21.03.2019 - 11:42 Uhr
ErbendorfOberpfalz

Kleine Messstation, moderne Technik

Elektrifizierung und Digitalisierung machen es möglich, bequem Daten zum Wasserstand an Gewässern im Internet abzurufen. Jürgen Festbaum vom Wasserwirtschaftsamt Weiden erklärt anhand des Pegels an der Fichtelnaab, wie das funktioniert.

von Lucia Seebauer Kontakt Profil

Eher unscheinbar wirkt die Wasserpegel-Messstation an der Fichtelnaab unterhalb der Bruckmühle in Erbendorf. Ein kleines Häuslein – doch darin und darum herum ist eine Menge an Technik versteckt. „Früher hat man nur von der Pegellatte abgemessen“, erklärt Jürgen Festbaum, Leiter der Gewässerkunde im Wasserwirtschaftsamt Weiden.

Er betreut mit seinem Team ein relativ großes Gebiet: „Wir haben 50 Messstellen in unserem Amtsbezirk – von Waldershof im Norden bis Burglengenfeld im Süden sowie von Königstein im Westen bis Waldsassen im Osten.“ Gemessen wird an größeren wie kleineren Gewässern. Das Prinzip funktioniert aber fast überall gleich.

Ein Glücksfall

Viele dieser Wasserpegelhäuschen sind historisch gewachsen. „An der Fichtelnaab reihen sich Wasskraftanlagen, Eisenwerke und auch Mühlen. Die Besitzer haben über Generationen gelernt mit den verschiedenen Wasserständen umzugehen.“ Der Fluss ist ein relativ freies Gewässer: „Es ist wenig bebaut, das ist ein Glücksfall.“

Die Pegel-Messstation gibt es in Erbendorf seit 1927. Was heute fast nicht mehr zu erkennen ist: Der Pegel wurde anfangs noch an der gegenüberliegenden Uferseite gemessen. Eine verrostete Eisenlatte weist darauf hin. „Doch die wissenschaftliche und elektronische Datenerfassung, wie sie heute geschieht, begann erst nach dem Zweiten Weltkrieg.“ In diesem Zuge versetzte man auch die Pegelstation in Erbendorf.

An die Digitalisierung angepasst

In den letzten 15 Jahren wurde das Pegelwesen an den Wandel der Digitalisierung angepasst. So lassen sich heute bequem von zu Hause aus oder auf dem Smartphone aktuelle Daten zum Wasserstand, Abfluss oder der Temperatur des Gewässers einsehen. „Das Interesse daran wächst. Nicht nur auf der Seite des bayerischen Hochwasserdienstes werden die Messungen von den Leuten abgerufen, sondern sogar über die App 'Meine Pegel'. Darin sind alle Daten der Hochwasserzentralen in Deutschland zugänglich.“

Die aktuellen Messdaten der Wasspegelstation in Erbendorf an der Fichtelnaab

Hier können Sie die App "Meine Pegel" herunterladen

Aber mit welchen Methoden gelangen die Messungen von der Fichtelnaab auf die Webseite des Hochwasserdienstes (Hnd)? Jürgen Festbaum zeigt, was sich im Inneren des Pegelhäuschens verbirgt. Zu Tage kommen verschiedene Messinstrumente, Geräte und eine Zwölf-Volt-Batterie. "Gesammelt werden die Infos über zwei Sensoren, die von der Messstation ins Wasser führen. Gerade bei Hochwasser können Baumstämme oder Geröll die Technik mitreißen. Fällt ein Sensor aus, kann der andere weiter Ergebnisse liefern."

Bei der Fichtelnaab kommen ein Einperler und ein Schwimmer zum Einsatz. „Der Einperler ist ein Kompressor, der über einen Schlauch Luft in das Wasser bläst.“ Das System funktioniert ähnlich, wie wenn ein Mensch durch einen Strohhalm Luft in ein Wasserglas pustet. „Desto mehr Wasser da ist, desto mehr Druck muss aufgebaut werden“, weiß der Experte. So kann leicht die Wassertiefe ermittelt werden.

