Wassermessen

Wassermessen (Hydrometrie), die Bestimmung der Wassermenge, welche ein fließendes Wasser, eine Wasserleitung, ein Gerinne in einer bestimmten Zeit liefert. Es wird je nach der Größe der zu messenden Wassermenge auf verschiedene Weise ausgeführt, nämlich bei kleinen Wassermengen, z.B. bei Rohrfahrten, durch Aichen, bei kleinen u. mittleren durch Ausflußapparate, bei großen durch Messung des Stromquerschnittes u. der Stromgeschwindigkeit. A) Das W. durch Aichen setzt das Vorhandensein eines Aichgefäßes voraus, dessen Inhalt man genau kennt. Das Aichgefäß ist entweder faßähnlich od. ein aus Bretern zusammengesetzter, mit eisernen Reisen gebundener Kasten; das Wasser wird dem Aichgefäße durch eine Rinne zugeführt, an deren Ende eine Doppelklappe angebracht ist, welche je nach ihrer Stellung das Wasser entweder in das Gefäß od. daneben fließen läßt. Man läßt nun das Wasser aus der Rinne eine bestimmte Zeit lang, z.B. t Secunden, in das Gefäß einfließen, bestimmt die eingeflossene Menge u. erhält daraus durch Division mit t die Wassermenge für eine Secunde. Die Doppelklappe erleichtert die genaue Bestimmung u. Begrenzung der Einflußzeit, da das Einfließen mit Umlegen der Doppelklappe beginnt u. aufhört; die zur Ermittelung der eingeflossenen Menge nöthige Bestimmung der Wasserstände im Gefäß am Anfang u. Ende des Einfließens nimmt man mit Hülfe eines auf einer Wasserstandsscala verschiebbaren Zeigers vor. Um eine stetig, aber in veränderlicher Menge od. in einer längeren Zeit zu- od. durchfließende Wassermenge zu bestimmen, benutzt man einen mit einem Zählapparat versehenen Wassermesser, welcher der Gasuhr (s. Gasbeleuchtung A) h) ähnlich ist; zu diesen gehören: a) der vorzüglich auf Salinen zum Messen der Soole angewendete Cubirapparat; er besteht aus zwei neben einander befindlichen Aichgefäßen, welche sich abwechselnd füllen u. entleeren; die Soole strömt durch eine auf einem Doppelhebel befindliche kleine Rinne in das eine Gefäß; ist dasselbe gefüllt, so fließt die Soole in ein kleines an dem einen Ende des Hebels befestigtes Eimerchen, zieht den Hebel mit diesem Ende nieder, wodurch die Rinne umgelegt u. das Wasser in das zweite Gefäß gelenkt, zugleich aber eine Klappe am Boden des ersten Gefäßes geöffnet wird, so daß dieses sich entleert. Die Spiele des Hebels zählt ein daran angebrachter Zählapparat. b) Der Wassermesser von Georges u. Poivret hat blos ein Aichgefäß, in welches das Zuleitungsrohr u. das damit verbundene Abführungsrohr einmündet, welche jedes durch einen mit einem Hebel versehenen Hahn verschließbar sind; aus dem Wasser des Gefäßes ruht ein Schwimmer, welcher an einer Kette ohne Ende befestigt ist u. durch diese das Zählerwerk in Gang setzt; der Hahn des Zuleitungsrohres ist durch ein an seinem Hebel angebrachtes Gewicht so lange geöffnet, bis der beim Steigen auf den Hebel dieses Hahns wirkende Schwimmer seinen höchsten Stand eingenommen hat; das Wasser fließt daher so lange in das Gefäß, als der zweite Hahn so gestellt ist, daß er das Zuleitungsrohr mit dem Gefäß verbindet; beim Schließen des ersten Hahns wird auch der zweite Hahn umgedreht u. so gestellt, daß er die Verbindung des Gefäßes mit dem Zuleitungsrohre aufhebt u. dafür das Gefäß mit dem Ableitungsrohre in Verbindung setzt, so daß das Wasser aus dem Gefäße abfließt, der Schwimmer sich senkt, endlich auf den Hebel des zweiten Hahns wirkt, diesen wieder in die erste Stellung bringt, das Abfließen unterbricht u. das Zufließen durch den bereits wieder geöffneten ersten Hahn wieder beginnen läßt. c) Ein von der Manchester-Water-Meter-Company 1862 vorgeschlagener Wassermesser ist in seiner Einrichtung einer doppeltwirkenden Wassersäulenmaschine ganz ähnlich; bei ihm tritt das Wasser abwechselnd über u. unter einen Kolben eines Cylinders u. die Kolbenstange setzt den Zählapparat in Gang. d) Der Wassermesser von Siemens u. Halske in Berlin enthält ein horizontales Reactions-Turbinenrädchen, durch welches das Wasser hindurchfließen muß, wobei ein Zählapparat die Umdrehungen der Turbinenwelle zählt; dabei wächst aber die Umdrehungszahl (bei gleichem Wirkungsgrad u. Widerstand) mit dem Quadrate der Wassergeschwindigkeit, also mit der Druckhöhe; die Ungenauigkeit soll bei diesem Wassermesser 5 Procent nicht übersteigen. Auch von Andern wurden Wassermesser mit Reactionsrädern vorgeschlagen, B) Das W. mittels Ausflußregulatoren gründet sich auf den Satz, daß die durch eine bestimmte Mündung F bei der Druckhöhe h in der Secunde ausfließende Wassermenge Q = NF√2gh ist, wobei g die Beschleunigung des freien Falls (31,25 preußische Fuß) u. N einen Ausflußcoefficienten bedeutet, welcher wesentlich von der Gestalt u. Lage der Ausflußöffnung abhängt. Man muß daher das zu messende Wasser durch eine Öffnung fließen lassen, für welche man durch Versuche