Bedienungsanleitung PQ Salztracer...
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Bedienungsanleitung PQ- Salztracer System 1
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BedienungsanleitungPQ- Salztracer System
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Im folgenden Text sind allgemeine Hinweise und Tipps durch folgendes Symbol gekennzeichnet:
Warnhinweise, welche bei Zuwiderhandlung zu Schäden am Produkt führen können, sind wie folgt gekennzeichnet:
Service Adresse
PROLOGS Handelsgesellschaft mbHWendlingerstraße 29
79111 Freiburg Telefon: 0761/6814753
Version:1810Technische Änderungen vorbehalten!
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFÜHRUNG ....................................................................................................................................................4
2 Ausstattung........................................................................ ...............................................................................5
3 Aufbau Leitfähigkeitssonde........................................................................................................................ 5
4 Technische Daten ......................................................................................................................................... 6
5 Batterieeinbau/ - wechsel..........................................................................................................................7
5.1 Tipps und Warnhinweise Batterieeinbau/-wechsel.........................................................................8
6 Datenspeicher Und Batteriestandzeit.......................................................................................................9
6.1 Tipps und Warnhinweise Datenspeicher und Batterie-Standzeit …..........................................9
7 Wartung... .........................................................................................................................................................10
8 Theoretische Grundlagen Verdünnungsmethode …......................................................................11
9 Praktische Durchführung Verdünnungsmethode …......................................................................13
10 Software (allgemein) …...........................................................................................................................15
10.1 Software-Installation und erste Schritte................................................................................................16
10.2 Kontaktaufnahme......................................................................... .................................................................17
10.3 Uhrzeit synchronisieren............................................................................................... ...............................17
11 Schritt für Schritt Messanleitung (Onlinebetrieb) …............…................................................18
12 Messanleitung (Ofinebetrieb)............................................................................................................26
13 LITERATURVERZEICHNIS..............................................................................................................................29
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1 Einführung
Das PROLOGS PQ – Salztacer System ist ein mobiles Abfussmesssystem mit hochaufösen-
den Leitfähigkeitssonden. Die zugrunde gelegte Tracermethode oder Verdünnungsmethode,
wurde für turbulente Gewässer mit schwer defnierbarem Querschnitt entwickelt. Wir messen
da, wo andere Messmethoden an ihre Grenzen stoßen. Besonders geeignet für die Abfussmes-
sung von Fischaufstiegstreppen, Gebirgsbächen und kleineren, schnell fießenden Gewässern.
Die Abfussdaten können in Echtzeit auf jedem windowsfähigen Tablet oder Laptop dargestellt
werden.
Funkübertragung der Daten bis zu 200 m
Datenspeicherung auch bei Abbruch der Funkverbindung !
Sonde kann auch als „normale“ Leitfähigkeitssonde eingesetzt werden
Vorraussetzungen für ein gutes Messergebnis:
Gleichbleibende Grundleitfähigkeit während der Messung
Konstanter Durchfluss im Fließgewässer während der Messung
Turbulente Strömung
Vollständige Tracerdurchmischung über den gesamten Gewässerquerschnitt (vertikal und lateral)
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2 Ausstattung
3 Aufbau Leitfähigkeitssonde
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Kofer, Leitfähigkeitssonde und Haspel Koferinhalt
USB-FunkstickDer USB-Funkstick macht jedes Windows
fähige Tablet oder Laptop zu einem mobilen
Auslesegerät.
