Pegel Ebnet – FR-Ebnet

Als Pegel bezeichnet man eine Pegellatte zur Feststellung der Wasser-standes in Flüssen, Kanälen, …, in Seen und im Meer. Im erweiterten Sinn werden mit „Pegel“ auch die Messstellen bezeichnet, die zur Messung des Wasserstands errichtet sind.

Pegellatte an der Dreisam westlich der Sandfangbrücke

Die Messstelle Pegel Ebnet für die Dreisam befindet sich unmittelbar westlich unter der Ebneter Nepomuk-brücke. Gemessen werden dort der aktuelle Wasserstand (Pegelstand) der Dreisam sowie die Abflussge-schwindigkeit. Betreiber der Messstation ist das Regierungspräsidium Freiburg (Abteilung 5)

Die Daten vom Pegel Ebnet werden im Internet bereitgestellt.
•Von der Hochwasser-Vorhersage-Zentrale Baden-Württemberg der Landesanstalt für Umwelt Baden-
Württemberg (LUBW) sind abrufbar: Pegelstand und Abflussgeschwindigkeit der Dreisam (stündliche
Aktualisierung), Informationen zum Pegel, statistische Werte. (Zugriff im Oktober 2020)
•Vom Institut für Hydrologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg sind abrufbar: Tagesmittel der Ab-
flussgeschwindigkeit, Tages-Niederschlagssumme in mm, Frosttage (Aktualisierungen mehrmals im
Monat) sowie die Abflussentwicklung am Pegel Ebnet seit 2002. (Zugriff im Oktober 2020)

Nach der Erneuerung der Pegelanlage des Ebneter Pegels 2019 fällt die Messstelle besonders auf, wurde doch das ganze Flussbett „kanalisiert“, um eine definierte Messumgebung zu erhalten.
Der schematische Aufriss der Messumgebung und der ebenfalls schematische Querschnitt des Flussab-schnitts machen dies deutlich: mittig befindet sich ein trogförmige Rinne mit ebenem Boden, damit der mit Wasser gefüllte Flussquerschnitt auch bei Niedrig- und Mittelwasser genau bestimmt ist. Rechts und links der Rinne ist auf etwas höherem Niveau das Flussbett bis zum Uferbereich ebenfalls eben ausgebaut.

Die Aufriss-Skizze (rechts) und Querschnitt-Skizze (unten) entsprichen der Anlage des Pegels Ebnet.
Grundlage der Aufriss-Skizze ist die Abbildung „Darstellung baulicher Anlagen am Pegel“ auf Seite 18 der Veröffent-lichung "Pegelbetrieb und Unterhaltung – Handlungs-empfehlung Pegel- und Datendienste“ des Publikations-dienstes der LUBW; Stand: April 2014. Download unter: https://pd.lubw.de/31149. (Zugriff im Oktober 2020)

Der Wasserstand (Pegelstand) wird über den Druck der Wassersäule am Sohleboden der Messrinne bestimmt, genutzt wird dabei die Einperl-Methode. Die Verbindung zwischen Sohleboden und Messein-richtung im Pegelhaus stellt eine schmale Rinne mit rechteckigem Querschnitt – Pegelschacht – her.
Der Abfluss, das Wasservolumen, das pro Sekunde an der Messstelle vorbeifließt, wird aus Messungen, ausgeführt über die Seilkrananlage, bestimmte.

Foto rechts: Blick auf die Messstelle vom Fußweg an der südwestlichen Ecke der Ebneter Nepomuk-brücke, der hinunter zum Dreisamuferweg führt.

-Ausgebautes Flussbett mit Niedrigwasserrinne
-Sohlebefestigung für Mittelwasser mit abgedecktem
Pegelschacht, der zum Pegelhaus führt
-Uferbefestigung
-Pegelhaus mit Zugangstreppe von der Kartäuserstraße
-aus
-Seilkrananlage mit Seilen zwischen den beiden
Uferseiten der Dreisam

Ansichten des Flussbetts

Der Wasserzufluss zu dem Messbereich ist trichterförmig vom breiteren Flussbett vor der Nepomukbrücke zur Messrinne hin eingeengt.