den Ausflußcoefficienten genau ermittelt hat. Man wählt: a) gewöhnlich eine rechteckige Öffnung, u. zwar entweder als Mündung[909] in einer Messingtafel u. benutzt dabei die von Lebros u. Poncelet bestimmten Ausflußcoefficienten, od. als Überfall, indem man das Wasser über ein als Wehr dienendes, an der oberen Kante abgeschrägtes Bret fließen läßt; od. man läßt das Wasser unter einem an seiner unteren Kante abgeschrägten Schützen hindurch fließen; b) eine kreisrunde Öffnung u. zwar entweder in einer dünnen Wand (d.h. mit abgeschrägten Mündungsrand) eines gewöhnlichen Ausflußkastens, od. mittels eines hydrometrischen Bechers. Im ersteren Falle läßt man das Wasser gewöhnlich durch eine einen Zoll weite kreisrunde Mündung fließen, indem dabei das Wasser nur eine Linie über der obersten Mündungskante steht, u. nennt die durch eine solche Mündung fließende Wassermenge einen Wasserzoll od. Brunnenzoll; ein solcher Wasserzoll liefert täglich 520 preußische Cubikfuß; läßt man dagegen das Wasser einen Zoll hoch über der Mitte der einen Zoll weiten Mündung stehen, so liefert ein Wasserzoll täglich 642,84 preußische Cubikfuß od. 0,44642 in einer Secunde. Der hydrometrische Becher besteht aus einer drei Zoll weiten u. 12 Zoll langen cylindrischen Röhre mit trichterförmiger Einmündung, unten schließt sich mittels eines konischen Zwischenstücks ein sechs Zoll langes u. sechs Zoll weites Gefäß an, in welches verschiedene kreisförmige Mündungen eingesetzt werden können; zur Beruhigung des Wassers, welches man durch den Trichter einfließen läßt, ist ein stellbares seines Sieb in der Röhre angebracht; das einfließende Wasser fließt durch die Mündung ab, nimmt dabei eine gewisse Druckhöhe in dem Becher an, welche man an einer Glasröhre mit Scala beobachtet u. endlich nach obiger Formel die Wassermenge aus der Mündung u. Druckhöhe berechnet, C) Beim W. mittels Strommesser od. Hydrometer sind immer zweierlei Messungen auszuführen, eine des Stromquerschnittes u. eine der Stromgeschwindigkeit. Die Querschnittsberechnung ist eine Flächenberechnung, für welche man die Breite u. die Wassertiefe messen muß; ist das Flußbett unregelmäßig, so muß man die Wassertiefe an entsprechend vielen Stellen messen u. benutzt dabei je nach der Größe der Tiefe eine Sondirstange (Peilstange), Sondirkette od. ein Schußloth; die zugehörigen Breiten mißt man an einer quer über gezogenen Schnur (Peilschnur) od. mit Hülfe eines Meßtisches. Die Wassermenge findet man dann, indem man den Querschnitt mit der Geschwindigkeit des Wassers multiplicirt. Nun ist aber bei jedem fließenden Wasser die Geschwindigkeit an verschiedenen Stellen desselben Querschnitts sehr wechselnd; die Geschwindigkeit ist in dem sogenannten Stromstrich am größten u. nimmt von da nach den beiden Seitenufern u. nach dem Grundbett hin ab; die mittlere Geschwindigkeit im ganzen Querschnitt ist etwa 84 Proc. von der im Stromstrich. Man berechnet nun die Wassermenge entweder, indem man diese mittlere Geschwindigkeit mit dem ganzen Querschnitt multiplicirt, od. um sie mit größerer Genauigkeit zu erhalten, indem man den Querschnitt in eine Anzahl Theile theilt, für jeden die Geschwindigkeit mißt u. daraus die Wassermenge berechnet u. die Wassermengen aller Querschnittstheile addirt. Unter den Strommessern (vgl. darüber Hydraulik) sind die Schwimmer (s.d. 7) die einfachsten, geben jedoch nur die Geschwindigkeit an der Oberfläche, sofern man nicht einen Schwimmftab od. zwei mit einander verbundene Schwimmkugeln anwendet. Das vorzüglichste Hydrometer ist der einem gewöhnlichen Windmühlenrad ähnliche, aber nur einige Zoll im Durchmesser haltende hydrometrische Flügel von Woltmann, bei welchem ein mit der Flügelradwelle verbundenes Zählwerk die mit der Wassergeschwindigkeit wachsende Zahl der Umdrehungen des Flügels in einer Minute od. einer Secunde ablesen läßt, woraus man dann die Geschwindigkeit berechnen kann. Der Pitotschen Röhre fügt man gewöhnlich noch eine zweite Röhre bei, deren Öffnung nicht dem Strome entgegengekehrt wird, um in ihr bequem den äußeren Wasserstand fixiren u. ablehnen zu können. Durch die Stoßwirkung des fließenden Wassers kann man dessen Geschwindigkeit außer durch den Stromquadrant od. das hydrometrische Pendel auch messen mittels Lorgna's Wasserhebel, Ximenes Wasserfahne, Michelotti's hydraulische Schnellwage, Brünnings Tachometer, Poletti's Rheometer etc.; alle haben. eine Stoßfläche, gegen welche man das Wasser stoßen läßt u. eine Wage, mit welcher die Größe dieses Wasserstoßes bestimmt wird; die Geschwindigkeit des Wassers ist dann proportional der Quadratwurzel aus der Stoßkraft. Vgl. Bornemann, Hydrometrie od. praktische Anleitung zum Wassermessen, Freiberg 1849;.Boileau, Traité de la mesure des eaux courants; Boileau, Mémoire sur le jaugeage des cours d'eau, Paris 1850.