DIN EN ISO 6416-2005 Hydrometry - Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic) method (ISO 6416 2004) English version of DIN EN ISO 6416 2005《水文测量 超声波(声波)法测量流量》.pdf

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1、November 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 20DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.120.20G f 9652195www.din.deXDIN EN ISO

2、 6416Hydrometrie Messung des Abflusses mit dem Ultraschallverfahren (akustisches Verfahren) (ISO 6416:2004);Deutsche Fassung EN ISO 6416:2005Hydrometry Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic) method (ISO 6416:2004);German version EN ISO 6416:2005Hydromtrie Mesure du dbit l aide de la m

3、thode ultrasonique (acoustique) (ISO 6416:2004);Version allemande EN ISO 6416:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 60 SeitenDIN EN ISO 6416:2005-11 2 Nationales Vorwort Diese Europische Norm wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 318 Hydrometrie“

4、(Sekretariat: Vereinigtes Knigreich) des Europischen Komitees fr Normung (CEN) ausgearbeitet. Die nationalen Normenorganisationen sind verpflichtet, diese EN vollstndig und unverndert in ihr nationales Normenwerk zu bernehmen. Die vorbereitenden Arbeiten wurden von der Arbeitsgruppe Hydrometrie“ des

5、 CEN/TC 318 durchgefhrt, deren Federfhrung im Vereinigten Knigreich (BSI) lag; fr Deutschland war der Arbeitsausschuss NAW VI 10 Hydrometrie“ an der Bearbeitung beteiligt. Nach einem im CEN mit positivem Ergebnis durchgefhrten einstufigen Annahmeverfahren (UAP) wird dieses Bestimmungsverfahren als E

6、uropische Norm in das DIN-Normenwerk bernommen. Fr die in diesem Dokument zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 748 siehe DIN EN ISO 748 ISO 772 siehe DIN EN ISO 772 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN EN ISO 7

7、48, Durchflussmessung in offenen Gerinnen Geschwindigkeitsflchen-Verfahren DIN EN ISO 772, Hydrometrische Festlegungen Begriffe und Zeichen EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 6416 August 2005 ICS 17.120.20 Deutsche Fassung Hydrometrie Messung des Abflusses mit dem Ultraschallve

8、rfahren (akustisches Verfahren) (ISO 6416:2004) Hydrometry Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic) method (ISO 6416:2004) Hydromtrie Mesure du dbit laide de la mthode ultrasonique (acoustique) (ISO 6416:2004) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 11. Juli 2005 angenommen. Die CEN-Mitg

9、lieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denendieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listendieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen A

10、ngaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache,die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Land

11、essprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, L

12、uxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, derSchweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISAT

13、IONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 6416:2005 DEN ISO 6416:2005 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4

14、2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .4 4 Anwendung 4 4.1 Offene Gerinne.4 4.2 Gerinneaufteilung 5 4.3 Geschlossene Kanle5 5 Messverfahren6 5.1 Durchfluss 6 5.2 Berechnung des Durchflusses aus der Laufzeitmessung 6 6 Fliegeschwindigkeitsbestimmung mit dem Ultraschall-(Laufzeit-)Verfahren .7 6.1 Kurz

15、beschreibung .7 6.2 Schallausbreitung in Wasser. 10 7 Anordnung der Messgerte. 14 7.1 Allgemeines. 14 7.2 Einstreckenanlagen 15 7.3 Mehrebenenanlagen . 16 7.4 Kreuzstreckenanlagen . 17 7.5 Reflexionssysteme . 18 7.6 Systeme mit Respondern. 20 7.7 Anlagen mit aufgeteilten Querschnitten 21 7.8 Geneigt

16、e Messstrecken 22 8 Durchflussberechnung 22 8.1 Einstreckenanlagen 22 8.2 Mehrebenenanlagen . 23 8.3 Systeme mit im Gerinne uferfern angeordneten Wandlern 26 9 Kalibrierung des Systems 27 9.1 Allgemeines. 27 9.2 Einstreckenanlagen 28 10 Auswahl der Messstelle . 30 10.1 Praktische Beschrnkungen . 30

17、10.2 Physikalische Beschrnkungen fr die Messstelle 31 10.3 Physikalische Beschrnkungen auerhalb der Messstelle . 32 11 berprfung des Standortes fr die Messstelle Vor Planung und Ausfhrung . 32 11.1 Allgemeines. 32 11.2 Sichtprfung 33 11.3 berprfung des Querschnitts 33 11.4 berprfung der Geschwindigk

18、eitsverteilung 34 11.5 berprfung der Signalausbreitung. 34 11.6 Andere berprfungsmanahmen . 35 12 Betriebliche Anforderungen fr die Messung . 35 12.1 Allgemeines. 35 12.2 Grundlagen der Bestimmung des Durchflusses. 35 12.3 Bestimmung der Wassergeschwindigkeit . 36 12.4 Bestimmung des Wasserstandes o

