het gevraagde debiet op;
• is de nauwkeurigheid van het afgeleide debiet voldoende, voldoet de nauwkeurigheid aan
de gestelde eis.
De testmeting kan deel uitmaken van het gehele meetprogramma en als de resultaten goed
zijn, is de testmeting een geslaagde meetsessie. Zijn de resultaten onvoldoende, dan kan de
meetopstelling worden verbeterd zodat de volgende meetsessies goede resultaten opleveren.
Met een testmeting kan worden voorkomen dat achteraf, als alle metingen zijn uitgevoerd, de
metingen geen goede resultaten hebben opgeleverd.
Een testmeting kan bijvoorbeeld een uur duren als het totale meetprogramma 1 á 2 dagen
beslaat, of bijvoorbeeld één dag als het totale meetprogramma 1 week of een langere periode
beslaat.
meTen vAn AnDere grOOTheDen (TemperATuur, DichTheiD)
Voor sommige meetinstrumenten is het van belang de watertemperatuur of de saliniteit van
het water te kennen. Als het voor de verwerking van de meetgegevens van belang is, zijn de
instrumenten veelal uitgerust met een temperatuur- en/of saliniteitsensor. Mochten die grootheden
wel afzonderlijk gemeten moeten worden, dan wordt op een geschikte locatie een sensor
opgehangen. Inmeten van de precieze locatie, testen en desgewenst calibreren behoort tot
de voorbereidingen van het meetprogramma.
Een andere grootheid die het meetresultaat van sommige meetinstrumenten beïnvloedt, is
het sedimentgehalte in het water. Het sedimentgehalte kan met een apart instrument worden
gemeten. Tijdens de metingen of achteraf kan worden beoordeeld of de sedimentconcentratie
gevolgen heeft gehad op de meetresultaten. Als er invloed is, kan met de geregistreerde
sedimentgehaltes in de tijd getracht worden de andere meetresultaten te corrigeren.
10.1.3 heT meTen in een TijDelijKe meeTOpSTelling
Er zijn verschillende manieren om een stroomsnelheidspuntmeter in de gewenste positie
in het dwarsprofiel te houden, afhankelijk van de aard van de waterloop. De puntmeter kan
daarbij aan een stang zijn bevestigd of aan een kabel. Bij puntmeters aan een stang wordt de
diepte meestal ingesteld ten opzichte van de bodem, bij puntmeters aan een kabel wordt de
diepte doorgaans ten opzichte van de waterspiegel ingesteld.
209

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• wading methode (waterloop relatief smal en ondiep). De meetassistent bevindt zich hier-
210
bij in de waterloop (Foto 10-2). Nadat de sensor op de gewenste diepte aan de stang is bevestigd
en in de gewenste verticaal in de meetraai is geplaatst, gaat de meetassistent schuin
achter de snelheidsmeter staan, op minstens 0,40 meter afstand. Hij ziet erop toe dat de
stang verticaal staat, met de snelheidsmeter in de stroomrichting.
FOTO 10-2 WADing meThODe (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
• vanaf een brug (waterloop minder smal en ondiep). Metingen van stroomsnelheden vanaf
een brug zijn vaak minder ideaal dan het lijkt: eventueel aanwezige pijlers en landhoofden
veroorzaken lokaal afwijkende stroomrichtingen en een turbulent stromingsbeeld. Er is
in die gevallen een lichte voorkeur voor het meten aan de benedenstroomse zijde. Voor
geringe diepten (vanaf de brug) wordt de puntmeter aan de stang bevestigd. Voor grotere
diepten worden meter en verzwaringselement aan de kabel opgehangen. Met behulp van
een windtrommel kan de snelheidsmeter op de gewenste diepte worden gebracht.
• kabelmethode (waterloop minder smal). Bij deze methode zijn van de ene naar de andere
oever kabels over de waterloop gespannen (Foto 10-3). Vanaf één van beide oevers kan
de snelheidspuntmeter met behulp van een windwerk op de gewenste plaats boven het
dwarsprofiel worden gebracht. Met behulp van een andere kabel en het windwerk wordt
deze vervolgens op de gewenste diepte gebracht. Het systeem is vrij kostbaar en wordt
vooral toegepast als het dwarsprofiel bij hoge afvoeren niet doorwaadbaar en niet bevaarbaar
is.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-3 DebieTmeeTpunT STAh (D) in De rOer meT KAbelbAAn (FOTO: WS rOer en OvermAAS)
• vanaf een boot (waterloop relatief breed en diep). Deze methode komt pas in aan merking
als de voorgaande methoden niet uitvoerbaar zijn. Via een op de boot geïnstalleerde davit
en een windwerk wordt de puntmeter op de gewenste diepte gebracht. Er zijn twee manieren
om de positie van de boot met daaraan de punt meter te bepalen:
• van oever tot oever wordt een kabel gespannen en zodanig op spanning gebracht,
dat deze in het midden van de waterloop minstens 0,50 m boven het water opper vlak
hangt. Vlaggetjes aan de kabel (plastic tapes) geven de afstand aan ten opzichte van het
referentiepunt. De boot vaart langs de kabel en meet de diepte en de stroom snel heid
ter plaatse van de vlaggetjes;
• bij zeer brede rivieren wordt het gebruik van een kabel onmogelijk. Dan wordt de positie
van de boot (voor anker) ingemeten vanaf de oever (bijvoorbeeld met een theodo liet)
of vanaf de boot zelf (met bijvoorbeeld een sextant of rangefinder, GPS).
Voor toepassing van een ADCP met een boot of catamaran/trimaran gelden grotendeels
dezelfde hierboven genoemde overwegingen. De positionering van een ADCP-meting met een
catamaran/trimaran gebeurt door deze met een touw of kabel gekoppeld aan een meetlint
(voor afstandsbepaling en positionering), van twee zijden in de juiste positie in de meetraai
te houden (Foto 10-4). Is dit praktisch niet meer mogelijk, bijvoorbeeld omdat de waterloop
daarvoor te breed is, dan is een ADCP-meting met een boot noodzakelijk.
211

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-4 ADcp-meTing meT cATAmArAn in uTrechT (FOTO: WATerneT)
10.1.4 uiTvOering vAn een TijDelijKe meTing
meeTvenSTer
Er is geen algemeen geldende periode voor de duur van een meetvenster te noemen. Afhankelijk
van wat er gemeten moet worden, is het meetvenster kort of lang. Het meetvenster waarbinnen
alle metingen van het meetprogramma vallen hangt dus af van het meetdoel. Enkele
voorbeelden:
• Als het afvoerverloop gedurende een afvoergolf moet worden gemeten, beslaat het
meetvenster enkele dagen (kleine rivieren) tot enkele weken (grote rivieren).
• Als het afvoerverloop gedurende één getij wordt gemeten, is een meetduur van circa
12 uur per dag voldoende. Is meten gedurende een volledige getijdecyclus (doodtij-springtij-doodtij)
gewenst, dan is het meetvenster ongeveer een maand lang.
• Meten gedurende een spuiperiode kan enkele uren tot een halve dag duren.
cOnTrOle vAn De meTingen
Zoals in par. 10.1.2 aangegeven, is het aan te bevelen om te beginnen met een testmeting. Met
die meting kan de meetopstelling, de meetinstrumenten en de verwerking van de meetresultaten
worden getest. Na een testmeting is voor het eerst bekend hoe nauwkeurig het debiet is
gemeten. Maar ook tijdens het meetprogramma is het aan te bevelen geregeld te controleren
of de verkregen meetresultaten betrouwbaar zijn en of de gewenste nauwkeurigheid van het
debiet wordt gehaald.
212

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Als enkele dagen wordt gemeten, is verwerken van de meetresultaten per dag aan te bevelen
om fouten tijdig op te sporen. De meetopstelling kan dan voor de volgende meetsessie worden
gecorrigeerd.
Het meten of afleiden van het debiet met een andere methode en vergelijken van het resultaat
met de afvoermeting, geeft inzicht in de betrouwbaarheid van de metingen. Rare uitschieters
in de meetresultaten of verloop van de instrumentinstellingen kunnen dan tijdig worden
gesignaleerd.
WeerSOmSTAnDigheDen
Weersomstandigheden kunnen de metingen verstoren. Te denken valt aan storm, regen,
onweer, hoge en lage temperaturen en ijsgang.
Bij storm kan de waterstand door opwaaiing of afwaaiing sterk veranderen. Het stroombeeld
(snelheid en richting) nabij het wateroppervlak wordt dan sterk beïnvloedt door de wind.
Bij regen kan randapparatuur (intern) nat worden. Na een hevige regenbui kan door opper-
vlakkige afstroming veel sediment in de waterloop terecht komen. Dit veroorzaakt tijdelijk
hogere sedimentconcentraties, die de meetsignalen kunnen beïnvloeden.
Onweer in een open veld of nabij bomen of bebouwing is gevaarlijk. Zo snel mogelijk stoppen
met meten of als het onweer in aantocht is vroegtijdig stoppen is gewenst.
Bij hoog oplopende watertemperaturen in de zomer kan het resultaat van een meetinstrument
worden beïnvloed door de watertemperatuur. Maar ook het in de zon leggen van de sensoren
alvorens ze te plaatsen in de tijdelijke meetopstelling is niet verstandig.
Bij lage temperaturen in de winter kan het resultaat van een meetinstrument worden beïnvloed
door de watertemperatuur. Een ijsdek beïnvloed het snelheidsprofiel sterk (deksel op in
plaats van een vrije waterspiegel). IJsgang beïnvloedt de oppervlaktesnelheid en kan tijdelijk
ijsdammen veroorzaken, het water stuwt op en schiet er onderdoor.
OnDerbreKen vAn meTingen
Het onderbreken van metingen kan door weersomstandigheden nodig zijn, zoals hierboven
aangegeven. Ook kunnen er andere redenen zijn om de metingen vroegtijdig te stoppen. Als
besloten wordt te stoppen, moet dat duidelijk beschreven worden in het logboek en indien
mogelijk ook in de meetresultaten. Uitschakelen van de meetinstrumenten en het eventueel
verwijderen van de instrumenten, bijvoorbeeld bij vorst, moet zo gebeuren dat de meetopstelling
later weer snel kan worden opgebouwd.
Aan het einde van een meetdag worden de meetinstrumenten verwijderd en meegenomen of
veilig opgeborgen.
213

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
10.1.5 OnDerhOuD TijDenS De TijDelijKe meTing
Onderhoud van de meetopstelling is ook voor incidentele metingen noodzakelijk. Als het
meetprogramma enkele dagen tot weken omvat, moeten de volgende zaken geregeld worden
gecontroleerd:
• De meetopstelling: de meetbruggen, ophanging, hekken, kabels, bevestigingen, enzovoorts
moeten worden gecontroleerd op stabiliteit en functioneren.
• Als morfologische activiteit van de bodem en oever is te verwachten (bijvoorbeeld tijdens
het passeren van een hoogwatergolf) moet de oever- en bodemligging worden gecontroleerd.
Bijvoorbeeld aan het begin van het meetprogramma en aan het einde ervan.
• De meetraai moet dagelijks worden gecontroleerd en schoongehouden worden van drijvend
vuil (gras, takken, afval).
• Dagelijks moeten de meetinstrumenten worden gecontroleerd op functioneren en indien
nodig worden schoongemaakt.
• Na enige tijd, afhankelijk van het type meetinstrument, moet het instrument worden
gevalideerd. Akoestische stroomsnelheidsmeters behoeven nauwelijks validatie aangezien
de snelheid uit de Dopplerverschuiving wordt bepaald (een ongecalibreerd fysisch
verschijnsel). Elektromagnetische en mechanische stroomsnelheidsmeters behoeven een
meer frequente validatie. De fabrikant geeft dat aan in de beschrijving van het instrument.
10.1.6 verWerKing meeTgegevenS
cOnTrOle vAn meTingen
De (dagelijkse) controle van de metingen is aan te bevelen om fouten in de metingen tijdig te
erkennen en te herstellen. Zie ook par. 10.1.4.
bepAlen DebieT
De wijze van bepaling van het debiet in een meetraai kan voor de velocity-area methode met:
• de mean-section methode of
• de mid-section methode.
In par. 5.1.4 zijn beide methoden uitgelegd. Deze methoden kunnen worden gebruikt bij een
vaste meetopstelling en bij een varende meetopstelling. In beide gevallen moet de vorm van
het dwarsprofiel bekend zijn waarin is gemeten. Met het debiet kan bijvoorbeeld een Qh-relatie
worden afgeleid of een afvoerformule van een meetstuw of spuisluis worden gecalibreerd.
bepAlen OnnAuWKeurigheiD DebieT
Waar het uiteindelijk om gaat bij debietmetingen is de onnauwkeurigheid van het debiet. Of
beter gezegd de betrouwbaarheid van het debiet binnen het meetbereik. In hfst. 8 is uitgebreid
ingegaan op de methode om de onnauwkeurigheid van het gemeten debiet te bepalen.
In hfst. 7 is per meetinstrument of meetmethode daarvoor nadere informatie opgenomen.
214

10.2 cOnTinue meTing
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Dit hoofdstuk bespreekt het ontwerp en de realisatie van een continu debietmeetstation aan
de hand van een checklist per onderwerp en toelichting op een aantal aandachtspunten daaruit.
De volgende onderwerpen komen aan de orde:
• ontwerpaspecten vaste meetopstelling (par. 10.2.1);
• voorbereiding en realisatie van een vaste meetopstelling (par. 10.2.2);
• het meten met een vaste meetopstelling (par. 10.2.3);
• onderhoud van de vaste meetopstelling (par. 10.2.4).
10.2.1 OnTWerpASpecTen vASTe meeTOpSTelling
Keuze meeTlOcATie
De keuze van een geschikte meetlocatie is behandeld in hfst. 4.
Keuze meeTmeThODe
De keuze van een geschikte meetmethode is behandeld in hfst. 9 en de achtergronden van de
meetmethode en de meetinstrumenten zijn behandeld in hfst. 6 respectievelijk hfst. 7.
checKliST bij heT OnTWerp/inrichTing vAn een vAST DebieTmeeTpunT
Debietmeetstations zullen - een enkele uitzondering daargelaten - vrijwel steeds deel uitmaken
van een hydrologisch meetnet. Nadat de meest geschikte debietmeetmethode is vastgesteld
op basis van de selectiecriteria, volgen het ontwerp, de realisatie en daarna het beheer
van de meetstations.
Onderstaande checklist geeft de aandachtspunten bij het ontwerp en de inrichting van een
vast debietmeetpunt. Het zijn over het algemeen ook de aandachtspunten die deel uitmaken
van de afspraken met de aannemer van de realisatie van het debietmeetpunt en dus terug te
vinden zijn in het bestek:
Positie van de debietmeter en/of waterstandsmeter;
Aanwezigheid van een referentiepeil (vaste peilbout of DGPS positiebepaling);
Stabiliteit van de constructie(s);
Trillingsinvloeden op de constructie en de metingen;
Energievoorziening;
Datacommunicatie (vaste lijn of GPRS);
Koppeling met het telemetriesysteem;
Toegang tot de locatie;
Veiligheidsvoorzieningen/hekwerk;
Bescherming tegen aanvaren;
Bescherming tegen ijs;
Bescherming tegen vandalisme;
Wijze van onderhoud van de sensoren;
Boven water halen van onderwatersensoren;
Standaardisatie van ontwerp en keuze van sensoren;
Beschikbaarheid van de meting;
Beschikbaarheidsgarantie;
Reserve-onderdelen;
Onderhoudscontract;
Scholing van personeel.
215