Lf-Sonde(n), Gewichte für Sonden, Pipette,Kalibrierlösung, Messbecher 500ml, Messbecher600ml mit Henkel, Messkolben 500ml, Glasstab,USB-Funkstick und Aufbewahrungsboxen fürabgepacktes Salz oder andere Kleinteile
4 Technische Daten
Technische Daten Leitfähigkeitssonde
Messprinzip 4-Leiter-Technik
Messbereich 0...2000 μS/cm
Aufösung 0,1 μS/cm
MaximaleMessabweichung ± 1 % vom Messwert
Temperaturbereich -5°C ...50°C Prozesstemperatur-20°C ...65°C Umgebungstemperatur
Sonstige Eigenschaften integrierte Temperaturkompensation
Dimensionen Sonde Ø 23mm, Länge 200mm
Material Edelstahl V4A
Dimensionen Datenlogger Ø 23mm, Länge 395mm
Technische Daten Datenlogger
Datenspeicher 4 MB Flashspeicher Bis zu 280 000 Datensätze Ringspeicher
Nahfunk-Schnittstelle 868MHz (lizenzfrei) Reichweite:bis zu 200m (ofenes Feld)
Stromversorgung: Batteriebetrieb 3,6 V Lithium AA
Verbindung zur Sensoreinheit RS485-Datenbus störungssicher
Zeitmessung hoch genaue, batteriegepuferte Echtzeituhr
kein Zeitverlust bei Batteriewechsel
Speicherintervall Ab 1 Sekunde
Onlinemessung Onlinedarstellung ab 1sek Aktualisierungstakt
Parallel zur Datenspeicherung möglich
Software Windows ab Windows 98
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Die Angaben entsprechen den zum Zeitpunkt der Drucklegung vorhandenen Kenntnissen. Änderungen vorbehalten
Version: V1810
5 Batterieeinbau/ - wechsel
Für einen Batterieeinbau / -Wechsel werden zwei 3,6V AA Lithium Batterien benötigt. Neue Batterien können sie über PROLOGS oder in einem Elektronikfachhandel erwerben.
Datenloggergehäuse (Master) wie in Abbildung 4 zu sehen, ca. 3,5 cm unterhalb der Kabeleinführung aufschrauben
Nach dem Erreichen des Gewindeendes und der Freilegung der zwei Dichtungen, kann das Gehäuse, wie in Abbildung 2 zu sehen, bis zum Anschlag nach hinten verschoben werden.
Der Anschlag ist deutlich spürbar, das Gehäuse kann nicht weiter geöfnet werden.
Für die richtige Polung der Batterien beachten sie bitte die Grafk auf der Innenseite des Batteriefaches
Nach dem Einlegen der Batterien, Gehäuse zuschieben und sorgfältig verschließen
Vor dem Zusammenbau muss darauf geachtet werden, dass die Dichtungen und das Gewinde nicht beschmutzt oder beschädigt sind.
Bitte beachten Sie die Hinweise und Warnhinweise auf der folgenden Seite
Batterieeinbau/ -Wechsel
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5.1 Tipps und Warnhinweise Batterieeinbau/ - wechsel l
WARNUNG Bei unsachgemäßem Umgang mit Batterien bestehtBrand- und Explosionsgefahr!
Für einen Batteriewechsel sind keine Werkzeuge nötig! Niemals grobeGewalt anwenden!
Bitte immer nur den für das Gerät vorgesehen Batterietyp verwenden.
Bitte unbedingt auf die korrekte Polung der Batterien achten. Verpolender Batterien kann die Elektronik beschädigen.
Stets fabrikneue Batterien verwenden. Keine gebrauchten und neuenBatterien mischen.
Bitte überprüfen sie nach einem Batteriewechsel die Systemzeit derSonden. Durch dauerhaft leere Batterien kann es unter Umständen zumVerlust der Systemzeit kommen.
Bitte achten Sie darauf, dass die Dichtungen und das Gewinde nichtbeschmutzt oder beschädigt sind.
Achten Sie darauf, dass das Batteriegehäuse komplett geschlossen ist(keine Dichtungen mehr sichtbar).
Bei Bedarf Dichtungen mit Silikonfett ( O-Ringfett) nachfetten.
Entsorgungshinweis zu Akkus und Batterien:
Jeder Verbraucher ist nach der deutschen Batterieverordnung gesetzlich zur Rückgabe aller gebrauchten Batterienverpfichtet. Eine Entsorgung über den Hausmüll ist verboten. Alte Batterien und Akkus können bei denöfentlichen Sammelstellen der Gemeinden und überall dort abgegeben werden, wo Batterien der betrefenden Artverkauft werden. Sie können die von uns gelieferten Batterien auch nach Gebrauch an folgende Adressezurücksenden:
PROLOGS Handelsgesellschaft mbHWendlingerstraße 2979111 Freiburg
Die schadstofhaltigen Batterien sind mit dem oben gezeigten Symbol gekennzeichnet, um auf das Hausmüll-Entsorgungsverbot hinzuweisen.
