DIN SPEC 1107-2010 Hydrometry - Measurement of snow water equivalent using snow mass registration devices German version CEN TR 15996 2010《液体比重测定法 用雪质等级设备测量融雪形成的水当量 德文版本CEN TR 1599.pdf

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1、Mai 2010 Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 07.060Zur Erstellung einer DIN SPEC knnen verschiedene Verfahre

2、nsweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!$YQ“1544627www.din.deDDIN SPEC 1107Hydrometrie Messung des Wasserwertes der Gesamtschneedecke unter Verwendungeines Gertes zur Erfassung der Schneemasse;Deutsche Fassung CEN/TR 15996:2

3、010Hydrometry Measurement of snow water equivalent using snow mass registration devices;German version CEN/TR 15996:2010Hydromtrie Mesurage de lquivalent en eau de la neige au moyen de dispositifs denregistrement dela masse neigeuse;Version allemande CEN/TR 15996:2010Alleinverkauf der Spezifikatione

4、n durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDIN-Fachbericht CEN/TR 15996DIN SPEC 1107:2010-05 Nationales Vorwort Diese DIN SPEC (Fachbericht) enthlt den vom Technischen Komitee CEN/TC 318 Hydrometrie“ (Sekretariat: BSI, Vereinigtes Knigreich) des Europischen Komitees fr

5、 Normung (CEN) ausgearbeiteten Technischen Bericht CEN/TR 15996:2010 Hydrometrie Messung des Wasserwertes der Gesamtschnee-decke unter Verwendung eines Gertes zur Erfassung der Schneemasse. Die Arbeiten wurden von der Arbeitsgruppe Messung des Schneewasserquivalents“ (WG 11) des CEN/TC 318 durchgefh

6、rt. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 119-06-10 AA Hydrometrie“ im Normen-ausschuss Wasserwesen (NAW) im DIN. 2 TECHNISCHER BERICHT TECHNICAL REPORT RAPPORT TECHNIQUE CEN/TR 15996 Februar 2010 ICS 07.060 Deutsche Fassung Hydrometrie Messung des Wasserwertes der Gesamtschneed

7、ecke unter Verwendung eines Gertes zur Erfassung der Schneemasse Hydrometry Measurement of snow water equivalent using snow mass registration devices Hydromtrie Mesurage de lquivalent en eau de la neige au moyen de dispositifs denregistrement de la masse neigeuse Dieser Technische Bericht (TR) wurde

8、 vom CEN am 11. Januar 2010 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malt

9、a, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONM

10、anagement-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2010 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. Ref. Nr. CEN/TR 15996:2010 DCEN/TR 15996:2010 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.4 1 Anwendungsb

11、ereich .5 2 Normative Verweisungen5 3 Begriffe .5 4 Symbole und Abkrzungen 5 5 Zweck des Verfahrens.6 6 Messprinzip 6 7 Operationelle Anforderungen.6 8 Schneekissen (Beobachtung durch Messung des hydrostatischen Drucks) .8 9 Schneeplatte (Beobachtungen durch Gewichtsmessungen) 10 10 Erfassung, bertr

12、agung und Verarbeitung von Daten . 11 11 Faktoren, die die Genauigkeit von stationren Punktmessungen des SWE beeinflussen. 11 12 Faktoren, die speziell die Genauigkeit der Beobachtungen der Schneemasse beeinflussen 12 13 Bewertung des Verfahrens 12 Anhang A (informativ) Auflistung von Verfahren zur

13、Bestimmung des SWE der gesamten Schneedecke. 13 Anhang B (informativ) Stationen zur Erfassung des SWE Messnetze. 14 Anhang C (informativ) Manuelle SWE-Messungen . 15 Anhang D (informativ) Schneekissen. 16 Anhang E (informativ) Schneeplatte. 18 Literaturhinweise . 20 DIN SPEC 1107:2010-05 CEN/TR 1599

14、6:2010 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (CEN/TR 15996:2010) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 318 Hydrometrie“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN und/oder CENELEC sind nicht