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-5 hOe heT nieT mOeT (plAATSing peilbuizen en STuW verKeerD Om gemOnTeerD)
pOSiTie en “peil” vAn De meTer
De positionering van het instrument (debietmeter en/of waterstandsmeter) volgt uit de ISOstandaard
en de installatievoorschriften van de leverancier. De waterstandsmeting kan een
relatief peil aangeven of een waarde ten opzichte van N.A.P. Het “peil” dient te worden ontleend
aan een vast punt (peilbout) in de nabijheid van de opstelling of worden gecreëerd met
een DGPS-meting (zie par. 7.5.2).
STAbiliTeiT vAn De cOnSTrucTie en Trillingen
De optredende stroomsnelheden rond het meetinstrument bepalen de sterkte van de ophangconstructie.
Een vaste brug over een waterloop kan bij lage waterstanden tot gevolg hebben
dat de meetstang waaraan het instrument hangt te lang is (doorbuiging, trillingen) en bij
hoge waterstanden in het water hangt. Hoge stroomsnelheden oefenen grote krachten uit op
het instrument waardoor het kan verschuiven, losraken of in trilling kan geraken.
De stabiliteit van een vast opgesteld meetinstrument of een meetinstrument bevestigd aan
een stang of constructie kan in gevaar komen door de kracht van het stromende water, passerende
schepen en oever- of bodemerosie. De hydraulische krachten op een constructie zijn
evenredig met de stroomsnelheid in het kwadraat (v2 ), dus een toename van 50% van de
stroomsnelheid levert een 125% grotere kracht. De mate van stroomlijning van het meetinstrument
speelt ook een rol, aangezien een stomp voorwerp meer weerstand ondervindt dan
een gestroomlijnd voorwerp.
Langsstromend water kan een meetopstelling in trilling brengen. Bijvoorbeeld een stroomsnelheidsmeter
aan een stang die in eigenfrequentie raakt. Opstellingen nabij de oever, waar
de stroomsnelheid meestal lager is, hebben daar minder last van, maar een flexibele bevestiging
kan ook bij lage stroomsnelheden in trilling geraken. Wervels van passerende schepen
of wervels achter een pijler kunnen met een bepaalde frequentie loslaten en daarmee de
meetopstelling in trilling brengen.
216

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Een andere bron van trillingen is bijvoorbeeld een viaduct waarover auto’s of treinen rijden.
Een meetinstrument van een viaduct kan daardoor bij iedere passage kort mee gaan trillen.
Ook heien in de buurt van een meetlocatie kan het meetinstrument kort en hevig laten
trillen.
energievOOrziening
De energievoorziening van een meetinstrument moet gegarandeerd zijn. Energie betrekken
van het energienet in het gebied is betrouwbaar. Instrumenten met batterijen hebben als
nadeel dat de batterijen op tijd moeten worden vervangen. Beschadigen van aangelegde energiekabels
kan worden veroorzaakt door graven, schepen of vandalisme.
De energievoorzieningen kan ook op basis van zonne-energie. Meetapparaten verbruiken niet
erg veel stroom en een combinatie van een accu of een windmolen met een zonnepaneel (met
anti-vogelpinnen) biedt een betrouwbare energiebron.
DATA-cOmmunicATie en KOppeling meT heT TelemeTrieSySTeem
Koppeling van het meetsignaal aan het telemetrienetwerk kan met een apart telemetrieonderstation
of via het besturingssysteem (PLC) van het object. Het laatste geldt doorgaans
voor gemalen en grotere waterbeheersobjecten. Is het debietmeetpunt op zichzelf staand, dan
is een aparte koppeling met het centrale telemetriesysteem vereist. Afhankelijk van de frequentie
van gegevensoverdracht kan worden gekozen uit verschillende vormen van datacommunicatie:
vaste lijn, mobiel (ADSL/GPRS) of varianten daartussen. Bij mobiele datacommunicatie
dient de signaalsterkte van de verbinding door de telecom-aanbieder ter plaatse te worden
gecontroleerd voordat de wijze van datacommunicatie in het ontwerp wordt vastgelegd.
veiligheiD vOOr perSOneel en TOegAng
Het werken bij water en in het bijzonder bij stromend water is gevaarlijk. De regelgeving volgens
de Arbo moet in acht worden genomen. Waar nodig kan gedacht worden aan permanente
voorzieningen, die voor het personeel dat de locatie bezoekt, extra veiligheid bieden,
zoals hekwerken, railings e.d.
De toegang tot de locatie moet zijn geregeld, zowel wat betreft het gangpad als formeel indien
toestemming van derden is vereist om bij de locatie te komen.
vOOrKOmen beSchADiging inSTrumenTen
Beschadigen van meetinstrumenten of van de gehele meetopstelling moet worden voorkomen.
Langsvarende vaartuigen kunnen meetopstellingen beschadigen (zuigende werking,
aanvaring). Ook recreanten die zich op de meetopstelling begeven kunnen schade veroorzaken
evenals vandalen.
Maaien, korven of baggeren kan een meetopstelling makkelijk beschadigen. Zorg voor een
duidelijke markering van de meetinstrumenten.
STAnDAArDiSATie
Het standaardiseren/uniformeren van meetsystemen wordt sterk aanbevolen om de volgende
redenen:
• hoe geringer het aantal in gebruik zijnde methoden, des te groter de vertrouwdheid van
het personeel dat er mee werkt;
• uniformering bevordert de uitwisselbaarheid van instrumenten, methoden en de verkregen
informatie met andere waterbeheerders;
• uniformering is op termijn kostenbesparend.
217

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
beSchiKbAArheiD vAn De meTing
De beschikbaarheid van een meting geeft aan hoelang deze gemiddeld voldoet aan de
gebruiks eisen. In par. 2.4 is aangegeven welke factoren de beschikbaarheid beïnvloeden en
hoe de beschikbaarheid kan worden vergroot. Het is van belang deze aspecten in de ontwerpfase
al te onderkennen.
SchOling
Bij invoering van een meetsysteem, maar ook bij wijziging in het systeem (registratie of verwerking),
is het noodzakelijk het betrokken personeel te scholen. Het verdient aanbeveling
om bij aanschaf van (andere) systemen en/of software, instructiedagen voor het betrokken
personeel aan de aanschaf te koppelen.
10.2.2 vOOrbereiDing en reAliSATie vAn een vASTe meeTOpSTelling
Onderstaande checklist geeft de aandachtspunten bij de voorbereiding en realisatie van een
vast debietmeetpunt. Het gaat hier enerzijds om organisatorisch en administratieve aspecten
en anderzijds om het inmeten, calibreren en inbedrijfstellen van het meetpunt.
checKliST bij De vOOrbereiDing en reAliSATie vAn een vAST DebieTmeeTpunT
Voorbereiding en planning
Administratieve inrichting
Waterpassingen en profielmeting
Calibratie
Testmeting, inbedrijfstelling
vOOrbereiDing en plAnning
De voorbereiding betreft de inspectie van de locatie, het opstellen van werkplannen, het aanmelden
van het meetpunt in GIS en KLIC en de organisatorische werkzaamheden die hiermee
verband houden. In par. 12.2.1 is een en ander nader omschreven.
ADminiSTrATieve inrichTing
Er dient ook een administratieve inrichting plaats te vinden van het meetpunt, namelijk het
aanmaken van het meetpunt in het gegevensverwerkende systeem. Hiervoor is nodig informatie
zoals omschreven in het Aquo-gegevensmodel (zie par. 12.2.1).
WATerpASSingen en prOFielmeTing
De uit te voeren waterpassingen hebben betrekking op de opstelling van de waterstandsmeting,
eventuele peilschalen en eventueel aan te brengen peilbouten, merken en niveauplaatjes.
De waarden van de profielmeting moeten bekend gemaakt worden aan de leverancier van het
meetinstrument.
Voor klepstuwen kan een aparte klepstandbepaling worden uitgevoerd.
218

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-6 mArKering Op KlepSTuW (FOTO: WAgeningen univerSiTeiT)
cAlibrATie
Calibratie van de debietmeetinrichting kan plaatsvinden in-situ of met een opstelling in een
hydraulisch laboratorium (zie par. 2.6). Het laatste is doorgaans het geval bij bijzondere constructies,
nieuwe vindingen en bij meetgoten. Bij een in-situ calibratie wordt het kunstwerk
bemeten zoals het in de praktijk functioneert (zie par. 5.5). Wel is het daarbij van belang
zoveel mogelijk verschillende afvoeromstandigheden bij de calibratie te betrekken. De calibratie
zal daarom veelal over een langere tijd zijn uitgesmeerd en het is zaak met de leverancier
afspraken te maken over de beschikbaarheid en responsetijd ingeval van een hoogwatersituatie.
Verder is het zaak de calibratieresultaten en -omstandigheden zo goed mogelijk te
documenteren.
Een (vast) debietmeetpunt wordt altijd gecalibreerd of gecontroleerd met een andere methode,
die minstens even nauwkeurig of nauwkeuriger is. Zo wordt een ADM doorgaans gecontroleerd
met een ADCP op basis van de velocity-area methode. De volgende calibratiemethoden
zijn gangbaar:
TAbel 10-1 gAngbAre cAlibrATiemeThODen vOOr De DebieTmeeTmeThODe
meetmethode calibratiemethode
gestandaardiseerde meetstuwen geen, conform iSo-standaard
klepstuwen in-situ calibratie met V-adcp of emS of
propellerstroomsnelheidsmeter of volgens [lit. 21]
overige niet-gestandaardiseerde meetstuwen in-situ calibratie met V-adcp of emS of
propellerstroomsnelheidsmeter
meetgoot geen, conform iSo-standaard
akoestische looptijdmethode (adm) in-situ controlemeting met V-adcp
akoestische dopplermeting (H-adcp/V-adcp) Voor een V-adcp is geen calibratie vereist. calibratie van een H-adcp
vindt plaats met V-adcp.
radar dopplermeting calibratie met V-adcp of propellerstroom-snelheidsmeter
elektromagnetische meetmethode calibratie met V-adcp of propellerstroom-snelheidsmeter
Qh-relatie capaciteitsmeting bij oplevering
in-situ calibratie met V-adcp of emS of
propellerstroomsnelheidsmeter
219

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
TeSTmeTing, inbeDrijFSTelling
Voorafgaand aan de inbedrijfstelling van het vaste meetpunt moet worden getest of alles
werkt en of wat wordt gemeten betrouwbaar is. Het verdient aanbeveling deze test en de verdere
inbedrijfstelling te laten uitvoeren door de installateur.
10.2.3 heT meTen meT een vASTe meeTOpSTelling
Onderstaande checklist geeft de aandachtspunten bij het meten met een vast debietmeetpunt.
Het moment en de wijze waarop het gemeten signaal wordt vastgelegd is bepaald door
de verdere verwerking van het gemeten signaal tot een “debiet-gegeven” of een “hoeveelheidgegeven”.
Dit is in het meetplan uitgewerkt of anderszins gedefinieerd.
Checklist bij het meten met een vast debietmeetpunt.
checKliST:
Meetfrequentie;
Demping/filtering van het meetsignaal (golfslag, scheepvaart, bemaling);
Beschikbaarheid van het meetsignaal;
Lokale gegevensopslag en lokale presentatie;
Gegevensvalidatie en -opslag;
Hoeveelheidsbepaling;
Tijdsynchronisatie.
meeTFrequenTie
Een veel gehanteerd meetinterval bedraagt 10 of 15 minuten. De meetfrequentie wordt
bepaald door de variabiliteit in de tijd en door de vraag welke bewerkingen de verkregen
basisgegevens zullen ondergaan. “Equi-distant” (met vast tijdsinterval) opnemen heeft voordelen
uit het oogpunt van eenvoud en zekerheid in de gegevensverwerking. Daarnaast kan
het meetinterval afhankelijk worden ingesteld van de mate waarin de te meten parameter
verandert. De meetgegevens zijn dan non-equidistant bepaald en vastgelegd.
Demping/FilTering vAn heT meeTSignAAl
Metingen van de stroomsnelheid worden met hoge frequentie genomen en door de software
van het meetinstrument verwerkt tot een debietwaarde. Hierbij worden allerlei correcties en
filteringen uitgevoerd om een signaal met de gewenste nauwkeurigheid te verkrijgen.
Voor waterstandsmetingen geldt in principe hetzelfde, maar voor bepaalde invloeden dient
extra te worden gecorrigeerd:
• Golfslag. Correctie door filter op het signaal of door het gebruik van een peilbuis.
• Passerende schepen. Schepen die langs het waterstandsmeetpunt varen veroorzaken een
tijdelijke daling van de waterspiegel gedurende enkele minuten. Deze plotselinge veranderingen
zijn met een filter uit te schakelen.
• Bemaling. Het inslaan van pompen in een gemaal veroorzaakt bovenstrooms van het
object een translatiegolf en er stelt zich een verhang in. Waterstandsmetingen kunnen
voor dit verhang worden gecorrigeerd.
• Niveaumeters op basis van druk dienen ertoe variaties in de atmosferische druk te
corrigeren.
220