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6 Datenspeicher und Batterie-Standzeit
Datenspeicher
Der verbaute Datenspeicher ist als Ringspeicher konzipiert und erfasst standardmäßig 250.000 Datenpaare. Ein Datenpaar besteht aus:
Datum, Uhrzeit, Leitfähigkeit und Temperatur.
Wenn der Datenspeicher voll ist, werden sukzessive die ältesten Messdaten überschrieben. (In der Auswertungssoftware berechnete Endergebnisse werden nur Lokal auf der Festplatte des verwendeten Laptops gespeichert)
Batterie-Standzeit
Die Standzeit ist abhängig von dem gewählten Messintervall (siehe Tabelle 1).
Die Nahfunk-Schnittstelle befndet sich standardmäßig im Ruhezustand und wird erst durch eine Ausleseanfrage für 5 min. aktiv. Der Stromverbrauch im Ruhezustand ist vernachlässigbar gering.
Online Messungen über einen längeren Zeitraum erhöhen den Stromverbrauch undverkürzen die Standzeit.
Hinweis: Mit neuen Batterien können ca. 30 Versuche im Onlinebetrieb durchgeführt werden
Tabelle 1: Batterie-Standzeit und Datenspeicherkapazität bei täglichem Auslesen.
Gültig für zwei Kanäle (Druck und Temp.)
6.1 Tipps und Warnhinweise Datenspeicher und Batterie-Standzeit St
Achtung Datenverlust: Abhängig von dem gewählten Messintervall kanndie vorgegebene Speicherkapazität des Datenspeichers vor Ablauf derStandzeit überschritten werden. Wenn nicht vorher ausgelesen wird,kann es zu Datenverlust von älteren Messwerten kommen
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Messintervall
1 Stunde 10 Jahre 28 Jahren
10 Minuten 7,5 Jahre 5 Jahren
5 Minuten 5,7 Jahre 2,5 Jahren
1 Minute 1,9 Jahre 0,5 Jahre
10 Sekunden 4,6 Monate 28 Tage
1 Sekunde 14 Tage 2,8 Tage
DurchschnittlicheStandzeit
Max. DatenspeicherkapazitätErreicht nach ca. :
7 Wartung
Nach einem Batteriewechsel, bei Bedarf Dichtungen mit Silikonfett (O-Ringfett)nachfetten.
Eingangsöfnungen von Temperatursensor und Leitfähigkeitssensor sauber halten.Verunreinigung mit warmen Seifenwasser spülen, bitte nicht mechanisch reinigen!
Für eine eventuelle Rekalibration senden Sie die Sonde bitte an den Lieferanten zurück.
Bei Beschädigungen des Kabelmantels, die Sonde nicht mehr inGebrauch nehmen, umgehend aus dem Wasser entfernen und zumService einschicken.
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8 Theoretische Grundlagen Verdünnungsmethode
Bei dem PROLOGS PQ- Salztracer System wird die, von Allen und Taylor (1923) für Abfussmessungen
entwickelte Salz-Verdünnungsmethode angewandt. Hierbei wird eine defnierte Menge Salz als Markie-
rungsstof (Tracer) an einer Injektionsstelle in das Gewässer gegeben und anschließend deren Verdün-
nung nach dem Durchfießen einer bestimmten Messstrecke bestimmt. Bei einem puls-oder schwallarti-
gen Eintragen des Tracers handelt es sich um die sogenannte Integrationsmethode, welche häufg bei
einem nicht laminarem Fließverhalten des Gewässers und unregelmäßigen Durchfussquerschnitten ver-
wendet wird. Hier beschriebene Empfehlungen für die Durchführung und Auswertung der Abfussmes-
sungen orientieren sich an der Arbeitsanleitung Pegel-und Datendienst Baden-Württemberg (LFU, 2002)
und dem Handbuch für Abfussmengenbestimmung der Landes-Hydrologie- und Geologie der Schweiz
(Spreafco und Gees, 1995) sowie an Untersuchungen von Rieckermann et al. (2005) und Payn et al.
