Ahogy azt legutóbbi hírlevelünkben említettük, az elkövetkezendő néhány hírlevélben, a megszokottól eltérően, egy cikket szeretnénk megosztani Önnel több részletben. Az első részt megtalálja itt.

A cikk Steffen Lucas tollából jelent meg, aki a NIVUS termékmenedzsere, és a szenny- és ivóvíz méréstechnika elismert szakembere nemzetközi viszonylatban is.

Mérés – mielőtt megérkezik az árvíz! - 2. rész

Mérési adatok rögzítése - miért, mire és hogyan?

Környezetünkben zajló változások révén világossá vált, hogy az árvízesemények várható alakulásáról és hatásairól rendelkezésre álló statisztikák egyre kevésbé helytállóak. A közelmúltban bekövetkezett események ezt bebizonyították.

A modern hidraulikai modellek az elkészítésük pillanatában feltételezéseken alapulnak a múltbeli adatok figyelembe vételével. A modelleket - nem utolsó sorban életterünk dinamikus változásai miatt - folyamatosan korrigálni és kalibrálni kell normál csapadékesemények, illetve árvizek során mért megbízható adatokkal. Csak ekkor leszünk képesek ezen hidraulikai modellek segítségével megbízhatóan kiszámítani a jövőbeli árvizek alakulását, hogy aztán a kapott eredmények alapján azonosíthatók legyenek a hidraulikai rendszer gyenge pontjai, és meg lehessen határozni a szükséges további óvintézkedéseket. Csak a korábbi csapadékesemények rögzített adataiból nyert pontos és megbízható mérési értékek szolgálhatnak további beépítés esetén megfelelő információval a szükséges csatorna keresztmetszetek és tárolókapacitások tervezéséhez.

A teljes rendszer kiértékeléséhez és modellezéséhez elengedhetetlen, hogy minden részterületről kapjunk mérési adatokat. Ezeknek a mérési adatoknak nem csupán az árvízi időszakokra vonatkozóan kell rendelkezésre állniuk. A normál szárazidőszakok adatai is nagy jelentőséggel bírnak, ugyanis számításokat tesznek lehetővé a rendelkezésre álló tárolókapacitások, valamint csapadékesemény bekövetkeztekor a lefolyási viselkedés vonatkozásában.
A kiértékeléshez (lásd 3. kép) az alábbi, kellő gyakoriságú adatok szükségesek:

• Felszíni vizek és vízfolyások vízszintje és hozama;
• Talajvízszint;
• Csapadékintenzitás és annak időbeli alakulása;
• Áramlási mennyiségek és csatornakihasználtság egyesített és csapadékvíz elvezető csatornákban;
• Kibocsátott és továbbított mennyiségek esővízkezelő műtárgyakban.

A különböző mérési feladatok sokszínűsége miatt a megfelelő, alkalmazásokhoz optimalizált mérési eljárások kialakítását ajánlott szakemberrel elvégeztetni.

3. kép: Mérő- és adatgyűjtő rendszer

Csapadékmérés:

E téren évek óta a mechanikus, billenő kanalas megoldás vált be. Ennél egy szabványos felületű felfogóedény gyűjti össze a csapadékmennyiséget, és egy csepegtetőn keresztül felváltva két kicsi, egymással szemközt elhelyezett, billenő edénybe vezeti azt. Egy meghatározott tömeg elérésekor a rendszer átbillen, az egyik edény kiürül, és az esővíz a következő átfordulásig a szemközti edénybe csepeg. Minden billenés meghatározott mennyiségű csapadékot jelent.

A billenések rögzítésre kerülnek és elektronikus időbélyegzővel ellátva adatgyűjtő készüléken keresztül lehet elmenteni őket.

4. kép: Csapadékmérő adatgyűjtő- és továbbító eszközzel

Talajvízszint:

A megfigyelésre érdemes helyeken gyakran már évekkel ezelőtt úgynevezett vízszintfigyelő kutakat helyeztek el. Ezek olyan 2 - 5" átmérőjű, talajvizet vezető rétegekbe lefúrt csövek, melyek fedéllel lezárt felső vége valamivel a felszín felett található. A cső belsejében lévő vízszint megfelel a talajvíz szintjének. 

Míg néhány évvel ezelőtt főleg manuálisan olvasták le a vízszintet szonda segítségével, mára egyre inkább meghonosodnak a nyomásmérő cellával kombinált elektronikus adatgyűjtők.

