DE1045115B

DE1045115B - Verfahren und Einrichtung zur Abflussmessung in offenen Gerinnen

Info

Publication number: DE1045115B
Application number: DET10726A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joachim Thon
Original assignee: JOACHIM THON DIPL ING
Current assignee: JOACHIM THON DIPL ING
Priority date: 1955-03-23
Filing date: 1955-03-23
Publication date: 1958-11-27

Description

Verfahren und Einrichtung zur Abflußmessung in offenen Gerinnen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einridhtung zur Abßußmessung von offenen Gerinnen.
Die in der Zeiteinheit abfließende Wassermenge kann nur bei sehr kleinen Abflüsse unmittelbar durch Bestimmen d.er Füllzeit für einen Behälter belannten Inhalts gemessen werden. Sie wird daher zumeist aus der Geschwindigkeit errechnet, mit der ein bekannter Querschnitt durchströmt wird. Für die Feststellung d'r über den Querschnitt verschiledlenen Strömungsgeschwindigkeiten werden üblicherweise sogenannte hydrometrische Flügel verwendet, die bei Einhängen in den Flüs.siglçeitslauf von der Strömung in Umdrehung versetzt werden. Aus der Umdrchungszahl kann dann an Hand von Gleichungen die Gesdhwindigkeit selbst errechnet werden. Nach Messung der Geschwindigkeit in verschiedenen Wassertiefen wird dann eine mittlere Geschwindigkeit bestimmt und durch weitere an sich bekannte Methoden die Ges am al)flußmenge errechnet. Eine derartige Was sermessung nach dem zur Zeit bekannten Verfahren erfordert also drei Arbeitsgänge, nämlich eine Querschnittspeilung, eine Geschwindigkeitsmessung und eine Auswertung der Messungen. Eine derartige Abflußmessung erford'rt eine verhältnismäßig lange Zeit, z. B. bei Wasserläufen von 50 bis 100 m Breite etwa 1 Tag Außenarbeit für einen Meßtrupp und 1 Tag Büroarbeit für einen Techniken. Außerdem ergeben sich folgende Nachteile: Querschnittspeilung und Geschwindiglieitsmessung müssen meist von einem Boot oder einem Floß aus durchgeführt werden, was bei Hochwasser s.dhwieri,g oder unmöglich ist. Gegeben.enfalls wird die Schiffahrt behindert oder die Messung durch diese gestört. Die Geschwindigkeitsmessung dauert längere Zeit, während der in vielen Fällen die Abflußmenge nicht konstant bleibt. Bei langsamen Geschwi ndi gkei ten zeigen die hydrometrischen Flügel nicht mehr sicher an. Durch Verunreinigung der Flüssigkeit wird die Messung gestört und behindert, so daß beispielsweise Abwasser mit hydrometrischen Flügeln überhaupt nicht gemessen werden kann.
Trotz dieser Nachteile hat sich die Messung der Abfluß mengen mit Hilfe der hydrometrischen Flügel allgemein durchgesetzt und die früher angewandten Meßverfahren mit Schwimmern vollkommen verdrängt. Bei einem dieser Verfahren werden von einem einzigen Punkt der Fußsohle aus ein oder mehrere Einzel schwimmer losgelassen und bei ihrem Aufstieg zur Wasseroberfläche entsprechend den Geschwind.igkeiten in den verschiedenen Wassertiefen abgetrieben.
Der an der Oberfläche gemessene Gesamtabtrieb liefert dann zusammen mit der Aufstiegszeit die mittlere Geschwindigkeit in der entsprechenden Meßlotrechten und gibt Aufschluß über den Flüssigkeitsabfluß in einem kleinen Teil streifen des Querschnitts.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dessen Hilfe der Abfluß über die ganze Breite des Gerinnes in einem einzigen Arheitsgang gemessen werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß entlang einer quer zum Gerinne angeordneten, in möglichster Nähe der Sohle befindlichen und sich über das ganze Gerinne erstreckenden Sohlenkurve in vorzugsweise gleichen Abständen voneinander Druckgas von im wesentlichen gleicher Spannung zum Ausströmen in die Flüssigkeit gebracht wird und daß die auf der Oberfläche der Flüssigkeit gebildete Blasenkurve, die durch die Anknuft der Gasblasen an der Flüssigkeitsoberfläche entsteht, sowie die Sohlenkurvenproj ektion, die durch die senkrechte Projektion der Sohlenkurve auf die Flüssigkeitsoberfläche gebildet wird, festgestellt bzw. die durch diese beiden Linien eingeschlossene Fläche gemessen werden. Diese Fläche ist der Abflußmenge direkt proportional, und es kann aus ihr daher ohne weiteres die gesamte Flüssigkeitsmenge, die durch den betreffenden Querschnitt hindurchgefloss en ist, festgestellt werden. Dablei ist ausdrücklich darauf hin zuweisen, daß dazu die Kenntnis der Querschnittsfläche nicht erforderlich ist.
