DE2247848C3

DE2247848C3 - Regenmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2247848C3
Application number: DE19722247848
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Schmitz, Ludwig, Dipl.-Ing, 5520 Bitburg
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1977-12-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Regenmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Natürliche und künstliche Gewässer haben die Aufgabe zu erfüllen, Niederschläge schadlos abzuführen. Niederschläge können in flüssiger Form als Regen oder in kristalliner Form als Schnee oder Hagel niedergehen. Die vorliegende Erfindung ist auf die Erfassung von flüssigen Niederschlägen, das heißt Regen, gerichtet. Um die schadlose Atiführung dieser Niederschläge sicherzustellen, sind die Gewässer zutreffend zu bemessen. Die Bemessung hat sich hierbei nach den abzuführenden Wassermengen zu richten, deren Menge pro Zeiteinheit für den planenden Ingenieur von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Bekannt ist, Niederschläge nach ihrer Höhe in Millimetern zu registrieren. Hierbei bedeutet 1 mm Niederschlagshöhe pro m² Auffangfläche 1 Liter. Dabei wird die Regenhöhe N in mm entweder einfach in Auffanggeräten gemessen oder mit bekannten Regenmessern nach »Hellmann« registriert. Bei den registrierenden Geräten wird die Regenhöhe Λ/in mm in ihrem zeitlichen Ablauf als Kurve der Funktion N= f (T) auf Papierstreifen aufgezeichnet. Die Steigung der Kurve zu einem Zeitpunkt T ist ein Maß für die Regenintensität. Es gilt für einen Kurvenpunkt

I/V (mm)

1 = tang α - ------ -—--r .

^b I T (min)

55

Bei diesen bekannten Regenmeßgeräten wird zwar die Niederschlagsmenge in zeitlicher Abhängigkeit dargestellt, eine Aussage über die Heftigkeit bzw. Intensität des Regenereignisses wird jedoch nur indirekt durch die Steigung der Kurve geliefert, so daß aus dieser Kurve noch keine unmittelbare Aussage für eine erforderliche AbnuSleitung eines natürlichen oder künstlichen Gewässers herzuleiten ist.

Die Auswertung entsprechender Regenaufzeichnungen nach Regenintensitäten ist außerordentlich mühsam und zeitaufwendig, da die Intensität / während eines Regens häufig wechselt und die untersuchten Intervalle zur Erzielung einer brauchbaren Genauigkeit sehr klein sein müssen. Das wird besonders deutlich, wenn bedacht wird, daß ein Kalenderjahr durchschnittlich bis zu 200 Einzelregen aufweist und ein Regen oft bis zu 30 unterschiedliche Intensitäten aufweisen kann.

Aus der Zeitschrift Rev. Sei. Instr„ VoI 37 (1966), Seite 1554—1558, ist ein Verfahren zur unmittelbaren Messung von Regenintensitäten, bei dem das auf eine vorgegebene Beregnungsfläche fallende Wasser gesammelt wird, bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein der Regenintensität entsprechendes Signal von einem kapazitiven Geber erhalten, dessen Ausgangssignal von der ihm pro Zeiteinheit durchsetzenden Menge des gesammelten Regens abhängt.

Die US-PS 22 51352 schreibt zur Messung von Regenintensitäten vor, das auf eine vorgegebene Beregnungsfläche fallende Wasser einem mit vielen, übereinanderliegenden Auslaßöffnungen versehenen Meßbehälter zuzuführen und das jeweils in dem Meßbehälter vorhandene Wasser nach dem Wägeprinzip in Verbindung mit einem Schreiber fortlaufend in einem Diagramm aufzuzeichnen.

Zur Messung einer Durchflußmenge ist es in der Meßtechnik allgemein bekannt, die Flüssigkeit durch einen konischen Meßbehälter zu leiten, in dem sich ein Schwebekörper befindet, der beim Strömen von unten nach oben durch den Meßbehälter ins Schweben gebracht wird und dessen Steighöhe durchflußabhängig ist. Aus der US-PS 25 03 091 ist es außerdem bekannt, die Steighöhe des Schwebekörpers eines Schwebekörper-Durchflußmessers lichtelektrisch bzw. induktiv zu überwachen.