(2009).
Schaubild Salzverdu nnungsmethode
Für die Durchführung der Abfussmessungen kann handelsübliches Kochsalz (NaCl) als Tracer verwendet
werden. Natriumchlorid ist der am häufgsten genutzte Salztracer, da er preiswert, leicht zu handhaben,
einfach messbar und toxikologisch unbedenklich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich NaCl nahezu ideal
verhält und als konservativer Tracer weder der Sorption, noch dem photolytischen Abbau unterliegt. Der
Salzverdünnungsmethode liegt die Tatsache zugrunde, dass sich die Verdünnung der eingespeisten Tra-
cermenge proportional zum Abfuss verhält (LFU, 2002). Dies gilt jedoch nur bei einer vollständigen
Durchmischung des Markierungsstofes mit dem fießenden Wasser. Die Verdünnung der Tracer Kon-
zentration wird nicht direkt über die Salzkonzentration, sondern indirekt über die elektrische Leitfähig-
keit gemessen. Anschließend kann über die gemessene elektrische Leitfähigkeit die resultierende
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Durchgangskurve für die Abfussbestimmung integriert werden. Eine Eichgerade ermöglicht dann den
Rückschluss von der gemessenen Leitfähigkeit auf die vorliegende Salzkonzentration. Dabei wird die
Steigung der Eichgerade als Eichkoefzient (α) für die Umrechnung der gemessenen elektrischen Leitfä-
higkeit in die Salzkonzentrationen verwendet. Für die Erstellung der Eichgrade wird dem Bach ein def-
niertes Eichvolumen entnommen und die Hintergrundleitfähigkeit mit der verwendeten Leitfähigkeits-
sonde gemessen. Anschließend wird durch die schrittweise Zugabe einer bestimmten Menge NaCl-
Lösung die Ionenkonzentration und damit die elektrische Leitfähigkeit erhöht. Sind der Eichkoefzient
und damit der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Salzkonzentration bekannt, kann mit der Ein-
speisung des Tracers und der Aufzeichnung der Durchgangskurve begonnen werden. Sobald sich die
Hintergrundkonzentration des Gewässers erneut an der Messsonde eingestellt hat, kann der Abfusswert
durch das Integrieren der Tracer Durchgangskurve und des Mischungsverhältnis zwischen Salz und
Wasser, wie folgt ermittelt werden:
mit: Qi: Abflusswert aufgrund der Messergebnisse der Sonde in [l/s]
M: eingespeiste Salzmenge [mg]
α: Steigung der Eichgeraden
t0: Zeit zu Beginn des Tracerdurchganges
t1: Zeit am Ende des Tracerdurchganges
Lf1: Leitfähigkeit des Wassers nach der Salzeingabe [µS/cm]
Lf0: Hintergrundleitfähigkeit [µS/cm]
dt: Messintervall [s]
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9 Praktische Durchführung Verdünnungsmethode
Wir empfehlen bei der Durchführung eines Salzversuches nach folgendem Schema vorzugehen:
Vorbereitung und Abwiegen der defnierter Tracermengen im Labor (z.B Tüten oder
Behälter mit 100g oder 200g Salz)
Laptop laden (Onlinebetrieb)
Sonden programmieren (Ofinebetrieb)
Feldeichung / Kalibrierung: Erstellung der Eichbeziehung
Lösen des Tracers in Bachwasser
Positionierung der Leitfähigkeitssonden an den Messpunkten
Auswahl der Durchmischungsstrecke
Einspeisung des gelösten Salzes vor der Durchmischungsstrecke am Injektionspunkt
Lassen Sie sich von unserer Software durch den Versuch führen (Onlinebetrieb)
Auswertung der Messdaten im Büro (Ofinebetrieb)
Tipp: Für das Lösen und das Einspeisen des Tracers wird ein Eimer oder ähnliches benötigt (nicht im
Lieferumfang enthalten)
1. Vorbereitung im Labor
Der jeweiligen Feldarbeit geht eine kurze Vorbereitung im Labor voraus. Hierbei wird die
entsprechenden Tracermengen abgewogen und verpackt. Es wird empfohlen mindestens die
doppelte Salzmenge vorzubereiten, falls der Versuch im Feld wiederholt werden muss, weil die
ursprüngliche Salzmenge zu hoch oder zu gering war für eine gute Versuchsdurchführung. Im
Falle einer Versuchswiederholung an der gleichen Messstelle muss zwischen den Versuchen eine
genügende Wartezeit eingeplant werden, damit die Hintergrundleitfähigkeit wieder ihren
Ursprungswerte erreicht hat. Sollte die mitgelieferte Kallibrierlösung aufgebraucht sein, muss
eine Eichlösung mit 10 g NaCl in 1 l destilliertem Wasser mit Hilfe einer Feinwaage erstellt
werden.