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
beSchiKbAArheiD vAn heT meeTSignAAl
De beschikbaarheid van het meetsignaal kan worden vergroot door (par. 2.4):
• Ingebouwde kwaliteitscontrole van het meetinstrument
• Het meetinstrument zelfmeldend te doen zijn bij een storing
• De storing te doen volgen met een alarmmelding
De beschikbaarheid van het meetsignaal verbetert door aansluiting van het meetsignaal op
de telemetrie en vervolgens regelmatig te controleren of meetdata beschikbaar zijn.
lOKAle gegevenSOpSlAg en lOKAle preSenTATie
Transmissie van het debietgegeven naar het centrale telemetriesysteem kan in dezelfde
frequentie als de meetfrequentie. Er kan ook voor worden gekozen de gemeten debietwaarden
éénmaal per dag te versturen. Lokale opslag van de debietwaarden is dan noodzakelijk.
In alle gevallen is het gewenst om over een langere tijd de gegevens op het onderstation
beschikbaar te hebben ter voorkoming van dataverlies als gevolg van uitval van het centrale
systeem of de communicatieverbinding. Doorgaans wordt hiervoor 72 uur aangehouden
(periode van een weekend).
Voor de lokale presentatie van de gegevens is een display noodzakelijk voor het tonen van
actuele en historische (opgeslagen) meetwaarden ten behoeve van het uitvoeren van controles.
gegevenSvAliDATie en -OpSlAg
Bij binnenkomst van de debiet- en/of waterstandsgegevens op het centrale systeem is het gewenst
een eerste (automatische) validatie toe te passen om het gegeven een kwaliteitskenmerk
mee te geven. Automatische validatie is mogelijk op: “geen waarde”, “waarde buiten bereik”
of “te grote verandering van de waarde”. Verdere validatie vindt plaats bij overdracht van de
telemetriegegevens naar een vorm van centrale gegevensopslag zoals Hymos, Wiski of Fews.
Het verdient aanbeveling in die omgeving ook informatie over de calibratie vast te leggen
zoals: dag en tijd van de calibratie, het bijbehorende verslag en informatie over de gebruikte
debietformules.
hOeveelheiDSbepAling
Voor het afleiden van hoeveelheden uit debietgegevens is ook de duur van de periode
waarover de debietmeting geldig is van belang. De volgende fouten kunnen daarbij optreden
(par. 2.2):
• Onnauwkeurigheid als gevolg van de meetfrequentie van de debietmeting;
• Onvolledige debietmeting (te laat beginnen/ te vroeg ophouden);
• Afwijkingen in de tijdsynchronisatie van verschillende dataverwerkende systemen;
• Verlies van datanauwkeurigheid als gevolg van onvoldoende precisie bij de opslag en communicatie
van grote getallen (bijvoorbeeld: miljoenen of miljarden m3 ).
Wanneer bij gemalen zowel het debiet als het in/uitslaan van de pompen equi-distant wordt
vastgelegd ontstaat er een afwijking van de duur van de periode waarover het debiet geldig is.
Bij pompen die frequent in/uitslaan kan dit tot een aanzienlijke afwijking van de verpompte
hoeveelheden leiden.
221

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Bij objecten die een afvoer leveren na opening van een schuif (bijvoorbeeld bij spuisluizen)
wordt vaak de debietmeting pas gestart na het bereiken van de eindschakelaar van de schuif.
Hetzelfde geldt voor het weer sluiten van de schuif. In de tijd van het volledig open/dicht gaan
wordt dan geen debiet geregistreerd. Dit geeft een afwijking in de hoeveelheidsbepaling van
2% tot 10% afhankelijk van de duur van het spuien.
TijDSSynchrOniSATie
Het is belangrijk dat alle waarnemingen eenzelfde tijdbasis hebben. De verschillende meetsystemen
en de instrumenten dienen daarom te zijn gesynchroniseerd. Synchronisatie van
de instrumenten zal doorgaans worden opgelegd vanuit de tijdklok van het meetsysteem. De
meetsystemen zullen op hun beurt worden gesynchroniseerd vanuit het telemetrie-onderstation.
Alle telemetrie-onderstations worden gesynchroniseerd vanuit de centrale eenheid van
het telemetriesysteem. Dit kan via de atoomklok te Frankfurt of bijvoorbeeld via xs4all.
10.2.4 OnDerhOuD vAn een vASTe meeTOpSTelling
Het onderhoud van meetstations is van eminent belang voor de duurzaamheid van apparatuur
en constructies, maar eveneens voor de kwaliteit van de basisgegevens. Het verdient
daarom sterke aanbeveling de meetstations regelmatig te bezoeken, met het doel ongewenste
situaties tijdig het hoofd te bieden. Dit geldt met name voor de volgende perioden: het groeiseizoen
(met toenemende begroeiing), het maaiseizoen (drijvend vuil), na elke hoogwater
periode (sedimentatie of beschadigingen) en tijdens en na afloop van een vorstperiode.
Onderstaande checklist geeft de aandachtspunten bij het onderhoud van een vast debietmeetpunt.
Het zijn over het algemeen ook de aandachtspunten die deel uitmaken van de
afspraken met de aannemer in het onderhoudscontract en de inbreng van de eigen organisatie
op dit vlak:
checKliST bij heT OnDerhOuD vAn een vAST DebieTmeeTpunT
Waterstandscontrole;
Controle waterstandsmeting;
Profielcontrole;
Schoonhouden;
Hercalibraties en validatie;
Algemeen technisch onderhoud;
Storingsonderhoud;
Beschikbaarheidsgarantie en vervanging
Reserve-onderdelen;
Reparatie in Nederland;
Onderhoudscontract;
Evaluatie.
cOnTrOleS
Par. 12.2.2 geeft een overzicht van de in de praktijk gangbare kentallen van onderhouds- en
beheeractiviteiten voor vaste debietmeetinrichtingen.
hercAlibrATie en vAliDATie
Het is aan te bevelen de calibratie van een debietmeetpunt na 1 jaar te valideren.
222

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Hercalibratie van de debietmeting kan nodig zijn als het gevolg van een nieuwe inmeting van
het profiel, het passeren van een grote afvoergolf of een renovatie van het object (bijvoorbeeld
na een gemaalrenovatie). Pompslijtage kan ook een aanleiding zijn tot het uitvoeren van een
hercalibratie.
evAluATie
Na een aantal jaren ervaring met het debietmeetstation verdient het aanbeveling na te gaan
of het meetstation aan de verwachtingen voldoet, en of de kosten zich verhouden tot de doelmatigheid.
Waar dit niet in voldoende mate het geval is, verdient het aanbeveling gepaste
maatregelen te nemen.
10.3 viSpASSeerbAArheiD
In een groot aantal open waterlopen bevinden zich fysieke, meestal lokale belemmeringen
voor migrerende organismen, waaronder vooral veel vissoorten. Tot deze barrières behoren
stuwen, sluizen, watermolens en gemalen. Vispassages worden gedefinieerd als waterbouwkundige
constructies die, meestal aangelegd in een omleiding van de waterloop, de migratie
van bepaalde categorieën vis weer mogelijk maken. In Nederland is de bekkenvistrap met
V-vormige overlaten een veel toegepaste vispassage in vrij afstromende waterlopen. Zie ook de
ISO 26906 (Hydrometry – Fishpasses at flow measurement structures).
Meetstuwen en soms ook meetgoten worden gezien als obstakel voor de vismigratie. De uitgangspunten
voor het functioneren van een meetstuw of meetgoot zijn namelijk moeilijk
verenigbaar met die van een vispassage:
• een meetstuw of meetgoot vereist schietend water in de kleinste doorsnede boven de kruin
van de stuw of in de keel van de meetgoot, om zeker te zijn van ongestuwde afvoer. In deze
doorsnede komt de kritische snelheid tot ontwikkeling. De kritische snelheid is een relatief
hoge snelheid. Bovendien komt ze pas tot ontwikkeling bij enig verval over de stuw;
• een vispassage vraagt een relatief lage stroomsnelheid en een zo gering mogelijk verval.
De randvoorwaarden voor het hydraulisch ontwerp van een vispassage worden vanuit de volgende
disciplines aangeleverd:
• hydrologie: peilen en afvoeren uit het stroomgebied als functie van de tijd (afvoer-hydrograaf)
en de frequentie waarmee de afvoeren voorkomen (afvoer-duurlijn),
• waterbeheer: de wens om peilen en afvoeren te reguleren en de wens of noodzaak om
debieten te meten,
• visbiologie: om welke organismen gaat het en wat zijn hun capaciteiten (zwemsnelheden
en spronghoogten, grondelende vissoorten).
223

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-7 viSpASSeerbAre v-vOrmige OverlAAT (FOTO: WS regge en DinKel)
Vanuit de visbiologie worden de randvoorwaarden vaak in de volgende twee kengetallen
samengevat:
• een maximale stroomsnelheid (voor de wat tragere vissoorten bijvoorbeeld v = 0,60 m/s)
in combinatie met:
• een bovengrens Q , dat wil zeggen dat voor alle debieten Q ≤ Q passage mogelijk moet
vis vis
zijn.
• Het eerste kengetal berust op een duidelijke keuze voor een bepaalde categorie organismen.
Het tweede kengetal dient te zijn afgeleid uit de frequentie waarmee het debiet Qvis voorkomt in de periode waarin de trek plaatsvindt.
In de praktijk blijkt, dat de randvoorwaarden voor vispassages en die voor ongestuwde afvoer
via een meetstuw of meetgoot strijdiger met elkaar zijn, dan menig waterbeheerder zou wensen.
Vanuit het belang van een goed functionerend en betrouwbaar hydrologisch meetnet
moet er voor worden gepleit, de bovengrens Q zo laag mogelijk te houden.
vis
De praktijk geeft de volgende opties:
• De functie bestaande debietmeting en gewenste vispassage zijn wel met elkaar verenigbaar
eventueel met wat aanpassing van de meetstuw en/of aanpassing van de visbiologische
randvoorwaarden (Foto 10-7);
• De functie bestaande debietmeting en gewenste vispassage zijn niet met elkaar verenigbaar
in één waterbouwkundige constructie (dat wil zeggen een meetstuw):
• de meet-/regelstuw behoudt zijn locatie en de passeerbaarheid van vis wordt gerealiseerd
in een bypass, waarbij o.a. de volgende oplossingen mogelijk zijn:
• een korte omleiding waarin een vistrap wordt ontworpen;
• een hevelvistrap of “vertical slot” als er geen ruimte is voor een korte omleiding;
• een langere omleiding zonder vistrap, ook wel nevengeul genoemd.
224

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• De debieten door de bypass kunnen globaal worden berekend. De calibratie van de V-vormige
bekken-vistrap is beschreven in [Lit. 17], de hevelvistrap in [lit. 32].
• de passage van vis wordt mogelijk gemaakt in de hoofdwaterloop door het opruimen
van de meetstuw/meetgoot. Voor het meten van het debiet wordt een keuze gedaan
uit één van de andere continue debietmeetmethoden onder inlevering van enige procenten
meetnauwkeurigheid.
• Bij nieuwbouw van een debietmeetstation op een locatie waar vispassage een hoge prioriteit
heeft, zal voor een debietmeetmethode worden gekozen, die niet leidt tot verhoging
van de bestaande stroomsnelheden.
• De functies debietmeting en “vissen tellen” zijn met elkaar verenigbaar door gebruik te
maken van een visteller in de vorm van een meetstuw (FishCounter).
FOTO 10-8 viSpASSAge Om De STuW vAn De hOOiDOnKSe mOlen, WS De DOmmel (FOTO: viSADvieS)
10.3.1 FiShcOunTer
De visteller (FishCounter) bestaat uit een meetstuw (Crump weir) in combinatie met een set elektroden
die de stroomopwaartse en -afwaartse migratie van vis kan waarnemen. De stuw heeft
aan de stroomopwaartse zijde een bodemverval van 1:2 en aan de stroomafwaartse zijde een
bodemverval van 1:5. De elektroden bestaan uit drie parallel geplaatste roestvrijstalen strippen.
Als een vis passeert wordt er een reductie in de weerstand tussen de elektroden geregistreerd.
Door de verandering in het spanningsbeeld tussen de elektroden worden de volgende zaken geregistreerd:
• Stroomopwaarts zwemmende vis;
• Stroomafwaarts zwemmende vis;
• Een indicatie van de lengte van de vis.
De FishCounter-stuw is onder meer toegepast in de Bovenmark bij de vispassage Bieberg (WS
Brabantse Delta). Zie hiervoor [lit. 32].
225

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
FOTO 10-9 FiShcOunTer-STuW (brOn: viSADvieS)
226

11
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
koStenSoorten
De kosten van een debietmeetstation worden onderscheiden in de inrichtingskosten (éénmalige
kosten van investeringen) en de exploitatiekosten (periodiek terugkerende kosten). De
deelposten zijn hier zoveel mogelijk geïnventariseerd. Voor zover kosten zijn vermeld, zijn
deze steeds globaal. Het geven van een totaal bedrag aan inrichtingskosten en exploitatiekosten
per meetmethode is om de volgende redenen dan ook alleen maar mogelijk in een
brede band tussen minimale en maximale kosten:
• prijzen en bouwkosten variëren in de tijd en van leverancier tot leverancier;
• de mate waarin de waterbeheerder ontwerp en uitvoering in eigen beheer uitvoert;
• de mate waarin het hydrologisch meetnet - waarvan het debietmeetstation deel uitmaakt
- reeds is gestructureerd;
• de mate van ‘luxe’ van de bouwkundige voorzieningen (bijvoorbeeld een prefab kast voor
de apparatuur of een gemetseld meethuisje);
• de bijzondere kosten die verband houden met de bereikbaarheid en de ligging van de
locatie.
Inrichtingskosten zijn onder te verdelen in:
• bouwkundige kosten (o.a. meetstuw, onderbouw meetinstrumenten)
• kosten meetapparatuur + specifieke hardware
• kosten algemene elektrotechnische installatie (o.a. schakelkast, zonnepaneel)
• telemetriekosten
• overige kosten (o.a. calibratie, speciale training)
De exploitatiekosten hebben betrekking op:
• algemene kosten beheer en onderhoud
• incidentele kosten beheer en onderhoud
• energiekosten en communicatiekosten
• huurkosten
Ingeval van een incidentele debietmeting is er onderscheid te maken in de kosten van een
relatief eenvoudige in-situ calibratie enerzijds en de kosten van de capaciteitsijking van een
groot kunstwerk anderzijds.
Opmerking: alle kosten zijn exclusief BTW en prijspeil 2009.
11.1 inrichTingSKOSTen cOnTinu DebieTmeeTSTATiOn
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de deelkosten en de all-in kosten van de inrichting
van een continue debietmeetstation. De kosten zijn een schatting op basis van gangbare plaatsing
en zonder bijzondere bijkomende kosten (zie par. 11.1.1).
227