Um die Durchgängigkeit im Messbereich auch für Fische und andere Lebe-wesen zu erhalten, ist unterhalb des Messbe-reichs in der auslaufende Rinne eine Raue Rampe gestaltet: eine große An-zahl von aufrecht ste-henden Felssteinen und Unebenheiten ist einge-bracht.

Messung des Wasserstands (Pegelstand)

Der Wasserstand (Pegelstand) der Dreisam an der Ebneter Nepomukbrücke wird in zweifacher Weise gemessen:
•An gelben Pegellatten, er ist damit direkt vor Ort ablesbar.
•Über den Wasserdruck am Boden der Messrinne. Die Daten werden an die Hochwasser-Vorhersage-
Zentrale Baden-Württemberg in Karlsruhe weitergeleitet und sind im Internet für jeden einsehbar.

Pegellatten sind neben den Treppen von der Flusssohle bis hinauf zum Pegelhaus angebracht. Sie reichen bis zu einem Pegelstand von 340 cm. Zudem ist eine senkrecht stehende Pegellatte in der Mitte der Südseite des Pegelhauses angebracht. Sie zeigt Pegelstände von 200 cm bis 360 cm an.

Wasserstand abgelesen an der Pegellatte, die an der Treppe hinunter zur Flusssohle angebracht ist:
19. Oktober 2020 gegen 11:18 Uhr: Wasserstand rund 49 cm.

Der Wasserstand gibt nicht die Wassertiefe am Messpunkt an! Der Nullpunkt bei der Messung des Wasserstands ist nämlich nicht der Boden, die Sohle, des Flusses, sondern ein statistischer Wert, bestimmt aus langjährig beobachteten Wasser-Niedrigstständen.
Zusammen mit dem Foto der Treppe, die zur Flusssohle führt, aus der Zeit der Pegelerneuerung lässt sich die Wassertiefe grob bestimmen und eine Beziehung zwischen Wasserstand, gemessen z.B. an den Pegellatten, und Wassertiefe festlegen:

Die Anzahl der Stufen ergibt sich aus dem Foto (2). Setz man für jede Stufenhöhe 20 cm an, das stimmt etwa mit den Werten im Foto (1) über-ein. Dann beträgt die Wassertiefe auf Foto (1) in etwa 34 cm.
Da der abgelesen Wasserstand rund 49 cm ist, ergibt sich die Wassertiefe an der Treppe, indem man vom Wasserstand 15 cm abzieht: Wassertief = Wasserstand – 15 cm.
Hinweis: Die Differenz von Wassertand und Wassertiefe in dieser Erläuterung entspricht in etwa der tatsächlichen Differenz.

Auf der Seite Wasserstands-Übersicht der Hochwasser-Vorhersage-Zentrale BW, wird die Pegelnullpunkthöhe am Ebneter Pegel mit 307,72 m über NN angegeben. Alle gemessenen Wasserstände (Pegelstände) beziehen sich auf diese Nullpunkthöhe.
Dies bedeutet für das obige Beispiel:
Der gemessene Wasserstand – Oberfläche des Wassers – befindet sich auf
(307,72 + 0,49) cm = 308,21 m über NN.

Zur kontinuierlichen Aufzeichnung des Wasserstands wird der Wasserdruck (hydrostatischer Druck), der von der Wassertiefe abhängt, an der Sohle der Messrinne gemessen. Die Daten werden digital aufgezeichnet und weitergegeben. Die Daten werden digital aufgezeichnet und weitergegeben. Die aktuellen Daten können daher auch im Internet abgerufen werden:
aktuellen Daten der Hochwasser-Vorhersage-Zentrale BW.

Die unten widergegebene Messgrafik – ein Screenshot der Hochwasser-Vorhersage-Zentrale BW vom 20. Oktober 2020 – zeigt die Wasserstände vom 17. 10. bis 20.10.2020.
Die vom Autor der Seite rot eingetragenen Koordinaten, korrespondiert mit der Höhe des Wasserstandes vom obigen Foto (1), aufgenommen am 19.10.2020 gegen Mittag, abzulesen an der Pegellatte.

