Inhalt: Wasserstand
Die Erfassung und Bearbeitung von Wasserständen stellt einen Schwerpunkt der gewässerkundlichen Aufgaben dar. Ihre Bedeutung wird durch die große Anzahl von Wasserstandspegeln, die im Bereich der Unter- und Außenweser betrieben wurden und werden, unterstrichen.
| Gebiet | Pegel in Betrieb | Pegel WSA Brhv |
|---|---|---|
| Außenweser | 7 | 4 |
| Unterweser | 9 | 2 |
| Hunte | 6 | |
| Ochtum | 3 | |
| Lesum, Hamme, Wümme | 4 |
Die Beobachtung von Wasserständen hat an der Küste und an Flüssen eine lange Tradition. Vom Vergleich mit Landmarken bei Extremereignissen über das Ablesen von Pegellatten gelangte man in der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts zur automatischen Registrierung der Wasserstände. So wurden an der Weser bereits zwischen 1876 und 1900 10 Schreibpegel in Betrieb genommen (vgl. Übersicht der Meßzeiträume).
Aktuelle Wasserstände einer Vielzahl von Pegeln der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung können unter www.pegelonline.wsv.de abgerufen werden.
Erfassung der Wasserstände
Die Bestimmung und Registrierung von Wasserständen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen (Latten-, Schwimmer-, Druck- und Ultraschallsystem).
Für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung wird der Bau und die Erfassung in der Pegelvorschrift geregelt. Danach ist der maßgebende Teil eines Pegels der Lattenpegel, der aus Pegellatte und Pegelfestpunkten besteht. Die Pegelfestpunkte dienen zur Einmessung des Pegels, d.h. durch sie wird die Lage des Pegels besonders seiner Höhe in einem Bezugssystem (Normalnull-Fläche) bestimmt.
Für eine Registrierung, Anzeige oder Fernübertragung muß der Lattenpegel um Geräte und Einrichtungen ergänzt werden, die diese Funktionen übernehmen können. Hierbei muß auf die übereinstimmung zwischen Lattenpegel und dem aufgenommenen Meßwert geachtet werden. Die Abweichungen sollen im gesamten Wasserstandsbereich ± 1 cm nicht überschreiten.
Die Pegel des WSA Bremerhaven registrieren mit Schwimmersystemen. Diese befinden sich zum Schutz vor Wind, Wellenschlag, Strömung und Treibzeug in einem Rohr, das über eine öffnung mit dem offenen Gewässer in Verbindung steht. Die Wasserstandsänderungen werden von dem Schwimmer über Seil, Kette oder Band auf die Aufzeichnungseinheit übertragen.
Die analoge Aufzeichnung erfolgt auf Pegelbögen oder Pegelrollen. Beide besitzen Gittereinteilungen für Zeit und Höhe. Der Pegelbogen hat eine Zeitachse von 0 bis 24 Uhr. Er wird auf eine Walze aufgelegt, die einen Umlauf pro Tag macht. Auf diese Weise werden die Wasserstandskurven aufeinander folgender Tage übereinandergemalt. Da eine Tide im Mittel 12 Stunden 25 Minuten dauert (Zeit zwischen 2 Niedrigwassern) tritt zwischen den Kurven aufeinander folgender Tage ein Zeitversatz von 50 Minuten auf, wodurch die Kurven gut zu unterscheiden sind. Der Wechsel des Bogens erfolgt ca. einmal pro Woche.
Die Pegelrolle ist ein Papierstreifen auf dem 4 Wochen aufgezeichnet werden können.
Der Meßwert des Pegels wird auf einen definierter Horizont bezogen, das Pegelnull PN. Dieses wird so angelegt, dass auch bei den niedrigsten Wasserständen keine negativen Werte auftreten. Im Bereich der Weser liegt das Pegelnull etwa 5 m unter Normalnull NN.