Aus der US-PS 21 18 450 ist es bekannt, die Regenhöhe zur unmittelbaren Messung der absoluten Regenmenge zu verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln sowohl eine Intensitätsmessung als auch eine Mengenmessung eines Regens unmittelbar auf direktem Weg anzuzeigen und gegebenenfalls kontinuierlich zu registrieren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Regenmeßeinrichtung mit einer dem Regen ausgesetzten Auffangfläche, mit einer der Auffangfläche nachgeschalteten Einrichtung zur Messung der Regenintensität, einer Einrichtung zur Messung der Regenmenge, welche aus einem das aus der Einrichtung zur Messung der Regenintensität austretende Regenwasser aufnehmenden Behälter besteht, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Einrichtung zur Messung der Regenintensität aus einem Schwebekörper-Durchflußmesser besteht, an welchem eine den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Regenintensität und der Steighöhe des Schwebekörpers repräsentierende Skala angebracht ist, daß die Auffangfläche oberhalb des Schwebekörper-Durchflußmessers angeordnet und mit dessen Unterseite über eine Leitung verbunden ist, und daß der Behälter einen Heber zur automatischen Entleerung aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß die durchflußabhängige Steighöhe des Schwebekörpers zur unmittelbaren Messung der Regenintensität verwendet wird.

Die Meßwerte der Regenintensität / können direkt von der Steighöhe ζ des Schwebekörpers ablesbar sein, und/oder die Steighöhe ζ kann zum Beispiel induktiv, magnetisch oder lichtelektrisch an einen anderen Ort fernübertragen und dort zur Anzeige gebracht werden. Da das den Meßbehälter oben verlassende Regenwasser in einem Auffangbehälter aufgefangen wird, kann die dort angesammelte Regenhöhe Λ/zur unmittelbaren

Messung der absoluten Regenmenge verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich die Re^enintensität und die absolute Regenmenge mit einer einfachen Meßeinrichtung gleichzeitig messen und anzeigen.

Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine mit einem Regenhöhenschreiber nach dem Stand der Technik erhaltene Regenhöhenkurve, bei welcher die Regenhöhe N in mm über der Zeit T in Minuten aufgetragen ist,

F i g. 2 eine Vorrichtung zur unmittelbaren Messung bzw. Anzeige von Regenintensitäten und Regenmengen.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 hat eine Beregnungsfläche 2, welche von dem Niederschlag beregnet wird. Die eingefallene Regenmenge wird über eine Leitung 3, die aus einem Rohr oder Schlauch bestehen kann, zum unteren Ende eines Meßbehäkers 4 geleitet, in welchem sich ein Schwebekörper 5 befindet. Der Meßbehälter 4 besteht aus einem durchsichtigen Rohr, kann aber auch einen anderen Querschnitt haben. Bei Niederschlagen durchströmen diese den Meßbehälter 4 von unten nach oben in steigender Richtung und wirken damit auf den eingeschlossenen Schwebekörper 5 derart ein, daß sie diesen infolge des Staudruckes entgegen der Erdanziehungskraft nach oben bewegen. Die Form des im strömenden Wasserstrom frei schwebenden Schwebekörpers 5 kann mannigfaltiger Art sein. Weil das obere Ende des Meßbehäkers 4 in einer Ebene unterhalb der Beregnungsfläche 2 liegt, fließt das aufgefangene Regenwasser nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße am oberen Ende des Meßbehälters 4 aus und fließt über eine Leitung 6 in einen darunter angeordneten Auffangbehälter 7 ein.

Je nach Menge der eingeregneten Flüssigkeit wird zwischen dem im Inneren des Meßbehälters 4 frei beweglichen Schwebekörper 5 und dem umgebenden Meßbehälter 4 eine mehr oder weniger große Durchflußgeschwindigkeit wirksam, welche den Schwebekörper in Abhängigkeit der durchgesetzten Flüssigkeitsmenge in eine Beharrungslage, das heißt in einen Schwebezustand, bringt. Für den Zustand der Beharrung entsprechen die durch den Staudruck hervorgerufenen Auftriebskräfte der Erdanziehungskraft, welche auf den Schwebekörper 5 wirkt. Somit ist die vom Flüssigkeitsdurchsatz abhängige Steighöhe ζ des Schwebekörpers 5 ein Maß für die eingeregnete Menge und gestattet bei Anordnung einer entsprechenden Skala 8 eine sofortige Aussage über den Niederschlag in der Dimension Menge pro Zeit in l/s oder l/h oder einer anderen Einheit. Die Skala 8 hat keine lineare Teilung,

sondern die Teilung ist degressiv und entspricht der Funktion i=f(z).

