Entwicklung und Einsatz eins hydroakustischen Messsystems zur Untersuchung der Dynamik des Geschiebetransportes und quantitativen sowie qualitativen Charakterisierung des bewegten Materials

Development and application of a hydroacoustic measuring system for studies of bedload-transport dynamics and quantitative and qualitative characterization of the transported material

Koblenz

2004

8 Abb., 15 Lit. Ang.

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

8632

200118833

Um das Gesamtsystem Fließgewässer zu verstehen, müssen wir den Geschiebetransport als elementaren Bestandteil erfassen. Mit den zur Verfügung stehenden Geräten ist dies nur bedingt möglich. Das Arbeiten mit Audiodaten ist schwierig, da sie das Ergebnis komplexer physikalischer Vorgänge sind. Aufgrund der enormen Variabilität der Daten, der Empfindlichkeit des Setups und den zu prozessierenden Datenmengen ist es erforderlich, eine einheitliche Auswertungsstrategie zu verfolgen. Ein besonderes Augenmerk muss auf die einwandfreie Analog-Digital-Wandlung sowie die ordnungsgemäße Vorverarbeitung der Daten gelegt werden. Die Geschiebebewegungen konnten im künstlichen Gerinne im Labor gut detektiert werden. Um eine optimale Signalaufnahme zu gewährleisten, muss ein geeignetes Kontaktflächenmaterial verwendet werden, das bei uns eine angeraute Edelstahlplatte war. Generell konnten bei der Untersuchung von homogenen Massen Korngrößen bis zur Feinsandfraktion in ihrer Bewegung detektiert werden. Es ist möglich, rutschende, homogene Massen unterschiedliche Korngröße zu trennen. Dabei wurden neuronalen Netze verwendet. Die Klassifizierung unbekannter Daten erfolgte aufgrund der Generalisierungsfähigkeit der neuronalen Netzen mit geringen Fehlerquoten. Die Untersuchung von Korngrößengemischen war mit dem Ansatz nicht zu lösen. Rutscht ein Gemisch aus unterschiedlichen Korngrößen über die Platte, so entstehen Signale, die eine quantiative Untersuchung derzeit unmöglich machen. Im Sommer 2000 konnte in einem ersten Versuch das Aufnahmesystem im Gelände eingesetzt werden. Dabei wurde festgestellt, dass es in der Natur nicht kontinuierlich rutschende Massen von Geschiebe sind, die zur Signalentstehung beitragen, sondern Einzelsteine. Um diesen Prozess näher untersuchen zu können, musste die Laborarbeit neu konzipiert werden. Als Ergebnis zeigte sich, dass die Signalentstehung der Einzelsteine durch deren Kornform bedingt ist.