15、dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN SPEC 1107:2010-05 CEN/TR 15996:2010 (D) 4 Einleitung Messungen des Wasserwertes der Gesamtschneedecke (SWE) Der Wasserwert der Gesamtschneedecke (SWE, en: Snow Water Equivalent) entspricht der Hhe des Wassers, d

16、ie sich beim Schmelzen der Schneedecke auf einer entsprechenden Grundflche ergeben wrde, und wird blicherweise in Millimeter (mm) angegeben. Die Kenntnis des SWE ist dort, wo Schnee vorkommt zur Schtzung des Gesamtabflusses und zur Hochwasser-Vorhersage in Flusseinzugsgebieten von grundlegender Bede

17、utung. Unabhngig vom gewhlten Verfahren sollten die SWE-Messungen den gesamten SWE im untersuchten Gebiet proportional reprsen-tieren. Der Parameter ist in der Lawinentheorie und bei der Vorhersage der Lawinengefahr sowie bei der Risiko-beurteilung von schweren Schneelasten vorherrschend. Die Entwic

18、klung von SWE-Messungen mittels Satellitensensoren hat die Notwendigkeit der Validierung und Kalibrierung mittels in-situ-Messungen zustz-lich verstrkt. In Anhang A sind Verfahren zur Bestimmung des SWE aufgelistet. Gerte zur Erfassung der Schneemasse In Nordamerika und Europa werden Gerte zur Erfas

19、sung der Schneemasse in groem Umfang eingesetzt. Verschiedene Probleme, die beim Einsatz der Gerte auftraten, fhrten zu einer langsamen Entwicklung der Technik, aber Verbesserungen bei der Gestaltung der Gerte und des Datenmanagements in den letzten Jahren haben das Interesse am Verfahren erhht. Anh

20、ang B enthlt eine Tabelle mit Stations-Messnetzen, die zum Zeitpunkt der Verffentlichung dieses Berichts in Betrieb sind. DIN SPEC 1107:2010-05 CEN/TR 15996:2010 (D) 5 1 Anwendungsbereich Dieser Technische Bericht definiert die Anforderungen an die Verwendung von Gerten zur Erfassung des Wasserwerte

21、s der Gesamtschneedecke unter natrlichen Umweltbedingungen. Er enthlt ausschlielich Wge- und Druckmessverfahren. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei und

22、atierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN ISO 772:2000, Hydrometrische Festlegungen Begriffe und Zeichen (ISO 772:1996) CEN ISO/TS 25377, Leitfaden zu Messunsicherheiten in der Hydrometrie (HUG) (ISO/TS 25377:2007) 3 Begriffe

23、Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach EN ISO 772:2000. 4 Symbole und Abkrzungen In Tabelle 1 sind die in diesem Dokument verwendeten Symbole aufgelistet. Tabelle 1 Symbole Symbol Begriff Einheit SWE Wasserwert der Gesamtschneedecke mm M Schneemasse kg Dichte kg/m3V Volumen m3A F

24、lche m2In Tabelle 2 sind die in diesem Dokument verwendeten Abkrzungen aufgelistet. Tabelle 2 Abkrzungen Abkrzung Begriff SPA Schneedecken-Analysegert (en: Snow Pack Analyzer) GPR Bodenradar (en: Ground-penetrating radar) PVC Polyvinylchlorid DIN SPEC 1107:2010-05 CEN/TR 15996:2010 (D) 6 5 Zweck des

25、 Verfahrens Die Verwendung von Gerten zur Erfassung des Wasserwertes der Gesamtschneedecke ermglicht stationre Einzelpunktmessungen des gesamten SWE und die Aufzeichnung der Vernderungen, die sich infolge der Akkumulation durch weiteren Schneefall oder durch Schmelzen der Schneedecke ergeben. Sind d

26、ie Gerte ordnungsgem an einem Ort montiert, an dem die Schneeakkumulation fr das umgebende Terrain reprsentativ ist, knnen die mit diesem Verfahren gewonnenen Daten zur Vorhersage des Schmelz-wasservolumens verwendet werden. Sie knnen auch zur Berechnung der Auswirkung von schweren Schneelasten auf