Die Steighöhe ζ des Schwebekörpers 5 kann entweder vom Auge direkt wahrgenommen oder durch induktive, magnetische oder lichtelektrische Zusatzeinrichtungen fernübertragbar ausgestattet und an einer anderen Stelle als dem Aufstellungsort des Gerätes zur Anzeige gebracht werden. Die Meßauswertung kann sich auch direkt durch Anschluß geeigneter Gerate auf die Auswertung von Häufigkeiten beziehen.

Das aus dem oberen Ende des Meßbehälters 4 austretende Regenwasser fließt in den Auffangbehälter 7 ab. Dieser Auffangbehälter kann mit einer Skala 9 linearer Teilung versehen sein, weiche die Regenhöhe N beispielsweise nach mm registriert. Es ist auch möglich, den Auffangbehälter 7 gemäß einem bekannten Regenschreiber mit einem Schwimmer auszustatten, der ein Schreibgestänge bewegt und die Regenhöhe N auf einer Schreibtrommel aufzeichnet. Vorteilhafterweise wird der Auffangbehälter 7 mit einem U-förmig ausgebildeten Heber 10 ausgestattet, damit sich der Auffangbehälter 7 periodisch selbsttätig entleert.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß sich aus der Beobachtung von Regenintepsitäten Niederschläge ihrer Größe nach direkt erfassen lassen und aus gleichzeitiger Beobachtung des Abflußverhaltens in einem natürlichen oder künstlichen Gewässer die sonst nicht meßbaren Größen der zeitlichen Verzögerung zwischen Niederschlag und Abfluß einerseits und andererseits die Zusammenhänge zwischen Abflußmenge und Niederschlagsmenge (in der Literatur als Psi-Wert gekennzeichnet) auf exakte Weise einfach bestimmen lassen. Die Erfassung von Niederschlagen nach Intensitäten ermöglicht dem planenden Ingenieur eine zuverlässige Aussage bei Entscheidungen über Bemessungsgrößen. Das ist insbesondere deswegen wichtig, da infolge zunehmender Bedürfnisse zur Befestigung von natürlichen Flächen für Straßen und Parkplätze die Erdoberflächen zunehmend abflußfest befestigt werden und infolgedessen Niederschläge schneller zum Abfluß kommen, als dies nach alten Regenbeobachtungen in der Literatur verankert ist.

Durch eine synchrone Messung der drei Größen Regenintensität, Niederschlagsmenge und Abflußmenge kann man genaue Aussagen über die Regendichte und das Abflußverhalten eines beregneten Gebietes machen. Dabei gestattet die vorliegende Erfindung bei sinnvoller Verteilung die Herleitung zutreffender Bemessungsregeln auf dem Gebiet der Hydrologie und der Wasserwirtschaft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Regenmeßeinrichtung mit einer dem Regen ausgesetzten Auffangfläche, mit einer der Auffangiläche nachgeschalteten Einrichtung zur Messung der Regenintensität, einer Einrichtung zur Messung der Regenmenge, welche aus einem das aus der Einrichtung zur Messung der Regenintensität austretende Regenwasser aufnehmenden Behälter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Regenintensität aus einem Schwebekörper-Durchflußmesser (4, 5) besieht, an welchem eine den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Regenintensität und der Steighöhe des Schwebekörpers (5) repräsentierende Skala (8) angebracht ist, daß die Auffangfläche (2) oberhalb des Schwebekörper-Durchflußmessers (4, 5) angeordnet und mit dessen Unterseite über eine Leitung (3) verbunden ist, und daß der Behälter (7) einen Heber (10) zur automatischen Entleerung aufweist.