DE4016378A1 - Messwehranlage zur kontinuierlichen erfassung von ablaufdaten nach qualitaet und quantitaet - Google Patents

Messwehranlage zur kontinuierlichen erfassung von ablaufdaten nach qualitaet und quantitaet

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Description

Die Erfindung betrifft eine Meßwehranlage zur kontinuierlichen Erfassung von Ablaufdaten nach Qualität und Quantität nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Weiterhin wird davon ausgegangen, daß vertikal austeuerbare Wehre gemäß:
  • a) DE P 25 52 516 - Absperreinrichtung für flüssigkeitsführende Kanäle u. dgl. in Verbindung mit
  • b) DE P 35 20 695 - Selbsttätig belüftbares Wehr für wechselnde Überfallrichtungen
im Überlaufbereich durch den Einbau von zumindest einer Sonde zur Geschwindigkeitsmessung sowie zumindest einer Entnahmeeinrichtung zur kontinuierlichen Messung von Abwasserinhaltsstoffen so verfahren werden, daß eine Entlastung z. B. zum Vorfluter nur dann vorgenommen wird, wenn eine Computergestützte On-Line Messung vergleichsweise optimale Entlastungskriterien anzeigt, wobei natürlich dem Stand der Technik angepaßte Sonden bzw. Meßgeräte berücksichtigt werden sollen.
Den derzeitigen Stand der Technik dokumentieren folgende Patentschriften:
  • a) DE 27 31 602
  • b) DE 24 24 454
bzw. Offenlegungsschriften
  • c) DE 29 35 798
wobei die Abwassermengen
  • zu a) nach der Wehrformel für den Rechtreckquerschnitt: Q = 2/3*mue*L*sqrt.(2*g)*(h**3/2)
  • zu b) nach der Wehrformel für den Dreiecksausschnitt: Q = ce*8/15*sqrt(2*g)*tg alpha/2*(h**5/2)
berechnet wird.
In den Fällen a) und b) werden die Ablaufwassermengen durch die fortlaufende Messung der Variablen h und Berücksichtigung der entsprechenden Formelwerte berechnet.
Im Fall c) wird entsprechend der auftretenden Winkeldrehung des Meßaufnehmers indirekt die Variable h ausgewertet und über die vorgenannte Wehrformel der Gesamtabfluß ermittelt.
Die vorgenannten Methoden zur Abflußbestimmung gelten streng genommen im Fall a) und b) nur für vollkommene Überfälle, wobei im Fall c) lediglich als Zusatzvariante ein Abfluß unter Schützen erfaßt werden kann.
Die vorgenannten Formelansätze reichen für eine genauere Bestimmung der Ablaufwassermengen an Wehren nicht aus, weil z. B. die mittlere Anströmgeschwindigkeit hierbei nicht berücksichtigt wird, dies gilt insbesondere für Überläufe im unvollkommenen Bereich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Überlaufwassermengen in Verbindung mit Qualitätsmerkmalen an beweglichen Wehren zu erfassen und diese nach herleitbaren Kriterien zu steuern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Überlaufkante (1) und je nach Überfallhöhe (2) auch in den Holmen (3) eine bzw. mehrere vorzugsweise magnetisch-induktive Meßsonden (4) angeordnet werden.
Insbesondere bei der wahlweisen Anordnung von magnetisch­ induktiven Meßsonden (4) in den Holmen (3) wird der mögliche Überlaufbereich (13) um 2* Ausbaumaß (6) der Überlaufkante (1) auf die Breite (5) reduziert.
Das Ausbaumaß (6) kann bei andersartigen Geschwindigkeits­ meßsonden (4) wie z. B. Lasersonden sich entsprechend auf null reduzieren, so daß keinerlei Einengung im Überlaufbereich (13) stattfindet.
Die von den Geschwindigkeitsmeßsonden (4) ausgehenden Analog­ signale werden über flexible Datenleitungen (7) unter Ein­ schaltung eines Meßumformers (8) einer Auswerteelektronik zugeleitet, wobei der vollkommene bzw. unvollkommene Abfluß im Bereich der Überlaufkante (1) nach der folgenden Formel ausgewertet wird:
Q = 2/3*mue*sqrt(2*g)*b*((h+v**2/2*g)**3/2-(v**2/2*g)**3/2)
hierin bedeuten:
q
= Überlaufwassermenge (m₃/s)
mue = Überfallbeiwert (-)
b = Wehrbreite (m)
h = Wasserspiegeldifferenz (m)
Oberwasser - Unterwasser
g = Erdbeschleunigung (m/(s*s))
v = Zulaufgeschwindigkeit (m/s)