Zweckmäßig ist es, wenn das Druckgas parallel zur Fließrichtung in die Flüssigkeit eintritt, da in diesem Fall ein einwandfreies, gleichmäßiges Bilden und Ablösen der Blasen gewährleistet ist. Die Größe der Blasen wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß sich bei einer Änderung der Blasengröß e die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen in der Flüssigkeit verhältnismäßig wenig ändert. Besonders vorteilhafte Werte der Blasengröße liegen zwischen 2 und 4 mm Durchmesser.
Die Beobachtung und Feststellung der Sohlenkurvenprojektion und der Blasenkurve kann in verschiedener Weise vor sich gehen. Beispielsweise können die Kurven fotografisdh aufgenommen werden, und es ist auch bei dieser M,ethode leicht, die Änderung der Blasenkurve über einen bestimmten Zesitraum festzuhalten, indem entweder in bestimmten Zeitabständen fotografiert oder auch ein fortlaufender Film aufgenommen wird. Falls eine senkrechte Aufnahme der Kurven nicht möglich ist, können die Meßbilder in an sich bekannter Weise entzerrt und so die tatsächliche Fläche zwischen den vorgenannten Linien festgestellt werden.
Um ein MaB für die Größe der aufgenommenen oder beobachteten Kurven zu haben, ist es zweckmäßig, ein Meßquadrat zu verwenden, das vorzugsweise vor der Blasenkurve auf der Flüssigkeit schwimmt und mit zwei Leinen am Ufer festgemacht ist.
Mit Hilfe einer der Flüssiglceitsoberfläche parallelen durchsichtigen Platte kann bei schräger Beobachtung die Blasenkurve ebenfalls entzerrt und durch Planimetrieren die Fläche zwischen den vorgenannten Linien gemessen werden. Diese Art der Beobachtung ermöglicht es insbesondere, jede Messung sofort an Ort und Stelle - bei mehreren Messungen nacheinander auch laufend - auszuwerten. Auch hier ist die Verwendung eines Meßquadrates vorteilhaft, um einen Maßstab für die abgelesenen Strecken zu erhalten.
Da nidht in allen Fällen die Punkte, an denen Druckgas ausströmt, in einer Ebene liegen, kann es notwendig sein, die Verbindungslinie dieser Ausströmpunkte und die zugehörigen Proj ektionspunkte auf der Wasseroberfläche zu bestimmen. Zu diesem Zweck können von versohiedenen Meßpunkten der Sohlenkurve zwei starre Schwimmerstäbe verschiedener Länge aufgelassen werden, deren freie Enden an verschiedenen Stellen austauchen. Auf Grund der Abstände der beiden Austauchpunkte vom Meßpunkt (=Längen der Stäbe) und voneinander können dann der Meßpunkt selbst und seine Projektion festgestellt werden.
Um die Druckluft von der Soblenkurve abzulassen, ist es zweekmäßig, auf der Solhle des Flüssigkeitslaufes eine an einem Ende geschlossene Leitung vorzusehen, die über das offene Ende mit Druckgas beschickt wird. Entlang der Leitung sind dann Austrittsöffnungen vorzugsweise im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Die Leitung kann beispielsweise ein Metallrohr sein. Ein solches Rohr ist besonders dann zweckmäßig, wenn es sich um ein Gerinne von belianntem und regelmäßig begrenztem Querschnitt handelt, wie dies beispielsweise bei einem betonierten Gerinne der Fall ist. Doch ist es in vielen Fällen zweckmäßig, besonders dann, wenn die Sohle Unregelmäßiglceiten aufweist, als Leitung einen biegsamen Schlauch zu verwenden, der sich der besonderen Form der Sohle anschmiegt.
