Diplomarbeit "Die Messgenauigkeit der verteilten Filtergeschwindigkeitsmessung - Anwendung der Aufheizmethode"

Dipl.-Ing. Valerie Neisch

Die ausgezeichnete Diplomarbeit wurde von Fr. Neisch in Kooperation der Fachgebiete Wasserwirtschaft und Hydrosystemmodellierung der TU Berlin und des Lehrstuhls und Versuchsanstalt für Wasserbau und Wasserwirtschaft der TU München in Obernach angefertigt.

Prof. Dr.-Ing. M. Aufleger, TU München
Prof. Dr.-Ing. R. Hinkelmann, TU Berlin
Dipl.-Ing. S. Perzlmaier, TU München

Deutsches Talsperrenkomitee [2]

Das Risiko innerer Erosion innerhalb eines durchströmten Dammkörpers erfordert eine sorgfältige und möglichst großflächige Überwachung des Sickerwassers in seinen kritischen Zonen. Mittels der Glasfasertechnologie ist es möglich, Temperaturen bzw. Filtergeschwindigkeiten entlang eines als Sensor fungierenden, faseroptischen Messkabels über mehrere Kilometer verteilt aufzuzeichnen.

Für eine aussagekräftige Beurteilung der Messergebnisse ist es sinnvoll, die Gewichtung der Einflussfaktoren auf die Messmethode zu kennen und sie, wenn möglich durch Optimierung der Anwendung zu minimieren. Zu diesem Zweck wurden Überlegungen sowohl auf analytischem Wege, wie auch Experimente an einem physikalischen Modell durchgeführt. Dabei wurden die einzelnen Einflussfaktoren, wie Kabelgeometrie und zusammensetzung, Kabelumgebung, das DTS-Messgerät, Filtergeschwindigkeiten und die Versuchsdurchführung selbst, variiert und in Bezug auf ihre Gewichtung ausgewertet.

Für eine aussagekräftige Beurteilung der Messergebnisse ist es sinnvoll, die Gewichtung der Einflussfaktoren auf die Messmethode zu kennen und sie, wenn möglich durch Optimierung der Anwendung zu minimieren. Zu diesem Zweck wurden Überlegungen sowohl auf analytischem Wege, wie auch Experimente an einem physikalischen Modell durchgeführt. Dabei wurden die einzelnen Einflussfaktoren, wie Kabelgeometrie und �zusammensetzung, Kabelumgebung, das DTS-Messgerät, Filtergeschwindigkeiten und die Versuchsdurchführung selbst, variiert und in Bezug auf ihre Gewichtung ausgewertet. Im Ergebnis können mit der verteilten Filtergeschwindigkeitsmessung trockene von gesättigten Böden unterschieden werden und vorhandene Filtergeschwindigkeiten sind messbar und auch quantifizierbar, und zwar in einem für den Wasserbau relevanten Bereich von 10^-5 bis 10^-3m/s. Die Genauigkeit der Messung verbessert sich mit kleinen Kabelaußenradien. Außerdem haben sich künstliche Kabelummantelungen mit einem porösen Geotextil von geringer Wärmeleitfähigkeit als günstig herausgestellt. Allerdings sollte die Kabelummantelung nur einlagig eingesetzt werden, da sich sonst der Nebeneffekt der Drainagewirkung des porösen Geotextils negativ auf die Ortsauflösung der Messung auswirkt. DTS-Messgeräte nehmen mit ihrer Leistungsfähigkeit, insbesondere ihrer Fähigkeit der darstellbaren Temperaturauflösung, ebenfalls Einfluss auf die Genauigkeit des Messergebnisses und sollten je nach Anforderung an die Messgenauigkeit eingesetzt werden. In Bezug auf die Ortsauflösung sind Leckagen in Dichtungssystemen ab einer Größe von 0.1m detektierbar. Ihre Ausmaße werden bei kleinen Leckagen mit einer Länge von unter einem halben Meter durch die Messmethode überschätzt, jedoch lässt sich stets mit guter Annäherung eine Aussage über den Leckagedurchfluss treffen.