2. Vorbereitung Messgeräte
Bitte überprüfen Sie den Ladezustand Ihres Laptops, und die Batterien in den Sonden. Die
Messwerte können Vorort direkt per Funk (868 MHz) auf einen Rechner übertragen und mit der
zugehörigen Software der Firma PROLOGS live analysiert werden (Onlinebetrieb) Sollten Sie sich
für den Ofinebetrieb entscheiden, muss das Zeitprofl der Sonden Programmiert werden.
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3. Erstellen der Eichbeziehung (Kalibrierung):
Bevor die Leitfähigkeitssonden an ihren Messstandorten installiert werden können, muss für
jedes Messgerät eine Eichbeziehung erstellt werden. Hierfür werden exakt 500ml Bach-
wasser entnommen (zum genauen Abmessen des Eich-Volumens befndet sich ein 500ml
Messkolbenkolben im Kofer) und die NaCl-Konzentration und damit auch die Leitfähigkeit durch
die schrittweise Zugabe von 1000 µl der im Labor angefertigten NaCl-Lösung mit einer
Konzentration von 10 g l -1 erhöht (hochgenaue µl Pipette ist im Lieferumfang enthalten). Dadurch
können die Eichfaktoren durch eine lineare Regression zwischen Leitfähigkeit und
Konzentration von NaCl im Wasser für jede Sonde ermittelt werden.
4. Positionierung der Leitfähigkeitssonden:
Ausgehend von einer vollständigen Durchmischung des Salzes mit dem Bachwasser spielt die
Positionierung der Messsonde im Messquerschnitt keine Rolle.
Für die Aufzeichnung der Tracerdurchgangskurven sollten trotzdem zwei voneinander
unabhängig messende Leitfähigkeitssonden verwendet werden. Die Sonden sollten räumlich
voneinander getrennt im Bachquerschnitt installiert werden.Die Verwendung von mehreren
Leitfähigkeitssonden erlaubt die Überprüfung der vollständigen Durchmischung des Tracers und
erhöht somit die Genauigkeit des Messergebnisses.
5. Auswahl der Durschmischungsstrecke:
Um eine vollständige Durchmischung zu gewährleisten, sollte eine geeignete Durchmischungs-
strecke zwischen der Impfstelle und dem Messwertgeber eingehalten und ein möglichst
turbulenter Gewässerabschnitt gewählt werden. Die Länge der Durchmischungsstrecke hängt
dabei von den vorherrschenden Fließbedingungen ab. Generell gilt, dass sich die Durchmischung
mit zunehmender Durchmischungsstrecke verbessert. Eine lange Durchmischungsstrecke birgt
aber auch das Risiko eines zu starken Tracerverlustes, was die Genauigkeit der Messung negativ
beeinfussen kann.
6. Salzeinspeisung (Impfung):
Die gewählte Tracermenge wird in einem Kunststofeimer mit Bachwasser vollständig aufgelöst.
Die Salzlöslichkeit beträgt ~300 g l -1 . Anschließend wird die Salzlösung schwallartig (Dirac'scher
Stoss) dem Gewässer vollständig beigegeben.
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10 Software (allgemein)
Die jeweils aktuellste Software können sie im Internet herunterladen. Aktuell unter:
http://www.prologs.eu/Download/Prologs.zip
Die Software kann unter allen Windows-Versionen ab Win98 installiert werden.