19、der der Wassertiefe 36 12.5 Gerinnebreite. 36 EN ISO 6416:2005 (D) 3 Seite 13 Ausrstung einer Messstation.37 13.1 Allgemeines .37 13.2 Konstruktion und Bauweise der Ausrstung.38 13.3 Reflektoren.39 13.4 Bauarbeiten42 13.5 Zeitsteuerung und Verarbeitung von Signalen 42 13.6 Eigenkontrolle des Systems

20、 45 13.7 Standortspezifische Angaben (oder Standortparameter) .45 13.8 Uhrzeit und Datum.46 13.9 Leistungskriterien des Systems 46 13.10 Systemausgabe .47 13.11 Einbau.48 13.12 Inbetriebnahme49 13.13 Gebrauchsanleitung49 13.14 Wartung 49 14 Messunsicherheiten51 14.1 Allgemeines .51 14.2 Definition d

21、er Unsicherheit 51 14.3 Unsicherheit des Durchflusses52 Literaturhinweise58 Vorwort Der Text von ISO 6416:2004 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 113 Hydrometric determinations“ der Internationalen Organisation fr Normung (ISO) erarbeitet und als EN ISO 6416:2005 durch das Technische Komitee CEN/T

22、C 318 Hydrometrie“ bernommen, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Februar 2006, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Febru

23、ar 2006 zurckgezogen werden. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Lu

24、xemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 6416:2004 wurde vom CEN als EN ISO 6416:2005 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. EN

25、 ISO 6416:2005 (D) 4 1 Anwendungsbereich Die Internationale Norm beschreibt die Einrichtung und Arbeitsweise einer nach dem Ultraschall-Laufzeitverfahren arbeitenden Messstation zur kontinuierlichen Messung des Abflusses in einem Fluss, in einem offenen Gerinne oder in einem geschlossenen Kanal. Aue

26、rdem werden Verfahrensgrundlagen, Arbeitsweise der Messgerte sowie Anforderungen an die Messgerte und die Verfahren zur Inbetriebnahme festgelegt. Die Norm beschrnkt sich auf das Verfahren, bei dem die Laufzeit akustischer Impulse“ ausgewertet wird; sie gilt nicht fr Systeme, die das Doppler-Verfahr

27、en, das Korrelationsverfahren oder die Beziehung Wasserstand - Durchfluss anwenden. Diese Internationale Norm gilt nicht fr Messungen in mit Eis bedeckten Flssen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisunge

28、n gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). ISO 772:1996, Hydrometric determinations Vocabulary and symbols ISO 4373:1995, Measurement of liquid flow in open channels Water-level me

29、asuring devices 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 772. 4 Anwendung 4.1 Offene Gerinne 4.1.1 Das Verfahren ist fr die Durchflussmessung in Flssen geeignet, wobei ein wesentlicher Vorteil darin besteht, dass im Vergleich zu anderen verfgbaren Techniken keine bes

30、onderen Standortan-forderungen bestehen. Dies gilt insbesondere fr die Tatsache, dass das Messgert nicht auf eine eindeutige Wasserstands-Durchflussbeziehung angewiesen ist und somit Regelung und Steuerung des Durchflusses unntig sind. 4.1.2 Messgerte, die nach diesem Verfahren arbeiten, sind in der

31、 Lage, die Durchflsse an einem definierten Messquerschnitt ber einen groen Durchflussbereich mit hoher Messgenauigkeit zu bestimmen. Sie sind unempfindlich gegenber Rckstaueffekten, wie sie durch Gezeiten, stromab gelegene Zuflsse von Nebengewssern, Gewsserverkrautuung, Wasserstandsregelung in Stauh

32、altungen und regelmig wieder-kehrende Behinderungen des Gerinnes zurckzufhren sind. ANMERKUNG An Messquerschnitten mit stndigen Sohlvernderungen kann der Einsatz von Ultraschall-Laufzeitanlagen problematisch sein. 4.1.3 Die Verkehrssicherheit der Schifffahrt wird durch das Verfahren nicht behindert.

33、 Das Verfahren stellt keine signifikante Gefhrdung und keine Benachteiligung fr andere Flussbenutzer oder Anlieger dar. Einige Arten von Fischen knnen jedoch empfindlich gegenber bestimmten Ultraschallsignalen reagieren. Form und Befestigung des Messgertes knnen so gewhlt werden, dass es kein Strmun

34、gshindernis im Gewsser darstellt. EN ISO 6416:2005 (D) 5 4.1.4 Der Betrieb der Elektronik ist fr die Anwendung von Batteriebetrieb ausgelegt. Damit knnen die Systeme auch autark in abgelegenen Gebieten arbeiten. Zur Senkung des Energieverbrauchs wird das System gewhnlich so eingestellt, dass der Dur

35、chfluss nur fr kurze Zeitabschnitte erfasst wird, und das System zwischen den Messintervallen in einen Ruhezustand zurckkehrt. (Siehe 10.1.3 und 13.9.5.) 4.1.5 Das Verfahren ist eigentlich nicht fr die Anwendung bei mit Eis bedecktem Gerinne geeignet, weil die Bestimmung des durchstrmten Querschnitt