Um zu vermeiden, daß innerhalb der Leitung von einem Ende zum anderen ein erheblicher Druckabfall eintritt, ist es in vielen Fällen günstig, eine Leitung zu verwenden, dile zwei parallele, an dem geschlossenen Ende der Leitung kommunizierende Kanäle aufweist. In diesem Fall sind dann nur in dem einen Kanal Austrittsöffnungen vorgesehen.
Die Austrittsöffnungen werden vorteilhaft als verhältnismäßig dünne Löcher ausgebildet, die sich nach außen zu trichterartig erweitern. Sie können dabei so klein sein, daß sie sich unter der Elastizität der Leitung, wenn diese nämlich ein elastischer Schlauch ist, ohne inneren Überdruck von selbst verschließen und erst bei einem vorbestimmten inneren Überdruck öffnen. Es ist jedoch auch möglidh, in die Leitung Metall düsen einzusetzen; die Düsenöffnungen können dabei durch Düsennadeln so stark gedrosselt sein, daß nur kleine seitliche Öffnungen zwischen der Innenwand der Düse und den Düsennadeln vorhanden sind.
Bei Verwendung eines elastisdhen Schlauches als Leitung kann es zweckmäßig sein, in dem Schlauch Besdhwerungsel,emlenbe vorzusehen, und außerdem ist es in diesem Fall vorteilhaft, in oder am Schlauch ein Zugseil vorzusehen, das den auftretenden Zug mindestens teilweise aufnehmen kann. Die Konstruktion kann dabei auch so getroffen werden, daß ein zentrales Zugseil im Schlauch angeordnet ist, das entweder durch seine eigene Schwere dem Schlauch das notwendige Gewicht verleiht oder auf dem Beschwlerungslelement, beispielsweise in Form von Kugeln, in vorbestimmten Abständen voneinander befestigt sind.
Um einen oder mehrere Punkte der Sohlenkurve oder der Sohlenkurvenprojektion festzustellen, wie dies bereits oben erwähnt wurde, können zwei hohle Schwimmerstäbe vorgesehen werden, die zweckmäßig jeweils an einem Ende z. B. kugelförmig vergrößert sind. Die diesen Köpfen entgegengesetzten Enden der beiden Schwimmerstäbe sind an einer vorbestimmten Stelle der Sohlenkurve gelenkig angeordnet, so daß dile Sdhwimmerstäbe beim Schwimmen der Köpfe auf der Oberfläche eine entsprechende Lage einnehmen können.
Wird beispielsweise ein Schlauch auf einer Sohle eines Geringes dadurch verlegt, daß er von einer über die Sohle gezogenen Trommel abgewickelt wird, so kann die Anordnung so getroffen werden, daß die beiden Schwimmerstäbe an der Trommel mindestens mittelbar angeordnet sind, und es können dann jeweils durch Anhalten der Trommel die verschiedenen Messungen durchgeführt werden.
Bei direkter Beobachtung der Kurven kann es zweckmäßig sein, diese Kurven von einem festen Punkt aus durch eine durchsichtige Platte hindurch zu beobachten, die parallel zur Flüssigkeitsoberfläche angeordnet wird. Dann können nämlich auf dieser Platte die entzerrten Formen der Kurven nachgezeichnet werden, der von diesen Kurven eingeschlossene Flächeninhalt beispielsweise durch Ausplanimetrieren festgestellt und somit bereits unmittelbar nach der Messung die Abfluß menge angegeben werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht einer Einrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung nach Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 eine Draufsicht gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Variante des auf der Sohle liegenden Schlauches, Fig. 5 einen Querschnitt gemäß Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Funktion der Blasengröße x im Verhältnis zur Aufstiegsgesdhwindigkeity, Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch eine Austrittsöffnung, Fig. 8 einen Querschnitt durch eine weitere Variante der Leitung mit eingesetzter Düse, Fig. 9 einen Querschnitt nach Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 10 eine schematische schaubildliche Ansicht des Aufbaus der Einrichtung mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der Sohlenkurvenproj ektion, Fig. 11 eine sdhematisdhe Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 10, Fig. 12 ein Zeichengerät zur Festlegung eines Punktes der Sohlenkurvenprojektion, Fig. 13 eine schematische Ansicht einer Einrichtung mit einem Beobachtungsgerät zur Beobachtung der Kurven, Fig. 14 eine Teilansidht des Beobadhtungsgerätes in vergrößertem Maßstab, Fig. 15 ein Schema zur Berechnung der Flüssigkeitsmenge.