Aufbereitung und Auswertung der Wasserstandsaufzeichnungen
Die routinemäßige Auswertung der Wasserstandsaufzeichnungen beschränkt sich auf die Ermittlung der Scheitelwasserstände (Tidehochwasser Thw und Tideniedrigwasser Tnw) mit Höhe und Eintrittszeit. Aus diesen Werten können weitere Größen abgeleitet werden:
- Tidehub Thb
- Tidestieg
- Tidefall
- Flutdauer Tf
- Ebbedauer Te
- Tidedauer Tt
Die Thw und Tnw werden in sogenannten Monatslisten zusammengefaßt. In ihnen sind neben der tabellarischen Auflistung von Höhe und Zeit der einzelnen Tidescheitel die Monatsmittel sowie besondere Bedingungen (Sperrwerksbeeinflussung, Korrelation mit dem Nachbarpegel, unterschiedliche Eisbedeckungen) aufgeführt.
Für Jahresreihen werden die Dauerzahlen der Wasserstände für Tnw und Thw ermittelt. Sie geben in Schritten von 20 cm an, wie oft Scheitelwasserstände mit Höhen unterhalb der jeweiligen Grenze lagen. Diese Häufigkeiten werden den Mittelwerten der letzen 10 Jahre gegenübergestellt.
Die Hauptzahlen sind eine Zusammenstellung der Extremereignisse und der Mittelwerte für die einzelen Monate, das Winter- und Sommerhalbjahr und das Abflußjahr des aktuellen Jahres und der letzten 10 Jahre sowie der extremsten Ereignisse seit Beginn der Aufzeichnungen.
Beim Wechsel des Pegelbogens wird kontrolliert, ob die Zeit und Höhe am Ende der Aufzeichnung mit den aktuellen Werten übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall muß bei der Auswertung des Bogens eine Zeit- und Höhenkorrektur angebracht werden. Zeit- und Höhenfehler werden auf dem Bogen notiert. Bei der Korrektur werden die Fehler gleichmäßig über die Gesamtlaufzeit verteilt.
Kurze Ausfälle (Haken des Schwimmers, Unruhe durch z.B. Wellenschlag, usw.) werden manuell korregiert. Bei längeren Ausfällen (mehrere Stunden inklusive von Scheitelwerten) werden die Höhen und Eintrittszeiten der Scheitel durch Korrelation mit Nachbarpegeln ermittelt.
Neuere Verfahren - Die Wasserstandsdatenfernübertragung (WDFÜ)
Die WDFÜ greift für die Aufnahme des Wasserstandes auf dieselben Elemente zurück wie die Aufzeichnung auf Pegelschriebe. Die Registrierung erfolgt aber in digitaler Form. Je Minute werden die Mittelwerte der letzten Minute (15 Werte, alle 4 Sekunden) an die Pegeldatenzentrale (PDZ) übertragen und dort in einer Speicherdatei abgelegt, aus der sie für die weitere Verarbeitung abgerufen werden kann.
Der Vorteil dieser Funkübertragung ist nicht nur die sofortige Verfügbarkeit der Daten in der PDZ, sondern auch die Möglichkeit das Signal über so genannte Sekundäranzeiger zu empfangen. Diese kleinen, mobilen Geräte können z.B. auf Schiffen mitgeführt werden und informieren jederzeit während eines Einsatzes über den Wasserstand.
Die digitale Aufzeichnung der Wasserstandsdaten ermöglicht eine schnellere und teilweise automatisierte Verarbeitung der Daten. Außerdem ergeben sich durch die hohe Meßwertdichte weitere Möglichkeiten der Auswertung.
Die übertragung und Speicherung der WDFÜ ist nicht auf Wasserstandsdaten beschränkt auch wenn der Name dies impliziert. Zur Zeit werden zusätzlich die Winddaten von den Stationen Alte Weser und Dwarsgat übertragen und für die Zukunft sind Erweiterungen um die Parameter Luftdruck und Temperatur geplant.
2 Beispiele für Wasserstandskurven: Die Wasserstände der 6 Pegel des WSA Bremerhaven für 2 Tiden (links) und den Wasserstandsverlauf des Pegels Bremerhaven über knapp 1 Jahr (rechts).