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
De all-in kosten betreffen de kant en klare oplevering van een goed functionerend debietmeet-
station, inclusief plaatsing, controlemeting en software voor de verwerking van de meetgege-
vens. De “vanaf”-kosten zijn de minimale kosten in het geval een dergelijke voorziening nodig is.
De “vanaf”-kosten kunnen variëren afhankelijk van het gewenste basis kwaliteitsniveau; er zijn
dan twee “vanaf-kosten” vermeld (bijvoorbeeld: 2.000/5.000), waarbij het lagere bedrag een ander
basis kwaliteitsniveau representeert dan het hogere bedrag.
TAbel 11-1 OverzichT inrichTingSKOSTen DebieTmeeTSTATiOn in eurO excluSieF bTW prijSpeil 2009
Deelkosten ex. bTW prijspeil 2009 All-in kosten
(€)
meetmethode
228
bouwkundig (1) meetapparaat (2) e-installatie (3) Telemetrie-station (4) Overig
Vanaf 15.000/50.000 tot
75.000 of meer (tot 250.000
Vanaf 2.000/5.000 calibratiefactor 2.000
training vanaf 1.000
ontwerpkosten vanaf 2.500
10.000-25.000 Vanaf 7.000
met inzet duikers
mogelijk)
adm Vanaf 1.000 of vanaf
10.000 als profielaanpassing
nodig is
Vanaf 2.000/5.000 ijkmeting (5-10 metingen) 2.000 15.000-25.000
H-adcp Vanaf 1.000 10.000-15.000 Vanaf 5.000
met ophanging
elektromagnetisch Vanaf 1.000 10.000 Vanaf 3.000 Vanaf 2.000/5.000 ijkmeting (5-10 metingen) 2.000 15.000-20.000
0 2.000 drukopnemers Vanaf 3.000 Vanaf 2.000/5.000 calibratiemeting (10-20) 4.000 10.000-15.000
meetstuw (bestaand)
(5)
20.000-70.000
5.000-50.000 2.000 drukopnemers Vanaf 3.000 Vanaf 2.000/5.000 calibratiemeting (10-20) 4.000
ontwerpkosten vanaf 2.500
meetstuw (nieuw)
(5)
25.000-70.000
2.000 drukopnemers Vanaf 3.000 Vanaf 2.000/5.000 ijkmeting (5-10 metingen) 2.000
ontwerpkosten vanaf 2.500
meetgoot 10.000-50.000
vormgeving waterloop
10.000-100.000
2..000 drukopnemers Vanaf 3.000 Vanaf 2.000/5.000 velocity area methodemetingen
(10-20) vanaf 4.000
Qh-meetstation 0-30.000 voor
meethuisje +
bekleding waterloop
(1) de bouwkundige kosten betreffen de nodige bouwkundige en mechanische constructieve voorzieningen; beugels en ophangingen, inmetingen en profiel gereed maken
(2) de kosten voor het meetapparaat betreffen alleen het apparaat zelf.
(3) de e-installatie betreft de (veld)bekabeling, energievoorziening en schakelkast + montage/ophanging meetapparaat
(4) de telemetriekosten betreffen het onderstation werkend afgeleverd en aangesloten op de centrale data-acquisitie
(5) voor klepstuwen zijn extra nauwkeurige klepstandmeters beschikbaar, extra kosten circa 10.000

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
11.1.1 bijzOnDere bijKOmenDe KOSTen
De bijzondere bijkomende kosten kunnen kostenbepalend zijn, zeker als er sprake is van relatief
lage inrichtingskosten. Onder deze kosten vallen onder andere:
• het onder water afwerken van de constructie en de meetinrichting
• kosten van een duiker (totaal circa € 250/uur) (altijd drie duikers aanwezig i.v.m. de veiligheidseisen)
• slechte bereikbaarheid van de locatie
• kabellengte voor de locale kabels (ADM, ADCP)
• kabellengte voor de overige locale verbindingskabels (energie, signaalkabels)
• afstandsstroomkabel (circa € 10.000/km)
• afstandsveldkabel data-communicatie (circa € 4 per m gelegd)
• gebruik van een elektrisch vorst-wachtkacheltje (circa € 30)
• het aanbrengen van overspanningsbeveiliging tegen nabije blikseminslag
• aanbrengen van een afdamming (€ 4.000 - 5.000 voor een kleinere waterloop)
• bijzondere ophangconstructies
• toegangsconstructies
• voorzieningen tegen vandalisme
• aanvullend materieel (bijvoorbeeld t.b.v. veiligheid)
11.2 explOiTATieKOSTen cOnTinu DebieTmeeTSTATiOn
De exploitatiekosten hebben betrekking op de uitgaven ten behoeve van een beheer en onderhoudscontract
met derden en de kosten van stroom en datacommunicatie. Daarnaast is er sprake
van een eigen personele inspanning eveneens op het gebied van beheer en onderhoud van het
debietmeetnet en het incidenteel uitvoeren van controlemetingen. Voorts kan er apparatuur
worden gehuurd, bijvoorbeeld voor tijdelijke meetopstellingen.
Als vuistregel wordt wel gehanteerd dat de kosten voor het beheer en onderhoud 5 tot 10%
van de aanschafkosten van de apparatuur per jaar bedragen. Een onderhoudscontract met
derden voor:
• een H-ADCP is circa € 800-1.000/jaar
• een ADM is circa € 2.500-3.000/jaar
• eenvoudige locatie inclusief herhaling ijkmeting in hard profiel: circa € 400-500/jaar.
Aanbevolen wordt de installateur enkele jaren onderhoud te laten uitvoeren en de prijsvorming
hiervan onderdeel te laten zijn van de aanbesteding van het debietmeetstation.
Voor de eigen personele inspanning wordt wel gerekend op 8-16 manuur per locatie per jaar.
Bij meetstuwen geldt een veel hoger aantal veldbezoeken: iedere 2 weken een bezoek van
maximaal 1 uur per locatie.
11.3 KOSTen vAn inciDenTele meTingen
11.3.1 in-SiTu meTingen
Voor veldcalibraties en kortdurende in-situ metingen gelden de volgende richtbedragen voor
wat betreft tijd en kosten:
• Calibratiemeting van een kunstwerk kost € 1.500,- à € 2.000,-;
• Uitgebreide snelheidsmeting in groot profiel (velocity area methode) met varende ADCP
(boot) kost € 5.000,- à € 15.000,-;
229

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• Onderhoud Qh-relatie (waterstand meten en debiet) kost € 3.000 à € 5.000 (een paar
230
metin gen op verschillende tijdstippen)
De kosten voor het verwerken van de meetgegevens hangen sterk af van wat er wordt geanalyseerd.
Meestal bestaat de verwerking uit het filteren van de meetgegevens en het leveren van
de coëfficiënten van de afvoerformule. Als vuistregel geldt: één dag meten is één dag verwerken
van de meetgegevens.
11.3.2 cApAciTeiTSmeTing grOTere KunSTWerKen
Een capaciteitsmeting van een groot kunstwerk als een spuisluis of een groot gemaal, wordt
doorgaans uitgevoerd volgens de velocity-area methode met verticale ADCP’s en aparte waterstandsopnemers.
De kosten worden hoofdzakelijk bepaald door de tijdsinspanning en de
kosten van de huur van de meetinstrumenten. De kostenelementen zijn:
• Opstellen van een detail plan van aanpak voor de afvoermetingen;
• Voorbereiding en video-inspectie van het kunstwerk door duikers (bodem en wanden);
• Inspectie van de meetlocatie door het bedrijf dat de apparatuur levert;
• Huur van de meetinstrumenten;
• Uitvoeren van het meetprogramma. In geval van een getijde-afhankelijke lozing omvat
deze periode een gehele getijdecyclus (1 maand), gedurende welke op vastgestelde tijdstippen
wordt gemeten;
• Nabewerking en analyse van de meetresultaten;
• Honorarium ingehuurde specialist(en);
• Opstellen van een Arbo-advies;
• Veiligheidsmaatregelen na advies Arbo.
De kosten van een dergelijke capaciteitsmeting liggen doorgaans in de orde van € 40.000 -
50.000, maar kunnen oplopen tot € 100.000 of meer afhankelijk van de complexiteit van de
omstandigheden en de benodigde meetduur.

12
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
organiSatie
12.1 WerKprOceSSen
Een essentiële voorwaarde voor de uiteindelijke realisatie van een debietmeting is een goede
organisatorische inbedding van de bijbehorende werkprocessen. Dit geldt zowel voor het
werkproces:
• totstandkoming van het meetpunt
als voor het:
• onderhoud en beheer van het meetpunt.
Daarnaast kennen we nog de werkprocessen:
• uitvoeren van een incidentele meting; dit proces is toegelicht in par. 10.1,
• data-acquisitie; dit betreft een grotendeels geautomatiseerd werkproces dat is toegelicht
in par. 10.2,
• dataverwerking; dit proces is beschreven in het Stowa rapport “datavalidatie”.
Dit hoofdstuk behandelt de werkprocessen “planning en realisatie” (par. 12.2.1) en “onderhoud
en beheer” (par. 12.2.2).
12.2 OrgAniSATOriSche ASpecTen
De verschillende waterbeheerders in ons land werken met verschillen organisatiemodellen.
Het gaat voor dit handboek te ver om voor al deze verschillende organisatiemodellen een uitwerking
te geven, maar in principe vinden we overal wel de volgende organisatorische afdelingen:
• Een beleidsgerichte afdeling met taken als onderzoek, advies, monitoring (niet dagelijks)
en gegevensverwerking; deze afdeling stelt het meetplan op en genereert de meetvraag;
• Een plangerichte afdeling met taken als uitvoering, planning en realisatie van nieuwe
werken;
• Een instandhoudingsgerichte afdeling met buitendienst taken op het gebied van onderhoud
en beheer van objecten, doorgaans gericht op een specifieke regio van het beheersgebied;
• Een afdeling gericht op de dagelijkse waterbeheersing met taken op het gebied van het
peilbeheer en de dagelijkse monitoring.
Deze afdelingen worden hierna aangeduid als respectievelijk Onderzoek, Projecten, Regio,
Peilbeheer.
12.2.1 plAnning en reAliSATie
Bij de voorbereiding en planning van de inrichting van een debietmeetpunt moet worden
voldaan aan een aantal voorwaarden:
231

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• Beleidsvoorwaarden. De realisatie van een in te richten meetpunt moet passen binnen
het meetplan.
• Financiële voorwaarden. De kosten van het nieuwe in te richten meetpunt moet passen
binnen de begroting.
• Organisatorische voorwaarden. De afdelingen Onderzoek, Projecten, Regio en Peilbeheer
beschikken alle over voldoende personele capaciteit en kwalificaties om de taken voor
de totstandkoming en de instandhouding van het meetpunt uit te voeren. De taakverdelingen
zijn voor alle betrokkenen helder en alle betrokkenen zijn voor aanvang van de
totstandkoming op de hoogte gebracht en akkoord.
• Voorwaarden met betrekking tot de apparatuur. Middels een specificatie wordt aangegeven
aan welke nauwkeurigheid en betrouwbaarheid de apparatuur dient te voldoen.
Verder worden eisen gesteld aan de robuustheid en de uniformiteit van de meetapparatuur
ten behoeve van de onderlinge uitwisselbaarheid en de inzet van reserve-componenten.
Daarom zal in principe slechts van een beperkt aantal leveranciers worden betrokken.
• Voorwaarden met betrekking tot de standaardisatie van de opstelling. De meetopstelling
is afhankelijk van de locale situatie waarbij zoveel mogelijk zal moeten worden voldaan
aan vastgelegde opstellingsvoorschriften.
• Arbo-voorschriften: het meetpunt moet ingericht worden en uitgerust zijn volgens Arbovoorschriften.
Bij de voorbereiding en de planning zullen met name de afdeling Onderzoek en de afdeling
Projecten nauw samen moeten werken en samen een plan van aanpak opstellen. Dit plan
omvat alle aspecten die te maken hebben met de realisatie van het meetpunt:
• Bekijken en beoordelen van de locatie, samen met de betreffende Regio en afdeling
Projecten.
• Met Projecten een werkplanning opstellen voor de mechanische en elektrische installatie;
• Overleg over en bestellen van meetapparatuur bij de leverancier.
• Aanmaken door Peilbeheer van een nieuwe meetlocatie op centrale post in geval van
telemetrie.
• De nieuwe meetlocatie opnemen in de lijst van verzekerde objecten en doorgeven aan de
betreffende afdeling.
• Meetpunt inclusief bekabeling aanmelden in het KLIC-systeem.
• De nieuwe meetlocatie laten invoeren in het GIS.
• De nieuwe meetlocatie inclusief bekabelingstraject met een situatieschets documenteren;
• Verwerkingsprogrammatuur aanpassen op het nieuwe meetpunt.
• Goedkeuring van de opstelling als meetpunt door Onderzoek.
• Overdracht na inrichting van het meetpunt van Projecten aan Regio, waarbij een veldbezoek
plaatsvindt en gegevens worden gemeten.
Verder dient een administratieve inrichting plaats te vinden van het meetpunt, namelijk het
aanmaken van het meetpunt in het gegevensverwerkende systeem. Hiervoor is nodig informatie
met betrekking tot:
• Naam meetlocatie.
• Eventueel adres.
• Afkorting naam meetlocatie of een meetpuntcode.
• X- en y- coördinaten meetpunt.
• Q-h relatie of debietformule of pompcurves (voor verschillende toerentallen).
• Natte profielgegevens.
232