In der Einrichtung nach Fig. 1 bis 3 bedeutet 10 einen Kompressor, der über eitne Leitung 11 Druckluft an einen Schlauch 12 liefert, der teilweise auf einer Trommel 13 aufgewickelt ist. Das freie Ende des Schlauches 12 ist bei 14 mit Hilfe eines Befestigungspfostens auf dem linken Ufer 15 eines Flußlaufes 16 befestigt, und der Schlauchteil 17 liegt auf der Sohle 18 des vorgenannten Flußlaufes 16 auf, wobei der Schlauch 17 auf dem rechten Ufer 19 ebenfalls mit Hilfe eines Befestigungspfostens 20 festgemacht ist. An den beiden Pfosten 14 und 20 sind Leinen 21 und 22 befestigt, an denen ein auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmendes Meßquadrat 23 befestigt ist.
Der Schlauch 12 weist nun längs seiner Oberfläche Öffnungen 24 auf, die so ldein sind, daß sie sich durch die Elastizität dies Schlauches ohne inneren Überdruck von selbst verschließen.
Wird nun mit Hilfe des Kompressors die Druckluft in den Schlauch 12 gefördert. so treten aus den Öffnungen 24, die in vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, Luftblasen aus, die auf vorbestimmten Bahnen 25 (s. Fig. 2) zur Wasseroberfläche steigen und bei ihrem Austreten aus dem Wasser eine Blasenkurve 26 bilden, die sich deutlich von der Wasseroberfläche abhebt, da die auf die Oberfläche ausgetretenen Blasen von der Strömung noch ein Stück mitgenommen werden, ehe sie zerplatzen, wodurch die Wasseroberfläche flußabwärts der Blasenkurve gél;räus,elt erscheint, während sie ober halb vollkommen ruhig bleibt.
Falls der Schlauchteil in der gezeichneten Weise auf der Sohle 18 liegt, würde sich dieser Schlauchteil in einer durch die beiden Pfosten 14 und 20 hindurchgehenden Ebene senkrecht zur Wasseroberfläche befinden, und es könnte in diesem Fall die Projektion des Schlauchteiles 17, dessen Mittellinie als Sohlenlinie 27 bezeichnet wird, auf die Oberfläche des Wassers in einfadher Weise durch Anpeilen der beiden Pfosten 14 und 20 festgestellt werden. Diese Sohlenkurvenprojektion, die in Fig. 1 mit 28 bezeichnet ist, ist jedodh dann keine gerade Linie mehr, wenn die Lage des Schlauchteiles 17 und damit der Sohlenkurve 27 nicht mehr derart ist, daß sich diese in einer Ebene befinden. Auf die Feststellung der Sohlenkurvenprojektion in einem solchen Fall wird später des näheren eingegangen.
Mit Hilfe eines fotografischen Apparates, beispielsweise eines Filmapparates 29, kann nun die Blasen kurve fotografisdh festgehalten werden, wobei das Meßquadrat 23, dessen Größe belsannt ist, den notwendigen Maßstab liefert und zur Entzerrung der Blasenkurve benutzt werden kann.
Bei Verwendung eines elastischen Schlauches ist es vielfach zweckmäßig, diesen Schlauch zu beschweren und ihm eine große Zugfestigkeit zu verleihen. Fig. 4 und 5 zeigen einen derartigen Schlauch, der als Ganzes mit der Ziffer 30 bezeichnet ist. An beiden Enden ist der Schlauch mit je einer End,l{appe31 bzw.
32 verschlossen, und im Inneren des Schlauches sind insgesamt drei Kanäle 33, 34 und 35 vorgesehen, von denen der Kanal 33 mit Austrittsöffnungen 36 versehen ist. Bei 37 ist die Anschlußleitung zu einem Dru,ckgaserzeuger erkennbar.
In den Endkappen 31 und 32 stehen die beiden Kanäle33 und 35 über Querkanäle38 und 39 miteinander in Verbindung, so daß die Druckluft dem Kanal 33 von beiden Enden zugeführt wird.