36、s erschwert ist. Obwohl das eine Beschrnkung hinsichtlich der Anwendung ist, kann das Verfahren dennoch fr die Bestimmung der Fliegeschwindigkeit des Wassers unter dem Eis von Bedeutung sein, wenn die Wandler in nicht gefrorenem Wasser angebracht werden knnen. 4.2 Gerinneaufteilung 4.2.1 An den Stel

37、len, an denen der Gesamtdurchfluss auf zwei oder mehrere einzelne Gerinne aufgeteilt ist, wie z. B. unter einer mehrfeldrigen Bogenbrcke, knnen die Gerte so konfiguriert sein, dass der Durchfluss in jedem Gerinne einzeln und daraus dann der Gesamtdurchfluss bestimmt werden kann. 4.2.2 Wenn das Wasse

38、r nicht innerhalb eines einzigen klar definierten Querschnitts strmt und besonders dann, wenn ein betrchtlicher Durchflussanteil den Hauptmessquerschnitt ber ein ausgedehntes ber-schwemmungsgebiet umfliet, kann das berschwemmungsgebiet mglicherweise in eine Reihe von Kanlen“ unterteilt werden, in de

39、nen der Durchfluss gemessen werden kann. 4.2.3 Der mit Planung und Aufbau der Messstation beauftragte Messtechniker trifft die Entscheidung, ob die oben beschriebene umfangreiche Durchflussmessung im berschwemmungsgebiet oder lediglich eine Erfassung des Durchflusses oder der Fliegeschwindigkeit anz

40、uwenden ist. Im letztgenannten Fall drfen im berschwemmungsgebiet Kanle mit bekanntem Querschnitt angelegt werden. Sie durchziehen normaler-weise nicht das gesamte berschwemmungsgebiet, sondern bieten nur Stellen, an denen der Durchfluss im berschwemmungsgebiet fr eine sptere Untersuchung und Auswer

41、tung erfasst werden kann. 4.2.4 Es sollte bedacht werden, dass Systeme, die fr die Messung des Durchflusses in berschwem-mungsgebieten ausgelegt sind, von folgenden praktischen Schwierigkeiten betroffen sein knnen: a) Unmglichkeit der Inbetriebnahme des Systems, weil sich im Messquerschnitt kein Was

42、ser befindet; b) Instandhaltung des Messquerschnitts, einschlielich Entkrautung, Berumung von Geschiebe sowie der Reparatur von Zerstrungen durch Vandalismus. 4.3 Geschlossene Kanle Das Ultraschallverfahren kann auch auf die Durchflussmessung in geschlossenen Kanlen fr Niederschlags- und Abwasser so

43、wohl in Freispiegel- als auch in voll durchstrmten Leitungen angewendet werden. Bei in Abwasser angewandten Systemen sollte besonders auf Folgendes geachtet werden: a) die Herkunft des Wassers, besonders ob es von Belftungsbecken, einer Strecke des Gerinnes mit Be-lftern oder einem Wasserkraftwerk k

44、ommt. Die im Wasser aus derartigen Quellen gelste Luft kann zur Bildung von Blasen fhren, die wiederum die Arbeitsweise des Durchfluss-Messgertes beeintrchtigen knnen (siehe 10.3.1); b) mgliche Belftung des Wassers durch einen Wechselsprung oder ein Wehr oberhalb des Messquer-schnitts, besonders unt

45、er Niederschlagsbedingungen (siehe 10.3.1); c) die Gestaltung der Befestigungen fr die Wandler, um das Verschmutzungsrisiko durch Schmierfett, textile Stoffe und Papier zu beseitigen; d) die Anforderung an das System, dass die rtlichen Ausfhrungsbestimmungen in Bezug auf elektrische Ausrstungen, die

46、 in explosionsgefhrdeten Bereichen eingesetzt werden, eingehalten werden. Das er-fordert in der Regel eine zertifizierte eigensichere Gestaltung der Wandler (die piezoelektrische Znd-quellen sein knnen) und der elektronischen Bauteile (siehe zum Beispiel EN 50014); e) die nderung des Algorithmus zur

47、 Berechnung des Durchflusses, wenn die Leitung unter Druck steht. EN ISO 6416:2005 (D) 6 Bei Abwasserkanlen mit einer Breite von weniger als etwa 4 m stellt eine hohe Schwebstofffracht wahrscheinlich kein ernsthaftes Problem hinsichtlich der Signalschwchung dar (siehe 6.2.3). 5 Messverfahren 5.1 Dur

48、chfluss 5.1.1 Der Durchfluss, wie in ISO 772 definiert, ist das Flssigkeitsvolumen, das in der Zeiteinheit durch einen Querschnitt fliet. Er wird gewhnlich mit dem Symbol q und in Kubikmeter je Sekunde (m3/s) ange-geben. Die Definition des Durchflusses ist das Produkt aus der benetzten Querschnittsf

49、lche und dem senk-recht dazu verlaufenden Vektor der mittleren Geschwindigkeit. 5.1.2 Mit den Messverfahren kann der Betrag des Gesamtdurchflusses q entweder direkt durch Messung der Zeit, die zum Fllen eines Behlters von bekanntem Volumen bentigt wird, bestimmt werden oder die Verfahren knnen indirekt sein und die Berechnung des Durchflusses aus den gemessenen Fliege-schwi