Für die Installation wird ein PROLOGS-USB-Sendemodul benötigt.
Bitte halten sie diesen für die folgende Installation bereit.
Die Abfussmessung kann "Online", als auch "Ofine" durchgeführt werden.
Bei einer "Online" Messkampagne werden die Messdaten in Echtzeit auf einen Laptop übertragen und graphisch dargestellt.
Bei einer "Ofine" Messkampagne können die Sonden im Auto oder im Büro vorprogrammiert werden. Danach werden sie in den Bachlauf installiert, und Messen selbständig im vorprogrammierten Profl. Dies ist eine sehr interessante Möglichkeit, insbesondere bei schlechtem Wetter.
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10.1 Software-Installation und erste Schritte
Laden Sie die Zip-Datei mit der Software unter dem oben genannten Link herunter.
Kopieren Sie den Inhalt der zip-Datei in einen neuen Programmordner z.B. : "C:\Programme\Prologs". (Der Ordner muss nicht zwingend unter Programme gespeichert werden.)
Installation des USB-Modul Treibers: Schließen Sie das PROLOGS USB-Modul an den PC an, unter Windows beginnt die
Installation des Treibers automatisch. (Der Treiber ist in manchen Windows-Versionen bereits enthalten, dann entfällt dieser Schritt).
Start der Software Prologs.exe (oder erstellen sie eine Verknüpfung auf den Desktop).
Defnieren sie den verwendeten COM-Port in der PROLOGS Software unter: "System/Einstellungen/COM-Port".
Diese Information hierzu fnden Sie in der Windows-Systemsteuerung unter: "Systemsteuerung/System/Hardware/Geräte- Manager/Anschlüsse (COM und LPT)"
Tragen sie die Seriennummer(n) der Sonde(n) ein: "System/Einstellungen/Sondenliste" (Neue Seriennummer eintragen und "Hinzufügen", …). Die Seriennummern stehen aufden jeweiligen Sonden.
Defnieren sie die Daten-Speicherpfade unter "System/Einstellungen/Speichern" (Pfad eintragen und "Übernehmen", …). Für Windows-Versionen ab Windows Vista sollte dieserDatenordner nicht im Programmteil gespeichert werden, da dieser Ordner im Windows-Explorer nicht direkt sichtbar sind. Erstellen sie den Messdatenordner zum Beispiel unter "Eigene Dateien"
Die Installation ist jetzt beendet und die ersteKontaktaufnahme mit den Sonden kann erfolgen: "Kontaktaufnahme/Gesamte Sensornetz" oder "Einzelsonde"
Salzverdünnungs-Software freigeschalten ,"System/Einstellungen/Menü anpassen"
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10.2 Kontaktaufnahme
Vor jeglicher Programmierung oder Datenauslesung muss der Kontakt mit den Sondenhergestellt werden.
Sie haben die Möglichkeit mit einer einzelnen Sonde oder mit mehreren Sonden gleichzeitigKontakt auf zu nehmen.
Kontaktaufnahme/Einzelsonde"
Auswahl der Sonde(n) (durch gedrückter STRG Taste können mehrere Sonden ausgewählt werden)
10.3 Uhrzeit Synchronisieren / Uhrzeit umstellen n
Uhr Synchronisieren
Nach der "Kontaktaufnahme" mit einer oder mehreren Sonden, gehen Sie in der Menüleiste auf "Sondeneinstellungen/Uhr synchronisieren".
Wählen Sie die Sonden aus die Sie synchronisieren möchten. Jetzt können Sie wählen, obSie die Sonden manuell- oder mit der PC-Zeit synchronisieren möchten.
Hinweis: Es werden nur die Sonden angezeigt, mit denen Sie Kontakt aufgenommen haben (Kapitel 7.2). Um alle Sonden aus ihrem Messnetz gleichzeitig zu Synchronisieren, wählen Sie bitte bei der Kontaktaufnahme „Gesamte Sensornetz" aus.