Der Schwimmer befindet sich in einem Pegelschacht unter der Messstation. Ein Rohr verbindet den Schacht mit dem Fluss. Der Schwimmer ist mit einer Pegeluhr und einem Gegengewicht verbunden. Mit jeder Veränderung des Wasserstandes steigt oder sinkt auch das Wasser im Schacht und überträgt sich so auf den Schwimmer. Eine Messeinheit - beispielsweise ein Zahnrad - ermittelt den Unterschied und überträgt ihn auf die Pegeluhr. An der Fichtelnaab werden die Schwankungen des Pegels mit einem Winkelkodierer, ein kleines grün-graues Kästchen, in digitale Signale umgewandelt.

Zur Sicherung der Daten sind zwei Speicher verbaut. "Aber wir müssen die Messungen ja in Weiden abrufen können“, merkt Festbaum an. Das geschieht über zwei Wege: Über eine analoge Telefonleitung und über Funk. Die Daten werden dann auf einen Zentralserver im Wasserwirtschaftsamt in Weiden abgerufen. Dort prüfen die Mitarbeiter aus der Gewässerkunde die Daten.

Vorhersagen treffen

Passt alles, werden sie weiter an einen Server des Landesamtes für Umwelt geleitet. „Dort gelangen die Daten an die Hochwasservorhersagezentrale.“ Hier werden wissenschaftliche Trends berechnet. „In der Regel können sie ähnlich wie bei einer Wettervorhersage, etwa drei Tage im Voraus erstellt werden.“ Nicht immer stimmen diese Vorhersagen mit den tatsächlichen Ereignissen überein. „Aber man lernt dazu und es wird besser.“ Normalerweise werden die Daten vom Erbendorfer Pegel zwei Mal am Tag abgerufen. In einer Hochwassersituation werden die Daten stündlich geprüft.

Messung von Niedrigwasser wird immer wichtiger

Auch die Wassertemperatur wird regelmäßig gemessen. „In den letzten Jahren ist das immer wichtiger geworden, gerade bei Niedrigwasser.“ Das war unter anderem 2018 der Fall, als es im Sommer hohe Temperaturen gab. „Hat das Wasser mehr als 25 Grad, dann beeinflusst das alles, was im Gewässer lebt. So können Fische sterben oder Wasserpflanzen wuchern.“ Die Fichtelnaab sei jedoch nicht so stark betroffen gewesen, da sie zu den kühlen Gewässern gehört. „Das Wasser stammt aus höheren Lagen des Steinwalds oder dem Fichtelgebirge.“ Dennoch wurde festgestellt, dass der Fluss in den vergangenen fünf Jahren wärmer geworden sei, was auch ein Indikator für den Klimawandel sein kann.

Informationen zu Niedrigwasser des Bayerischen Landesamtes für Umwelt

Solarpanel versorgt Messstelle mit Strom

Die Wasserpegel-Messstation in Erbendorf ist nicht an das Stromnetz angeschlossen. Ein Solarpanel, das neben dem Häuschen steht, versorgt die Technik mit Energie. Diese wird in einer Zwölf-Volt-Batterie gespeichert, die mit den anderen Geräten und Sensoren verbunden ist.

Eine wichtige Aufgabe der Gewässerkunde ist es rechtzeitig vor Hochwasser warnen zu können. In der Regel sind die Pegel-Messstellen außer- sowie oberhalb eines Ortes installiert. "Eine Hochwasserwelle hat immer eine Laufzeit. Im Sommer ist sie langsamer, im Winter aber schneller. Durch unsere Datenerfassung, können solche Geschwindigkeiten ermittelt werden." Im Winter komme es leichter zu Hochwasser als im Sommer. "Wir sind eine klassische Region für Winterhochwasser. Pflanzen nehmen in den kalten Monaten kein Wasser auf. Außerdem beeinflussen Schmelzwasser und Regen den Wasserstand. Im Sommer sieht das anders aus."

