Gewässerschutz
Gewässer in Deutschland unterliegen einer ständigen Zustandsüberwachung. Physikalische, biologische und chemische Faktoren beeinflussen die Qualität von Fließgewässern maßgeblich. Zu den physikalischen Faktoren zählen Fließ- und Wassertauschvorgänge, Licht- und Temperaturverhältnisse sowie Turbulenzen. Durch Kühl- und Abwassereinleitungen werden die Gewässertemperatur und die Wasserqualität zusätzlich beeinflusst. Der Klimawandel trägt ebenfalls zu einem großen Teil zur Erhöhung der Wassertemperatur und einer Verschlechterung der Wasserqualität in stehenden Gewässern und Fließgewässern bei.
Im Rahmen eines Kooperationsprojektes entwickelt und erprobt die Firma OSSCAD den Einsatz faseroptischer Messtechnik für die räumliche und zeitlich hochauflösende Temperaturmessung in stehenden und in fließenden Gewässern zwecks Zustandsbeschreibung der Wasserqualität.
Das Kooperationsprojekt startete am 01. September 2018 und wird im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Am 30. November 2020 wurde das Projekt erfolgreich abgeschlossen.
Zusammenfassung des Projekts
Im Rahmen des FuE-Vorhabens TeGeRam (Entwicklung eines Messtechnik-Prototyps zur hochgenauen räumlichen und zeitlichen Temperaturbestimmung in Gewässern per faseroptischer Monitoringsysteme unter Anwendung der Ramanspektroskopie) wurden jeweils für Fließ- als auch für Standgewässer der Prototyp eines neuartigen faseroptischen Temperaturmesssystems entwickelt. Da über das zur Messung verwendete faseroptischen Kabel über die gesamte Länge hinweg Messwerte erhoben werden, bietet das System bezüglich Datendichte und Erhebungsaufwand einen großen Mehrwert gegenüber konventionellen Messverfahren, welche mit Punktmessungen arbeiten. Die Tiefenprofile über große Strecken in Fließgewässern bzw. die Wassersäule in Standgewässern können mittels der neuen Technik zeiteffizient und damit deutlich kostengünstiger erhoben werden als dies bisher der Fall ist. Aus den Daten können hochauflösende Temperaturprofile abgeleitet und detaillierte Aussagen zur Güte/Qualität eines Gewässers getroffen werden.
Fließgewässer
Die 3D-Messdatendarstellung zeigt die Befahrung eines Fließgewässers mit der Temperatur über Zeit und Ort als Tiefenprofil. Jeder aufgezeichnete Messpunkt wird farblich mit dem korrespondierenden Temperaturwert dargestellt. Die oberen, in Schwarz abgebildeten Messpunkte repräsentieren die Positionierung des Messbootes auf dem Gewässer, welche mittels GPS erhoben worden sind. Erfasste Einleitungen bzw. Temperaturveränderungen im Gewässer wurden hier hervorgehoben.
Standgewässer
Die In-situ-Messung für Standgewässer wurde an der Wehebachtalsperre durchgeführt. Abgebildet wird der Beginn und die Ausbildung des Schichtungsvorgangs in den Sommermonaten und die vorherige Frühjahrszirkulation. Die Theorie zum Einfluss der Temperatur in Stillgewässern konnte lückenlos aufgezeichnet und somit auch validiert werden. Insgesamt wurde das Temperaturprofil eines gesamten Jahresverlaufs messtechnisch erfasst.
Der Wasserstand der Wehebachtalsperre hat sich über den Messzeitraum verändert. Deshalb wurde der niedrigste Wasserstand als Referenzmarke mit null Meter angenommen. Der über dieser Referenzmarke abgelesene Wert muss also mit der generell vorliegenden Tiefe von 26 m addiert werden um den Wasserstand zu ermitteln. Die Temperaturwerte im Diagramm werden farblich durch die linke Skala in Grad Celsius repräsentiert.
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