27、Bauwerke in diesem Gebiet dienen, zur Lawinenvorhersage oder um Informationen zu Schneemassen im Allgemeinen zur Verfgung zu stellen. 6 Messprinzip Die Masse des auf einem Messgert liegenden Schnees ist quivalent zur Masse des Wassergehalts im Schnee. Die Bestimmung dieser Masse kann durch Messung d

28、es Drucks in einem Schneekissen erfolgen, das mit einer Frostschutzlsung gefllt ist. Dies ist das gebruchlichste Verfahren. Die Schneemasse kann auch mit einer flachen Schneeplatte, die auf Gewichtssensoren montiert ist, ermittelt werden. 7 Operationelle Anforderungen 7.1 Allgemeines Um die Genauigk

29、eit der Messung zu optimieren, sollten Gerte zur Erfassung der Schneemasse mglichst gro sein. Am gebruchlichsten sind Gerte mit einer Grundflche von 2 m2bis 15 m2. Das Messgert sollte waagrecht auf einem stabilen Unterbau montiert sein. Um die Auswirkungen von Scherspannungskonzentrationen am Rand d

30、es Gertes (siehe 12.2) zu verringern, sollte sich die Oberflche auf derselben Hhe wie der umgebende Boden befinden. Um Umwelteinflsse, die zu Fehlern bei der SWE-Messung fhren, auf ein Mindestma zu begrenzen, sollte das Messgert eine geringe Komprimierbarkeit und eine Wrmeleitfhigkeit aufweisen, die

31、 der des umgebenden Bodens entspricht (siehe 12.2). Es wird empfohlen, die Eigenschaften des umgebenden Bodens mittels einer dauerhaften Abdeckung, zum Beispiel mit Tarnnetzen oder Kunstrasen, zu imitieren. Dadurch kann auch verhindert werden, dass nach migen Schneefllen der Schnee vom Messgert gebl

32、asen wird. Die Beeintrchtigung durch Schneeakkumulation am Ort der Messung durch die Messeinrichtung sollte auf ein Mindestma begrenzt sein. Der Standort des Messgertes sollte gut entwssert werden. Es sollte sich kein Fremdwasser auf dem Gert sammeln knnen. Die Einrichtung sollte gegen Strungen durc

33、h Tiere oder unbefugte Personen geschtzt sein. Ntigenfalls knnte die Anlage durch einen Zaun geschtzt werden, aber dieser sollte die Akkumulation und Ablation des Schnees nicht beeintrchtigen. Um den genauen Ort des Messgertes lokalisieren zu knnen, kann dieser mit Referenzstben markiert werden, die

34、 eine angemessene Hhe aufweisen, sodass sie bei der zu erwartenden maximalen Schneehhe noch sichtbar sind. DIN SPEC 1107:2010-05 CEN/TR 15996:2010 (D) 7 7.2 Standortwahl Um einen reprsentativen Aufstellungsort zu finden, sind eingehende Standorterkundungen erforderlich. Um zu verhindern, dass der Sc

35、hnee auf dem Boden durch den Wind wesentlich beeinflusst wird, ist ein Standort wnschenswert, der von Strauchvegetation umgeben ist oder sich in einer Waldlichtung befindet. Dem Wind ausgesetzte Gebiete sollten ebenso vermieden werden wie ausgeprgte Gelndevertiefungen. Der gewhlte Standort sollte si

36、ch in gengender Entfernung zu greren Bumen, Felsvorsprngen und Gebuden befinden, die die natrliche Akkumulation und das Abschmelzen des Schnees stren knnten. Der optimale Abstand zwischen dem Messgert und dem nchsten Hindernis liegt zwischen 2/3 und der dreifachen Hhe des Hindernisses. Die Neigung d

37、es umgebenden Gelndes sollte so beschaffen sein, dass der Einfluss des Schneekriechens am Ort der Messung mglichst gering ist. Der Standort sollte so gewhlt sein, dass das Risiko einer Beeintrchtigung der Anlage durch steigende Wasserstnde vermieden wird. Der Boden sollte eine gute natrliche Entwsse

38、rung ermglichen. Gerte zur Erfassung der Schneemasse befinden sich vorzugsweise an oder in der Nhe einer Klimastation, da bei der Bewertung und Validierung von SWE-Messungen meteorologische Parameter wichtig sind. Wenn die Einrichtung am Standort mit einer externen Energiequelle ergnzt werden muss,