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
• Het hulpmeetpunt dat is ingemeten (gewaterpast) op maximaal enkele tientallen meters
van de locatie + bijbehorende hoogte in meters t.o.v. N.A.P.
• Informatie over waterpassingen of opmetingen met datum en tijd.
• Informatie over uitgevoerde ijkingen, calibraties met datum en tijd en omstandig-heden/
geldigheidsbereik.
12.2.2 OnDerhOuD en beheer
Het onderhoud en beheer betreft alle debietmeetpunten uit het meetplan. Daarbij gelden de
volgende uitgangspunten:
• Om te voorkomen dat een nieuw meetpunt begint met problemen verdient het aanbeveling
om er voor te zorgen dat bij overdracht aan de beheer en onderhoudsmensen er zo
min mogelijk restgebreken zijn. Verder is het zinvol op dat moment een ijkmeting uit te
voeren en die na een jaar nog eens te herhalen.
• In zijn algemeenheid kan worden gesteld dat de mensen die de meetdata verwerken ook
de (afvoer)metingcontroles doen in het veld.
• Bij het inwinnen van de data kunnen al de eerste controles en validaties worden
uitgevoerd, zowel handmatig als automatisch (zie par. 10.1 en par. 10.2).
• In het bijzonder voor meetstuwen geldt dat deze intensief onderhoud vragen met een
goede organisatie daaromheen.
Onderstaande tabel geeft een overzicht van in de praktijk gangbare kentallen van onderhouds-
en beheeractiviteiten voor debietmeetinrichtingen.
TAbel 12-1 OverzichT OnDerhOuDS- en beheerTAKen DebieTmeeTinrichTingen
onderhouds- en beheertaken debietmeetinrichtingen
activiteit frequentie afdeling
monitoring attentie van telemetrielocaties 1 x per dag/week peilbeheer
controle of waterstanden kloppen bij meetstuwen, klepstuwen en meetgoten 1-2 x per maand onderzoek of regio
profielverzanding controleren 1 x per maand onderzoek
profiel schoonmaken en meetbuis schoonspuiten na indicatie regio
controlemeting afvoerlocaties, vaststellen calibratie-indicatie 1 x per maand onderzoek
onderhoud adm’s en adcp’s 2 x per jaar leverancier, duikers
calibratie afvoermeting; hercalibratie als gevolg van inmeten doorstroomprofiel na indicatie of 1 x per jaar onderzoek, regio
calibreren drukopnemers 1 x per jaar regio
controle waterstandsmeting aan vaste punt 2 x per jaar regio
Vastpunt controle en inmeten dwarsprofiel, inmeten peilbouten, vastleggen peilschalen 1 x per 3 jaar (1) landmeter, duikers
algemeen technisch onderhoud meetlocatie:
• controle kast; doormeten bekabeling
• smeren, veegvuil verwijderen
2 x per jaar regio en/of leverancier
Storingsonderhoud meetlocatie naar behoefte regio en/of leverancier
beschikbaarheidsgarantie en vervanging bij defect van adm’s en adcp’s onderhoudscontract leverancier
actualisatie meetplan 1 x per 4 jaar onderzoek
(1) als er niets bekend is over de stabiliteit van het profiel is het beter om te beginnen met elk jaar profiel op te meten en daarna frequentie op te
voeren naar 1 x per 3 jaar.
233

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
12.2.3 perSOnele ASpecTen
Als algemene voorwaarde voor de inzet van eigen personeel of personeel van derden ten
behoeve van het onderhoud en beheer van debietmeetinrichtingen geldt dat deze mensen
voldoende achtergrond hebben om te kunnen beoordelen wat er aan de hand is. Extra opleiding
voor buitendienstmedewerkers van de Regio of van het Laboratorium kan daarom noodzakelijk
zijn. Deze extra opleiding kan gegeven worden door eigen deskundigen in samenwerking
met de leverancier.
12.3 veiligheiD
Het werken bij water en met name bij stromend water is gevaarlijk. In zijn algemeenheid
geldt dat voor het inrichten en onderhouden van een meetpunt altijd de volgende veiligheidsvoorschriften
in acht moeten worden genomen:
• De vigerende Arbo-voorschriften; Gedacht kan worden aan het dragen van een helm,
zwemvest, veiligheidsschoenen en het gebruik van lijflijnen, hekken, reddingsboeien, en
het beschikbaar hebben van een (opblaas)boot, ehbo-koffer, telefoonnummers in geval
van nood.
• De werkinstructies en voorschriften van de waterbeheerder, zoals vastgelegd in een
Handboek Instructie Veilig Werken of een gelijksoortig document;
• Bij gebruik van een boot kan het nodig zijn dat de gebruiker over een vaarbewijs beschikt;
• Bij gebruik van een boot zijn er tenminste twee personen aanwezig, waarbij er één de
ander altijd in beeld houdt;
• Bij de inzet van een duikers is er altijd een tweede duiker die ander in de gaten houdt
volgens de daartoe gelden voorschriften.
234

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
literatUUr
lit. 1 dommerholt, a., 1992. afwijkingen in gemeten waterstanden; waterstandsmetingen met peilbuis en
intake pipe. rapport 29, vakgroep waterhuishouding, landbouwuniversiteit wageningen.
lit. 2 Herschy, r.w., 1993. the velocity area method. Flow measurement and instrumentation 4 (1) 1993:
7-10.
lit. 3 boiten, w., 1991. pHlo-cursus: metingen in open waterlopen voor het kwantiteitsbeheer. incidentele
afvoermetingen. Stichting post-Hoger landbouwonderwijs, wageningen.
lit. 4 boiten, w., 1993. pHlo-cursus: de rol van de waterbalans in het waterbeheer: kwantiteit en kwaliteit;
debietmeting in hoge en lage gebieden. Stichting post-Hoger landbouwonderwijs, wageningen.
lit. 5 kraijenhoff van de leur, d.a. en J.n.m. Stricker. collegedictaat Hydraulica i. Vakgroep waterhuishou-
ding, landbouwuniversiteit wageningen.
lit. 6 pitlo, r.H. en c.J.H. griffioen, 1991, Stromingsmodel voor begroeide waterlopen. waterschapsbelan-
gen 76 (10); p 345-348.
lit. 7 riggs, H.c., 1985. Streamflow characteristics. elsevier applied Science publishers.
lit. 8 Herschy, r.w., 2009. Streamflow measurement, 3e editie, taylor & Francis.
lit. 9 muysken, J., 1932. berekening van het nuttig effect van de vijzel. de ingenieur, nr. 21, mei 1932.
lit. 10 cultuurtechnisch Vademecum. cultuurtechnische Vereniging, Utrecht.
lit. 11 boiten, w., 1987. de Hobrad-stuw. regelen en meten van debieten. polytechnisch tijdschrift, editie
civiele techniek, (41) 1.
lit. 12 boiten, w., 1981. de V-vormige lange overlaat. polytechnisch tijdschrift, editie bouwkunde/
wegen- en waterbouw, jaargang 36, no. 3: 154-161.
lit. 13 boiten, w., 1987. debietmeting met klepstuwen. cultuurtechnisch tijdschrift, jaargang 27, no. 1:
11-24.
lit. 14 boiten, w., 1985. de rossum-stuw. polytechnisch tijdschrift, editie civiele techniek, (40) 2.
lit. 15 bos, m.g. (editor), 1989. discharge measurement structures (third revised edition). publication
no. 20, ilri, wageningen.
lit. 16 ackers, p. (et al.), 1980, weirs and flumes for flow measurement. John wiley and Sons, londen.
lit. 17 boiten, w., 1990. afvoerrelatie V-vormige vistrap. rapport 6, vakgroep waterhuishouding, landbouw-
universiteit wageningen.
lit. 18 Filius, pieter en ten kate, Hans. Veldcalibratie binnen handbereik?, H2o, 16, 2007.
235

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
lit. 19 rijkswaterstaat, Handboek goede meetpraktijken (gmp).
lit. 20 a. dommerholt, rapport 29, afwijkingen in gemeten waterstanden. wUr wageningen. oktober 1992.
lit. 21 boiten, w., 1995, rapport 52, Het opstellen van de afvoerkrommen van klepstuwen, landbouw
Universiteit/Vakgroep waterhuishouding.
lit. 22 mueller d.S. en c.r. wagner. correcting acoustic doppler current profiler discharge measurements
biased by sediment transport. J. of Hydraulic Engineering. Vol 133, number 12. pg. 1329-1336. decem-
ber 2007.
lit. 23 rikZ, 2003, inventarisatie informatiebronnen Fysisch meetnet 2002, werkdocument rikZ/it-2003.006.
lit. 24 boiten, w, 2008, Hydrometry, a comprehensive introduction to the measurement of flow in open
channels, 3 rd edition, w. boiten, wUr/UneSco-iHe, crc press/balkema.
lit. 25 waterloopkundig laboratorium, 1980, trillingsaspecten klepstuw Hardenberg, Verslag bureaustudie
r1573.
lit. 26 waterloopkundig laboratorium, 1991, literatuurstudie klepstuwen, onderzoek naar de reductiefactor
voor gestuwde afvoer, bureauadvies Q1133 tbv provincie overijssel.
lit. 27 waterloopkundig laboratorium, 1974, stuw de pol doetinchem, bepaling afvoer-coeëficiënt, verslag
modelonderzoek, m1248 tbv provinciale waterstaat gelderland.
lit. 28 chow. open-channel hydraulics. mcgraw-Hill international editions. 1973.
lit. 29 aSce , december 2007, themanummer over de adcp, Journal of Hydraulic engineering, Volume 133.
lit. 30 Stowa, 1994, Handboek debietmeten in open waterlopen, Stowa publicatie 1994-13
lit. 31 Henry darcy, Henri bazin, 1865, recherches hydrauliques entreprises par m. Henry darcy continuées
par m. Henri bazin. première partie. recherches expérimentales sur l’écoulement de l’eau dans les
canaux découverts, imprimerie impériale, paris
lit. 32 erwin winter, 2007, a fisheye view on fishways, proefschrift Universiteit wageningen.
iSbn 978-90-8504-867-1
lit. 33 boer H.e. en kielman J.a., rivieren, Studieboek weg- en waterbouwkunde, n.V. Uitgevers-
maatschappij kosmos, amsterdam, 1936.
lit. 34 Historische anemometer, woltmannsche Flügel, www.geag.de / txt_128a_a_jpg.htm
lit. 35 del grosso et al., Journal of the acoustical Society of america nr. 56, p 1084, 1974.
236

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
SymbolenliJSt
SymbOOl OmSchrijving eenheiD
a afstand boven bodem m
a constante -
a breedte ophangarm klepstuw m
a aantal gangen (beschoeping vijzel) -
a schuifhoogte ten opzichte van de aanslag, m
hefhoogte afsluiter in duiker
A contractiefactor (klepstuw) -
A natte oppervlak m 2
b afstand tussen meetverticalen, afstand tussen pijlers m
b constante -
b dagmaat m
B breedte op de waterspiegel m
B kracht magnetisch veld (EMS) Vs/m 2
c voortplantingssnelheid van verstoring/geluid/licht m/s
C coëfficiënt van Chézy m 1/2 /s
C concentratie (verdunningsmethode) mg/l
C gecombineerde afvoercoëfficiënt -
C C contractiecoëfficiënt (ophangarm klepstuw, schuif) -
C D afvoercoëfficiënt -
C dr correctiefactor voor gestuwde afvoer -
C e afvoercoëfficiënt -
C S vormcoëfficiënt -
C V coëfficiënt voor de aanstroomsnelheid -
d waterdiepte m
d diepte onder oppervlak gemeten vanaf waterspiegel m
d onderdompelingsdiepte (drijvers) m
d,D diameter m
D afstand tussen elektrodes (EMS) m
E potentiaalverschil (EMS) V
E C geleidendheid μS/cm
f efficiëntiefactor vijzel -
F wrijvingskracht N
Fr getal van Froude -
g versnelling van de zwaartekracht (= 9,81) m/s 2
h waterstand m+NAP
Dh verval m
H energiehoogte (=h + v 2 /2g) m
H B hoogte driehoekig gedeelte V-vormige overlaat m
i index nummer -
i verhang -
k ruwheidsmaat van een wand m
k h correctie op de overstorthoogte m
k M coëfficiënt van Manning (= 1/n) m 1/3 /s
k M coëfficiënt van Nikuradse (ruwheidshoogte) m
237

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
K correctiefactor voor gemiddelde stroomsnelheid (v gem /v meting ) -
in een verticaal (akoestisch, drijvers)
K constante (EMS) -
L lengte, afstand m
m aantal (verticalen) -
m afvoercoëfficiënt van een duiker -
M toegevoegde massa tracer kg
n aantal (meetpunten in een verticaal) -
n machtscoëfficiënt -
n coëfficiënt van Manning (= 1/k M ) m -1/3 .s
n aantal omwentelingen per seconde (propeller/ omw/s
cupmolen)
n toerental omw/min
N aantal omwentelingen (propeller/cupmolen) omw
p apexhoogte (hoogte van de stuwkruin boven m
bedding waterloop)
P natte omtrek m
q afvoer per eenheid van breedte m 2 /s
q vijzelcoëfficiënt -
Q debiet m 3 /s
r procentuele fout (s/m = gemiddelde/standaardafwijking) %
r,R straal m
R hydraulische straal (=A/P) m
Re getal van Reynolds (=v × R/n) -
S verhang -
S verdrinkingsgraad -
S spoed (vijzel) m
S1 modulaire limiet (kritische verdrinkingsgraad) -
t looptijd geluidsgolf ns
t tijd s
T meettijd s
T f weerstandskoppel Nm
u * schuifspanningssnelheid, ³(√g•h•i) m/s
v stroomsnelheid m/s
v gem gemiddelde stroomsnelheid m/s
V volume m 3
V o openwater percentage %
W weerstandsfactor (begroeide gedeelte leiding) m/s
x horizontale afstand (tot referentie punt) m
y verticale afstand, waterdiepte m
Y menglengte, lengte m
z, z 0 afstand tot referentievlak m
α kruinhoek °
β hoek °
β opstelingshoek vijzel °
γ meetbereik -
δ hoek °
Δ afwijking/fout in een grootheid -
238

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
η rendement %
λ wrijvingscoëfficiënt -
μ contractiecoëfficiënt -
μ gemiddelde waarde -
v kinematische viscositeit m 2 /s
ξ verliescoëfficiënt -
π 3,1416... -
ρ soortelijke massa kg/m 3
σ standaardafwijking -
j hoek °
239