Damit die Abwasserqualität gemessen werden kann, wird unterhalb der ausgeformten Wehrkante (1) zumindest eine Abwasser­ entnahmestelle (9) eingerichtet, aus der über eine angeschlossene flexible Leitung (10) eine Abwasserqualitätsmeßanlage (12) (z. B. CSB-, BSB-, Trübungs-Messung) kontinuierlich beschickt wird. Die an der Abwasserqualitätsmeßanlage (12) On-Line anfallenden Meßwerte werden in einer Computeranlage einem Soll-Ist-Wert Vergleich unterzogen und die Wehrplatte (11) entsprechend den vorgegebenen Kriterien ausgesteuert.
Dies bedeutet z. B., daß eine Abwasserentlastung über das Wehr durch Hochfahren der Wehrplatte verhindert wird, wenn die zur Entlastung anstehenden Abwasserqualitätsmerkmale als nicht ausreichend angesehen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die möglichen Entlastungswassermengen der Kanalisation entsprechend vorgegebener Qualitätsstandarts mengenmäßig mit einer größeren Genauigkeit erfaßt werden können. Dies ist insofern von Wichtigkeit, weil nur durch die Erfassung möglichst genauer Entlastungswerte in bezug auf Qualität und Quantität Abwassergebühren für alle prüfbar berechnet werden können. Die entsprechenden Ausgestaltungen der Ansprüche 1-3 werden in den Zeichnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in der Übersicht dargestellt. Fig. 3 zeigt hierbei ausschnittsweise in Ver­ größerung das Detail im Bereich der Überlaufkante (1) in Anlehnung an Fig. 1.
Eine weitere Detailierung ist aus Fig. 4 in Anlehnung an Fig. 2 zu entnehmen.
Meßwehranlage zur kontinuierlichen Erfassung von Ablaufdaten nach Qualität und Quantität
Entsprechend dem gesteigerten Umweltbewußtsein wird es immer notwendiger, die möglichen Entlastungen aus Kanalisationsanlagen in die Vorfluter mit geeigneten Meßmethoden qualitativ und quantitativ zu erfassen. Die bisherigen Messungen der Entlastungswassermengen an Wehren hatten den Nachteil, daß die beim vollkommenen bzw. unvollkommenen Abfluß auftretenden unter­ schiedlichen Zulaufgeschwindigkeiten nur unvollständig erfaßbar, und somit für eine Berechnung von Abwassergebühren zu ungenau waren. Die vorliegende Erfindung nutzt die Möglichkeiten der vertikal aussteuerbaren Wehre gemäß Patent 25 52 516 in Verbindung mit Patent 35 20 695 ergänzend dadurch, daß nunmehr Geschwindigkeitsmeßsonden in der Überlaufkante sowie der Holme integriert werden. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß eine kontinuierliche Erfassung der Ablaufwassermengen mit einer wesentlich verbesserten Genauigkeit ermöglicht wird, weil alle Variablen in der Überfallformel on-line meßtechnisch erfaßt werden können. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Abwasser­ qualität dadurch gemessen, daß über eine Abwasserentnahmestelle unterhalb der Überlaufkante kontinuierlich Abwasser einer Abwasserqualitätsmeßanlage zugeführt werden kann. Durch die Kombination beider Meßergebnisse ist eine dem Umweltschutz dienliche Aussteuerung von Abwassernetzen erreicht.

Claims (3)

1. Meßwehranlage zur kontinuierlichen Erfassung von Ablaufdaten nach Qualität und Quantität dadurch gekennzeichnet, daß in der Überlaufkante (1) der vertikal aussteuerbaren Wehr­ platte (11) zumindest eine Geschwindigkeitsmeßsonde (4) sowie eine Abwasserentnahmestelle (9) angeordnet ist, wobei gegebenen­ falls weitere Geschwindigkeitsmeßsonden (4) in den angeformten Holmen (3) der Wehrplatte (11) angeordnet werden.
2. nach Anspruch 1 weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Geschwindigkeitsmeßsonden (4) aus dem Bereich der Überlauf­ kante (1) sowie der Holme (3) rechentechnisch zur kontinuier­ lichen Mittelwertbildung der Überlaufwassermenge herangezogen werden können.
3. nach Anspruch 1 weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Abwasser über die Abwasserentnahmestelle (9) und einer anschließenden flexiblen Leitung (10) einer Abwasserqualitäts­ meßanlage (12) zugeleitet wird.
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