In dem zentralen Kanal 34 ist ein Zugseil 40 angeardnet, auf dem kugelförmige Besthweerungsbolewichte 41 befestigt sind. Die Enden des Zugseiles sind bei 42 und 43 in den Endkappen 31 und 32 verankert.
Bei 44 sind Befestigungspfosten erkennbar, an denen die Endkappen mit Hilfe von Bügeln 45 befestigt sind.
In Fig. 7 ist eine vorteilliafte Form der Austrittsöffnungen erkennbar. Der Schlauch ist in dieser Figur mit 46 bezeichnet. und die Austrittsöffnung besteht aus einem zylindrischen Stück 47, das in ein trichterförmiges Stück 48 ausläuft. Dieses zylindrisohe Stück 47 ist dabei im Fall eines elastischen Schlauches zweckmäßig so klein im Durchmesser, daß es bei normalem Druck unter der Elastizität des Schlauches gesdhlossen ist. Derartig geformte Öffnungen können beispielsweise durch Einbrennen in den elastischen Schlauch hergestellt werden.
Die Kleinheit der Austrittsöffnung ist, abgesehen von der Wasserdichtigkeit, deswegen von Bedeutung, weil nur bei starker Drosselung desselben das taktmäßige Entstehen und Ablösen stets gleich großer Einzelblasen gewährleistet ist. Andererseits ist eine gewisse größere Öffnung an der Wasserseite des Schlauches wichtig, da die Blasengröfle innerhalb eines bestimmten Bereidhes liegen soll, der, wie aus Fig. 6 hervorgeht, zwischen 2 und 4 mm Blasengröße liegt und dadurch gekennzeichnet ist, daß sich in diesem Bereich die Aufstiegsgeschwindigkeit bei einer Änderung der Blasengröße praktisch nicht ändert. Wird also beispielsweise die Blasengröße mit 3 mm gewählt, so können Abweichungen des Blasendurchmessers von + 1 mm des Meßergebnisses die Meßergebnisse praktisch nicht beeinflussen.
In Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausfürungsbeispiel einer Leitung dargestellt. Die Leitung ist mit 50 bezeichnet, und es ist in Fig. 8 nur ihr Querschnitt dargestellt, der im vorliegenden Fall im wesentlichen ringförmig ist. In die Leitung ist eine Düse 51 eingesetzt, die mit ihrem Ende 52 aus der Leitung 50 herausragt. In diese Düse ist ein als Düsennadel dienendes Draihtstück 53 eingesetzt. Durch Verformung der Düse in der Weise, daß nur zwei Schlitze 54 zwischen der Innenfläche der Düse 51 und der Außenfläche des Drahtstückes 53 frei bleiben, wird die Düsennadel in der Düse festgelegt und ihre Drosseiwirkung verbessert.
In Fig. 10 ist die Verlegung eines Schlauches auf der Sohle eines Wasserlaufes dargestellt, und es sind dabei für die einzelnen Teile die gleichen BCezeiclhnungen gewalt wie in Fig. 1. Zusätzlich zu dieser Figur ist hier noch eine Zugvorrichtung 60 zum Ziehen der Trommel 13 mit Hilfe von Zugseilen 61 vorgesehen, und außerdem sind der Kompressor und die Zugvorrichtung in einem Fahrzeug 62 untergebracht. Der Vorgang bei der Verlegung ist dabei folgender: Zuerst wird das eine Ende des Schlauches 12 auf dem linken Ufer 15 befestigt; dann wird mit Hilfe der Zugseile 61 die Trommel 13 auf der Sohle 18 quer zur Flußrichtung entlang gezogen, wobei sich der Schlauch auf der Sohle abwickelt. Um nun während dieser Verlegung die Sohlenkurvenprojektion 28 zu bestimmen, kann an der Trommel eine besondere Vorrichtung 63 vorgesehen werden, die mit der Trommel mitgezogen wird.
Diese Vorrichtung 63 ist in Fig. 11 schematisch dargestellt. Sie besteht aus zwei hohlen Schwimmerstäben 64 und 65, die an einem Ende in einem Punkt 66 gelenkig verbunden sind und an deren anderen Enden Schwimmerköpfe 67 und 68 angeordnet sind.
Der Punkt 66 ist in geeigneter Weise mit der Trommel so verbunden, daß er sich stets in unmittelbarer Nähe des zuletzt gelegten Schlauchstückes befindet.