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Verklarende woordenliJSt
Aanloopsnelheid - De laagste stroomsnelheid waarbij een propeller of cupmolen in beweging
240
komt.
Afvoerrelatie - Verband tussen de afvoer en één of twee bijbehorende waterstanden.
Akoestisch - Door middel van geluidstrillingen.
Betrekkingslijn - Grafische voorstelling aangevende welke waterstanden bij verschillende
meetstations langs een waterloop bij stationaire afvoertoestand met elkaar overeenkomen.
Calibratie - IJking. Het door metingen bepalen van het verband tussen twee of meer grootheden.
Capacitieve elektrode - Een elektrode, die gebruik maakt van het principe van een condensator,
waarbij de capaciteit van de condensator verandert onder invloed van een verandering
van een bepaald verschijnsel, bijvoorbeeld een verandering van een waterstand
(zie ook elektrode, condensator, diëlektrische constante).
Cavitatie - Het ontstaan van gasbellen in snelstromende vloeistoffen, wat bij schoepen en
schroeven corrosie veroorzaakt.
Continuïteit - Bij een stationaire stroming zal de hoeveelheid stof (water, tracer) die per tijdseenheid
een zeker dwarsprofiel passeert, gelijk zijn aan de hoeveelheid, die een verder
stroomafwaarts gelegen dwarsprofiel passeert.
Davit - Draaibare stang aan de verschansing van een vaartuig.
Debiet - Hoeveelheid water die per tijdseenheid op een bepaald punt passeert (ook: afvoer).
Deflectie methode - Een stromingslichaam met een bepaalde vorm en gewicht hangt aan
een draad in het stromende water. Door de op het stromingslichaam uitgeoefende
kracht zal de draad een hoek maken met de verticaal. Door deze hoek te meten (met
bijvoorbeeld een pendulummeter), kan met behulp van ijktabellen de snelheid van
het stromende water worden berekend.
Diëlektrische constante - Constante voor het materiaal tussen de elektrodes van een condensator.
Deze is mede maatgevend voor de capaciteit van een condensator.
Discontinuïteit - Een onderbreking in de relatie tussen twee grootheden, in dit verband tussen
de waterhoogte en het debiet.
Doppler-principe - Een uitgezonden geluidsgolf of radargolf wordt weerkaatst tegen in het
water zwevende deeltjes. Het teruggekaatste signaal is in frequentie verschoven, evenredig
met de snelheid van de deeltjes en de frequentie.
duurlijn afvoer - Grafische weergave waarin de afvoer is afgezet tegen het aantal dagen per
jaar, dat de betreffende afvoer wordt bereikt of overschreden
duurlijn waterstand - Grafische weergave waarin de waterstand is afgezet tegen het aantal
dagen per jaar, dat de betreffende waterstand wordt bereikt of overschreden.
Echosounder - Apparaat waarmee vanaf een vaartuig met behulp van door de bodem teruggekaatste
geluidsgolven de diepte wordt bepaald.
Elektromagnetisch - Een meetmethode die is gebaseerd op het principe van inductiespanning,
die wordt opgewekt door een elektromagneet in een langsstromende geleidende
vloeistof (elektromagnetische debietmeter voor gesloten leidingen, elektromagnetische
stroomsnelheidsmeter (EMS)).
Elektrode - Metalen toeleiding voor de elektrische stroom in een vloeistof of gas.
Empirisch - Op bevinding of ervaring gegrond. Bijvoorbeeld formules die niet theoretisch zijn
afgeleid (of slechts gedeeltelijk) maar zijn gebaseerd op uitgevoerde metingen.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Energiehoogte - De waterhoogte verhoogd met de snelheidshoogte (v 2 /2g) ter plaatse.
Energieverhang - Verschil in energiehoogte tussen twee punten in een waterloop gedeeld
door de afstand tussen deze twee punten.
Extrapoleren - Uit bekende termen van een reeks daarbuiten gelegen termen berekenen.
Fluorimeter - Met fluor werkende colorimeter, een toestel waarmee men uit de kleur van een
oplossing de concentratie ervan kan bepalen.
Flush - Vlak met de wand, niet uitstekend.
Geleidendheidsmeter - Instrument om het geleidendheidsvermogen te meten. In dit geval om
bij de verdunningsmethode de concentratie van de tracer en het water in de waterloop
te bepalen.
Hydraulische straal - Hydraulische grootheid die de vorm van een dwarsprofiel weergeeft.
Het quotiënt van de oppervlakte van het dwarsprofiel van een waterloop en de natte
omtrek daarvan.
Hydrologie - De leer van het voorkomen, het gedrag en de chemische en fysische eigenschappen
van water in al zijn verschijningsvormen op en beneden het aardopppervlak, uitgezonderd
het water in zeeën en oceanen.
Hydrometrie - Het vakgebied dat zich bezighoudt met het meten van afvoeren in open waterlopen,
ondersteund en gecompleteerd door metingen van waterhoogten, bodemhoogten,
sedimenttransport, neerslag en verdamping.
Hysteresis - In dit verband het achterblijven van de gemeten waterstand (bijvoorbeeld in een
stilling well) ten opzichte van de werkelijk optredende waterstand in de waterloop.
In-situ - Ter plaatse (in het veld).
Interferentie - Gelijktijdige werking van twee bewegingen die elkaar belemmeren of versterken,
met name van trillingen of golfbewegingen.
Mariotte fles - Een zodanig geconstrueerde fles of tank, dat de via een kraan uitstromende
hoeveelheid vloeistof per tijdseenheid onafhankelijk is van de vullingsgraad van de
fles/tank (constant debiet).
Meetduur – De tijd die nodig is om een enkele meting uit te voeren.
Meetinterval/frequentie – De tijd tussen twee opeenvolgende metingen.
Meetraai - Plaats in een waterloop, loodrecht op de as van de waterloop, waar hydrometrische
metingen worden uitgevoerd.
Modulaire limiet - Ook: kritische verdrinkingsgraad. Bij een meetstuw/meetgoot die verdrinkingsgraad
waarbij de bovenstroomse energiehoogte door beïnvloeding van de benedenstroomse
energiehoogte meer dan 1 % gaat afwijken van de energiehoogte van die
waarbij geen opstuwing optreedt.
Morfologie - Leer en beschrijving van de vormen der aardoppervlakte.
Natte omtrek - Lengte van de wanden en bodem in een dwarsprofiel van een waterloop die in
contact staat met het water.
Peilbuis - Algemene term voor een buis of soortgelijke constructie die via een verbindingsbuis
met een kleinere diameter in verbinding staat met een open waterloop om daarin de
waterhoogte te meten. Ook wel “stilling well” genoemd.
Pendulummeter - Instrument waarop de hoek kan worden afgelezen, die een draad waaraan
een in het water ondergedompeld lichaam hangt, maakt met de verticaal. Wordt
gebruikt voor de deflectiemethode.
Piëzoresistief element - Een weerstandselement van silicium, waarvan de weerstand verandert
door vervorming.
Referentievlak - Een standaard of willekeurig horizontaal vlak ten opzichte waarvan variabele
hoogten (bijvoorbeeld waterstanden) worden vastgelegd.
Regressie - Het berekenen van een functie uit volgens toevallige fouten afwijkende gegevens.
241

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Sedimentatie - Het bezinken van door het water meegevoerde deeltjes op plaatsen met een
242
lage stroomsnelheid.
Sedimenttransport - Het meevoeren van deeltjes door stromend water. De grootte van de deel-
tjes en de stroomsnelheid van het water bepalen de mate van transport van deeltjes.
Sensor - Ook opnemer. Instrument dat een elektrisch signaal opwekt evenredig met een fysi-
sche grootheid.
- capacitieve - Een opnemer die gebruik maakt van het principe van een condensator,
waarbij de capaciteit van de condensator verandert onder invloed van een verandering
van een bepaald verschijnsel.
- elektromagnetische - Een opnemer die gebruikt maakt van een elektromagnetisch
veld. De gemeten inductiespanning verandert onder invloed van de snelheid waarmee
een geleider (bijvoorbeeld water) zich door het magnetisch veld beweegt.
- ultrasonore - Een opnemer die gebruik maakt van geluidsgolven
- radar – Een opnemer die gebruik maakt van radiogolven.
Standaardafwijking - Maat voor de (additieve) fout op een variabele. De grootte van de standaardafwijking
is een maat voor de spreiding die in metingen kan optreden t.o.v. de
gemiddelde waarde.
Stationair - Niet veranderend in de tijd.
Stilling well - Zie: peilbuis.
Tracer - Stof die gebruikt kan worden, om de loop van stoffen in allerlei processen nauwkeurig
te kunnen volgen.
Transducent - Omzetter van een fysisch naar een elektrisch verschijnsel of omgekeerd. Bij een
akoestisch apparaat de luidspreker en/of microfoon.
Ultrasonoor - Met behulp van geluidsgolven met een frequentie hoger dan die van het hoorbare
geluid.
Uranine - Geelgroene kleurstof die wel wordt gebruikt bij de verdunningsmethode (ook om te
constateren of een goede menging plaatsvindt).
Variabiliteit - Mate van veranderlijkheid.
Velling - Vlakke afschuining van een balk.
Verificatie - Het vaststellen van de waarheidswaarde van een beweringsinhoud.
Vismigratie - Het stroomopwaarts trekken van vissen (vooral salmoniden als de zalm en forel)
om te paaien en kuit te schieten.
Waterbalans - De vergelijking van de hoeveelheden water betrokken bij aan- en afvoer, onttrekking
en verandering in berging over een bepaalde periode en binnen een gegeven
gebied.
Waterbeheer - Het geheel van onderzoekingen, plannen, technische werken en bestuurlijke
maatregelen dat dient om te komen tot een zo doelmatig mogelijk beheer van het
aanwezige grond- en oppervlaktewater.

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
biJlagen
243

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
bijlAge A
nen/iSo Standaarden
De belangrijkste NEN/ISO standaarden voor debietmeten zijn hieronder weergegeven.
nen-nummer Titel
748 debietbepaling bij gebruik van stroomsnelheidsmeters of drijvers
772 terminologie, definities en symbolen in de hydrometrie
1088 bepaling van de onnauwkeurigheden in het debiet bij de velocity-area methode
1100-1 inrichting en gebruik van een meetstation
1100-2 debiet bepaling uit de relatie tussen waterstand en debiet
1438 meetstuwen: scherpe overlaten
2537 propeller en rotor stroomsnelheidsmeters
3454 apparatuur voor het meten van waterdieptes
3716 Sediment transport: het meten van suspensie transport
3846 meetstuwen: rechthoekige lange overlaten
4360 meetstuwen: de crump overlaat
4362 meetstuwen: trapeziumvormige lange overlaten
4365 Sediment transport: bepaling van concentratie, korrelverdeling en dichtheid
4366 echoloden voor het meten van waterdieptes
4373 apparatuur voor het meten van waterstanden
4375 kabelbaan systeem voor het meten van debieten
4377 meetstuwen: V-vormige crump overlaten
8368 meetstuwen: leidraad voor de keuze van het type meetstuw
9123 debietmeting in een waterloop met variabele waterstanden
9212 Sediment transport: het meten van bodem transport
9824 debietmeting in gedeeltelijk gevulde gesloten leidingen
9825 debietmeting in grote rivieren en bij hoogwater
13550 meetstuwen: verticale schuiven met onderstort
13798 Specificatie van een standaard referentie regenmeter
14028 propeller stroomsnelheidsmeters en de ijking ervan
14139 meetstuwen: stuwen met een samengesteld doorstromingsprofiel
14614 waterkwaliteit: richtlijn voor de beoordeling van hydromorfologische kenmerken van rivieren
14685 geofysische verkenning van boorgaten voor hydrogeologisch onderzoek
15768 ontwerp, keuze en gebruik van electromagnetische stroomsnelheidsmeters
15769
richtlijnen voor de toepassing van akoestische stroomsnelheidsmeters bij gebruik
van doppler - en echocorrelatie methoden
24154
adcp sensoren en software voor het meten van debieten. iJking van propeller en rotor
stroomsnelheidsmeters in een sleeptank
24155 normen voor de transmissie van hydrometrie informatie
25377 leidraad voor de bepaling van onnauwkeurigheden in de hydrometrie
26906 meetstuwen: vispassages, geijkt als meetstuw
Belangrijke ISO-standaards voor de Nederlandse praktijk van het debietmeten zijn:
iSO-nummer Titel
iSo 6416 measurement of discharge by the ultrasonic method (debietmeten met de akoestische looptijdmethode)
iSo 8333 V-shaped broad-crested weirs (meetstuwen: V-vormige lange overlaten)
iSo/tr 8363 general guidelines for selection of method (algemene richtlijnen voor selectie van een meetmethode)
iSo/tS 15768
design, selection and use of electromagnetic current meters
(ontwerp, selectie en gebruik van electromagnetische stroommeters)
iSo 24578
guide to the application of acoustic doppler current profilers for measurement of discharge in open
channels (richtlijnen voor de debietmeting met de akoestische dopplermethode)
Voor nadere informatie zie de website van de NEN: http://normen.nen.nl/nen/?ics=17.120.20
244

Bijlage B: Weerstandscoëfficiënten waterlopen
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Waarden van Manning-coëfficiënten
bijlAge b
beddingmateriaal afmetingen
beddingmateriaal
(mm)
n = 1/kM
weerStandScoëFFiciënten waterlopen
(m -1/3 .s)
grind 4 - 8 0,019 - 0,020
WAArDen vAn mAnning-cOëFFiciënTen
8 - 20 0,020 - 0,022
TAbel b-1 WATerlOpen meT relATieF grOF beDDingmATeriAAl, nieT geKArAKTeriSeerD DOOr FOrmATie vAn De beDDing [iSO 1070]
kiezelstenen 60 - 110 0,027 - 0,030
beddingmateri aal afmetingen
manning’s coëffi ciënt
bed dingmateriaal
n = 1/km (mm)
(m-1/3 110 - 250 0,030 - 0,035
Tabel B-1 Waterlopen met relatief grof beddingmateriaal, niet gekarakteriseerd .s) door formatie van de
grind
bedding [ISO 1070]
4 - 8 0,019 - 0,020
8 - 20 0,020 - 0,022
beschrijving waterloop
20 - 60 0,022 - 0,027
Manning's coëfficiënt
kiezelstenen 60 - 110
110 - 250
0,027 - 0,030
n = 1/kM
0,030 - 0,035
(m -1/3 .s)
TAbel b-2 Overige WATerlOpen [iSO 1070]
A Gegraven of uitgebaggerd
beschrijving waterloop manning’s coëffi ciënt
n = 1/km (m-1/3 aarde, recht en uniform
1. schoon, recent aangelegd 0,016 - 0,020 .s)
A Gegraven 2. of uitgebaggerd schoon, na verwering 0,018 - 0,025
aarde, recht 3. met en uniform: kort gras, enig onkruid 0,022 - 0,033
1. schoon, recent aangelegd
stenen
0,016 - 0,020
2. schoon, na verwering
1. vlak en uniform
0,018 - 0,025
0,025 - 0,040
3. met kort gras, enig onkruid 0,022 - 0,033
2. uitstekende stenen en onregelmatig
stenen:
0,035 - 0,050
B Natuurlijke waterlopen
1. vlak en uniform 0,025 - 0,040
2. uitstekende B1. stenen relatief en onregelma smalle tigwaterlopen (breedte bij piekafvoeren < 30 0,035 meter) - 0,050
B Natuurlijke waterlopen in vlak terrein; schoon, recht,
b1. relatief
geen
smalle waterlopen
scheuren
(breedte
of poeltjes
bij piekafvoeren < 30 meter)
0,025 - 0,033
waterlopen in vlak terrein; schoon, Tabel recht, geen B-2 scheuren Overige of poeltjes waterlopen [ISO 1070] 0,025 - 0,033
Gecombineerd gecOmbineerD stromingsmodel STrOmingSmODel voor vOOr begroeide begrOeiDe WATerlOpen waterlopen [liT. [Lit. 6] 6]
Het verband tussen het debiet en het verhang voor een begroeide dan wel gedeeltelijk
Het verband tussen het debiet en het verhang voor een begroeide dan wel gedeeltelijk
begroeide waterloop, waarbij het totale dwarsprofiel wordt op gedeeld in een begroeid en een
begroeide waterloop, waarbij het totale dwarsprofiel wordt op gedeeld in een begroeid en een
onbegroeid gedeelte ziet er als volgt uit:
onbegroeid gedeelte ziet er als volgt uit:
2 / 3
Q= kMo ⋅ A R 1/2
1 ⋅ 1 ⋅ S + W ⋅ A2
⋅ S
met:
Q : totale debiet door het dwarsprofiel (m3 /s)
A1 : oppervlak van het niet begroeide gedeelte van het dwarsprofiel (m2 )
R1 : hydraulische straal van het niet begroeide gedeelte (m)
A 2 : oppervlak van het begroeide gedeelte van het dwarsprofiel (m 2 )
263
S : het verhang (-)
kMo : ruwheidsfactor voor het niet begroeide gedeelte (m 1/3 /s)
W : weerstandsfactor voor het begroeide gedeelte (m/s)
Manning's coëfficiënt
20 - 60 0,022 - 0,027
met: Q : totale debiet door het dwarsprofiel (m 3 /s)
A1 : oppervlak van het niet begroeide gedeelte van het dwarsprofiel (m 2 )
245