39、kann ein Akkumu-lator verwendet werden, der durch einen Sonnenkollektor aufgeladen wird. In diesem Fall mssen die Sonnenbedingungen bercksichtigt werden. 7.3 Validierung Pltzliche und unerwartete Vernderungen des berwachten SWE knnen die Auswirkungen von Schnee-metamorphosen oder der Bildung oder de

40、m Brechen von Schneebrcken sein, oder von Scherspannungs-konzentrationen am Rand des Messgertes herrhren (siehe Abschnitte 11 und 12). Sie knnen auch Folge eines Lecks im Drucksystem des Schneekissens oder eines defekten Sensors sein. Um Messfehler erkennen zu knnen, ist die Einrichtung eines Kontro

41、llprogramms erforderlich. Es sollten regelmige Kontrollen mittels manueller Messungen des SWE erfolgen, wobei im Abstand von wenigen Metern zum Messgert Proben genommen werden. Nach der Erstinstallation kann die Durchfhrung von regelmigen manuellen Messungen angemessen sein, um die ordnungsgeme Funk

42、tionsweise des Messgertes sicherzustellen. Im Anhang C sind Verfahren fr manuelle Messungen zusammengefasst. Die Erfassung meteorologischer Parameter wie beispielsweise Niederschlag, Lufttemperatur, Windgeschwin-digkeit und Temperatur an der Schneeoberflche und leicht ber dem Boden des Standortes is

43、t zur berprfung der Genauigkeit der berwachung ntzlich. Durch einfache numerische Modellierung des SWE auf der Grundlage der Beobachtungen von beispielsweise Niederschlag und Lufttemperatur kann die Erfassung kontinuierlich bewertet werden. Durch zustzliche Messungen der Schneedeckenhhe in Verbindun

44、g mit dem SWE-Aufzeichnungssystem kann das Leistungsvermgen der SWE-Messungen ebenfalls beurteilt werden. Die Kombination von Messun-gen des SWE und der Schneedeckenhhe kann verwendet werden, um eine Schtzung der Schneedichte herzuleiten (Gleichung (1): mmkgSWEkgmsnow23snowd= (1) Eine berechnete Sch

45、needichte, die auerhalb der typischen Werte liegt, kann als Indikator fr Probleme mit dem Messsystem dienen. Der Hchstbereich fr die Schneedichte liegt zwischen 50 kg m3und 450 kg m3, typische Werte fr die Schneedichte im spten Winter liegen jedoch hufig bei etwa 250 kg m3bis 350 kg m3. DIN SPEC 110

46、7:2010-05 CEN/TR 15996:2010 (D) 8 7.4 Wartung Im Sommer sollte die Einrichtung einschlielich smtlicher Zusatzgerte und Schutzeinrichtungen vor Ort gereinigt, berprft und eine Nullpunktkontrolle durchgefhrt werden. Ferner sollte der Standort selbst auf nderungen kontrolliert werden. Neue Vegetation u

47、nd Hindernisse, die die Messungen beeinflussen knnten, sollten entfernt und die Entwsserung des Standortes darf verbessert werden. 8 Schneekissen (Beobachtung durch Messung des hydrostatischen Drucks) 8.1 Beschreibung Schneekissen zur Bestimmung des SWE wurden in den frhen 1960ern entwickelt. Das Sc

48、hneekissen besteht aus einem flachen Beutel, der vollstndig mit einer Frostschutz-Flssigkeit gefllt ist. Das Kissen sollte ber ein Ventil zum Befllen des Kissens und zum Entfernen von Luftblasen verfgen. Es kann unter-schiedliche Formen und Gren aufweisen und aus verschiedenen Materialien gefertigt

49、sein. Am gebruchlichsten sind Schneekissen, die kreisfrmig, rechteckig oder sechseckig geformt sind und aus UV-bestndigem Butyl, Neoprengummi oder nichtrostendem Stahl bestehen. Die Oberflche des Schneekissens sollte ausreichend gro sein, um die Auswirkungen von Scherspannungen entlang der Rnder des Kissens oder von Brcke