Der Kopf der Grafik zeigt, welche Daten auf der Seite der Hochwasser-Vorhersage-Zentrale BW bereit gestellt werden. Sie können dort zeitaktuell abgerufen werden.

Beim Einperlverfahren wird der Wasserdruck an der Sohle der Messrinne bestimmt. Dabei wird vom Pegelhaus aus über ein dünnes Rohr, verlegt im Pegelschacht, Druckluft in das Flusswasser eingeperlt. Das Rohres vor dem Pegelschacht endet an der Sohle, dem Boden, der Messrinne. Der Luftdruck im Rohr, aufgezeichnet im Pegelhaus, entspricht dem Wasserdruck am Rohrende, der ein direktes Maß für die Wasserhöhe über der Messstelle ist.

Prinzip des Einperlverfahrens mit Beispielwerten:
Der Wasserhöhe über der Sohle der Messrinne betrage 1 m, dann beträgt der Wasserdruck an der Sohle der Rinne ungefähr 0,1 bar. Gibt man jetzt auf das Rohr einen Luftdruck von 0,11 bar, so entweicht – wegen des Überdrucks von 0,01 bar – Luft aus dem am Wasserboden endenden, offenen Rohr und steigt als Blasen auf. Im Rohrsystem beträgt daher der Druck 0,1 bar und ist ebenso groß wie der Wasserdruck an der Sohle der Messrinne. Der Druck im Rohrsystem wird über einen Drucksensor gemessen und ausgewertet, d.h. aus dem Luftdruck wird die Wasserhöhe bestimmt und aus dieser der Wasserstand (die Pegelhöhe). [Idee vom Techniker-Forum (leider mit viel Reklame), Zugriff im November 2020]

Unter der Abfluss an einer Stelle des Flusses versteht man die Wassermenge, die dort in einer Sekunde den Flussquerschnitt passiert. Der Abfluss kann nicht direkt gemessen werden. Daher ermittelt man ihn indirekt über die Fließge-schwindigkeiten, mit denen sich das Wasser durch dem Flussquerschnitt der Messstelle bewegt.

Fließgeschwindigkeiten kann man direkt beobachten, wenn man auf der Wasseroberfläche Gegenstände schwimmen sieht. Die Geschwindigkeiten der Gegenstände entspricht der Fließgeschwindigkeit des Wassers, das die Gegenstände transportiert. Man sieht und erkennt leicht, dass die Fließgeschwindigkeit an verschiedenen Punkten des Flussquerschnitts unterschiedlich ist.

Die Fließgeschwindigkeit an einer Stelle des Flussquerschnitts wird mit einem Messflügel gemessen, ein kleines Schaufelrad, dass durch das fließende Wasser gedreht wird: Über die Anzahl der Drehungen des Rades pro Zeit wird die Fließgeschwindigkeit bestimmt.
Der Durchschnitt der Fließgeschwindigkeiten, gemessen an verschiedenen Stellen des Flussquerschnitts, ermöglicht es den Abfluss zu bestimmen. Der Abfluss, das Wasservolumen pro Sekunde, entspricht dem Produkt aus durchschnittlicher Fließgeschwindigkeit (gemessen in m/s) und Fläche (gemessen in m²) des Flussquerschnitts.

Zur Messung der Fließgeschwindigkeiten besteht am Pegel Ebnet eine Seilkrananlage.

Foto links oben: Seilhalterung der Seilkrananlage am Südufer der Dreisam mit dickerem Tragseil und dünneren Führungsseilen, die über das Flussbett zum Nordufer der Dreisam ins Pegelhaus gespannt sind – Foto rechts oben.
Hinter der Tür des Pegelhauses stehen Antrieb- und Steuerungseinrichtungen der Anlage sowie das Messgeräte, ein Schwimmkörper mit Messflügeln – Fotos unten.

Fotos unten: Schwimmkörper mit Messflügel bei einer Messung im Jahr 2010. Die Messeinrichtung hing an einem Überhangkran, der am Geländer der Nepomukbrücke angebracht war und für unterschiedliche Messpunkt am Geländer verschoben wurde. Beim Pegel vor September 2019 gab es noch keine Seilkrananlage.