S : het verhang (-)
W : weerstandsfactor voor het begroeide gedeelte (m/s)
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
W : weerstandsfactor voor het begroeide gedeelte (m/s)
kMo : ruwheidsfactor voor het niet begroeide gedeelte (m 1/3 /s)
kMo : ruwheidsfactor voor het niet begroeide gedeelte (m 1/3 /s)
Het eerste gedeelte van formule 86 beschrijft de stroming door het onbegroeide gedeelte. Dit
Het deel eerste heeft gedeelte de gedaante van formule van de 86 formule beschrijft van de stroming Manning, door met het dit onbegroeide verschil dat gedeelte. A1 en Dit R1
deel respectievelijk heeft Het eerste de de gedaante gedeelte natte van oppervlakte van formule de 86 formule en beschrijft hydraulische van de stroming Manning, straal door zijn met het van onbegroeide dit het verschil onbegroeide gedeelte. dat A1 Dit gedeelte. en R1
respectievelijk De ruwheidsfactor deel heeft de de natte kMo gedaante oppervlakte is in van dit de geval formule en een hydraulische van maat Manning, voor straal met de weerstand dit zijn verschil van het dat op onbegroeide Ade en R respec-
1 overgang gedeelte.
1 van het
De onbegroeide ruwheidsfactor tievelijk en de begroeide natte kMo oppervlakte is in gedeelte. dit geval en Uit hydraulische een metingen maat straal voor in de zijn de praktijk van weerstand het is onbegroeide gebleken, op de overgang gedeelte. dat deze De waarde van het -
onbegroeide onafhankelijk ruwheidsfactor en van begroeide de kMo verhouding is gedeelte. in dit geval begroeid/onbegroeid Uit een metingen maat voor in de de weerstand gedeelte praktijk op - is de steeds gebleken, overgang 34 bedraagt. van dat het deze onbe- waarde Ook voor -
onafhankelijk het geval groeide dat van de en watergang begroeide de verhouding gedeelte. vrijwel begroeid/onbegroeid Uit geheel metingen schoon in de is, praktijk waarbij gedeelte is gebleken, de - bovenstaande steeds dat deze 34 bedraagt. waarde formule - onaf- Ook overgaat voor
het in de geval formule hankelijk dat de van van watergang Manning, de verhouding vrijwel blijft begroeid/onbegroeid geheel kMo = schoon 34. Pas is, wanneer gedeelte waarbij - steeds de het bovenstaande openwater 34 bedraagt. gedeelte Ook formule voor het niet overgaat meer
in wordt de formule begrensd geval dat van de door Manning, watergang een relatief vrijwel blijft kMo geheel ruwe = schoon "wand", 34. Pas is, zoals waarbij wanneer begroeiing, de het bovenstaande openwater stoppels formule gedeelte of overgaat onregelmatige
niet meer
wordt taluds, begrensd maar in de formule door door een van een glad Manning, relatief afgewerkte blijft ruwe kMo wand "wand", = 34. (nieuw Pas zoals wanneer gegraven begroeiing, het openwater watergang) stoppels gedeelte of door of niet onregelmatige
een meer bekleding
taluds, van beton, maar wordt kan door begrensd de een waarde door glad van een afgewerkte relatief kMo hoger ruwe wand worden. “wand”, (nieuw zoals gegraven begroeiing, watergang) stoppels of of onregelmatige
door een bekleding
van beton, taluds, kan maar de waarde door een van glad kMo afgewerkte hoger worden. wand (nieuw gegraven watergang) of door een bekle-
Het tweede ding gedeelte van beton, van kan de waarde formule van beschrijft kMo hoger de worden. stroming door het begroeide gedeelte van het
Het dwarsprofiel. tweede gedeelte De weerstandswaarde van de formule beschrijft W is afhankelijk de stroming van de door soort het planten. begroeide In gedeelte Tabel B-3 van is het de
dwarsprofiel. waarde Het van tweede W De voor weerstandswaarde gedeelte enkele van soorten de formule vegetatie W is beschrijft afhankelijk gegeven. de stroming van de door soort het planten. begroeide In gedeelte Tabel van B-3 is de
waarde van het dwarsprofiel. W voor enkele De weerstandswaarde soorten vegetatie W gegeven. is afhankelijk van de soort planten. In Tabel B-3 is
de waarde Type van begroeiing W voor enkele soorten vegetatie gegeven. W-waarde
Type begroeiing W-waarde
"grasachtigen" en ondergedoken soorten vegetatie
30
"grasachtigen" en ondergedoken soorten vegetatie
30
riet
100
Type begroeiing riet
100
drijvend fonteinkruid
200 W-waarde
“grasachtigen” drijvend en ondergedoken fonteinkruid soorten vegetatie
200 30
gele plomp
250
riet
gele plomp
250
100
drijvend fonteinkruid
waterlelie
500
200
waterlelie
500
gele plomp watergentiaan
700 250
waterleliewatergentiaan
700 500
Tabel B-3 Weerstandswaarde W voor enkele soorten vegetatie
watergentiaan
700
Tabel B-3 Weerstandswaarde W voor enkele soorten vegetatie
Door het
Door
openwaterpercentage
het openwaterpercentage
(Vo) (Vte ) te definiëren als:
o definiëren als:
Door het openwaterpercentage (Vo) te definiëren als:
A1
V o= A
⋅ 100 %
A1
V o= ⋅ 100 %
met: A
TAbel b-3 WeerSTAnDSWAArDe W vOOr enKele SOOrTen vegeTATie
A : oppervlak niet begroeide gedeelte (openwater gedeelte) (m
1 2 )
A : totale oppervlakte dwarsprofiel (m2 met: A1 : oppervlak niet begroeide gedeelte (openwater gedeelte) (m
)
2 )
A : totale oppervlakte dwarsprofiel (m 2 met: A1 : oppervlak niet begroeide gedeelte (openwater ) gedeelte) (m 2 )
A : totale oppervlakte dwarsprofiel (m 2 )
en voor kMo de waarde 34 in te vullen, is bovenstaande debietformule ook te schrijven als:
en voor kMo en voor de kMo waarde de waarde 34 in 34 te in vullen, te vullen, is bovenstaande is bovenstaande debietformule ook ook te te schrijven schrijven als: als:
V o
V
Q=
34 A 2/3 1/2 ⎛ o ⎞
⋅
V
⋅ ⋅ R1
⋅ S + W ⋅ ⎜1
- ⎟ ⋅ A ⋅ S
100 o
⎝
V
Q=
34 A 2/3 1/2 ⎛
100 o ⎞
⋅ ⋅ ⋅ R1
⋅ S + W ⋅ ⎜1
- ⎟⎠⋅
A ⋅ S
100
⎝ 100 ⎠
De invloed
De invloed
van de
van
soort
de
planten
soort planten
(W-waarde)
(W-waarde)
telt
telt
met
met
name
name
in
in
sterk
sterk
begroeide
begroeide
waterlopen
waterlopen
De (openwaterpercentages invloed van de soort planten
(openwaterpercentages
kleiner
kleiner
dan (W-waarde)
dan
50%).
50%).
Bij telt
Bij
minder met name
minder
begroeide in sterk
begroeide
waterlopen begroeide
waterlopen kan
kan waterlopen
bij
bij
benade-
benadering
(openwaterpercentages worden
ring
gewerkt
worden
met
gewerkt
de kleiner formule dan
met de
van 50%).
formule
Manning. Bij minder begroeide waterlopen kan bij benadering
van Manning.
worden gewerkt met de formule van Manning.
246
264
264

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
enKele niKurADSe-WAArDen
Onderstaande Tabel B-4 geeft de Nikuradse waarden voor verschillende bodemtypen en wandtypen.
TAbel b-4 niKurADSe WAArDen vOOr verSchillenDe bODem- en WAnDTypen
1 m
0,5 m
0,2 m
0,1 m
5
2
10 -2
5
2
10 -3
5
2
10 -4
5
2
10 -5
oud
beton
niet afgewerkt
afgestreken
zeer glad
afgestreken
gecentrifugeerd
grond
terrein met
hindernissen
bedding met
sediment-transport
(zie college f10)
glad
staal
sterk gecorrodeerd
geklonken
geklonken met
verzonken koppen
vlak gelast
geasfalteerd
oud
hout
niet geschaafd
geschaafd
glas
blokken
stenen
steengruis
grind
steen
globaal
diameter
bij
mengsels
ongeveer
D 90
(zonder
transport)
slecht metselwerk
van baksteen
bewerkte natuursteen
goed metselwerk
van baksteen
1 m
0,5 m
0,2 m
0,1 m
5
2
10 -2
5
2
10 -3
5
2
10 -4
5
2
10 -5
247

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
bijlAge c
Oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Voorbeelden meetmetHoden
Bijlage C: Voorbeelden meetmethoden
vOOrbeelD STAnDAArD velOciTy-AreA meThODe
Voorbeeld Voorbeeld standaard van een velocity-area meetformulier methode
MEETFORMULIER VELOCITY-AREA METHODE PROPELLERMETINGEN
Waterstanden : Rivier : Nieuwe Kanaal
Recorder : 6,743 m + N.A.P. Locatie : Nieuwlanden
Peilschaal : 6,75 m + N.A.P. Datum : 1 februari 1994
Tijd : 10.30 - 12.15
Propeller nr. : 3 - 75988 Aantal omwentelingen per sec.:
n < 0,63 : v = 0,246 n + 0,017 (m/s) n = N/t
n > 0,63 : v = 0,260 n + 0,008 (m/s) meetduur t = 50 sec.
vert.
nr.
Voorbeeld van een meetformulier
248
afstand tot (m) diepte
(m)
0,2 d 0,6 d 0,8 d vgem.
R.P. L.O. N v N v N v
L.O. 1,30 0 0,31
1 3,55 2,25 0,88 126 0,663 113 0,596 109 0,575 0,61
2 5,80 4,50 1,46 147 0,772 133 0,700 120 0,632 0,70
3 8,05 6,75 1,39 155 0,814 140 0,736 128 0,674 0,74
4 10,30 9,00 1,54 160 0,840 143 0,752 131 0,689 0,76
5 12,55 11,25 1,71 159 0,835 145 0,762 130 0,684 0,76
6 14,80 13,50 1,35 151 0,793 136 0,715 124 0,653 0,72
7 17,05 15,75 0,91 138 0,726 125 0,658 114 0,601 0,66
R.O. 19,10 17,80 0
d : gemeten vanaf de waterspiegel éénpunts-methode vgem : v0,6d
L.O. : Linker Oever tweepunts-methode vgem : (v0,2d+v0,8d)/2
R.O. : Rechter Oever driepunts-methode vgem : (v0,2d+2v0,6d+v0,8d)/4
R.P. : Referentie Punt
267

verticaal
nr.
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
bereKening vAn De TOTAle AFvOer vOlgenS De meAn-SecTiOn meThODe
afstand tot
l.O. (m)
diep te
(m)
l.o. 0 0,31
v gem
(m/s)
1 2,25 0,88 0,61
2 4,50 1,46 0,70
3 6,75 1,39 0,74
4 9,00 1,54 0,76
5 11,25 1,71 0,76
6 13,50 1,35 0,72
7 15,75 0,91 0,66
r.o. 17,80 0
verticaal
nr.
L.O. = linkeroever R.O. = rechteroever
b seg ment
(m)
d seg ment
(m)
v gem,seg ment
(m/s)
q segment
(m 3 /s)
2,25 0,60 0,41 0,55
2,25 1,17 0,66 1,74
2,25 1,43 0,72 2,32
2,25 1,47 0,75 2,48
2,25 1,63 0,76 2,79
2,25 1,53 0,74 2,55
2,25 1,13 0,69 1,75
2,05 0,46 0,44 0,41
bereKening vAn De TOTAle AFvOer vOlgenS De miD-SecTiOn meThODe
afstand tot
l.O. (m)
diepte
(m)
l.o. 0 0,31
v gem
(m/s)
b midsection
(m)
Q totaal = 14,59
q midsecti on
(m 3 /s)
1 2,25 0,88 0,61 2,25 1,21
2 4,50 1,46 0,70 2,25 2,30
3 6,75 1,39 0,74 2,25 2,31
4 9,00 1,54 0,76 2,25 2,63
5 11,25 1,71 0,76 2,25 2,92
6 13,50 1,35 0,72 2,25 2,19
7 15,75 0,91 0,66 2,15 1,29
r.o. 17,80 0 Q totaal = 14,85
bereKening vAn De OnbeTrOuWbAArheiD
Gegeven: breedte waterloop : 17,8 m
gemiddelde diepte : 1,19 m
afvoer : 14,7 m 3 /s
De afvoer wordt op twee manieren met behulp van de velocity-area methode gemeten:
I : aantal verticalen m = 15, vijf punten in de verticaal (vijf-punts methode)
II : aantal verticalen m = 5, één punt op 0,6d vanaf de waterspiegel (één-punts methode).
249