Für jedes Gewässer gibt es vier Hochwassermeldestufen, auch diese lassen sich im Internet auf der Seite des Hnd einsehen. „Diese variieren individuell von Gewässer zu Gewässer“, bemerkt Festbaum. Die Meldestufe eins bedeutet, dass das Wasser den Uferwall erreicht hat. „Da passiert noch nichts.“ Erst ab der Meldestufe drei wird es ernst. „Ab dieser Stufe können auch bebaute Gebiete betroffen sein.“ In Erbendorf erreichte die Fichtelnaab bislang weder Meldestufe drei noch vier. "Wir warten noch auf ein richtiges Jahrhunderthochwasser", betont Festbaum.

Allgemeine Informationen zu Hoch- und Niedrigwasser sowie zur Gewässerkunde auf der Webseite des GKD-Bayern

Kein Idealer Standort - Pegelbeobachter generieren sichere Daten:

Jürgen Festbaum kritisiert, dass der Standort der Messstation in Erbendorf nicht ideal sei. Seit 12 Jahren ist er Leiter der Gewässerkunde, im Wasserwirtschaftsamt arbeitet der 53-Jährige seit 27 Jahren. „Die Messstelle ist bei Hochwasser nicht zugänglich. Das ist problematisch, da es in solchen Fällen häufiger zu technischen Defekten kommt.“

Um sicherzugehen, dass die Geräte und Sensoren die richtigen Daten nach Weiden weitergeben, besucht einmal in der Woche eine ehrenamtliche Pegelbeobachterin die Station. Sie dokumentiert, ob die elektronisch erfassten Informationen mit dem Wasserstand auf der Pegellatte auch übereinstimmen und misst manuell die Temperatur der Fichtelnaab mit einem wissenschaftlichen Thermometer.

Bei Abweichungen ist das Wasserwirtschaftsamt gefragt. „Ablagerungen an den Sensoren, Verkrautungen im Gewässer oder Eintiefungen im Grund des Flusses können Messdaten verfälschen.“, sagt Jürgen Festbaum. (lue)

An welchen Stellen finden die Messdaten ihren Einsatz?:

Unter anderem werden die gesammelten Daten für wissenschaftliche Berechnungen und Statistiken verwendet. "Das Schutzmaß für Hochwasser wird mit der Abkürzung HQ angegeben", erklärt Jürgen Festbaum. Dabei steht das H für Hochwasser und das Q für die Abflussgeschwindigkeit. Dieses Maß ergibt sich aus den Aufzeichnungen der Pegel-Messstellen. Bislang wurden am Pegel Erbendorf der Wasserstand und der Abfluss von rund 70 Jahren ausgewertet. Aus diesen Zahlen wird auch auf die Abflussgeschwindigkeit von einem 100-jährigen Hochwasser hochgerechnet. "Die schnellste Abfluss an der Fichtelnaab betrug 70 Kubikmeter in der Sekunde, das entspricht einem 20-jährigen Hochwasser", weiß Festbaum. Ein Hunderjähriges Hochwasser hätte eine Geschwindigkeit von 95 Kubikmetern in der Sekunde.

Neben der Hochwasservorhersage, werden die gemessenen Daten auch zur Berechnung der Wassermenge für Wasserkraftanlagen eingesetzt. Städte brauchen die Informationen, um Hochwasserschutzmaßnahmen für den Ernstfall zu treffen. Zudem werden die Messungen für Baumaßnahmen benötigt, zum Beispiel für die Errichtung oder Sanierung von Brücken. "So muss unter einer Brücke ein 100-jähriges Hochwasser durchlaufen können", betonte Jürgen Festbaum. Aus den Pegelmessungen leitet sich zudem die Durchgängigkeit für Flussumläufe heraus. "Solche werden immer mehr gebaut. Man muss wissen, wie Pflanzen und Fische in dem jeweiligen Gewässer leben."

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