Entlang des Tragseil der Seilkrananlage, hängend an einer Krankatze, wird der Schwimmkörper mit Messflügel an verschieden Positionen des Flussquerschnitts gefahren und dort ins Wasser abgelassen.

"Probefahrten" des Schwimmkörpers mit Messflügel an der Seilkrananlage am Pegel Ebnet.
Aufnahmen von Armin Hertle
vom 7. und 8. Juli 2020

Die folgende Abbildung „Prinzip der Flügel-messung“ aus dem Web-Angebot des Bayrischen Landesamt für Umwelt zeigt schematisch eine Messanlage mit einer Seilkrananlage und verdeutlicht den „Weg“ von den Messungen bis zum Abfluss-Wert.

In der Abbildung sind verschiedene Fließgeschwindigkeiten durch Pfeile in Richtung des fließenden Wassers veranschaulicht. Aus den Messwerten verschiedener Messpositionen wird der Mittelwert gebildet. Diese durchschnittliche Fließgeschwindigkeit multipliziert mit der eingezeichneten, durchströmten Fläche ergibt den Abfluss, also das Wasservolumen, das pro Sekunde an der Messstelle vorbeiströmt.
Wiedergabe der Abbildung mit freundlicher Genehmigung des Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU), alle Rechte bleiben bei der LfU. Ausführlichere Hinweise zur Abflussmessung auf der Seite Abfluss des LfU.

Beispiel einer Messauswertung am Pegel Ebnet für den Abfluss (noch statistisch-rechnerisch bestimmt aus dem Wasserstand und der Geometrie des Flussbetts) des Instituts für Hydrologie der Albert-Ludwigs-Universistät für das Jahr 2019

! Die Angaben entsprechen dem Pegel des alten Ebneter Pegels vor September 2019 !

•Wasserstand bei dem Hochwasser an zuständige Behörden gemeldet wird:1,20 m
•Wasserstand im statistischen Mittel der Jahre 1980 bis 2003:0,45 m
•Niedrigster Wasserstand seit 1980 am 29. August 1992:0,14 m
•Höchster Wasserstand seit 1980 am 22. Dezember 1991:2,19 m

1967Pegel Freiburg-Ebnet wird eingerichtet

2019Neubau des Pegels Freiburg-Ebnet, abgeschlossen
am 16.09.2019
Presseinfo der Abteilung 5 des Regierungspräsidiums
zum Neubau (Zugriff im Oktober 2020)
Fotostrecken und Informationen zum Bau des neuen
Hochwasserpegels

• Bayrischen Landesamt für Umwelt: Wasserstand und Abfluss; Zugriff im November 2020
• BZ-Redaktion: Pegelstände werden genauer gemessen, Regierungspräsidium investiert 580 000 Euro in neue Messtechnik für den Dreisam-Wasserstand und um Barrieren für Fische zu beseitigen; Artikel Badische Zeitung am Fr, 26. 7. 2019
• Hochwasservorhersagezentrale BW Startseite u.a. mit Karte der Pegel in Baden-Württemberg; Zugriff im Oktober 2020
• Institut für Hydrologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg: Abflussentwicklung am Pegel Ebnet seit 2002; Zugriff im Oktober 2020
• Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg: Pegelbetrieb und Unterhaltung - Handlungsempfehlung Pegel- und Datendienste; veröffentlicht im Publikationsdienst der LUBW, Stand: April 214 / Download unter: https://pd.lubw.de/31149; Zugriff im Oktober 2020
• Regierungspräsidium Freiburg: Messtechnik an den Klimawandel anpassen: Der Pegel an der Dreisam in Freiburg-Ebnet wird umgebaut; Pressemitteilung vom 22.07.2019; Zugriff im Oktober 2020
• Wikipedia – Die freie Enzyklopädie: Begriffsklärung, Geschichte, Grundlagen, Küstenpegel, Binnenpegel, Bedeutung für die Schifffahrt, Bedeutung für die operationelle Hydrologie, Technik der Wasserstandsmessung, Brückenpegel, Zugriff im Oktober 2020

Oktober 2020