De afvoer wordt op twee manieren met behulp van de velocity-area methode gemeten:
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
I : aantal verticalen m = 15, vijf punten in de verticaal (vijf-punts methode)
II : aantal verticalen m = 5, één punt op 0,6d vanaf de waterspiegel (één-punts methode).
In beide In beide gevallen gevallen zijn zijn de de verticalen op op onderling onderling gelijke gelijke afstanden afstanden verdeeld over verdeeld het dwars- over het
dwarsprofiel. profiel. De De resulterende toevallige fouten fouten worden worden gegeven gegeven in onderstaande in onderstaande tabel. tabel.
TAbel c-1 herkomst SAmenSTelling standaardafwijking vAn De TOevAllige FOuT σ in De AFvOerbepAling bepaling methode I methode II
gemiddelde herkomst snelheid standaardafwijking (vi) in verticaal α bepaling geschat methode i 1,0 % methode ii 1,0 %
aantal punten gemiddelde in snelheid de verticaal (v ) in verticaal i (n) geschat Tabel C-2 (ISO) 1,0 % 2,7 % 1,0 % 8,2 %
diepte in aantal een punten verticaal/segment in de verticaal (n) (di) tabel c-2 geschat (iSo) 2,7 % 1,0 % 8,2 % 1,0 %
diepte in een verticaal/segment (d )
breedte van een segment (bi) i geschat
geschat
1,0 %
0,4 %
1,0 %
0,4 %
breedte van een segment (b ) i
aantal verticalen in een dwarsprofiel (m)
geschat
Tabel C-3 (ISO)
0,4 %
2,0 %
0,4 %
4,2 %
aantal verticalen in een dwarsprofiel (m) tabel c-3 (iSo) 2,0 % 4,2 %
Tabel C-1 Samenstelling van de toevallige fout in de afvoerbepaling
De totale De fout totale is fout nu gelijk is nu gelijk aan: aan:
Voor methode Voor methode I geeft I geeft dit als dit resultaat: als resultaat: rQ r= = 2,1%
Q 2,1%
Voor methode II geeft dit als resultaat: rQ = 5,6%
Voor methode II geeft dit als resultaat: r = 5,6%
Q
TAbel c-2 FOuT in DebieT Ten gevOlge vAn een beperKT methode AAnTAl meeTpunTen in De standaardafwijking
verTicAAl
rn
methode
één-punts
standaardafwijking rn 8,2 %
één-punts
twee-punts
twee-punts
4,9 %
8,2 %
4,9 %
drie-punts
drie-punts 4,8 %
4,8 %
vijf-punts
vijf-punts 2,7 %
2,7 %
TAbel c-3 FOuT in DebieT Ten gevOlge vAn een beperKT AAnTAl verTicAlen
250
2 2 2 2
( r + r + r r )
2 1
r Q = ri
+ v n d +
m
b
tien-punts tien-punts 2,4 % 2,4 %
Tabel C-2 Fout in debiet ten gevolge van een beperkt aantal meetpunten in de verticaal
aantal verticalen aantal verticalen standaardafwijking
standaardaf wijking rm 5 rm 4,2 %
6 5 4,2 % 3,7 %
10 6 3,7 % 2,6 %
15
10 2,6 %
2,0 %
20
15 2,0 %
1,7 %
30
20 1,7 %
1,3 %
30 1,3 %
Tabel C-3 Fout in debiet ten gevolge van een beperkt aantal verticalen
269

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
vOOrbeelD AFvOer-WATerSTAnD relATie meThODe
Voor een bepaalde meetlocatie beschikken we over de in Tabel C-4 vermelde incidentele
afvoermetingen. In Figuur C-1 zijn de gemeten waterstanden (y-as) uitgezet tegen de gemeten
afvoeren (x-as). Door deze punten is met de hand zo goed mogelijk een curve getrokken.
TAbel c-4 gemeTen AFvOeren en WATerSTAnDen
datum afvoer
Q (m 3 /s)
21-02-92
22,4
15-03-93
26,8
28-04-92
34,1
16-05-93
39,9
30-06-93
55,7
01-08-92
62,0
10-08-92
66,7
12-08-93
75,3
29-09-92
99,7
15-11-93
106,5
10-12-92
126,6
22-01-93
142,3
Figuur c-1 gemeTen DebieT uiTgezeT Tegen gemeTen WATerhOOgTe
waterstand
h (m+nAp)
2,41
2,55
2,68
2,83
3,09
3,20
3,30
3,45
3,80
3,95
4,17
4,41
251

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Bepaling bepAling van h0: vAn h :
0
Bepaling van h0:
Op de getrokken Op de getrokken curve curve lezen lezen we we bij bij twee twee willekeurig gekozen gekozen debieten debieten (een (een laag en laag een en hoog een hoog
Op de getrokken
debiet) de debiet) bijbehorende de bijbehorende curve lezen
waterstanden waterstanden we bij twee
af. af. willekeurig gekozen debieten (een laag en een hoog
debiet) de bijbehorende waterstanden af.
• Q = 25,0 m
1 3 /s → h = 2,50 m+NAP
1
• Q = 133,5 m
2 3 - Q1 = 25,0 m
/s → h = 4,30 m+NAP
2 3 /s → h1 = 2,50 m+NAP
- Q2 = 133,5 m 3 - Q1 = 25,0 m
/s → h2 = 4,30 m+NAP
3 /s → h1 = 2,50 m+NAP
- Q2 = 133,5 m 3 /s → h2 = 4,30 m+NAP
Een derde Een waarde derde waarde van Q van wordt Q wordt nu berekend nu berekend als: als:
Een derde waarde van Q wordt nu berekend als:
Q3= Q1⋅
Q2
Q3= Q1⋅
Q2
Hieruit is dan de volgende formule voor h0 af te leiden:
Hieruit is Hieruit dan de is dan volgende de volgende formule formule voor voor h0 af h af te leiden:
0 te leiden:
h h - 2
1⋅
2 h3
h0
= - 2
h1
⋅ h2
h3
h0
= h1+
h2
- 2 h3
h1+
h2
- 2 h3
Dit levert in dit geval:
Dit levert
Dit
in
levert
dit geval:
in dit geval:
• Q = 57,8 m
3 3 - Q3 = 57,8 m
/s → h = 3,14 m+NAP
3 3 /s → h3 = 3,14 m+NAP
- Q3 = 57,8 m 3 /s → h3 = 3,14 m+NAP
− h0 = 1,71 m+NAP
− h0 • = h 1,71
= 1,71
m+NAP
m+NAP
0
Beoordeling beOOrDeling meetgegevens:
meeTgegevenS:
Beoordeling meetgegevens:
Als het Als verband het verband tussen tussen Q en Q en (h-h0) (h-h ) wordt uitgezet op op dubbel-logaritmisch papier, papier, zal dit zal een dit een
0
Als het verband tussen Q en (h-h0) wordt uitgezet op dubbel-logaritmisch papier, zal dit een
rechte lijn rechte opleveren, lijn opleveren, als er als geen er geen discontinuïteiten discontinuïteiten in de afvoerrelatie aanwezig aanwezig zijn. Dit zijn. is dus Dit is dus
rechte lijn opleveren, als er geen discontinuïteiten in de afvoerrelatie aanwezig zijn. Dit is dus
een goede een controle goede controle op discontinuïteiten.
op discontinuïteiten.
een goede controle op discontinuïteiten.
bepAling vAn De WAArDen vAn A en b:
De parameters van a en b uit de afvoerrelatie: Q = a(h-h ) 0 b Bepaling van de waarden van a en b:
kunnen nu worden bepaald
De parameters volgens de van kleinste a en kwadraten-methode. b uit de afvoerrelatie: Deze berekening Q = a(h-h0) kan worden uitgevoerd op een computer
(via enkelvoudige lineaire regressie) of handmatig. De handmatige berekening is weergegeven
in Tabel C-5, waarbij de volgende formules en aannames worden gebruikt:
b Bepaling van de waarden van a en b:
kunnen nu worden bepaald volgens
De parameters van a en b uit de afvoerrelatie: Q = a(h-h0)
de kleinste kwadraten-methode. Deze berekening kan worden uitgevoerd op een computer (via
enkelvoudige lineaire regressie) of handmatig. De handmatige berekening is weergegeven in
Tabel C-5, waarbij de volgende formules en aannames worden gebruikt:
b kunnen nu worden bepaald volgens
de kleinste kwadraten-methode. Deze berekening kan worden uitgevoerd op een computer (via
enkelvoudige lineaire regressie) of handmatig. De handmatige berekening is weergegeven in
Tabel C-5, waarbij de volgende formules en aannames worden gebruikt:
• Q = a × (h-1,71) b → log Q = log a + b × log (h-1,71)
- Q = a × (h-1,71)
Aannames:
• y = log Q
• x = log (h-1,71)
b - Q = a × (h-1,71)
→ log Q = log a + b × log (h-1,71)
Aannames:
b → log Q = log a + b × log (h-1,71)
Aannames:
- y = log Q
- y = log Q
- x = log (h-1,71)
Substitutie levert:
• y = log a + b× x
• Σy = N× log a + b× Σx (N is het aantal metingen = 12)
• Σxy = Σx× log a + b× Σx2 - x = log (h-1,71)
Substitutie levert:
Substitutie levert:
- y = log a + b× x
- Σy = N× log a + b× Σx (N is het aantal metingen = 12)
- Σxy = Σx× log a + b× Σx 2
- y = log a + b× x
- Σy = N× log a + b× Σx (N is het aantal metingen = 12)
- Σxy = Σx× log a + b× Σx 2
252
271
271

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
Oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
Q
TAbel c-5 bereKening vOlgenS De KleinSTe KWADrATen-meThODe
Q
(m3 h
h-h y =
0
/s)
(m+nap)
(m)
log Q
x =
x× y
log (h-h ) 0
x2 (m
22,4
26,8
34,1
2,41
2,55
2,68
0,70
0,84
0,97
1,350
1,428
1,533
-0,155
-0,076
-0,013
-0,209
-0,108
-0,020
0,0240
0,0057
0,0002
39,9
2,83
1,12
1,601
0,049
0,079
0,0024
55,7
3,09
1,38
1,746
0,140
0,244
0,0196
62,0
3,20
1,49
1,792
0,173
0,310
0,0300
66,7
75,3
99,7
3,30
3,45
3,80
1,59
1,74
2,09
1,824
1,877
1,999
0,201
0,241
0,320
0,367
0,451
0,640
0,0406
0,0579
0,1025
106,5
3,95
2,24
2,027
0,350
0,710
0,1227
126,6
4,17
2,46
2,102
0,391
0,822
0,1528
142,3
4,41
2,70
2,153
0,431
0,929
0,1861
Σ 21,432 2,052 4,215 0,7445
3 /s) (m+NAP) (m)
22,4
2,41
0,70
26,8
2,55
0,84
log (h-h0)
1,350 -0,155
1,428 -0,076
-0,209
-0,108
0,0240
0,0057
34,1
39,9
2,68
2,83
0,97
1,12
1,533
1,601
-0,013
0,049
-0,020
0,079
0,0002
0,0024
55,7
3,09
1,38
1,746
0,140
0,244 0,0196
62,0
3,20
1,49
1,792
0,173
0,310 0,0300
66,7
3,30
1,59
1,824
0,201
0,367 0,0406
75,3
99,7
3,45
3,80
1,74
2,09
1,877
1,999
0,241
0,320
0,451
0,640
0,0579
0,1025
106,5
3,95
2,24
2,027
0,350
0,710 0,1227
126,6
4,17
2,46
2,102
0,391
0,822 0,1528
142,3
4,41
2,70
2,153
0,431
0,929 0,1861
Σ 21,432 2,052 4,215 0,7445
Tabel C-5 Berekening volgens de kleinste kwadraten-methode
Uit de aldus verkregen twee vergelijkingen met twee onbekenden zijn a en b op te lossen:
Uit de aldus verkregen twee vergelijkingen met twee onbekenden zijn a en b op te lossen:
21,432 = 12 (log a) + 2,052 b
21,432 = 4,215 12 = (log 2,052 a) (log + 2,052 a) + 0,7445 b b
4,215 = 2,052 (log a) + 0,7445 b
h
h-h0
Oplossing: log a = 1,5469 → a = 35,23 en b = 1,398
De afvoerrelatie kan dus worden weergegeven als:
De afvoerrelatie kan dus worden weergegeven als:
[m3 1,398
35 23 171
[m/s] 3 /s]
y =
log Q
Oplossing: log a = 1,5469 → a = 35,23 en b = 1,398
Q =
,
(h -
,
)
Kwaliteitscontrole KWAliTeiTScOnTrOle van de vAn gevonden De gevOnDen afvoerrelatie AFvOerrelATie met meT behulp vAn van De de meeTgegevenS
meetgegevens
In Tabel In C-6 Tabel wordt C-6 wordt het verschil het verschil tussen tussen de gemeten de gemeten afvoer en de met de afvoerformule bere-
berekende kende afvoer (ΔQ) (D ) weergegeven als: als:
Q
Q
− Q
TAbel c-6 prOcenTuele AFWijKing TuSSen gemeTen en viA regreSSie bereKenDe DebieT
Qgemeten (m3 h
qberekend /s)
(m+nAp)
(m3 berekend gemeten
ΔQ
=
⋅100%
Qgemeten
Qgemeten
22,4
(m
26,8
2,41
2,55
/s)
21,4
27,6
34,1
2,68
33,8
39,9
2,83
41,3
55,7
3,09
55,3
62,0
66,7
75,3
3,20
3,30
3,45
61,5
67,4
76,4
99,7
3,80
98,7
106,5
3,95
108,8
126,6
4,17
124,0
142,3
4,41
141,2
3 /s)
h
(m+NAP)
Qberekend
(m 3 /s)
22,4
2,41
21,4
26,8
2,55
27,6
34,1
2,68
33,8
39,9
55,7
2,83
3,09
41,3
55,3
62,0
3,20
61,5
66,7
3,30
67,4
75,3
3,45
76,4
99,7
3,80
98,7
106,5
3,95
108,8
126,6
4,17
124,0
142,3
4,41
141,2
272
x =
x⋅ y x 2
DQ (%)
ΔQ
-4,4
(%)
3,0
-4,4 -1,0
3,0 3,5
-1,0 -0,8
-0,8
3,5
1,0
-0,8
1,5
-0,8 -1,0
1,0 2,1
1,5 -2,1
-0,7
-1,0
2,1
-2,1
-0,7
Tabel C-6 Procentuele afwijking tussen gemeten en via regressie berekende debiet
253

STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
254