Wird nun durch irgendwelche Mittel, beispielsweise durch Beobachtung oder Fotografieren, der Abstand der beiden Schwimmer 67 und 68 festgestellt, so kann mit Hilfe dieses Abstandes und der bekannten Länge der Schwimmerstäbe 64 und 65 der Punkt 66 der Soblenkurve und der Punkt 69 der Sohlenkurvenprojektion gefunden sowie als Abstand der Punkte 66 und 69 die Wassertiefe angegeben werden.
Um die annähernde Form der SolhlenkuFrvenprojekilon 28 festzustellen, ist es ausreichend, wenn eine beschränkte Zahl von Punkten 69 ermittelt wird, und es kann zu diesem Zweck in entsprechenden Abständen die Trommel 13 angehalten und die Messung vorgenommen werden. Da die Endpunkte der Sohlenkurvenprojektion durch das Eintauchen des Schlauches 12 in das Wasser festgelegt sind, kann nur durch Verbindung der verschiedenen Punkte 69 die gesamte Solllenkurvenprojektion mit großer Genauigkeit festgelegt werden.
In Fig. 12 ist ein Gerät schematisch dargestellt, das in Verbindung mit der später an Hand von Fig. 13 und 14 zu erläuternden Einrichtung zur direkten Beobachtung und Auswertung der Messung zum leichten Feststellen der Punkte 66 und 69 dient. Dieses Gerät weist zwei aufeinander senkrecht stehende Gleitschienen 70 und 71 auf, in denen die Gleitstücke 72, 73 und 74 gleiten könrren. Die Gleitstücke 72 und 73 sind an den Enden von Linealen 75 und 76 angeordnet und können auf der Schiene 70 gleiten, während das Gleitstück 74 verstellbar und feststellbar auf den Linealen 75 und 76 und auf der Gleitschiene 71 verschoben werden kann. Der Vorgang der Feststellung der Punkte 66 und 69 ist nun folgender: Das Gleitstück 74 wird auf den Linealen 75 und 76 so eingestellt, daß die Entfernung zwischen den Gleitstücken 74 und 72 bzw. 74 und 73 der Länge der Schwimmerstäbe 64 und 65 entspricht. Nun werden die Gleitstücke auf den Gleitschienen 70 und 71 so lange verstellt, bis der Abstand zwischen den Gleitstücken 72 und 73 dem Abstand zwischen den Scihwimmern 67 und 68 entspricht. Nunmehr entspricht der Punkt 74 dem Punkt 66 und der Punkt 77, d.h. der Punkt, wo sich die Gleitschienen treffen, dem Punkt 69.
In Fig. 13 und 14 sind an einem Beispiel die direkte Beobachtung und Auswertung der entsprechenden Kurven schematisch dargestellt.
Mit 80 ist eine Trommel, mit 81 ein Kompressor und mit 82 ein Schlauch bezeichnet, der mit Hilfe von Befestigungspfosten 83 und 84 an den Ufern eines Flußlaufes befestigt ist. Die Punkte, an denen der Schlauch in das Wasser eintaucht, sind mit 85 und 86 bezeichnet.
Auf dem in der Zeichnung rechten Ufer ist ein Beobadhtungsstand 87 vorgesehen, der ein Gestell 88 aufweist. an dem eine Querachse 89 mit Hilfe von Feststellschrauben 90 festgestellt ist. Auf der Querachse 89 ist ein Pol 91 mit Hilfe einer Buchse 92 drehbar befestigt. Der Pol 91 weist dabei eine Scheibe 93 auf, mit der er auf der Buchse 92 aufsitzt. Mit Hilfe einer Mutter 94 kann die Scheibe 93 gegen die Buchse festgespannt werden, so daß der Pol 91 in seiner Lage zur Querachse 89 festgelegt ist. An der Scheibe 93 ist noch ein Sitz 95 für eine Beobachtungsperson 96 befestigt.
Auf dem Pol 91 ist eine Hülse 103 vorgesehen, die mit Hilfe einer Befestigungsschraube 97 in beliebiger Lage feststellbar ist.
Mit der Hülse 103 ist ein Arm 98 starr verbunden, der eine durchsichtige Platte 99 trägt, die so eingestellt wird, daß sie waagerecht und damit genügend genau parallel zur Wasseroberfläche 100 ist. Bei 101 ist ein Reobachtungsloch erkennbar, das in einem verstellbaren Bügel 102 vorgesehen ist.