5. kép: Talajvízszintmérő és adatgyűjtő rendszer

Felszíni vizek és vízfolyások vízszintje és hozama:

Míg néhány évtizeddel korábban még a mechanikus vízmércék voltak jellemzőek a felszíni vizek és vízfolyások mérésére, számított szint-hozam (Q/h) görbékkel, addig az utóbbi időben egyre több ultrahangos futási idő mérési elv (transit time) alapján működő elektronikus berendezés kerül alkalmazásra. Ezek a rendszerek amellett, hogy ténylegesen nem igényelnek karbantartást, a megbízható mérés előnyeit kínálják a felszíni vizek és vízfolyások váltakozó visszaduzzasztása esetén is, valamint biztonságos hozammérést biztosítanak árvíz esetén. 
Ennél a mérési eljárásnál ultrahangos érzékelőpárokat telepítenek a két parton a víz alá, egymással szemben, az áramlás irányára nézve átlósan. Az ultrahangos érzékelők felváltva működnek adóként és vevőként. Az áramló közegen keresztül a hang terjedési ideje az áramlással szemben hosszabb, azzal egy irányban rövidebb.  Az áramlási sebesség növekedésével egyre erősödik ez a hatás, amely elektronikusan kiértékelésre kerül, és az áramlási sebességgel arányos jellé kerül átalakításra. 

Egy további elektronikus szintmérő (ultrahangos vagy hidrosztatikus) ezzel párhuzamosan rögzíti a folyó vízszintjét, és a mérési szelvény ismeretében kiszámítja a nedvesített keresztmetszetet.
Ezt az átlagos áramlási sebességgel megszorozva, megkapjuk a vízfolyás hozamát.

6. kép: Felszíni vízfolyás hozammérése

Mérés esővízkezelő műtárgyakban:

A jelentősebb víztározókban végzett méréseket, és az adatok rögzítését Németország legtöbb tartományában már régóta rendeletek és törvények szabályozzák. Az építmények kivitelétől, a pontosságra és a mérés terjedelmére vonatkozó követelményektől, valamint néhány más tényezőtől függően ezek lényegesen különbözhetnek egymástól, ezért röviden kitérnénk rájuk.

• Medence töltöttségi szint mérés

A medence töltöttségi szintjének nyomásmérő cellákkal, ultrahangos, vagy radaros érzékelőkkel történő folyamatos meghatározása lehetővé teszi a feltöltés menetének, és a tározó kihasznált térfogatának meghatározását.

• Medence- és hígított szennyvíz-kifolyók

A követelményektől és a fontosságtól függően vagy a túlfolyás kezdetét, végét, valamint időtartamát mérik (nem lehetséges megmondani a kibocsátott mennyiséget, amely a befogadó vízfolyásba jut), vagy pedig közvetlenül a kibocsátott mennyiséget.

A közvetlen mennyiségmérésre a bukóél feletti szintmérés, és a Poleni-féle Q/h számítás (egy viszonylag pontatlan eljárás), vagy a lényegesen pontosabb szintmérésen (hidrosztatikus vagy ultrahangos) és áramlásisebesség-mérésen (ultrahangos Doppler vagy keresztkorreláció) alapuló mennyiségmérés vált be a záporkiömlő csatornákban. 

• Továbbított mennyiség a szennyvíztisztító felé

Ezek a mérések jelenleg még nem találhatók meg minden, méréstechnikával felszerelt létesítményben.

Itt mágneses-indukciós mérési elvű (üledék, zsír/olaj és biológiai lerakódásokkal szembeni érzékenység), vagy kombinált szint- és áramlásisebesség-mérő készülékek jöhetnek szóba ultrahangos érzékelőkkel (Doppler vagy keresztkorreláció) az áramlásméréshez. Ezek az eljárások mérési eredmények szolgáltatásán felül lehetővé teszik a vízhozam szabályozását, és távoli irányítástechnikai rendszerek segítségével az intelligens vízgazdálkodást is.

7. kép: Kibocsátásmérés csapadékvízkezelő műtárgynál

Mérés csatornahálózatokban:

Különbséget kell tenni ideiglenes (hordozható), és beépített, állandó mérések között.

A hordozható méréseket többnyire villamos energiaellátással nem rendelkező helyeken alkalmazzák, hogy egy meghatározott időszakon keresztül adatokat gyűjtsenek a vízszintről és az átfolyt mennyiségekről száraz és csapadékos időben is, így elsődleges következtetéseket kapva az egyes csatornaszakaszok tömítetlenségéről (idegen víz), áteresztőképességéről és tárolási viselkedéséről. A rendszerek tápfeszültségét többnyire tölthető akkumulátor biztosítja. A vízszintet vagy nyomásmérő cellával, vagy ultrahangos érzékelővel határozzák meg. Az áramlási sebesség mérésére az ismert Doppleres, vagy a kb. 15 éve alkalmazott, keresztkorrelációs mérési elvű készülékek kínálkoznak.

8. kép: Hordozható áramlásmérő rendszer (NIVUS PCM Pro + NivuLog)

Az állandó mérések ugyanazon módszerek szerint működnek, mint a hordozható rendszerek. Annyi az eltérés, hogy előbbieknél a mérőműszerek helyi villamos energiaellátásról (230 V AC vagy 12 V DC napelemes tápellátás) működnek. Ez megszakítás nélküli mérést tesz lehetővé a periodikusan működő hordozható rendszerekkel szemben, illetve akár automatizált beavatkozást is a folyamatokba (vezérlések és szabályozások). 

9. kép: Telepített áramlásmérő rendszer

Folytatása következik...