Beim Verlegen des Schlauches in ähnlicher Weise, wie dies in Fig. 10 vorgesehen ist, können bei Beobachtung durch das Beobachtungsloch 101 unter Verwendung des an Hand von Fig. 12 beschriebenen Gerätes die verschiedenen Punkte 69 der Sohlenkurvenprojektion auf der Platte 99 eingetragen werden, wobei die Endpunkte 85 und 86 bereits festliegen.
Als Verbindung dieser Punkte kann nun die gesamte Sohlenkurvenprojektion auf der Platte 99 eingezeichnet werden. Durch die Platte 99 hindurch ist auch die Blasenkurve 26 zu erkennen, die ebenfalls auf der Platte 99 eingezeichnet werden kann. Die zwischen den Kurven 26 und 28 eingeschlossene Fläche kann nun durch Ausplanimetrieren festgestellt werden, da durch die Anordnung dieser Tafel 99 die Kurven trotz schräger Beobachtung bereits entzerrt sind und mit Hilfe des Meßquadrats der Maßstab genau festgelegt werden kann.
Während die Sohlenkurvenproj ektion ständig unverändert bleibt, kann die Blasenkurve 26 in bestimmten Zeitabständen gemessen werden, so daß die Veränderung der Abflußmenge auf diese Weise auch kontinuierlich gemessen werden kann.
Abschließend sollen an Hand von Fig. 15 die an sich bekannten theoretischen Grundlagen des vorbesprochenen Verfahrens zur Abflußmessung in offenen Gerinnen dargestellt werden.
Fig. 15 stellt eine aus der im Gerinne vorhandenen Wassermasse im Gerinne parallel zu ihrer Fließrichtung herausgeschnittenen Scheibe von der Dicke I dar. In der Figur ist eine unendlich schmale waagerechte Schicht mit dh bezeichnet, die sich in der Höhe h über der Sohle 111 befindet. Die an dieser Stelle herrschende Geschwindigkeit v ist durch den Pfeil angedeutet. Die durch die so begrenzte unendlich kleine Teilfläche 1 dh des Gerinnequerschnittes abfließende Wassermenge beträgt demnach v dh, und über die gesamte, der durch H gekennzeichneten Wassertiefe entsprechende Höhe der Scheibe von der Dicke l fließt somit die Wassermenge ab.
Weiter bezeichnet in Fig. 15 112 die Bahn einer von der Sohle 111 aufsteigenden Luftblase, 113 die Senkrechte durch seinen Ausgangsort, 114 und 115 seine Lagen zu den Zeiten t und t f dt seit Beginn des Aufstiegs. In der unendlich kurzen Zeitspanne dt hat die Luftblase mit der Aufstiegsgeschwindigkeit t,a die Schicht dh durchmessen und wurde gleichzeitig durch die dort herrschende Wassergeschwindigkeit v um die Strecke ds abgetrieben. Es gibt also dk = Vadt und ds dt Setzt man diese Ausdrüclçe für dh und v in die Gleichung für die Abflußmenge q ein, so erhält man Da Va bei zweckmäßiger Wahl der Blasengröße als konstant angesehen werden kann gilt 11 Der Gesamtabtrieb # d s ist gleich der in Fig. 15 0 durch S gekennzeichneten Strecke, deren Endpunkte 116 und 117 Punkte der Sohlenkurvenproj ektion und der Blasenkurve sind.
Die Abfluß menge in einer Scheibe der Dicke 1 beträgt somit q = S.
Weiterhin ergibt sich die Ges amtabfluß menge Q durch Integration der Abflüsse in den einzelnen Scheiben der Dicke 1, über die Wasserbreitie des Gerinnes, also Q =VafS.
J S ist dabei gleichbedeutend der durch die Blasenkurve und die Schlenkurvenprojektion eingesdh.lossenen Fläche. Die Abflußmenge kann also aus dieser bei dem vorbesprochenen Verfahren direkt zu ermittelnden Größe durch Multiplikation mit einer für die Meßeinrichtung vorbestimmten Konstanten gewonnen werden.
PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Abflußmessung in offenen Gerinnen mit aufsteigenden Schwimmerkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer quer zum Gerinne angeordneten, in möglichster Nähe der Sohle (18) befindlichen und sich über das ganze Gerinne erstreckenden Suhil,enkurve (27) in vorzugsweise gleichen Abständen voneinander Druckgas von im wesentlichen gleicher Spannung zum Ausströmen in die Flüssigkeit gebracht wird und daß die auf der Oberfläche (100) der Flüssigkeit gebildete Blasenkurve (26), die durch die Ankunft der Gasblasen an der Flüssigkeitsoberfläche (100) entsteht, und die Sohlenkurvenproje!ktion (28), die durch die senkrechte Projektion der Sohlenkurve (27) auf die Flüssigkeitsoberfläche (100) gebildet wird, festgestellt werden und die durch diese beiden Linien (26 und 28) eingeschlossene, der Abflußmenge direkt proportionale Fläche gemessen wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas parallel zur Fließrichtung in die Flüssigkeit eintritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpunkte der Sohlenkurvenprojektion (28) durch zwei seitlich des Flüssigkeitslaufes angeordnete Markierungspunkte (85, 86) bezeichnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasenkurve (26) und vorzugsweise die Markierungspunkte (85, 86) für die Sdhlenkurvenprojelrtion (28), gegebenenfalls fortlaufend, fotografiert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasenkurve (26) und die Sdhlenkurvenprojektion (28) bei schräger Beobachtung unmittelbar entzerrt werden und sofort anschließend die von den beiden entzerrten Linien eingeschlossene Fläche, beispielsweise durch Planimetrieren, gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Schlenkurvenprojektion (28) für mindestens einen Punkt (66) der Sohlenkurve (27) aus dem Abstand von zwei ungleich langen Sc&wimmerstäben (64, 65) ermittelt wird, die an diesem Punkt (66) angebracht werden.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfathrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Sohle (18) des Gerinnes legbare, an beiden Enden angeschlossene Leitung (17, 30, 46, 50, 82) vorgesehen ist, die über das eine Ende von einem Druckgaserzeuger (10, 81) mit Druckgas beschickbar ist und längs ihrer Oberfläche Austrittsöffnungen (24,36,48,52) aufweist, die vorzugsweise im gidohen Abstand voneinander angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußöffnungen (24, 36, 48, 52) so an der Leitung (17, 30, 46, 50, 82) angebracht sind, daß das Druckgas beim Aufliegen der Leitung auf der Sohle (18) in Fließrichtung ausstromen kann.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (30) zwei parallele Kanäle (33, 35) aufweist, die an den geschlossenen Enden (31, 32) der Leitung (30) kommunizieren und von denen nur der eine (33) Austrittsöffnungen (36) aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen enge Löcher (47) sind, die sich nach außen zu erweitern (48).

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (50) Düsen (51) eingesetzt sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Düsen (51) je ein diese Offnungen annähernd ausfüllendes Drahtstück (53) eingesetzt ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (17, 30, 46, 50, 82) ein biegsamer Schlauch ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (24, 47) so klein sind, daß sie sich erst bei einem vorbestimmten inneren Überdruck öffnen.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß dler Schlauch (30) Beschwerungselemente (41) aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (30) ein Zugseil (40) aufweist, das den auftretenden Zug mindestens teilweise aufnimmt.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeidhnet, daß ein zentrales Zugseil (40) im Schlauch (30) angeordnet ist, auf dem Beschwerungselemente (41), beispielsweise in Form von Kugeln, in vorbestimmten Abständen voneinander befestigt sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer an der Leitung (17) oder in der Nähe derselben befindlichen Stelle (66) zwei Schwimmerstäbe (64, 65) verschiedener Länge gelenkig angeordnet sind. die an ihren freien Enden kugelförmige Verstärkungen (67, 68) besitzen.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (12, 82) auf -einer Trommel (13, 80) aufgewickelt ist, die auf der Sohle (18) abrollbar ist, und daß mit der Trommel, mindestens mittelbar, zwei Schwimmerstäbe (64, 65) verbunden sind.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchwichtige Platte (99) parallel zur Flüssigkeitsoberflädhe (1(PO), beispielsweise auf einem Beobachtungsstand (87), angeordnet ist, durch die hindurch von einem festgelegten Punkt aus die Blasenkurve (26), die Sohlenkurvenprojektion (28) bzw. verschiedene Meßpunkte derselben beobachtet werden.