Uhrzeit umstellen (Sommer-/Winterzeit)Gehen Sie in der Menüleiste auf "Sondeneinstellungen/Uhr synchronisieren".Wählen Sie die Sonden aus, die Sie synchronisieren möchten. Jetzt können Sie wählen, ob Sie die Sonden manuell- oder mit der PC-Zeit synchronisieren möchten.
Hinweis: Vorsicht bei der Synchronisierung der Uhrzeit während einer laufenden Messkampagne! Die Zeit für die nächste Messung ist nach der Programmierung des Mess-profles im Datenlogger fxiert. Durch die Änderung der Uhrzeit während einer laufenden Messkampagne kann es so unter Umständen zu einer Datenlücke kommen.
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a-Anzeige aller erreichbaren Messsonde(n), mit ihrerBatteriespannung und der aktuellen Kanalliste
b-Die Messkanäle eines Datenloggers können aktiviertoder deaktiviert werden. Auswahl des Kanals in deroberen Liste, und "Kanal aktivieren". Achtung: Diesdarf nicht während einer Messkampagne erfolgen.
c-Möglichkeit einer "Status"-Abfrage, falls erwünscht
a
b c
11 Schritt für Schritt Messanleitung (Onlinebetrieb)
1. Kontaktaufnahme mit den LeitfähigkeitssondenKapitel 10.2 , Seite 17
2. Uhrzeit Synchronisation Kapitel 10.3 , Seite 17
3. Aktivierung und Öfnen der Salztracer- SoftwareDie Auswertesoftware befndet sich im Prologs-Menüunter "Online/Salzverdünnungsversuch(Durchfussmessung)".
Sollte die Salzverdünnungs Software aktuell nicht sichtbar sein (Auslieferungszustand der Software), so muss diese im Prologs-Menü freigeschaltet werden, unter "System/Einstellungen/Menü anpassen".
4. Salzversuch startenZum Starten eines neuen Salzversuches, klicken Sie bitte auf: „ Neuer Versuch“ und vergeben Sieein Projektnamen.
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Messanordnung
5. Gewässerquerschnitt eintragen
"Gewässerquerschnitt": Dieser wird für die Berechnung der empfohlenen Salzmenge verwendet. Bitte tragen Sie Gewässerbreite und mittleren Pegelstand ein (geschätzt).
„Eichkoefzient (falls bekannt)“: Bei mehreren aufeinanderfolgenden Versuchen an dergleichen Messstelle, und unter der genau gleichen Bedingungen kann ein bereits ermit-telter Kalibrierwert eingetragen werden. In diesem Fall entfällt der Schritt "Kalibrierung".
6. Sondenanzahl festlegen: Für das weitere Vorgehen ist es wichtig die Anzahl der verwendetenSonden einzutragen
7. Sonden in Tabelle eintragen
Sonde(n) auswählen: Um eine Sonde auswählen zu können, muss vorher mit dieser Sonde Kontakt aufgenommen werden (siehe Schritt 1)
„Abstand vom Ufer“: Ungefähre Position der Sonden im Bachbett in % der Breite.Beispiel: Sonde befndet sich in Bachmitte = 50%, zwei Sonden befnden sich gleich weitentfernt von der Bach Mitte und dem Ufer = 25% und 75%.
„Wichtung des Messergebnisses“: (Bei der Verwendung von mehreren Sonden kann d a sErgebnis gewichtet werden. Achtung: Die Summe aller Wichtungen muss genau 100% ergeben
Daten durch „ Daten in Tabelle übernehmen“ in Tabelle übernehmen und den Vorgangfür weitere Sonden wiederholen
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet...
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K alibrierung (Erstellung der Eichbeziehung)
Bevor die Leitfähigkeitssonden an ihren Messstandorten installiert werden können, muss für jedesMessgerät eine Eichbeziehung erstellt werden. Hierfür werden exakt 500ml Bachwasser entnommen unddie NaCl-Konzentration und damit auch die Leitfähigkeit durch die schrittweise Zugabe von 1000 µl derim Labor angefertigten NaCl-Lösung mit einer Konzentration von 10 g l -1 erhöht.
8. Praktische Vorbereitung (Kalibrierung)
Entnahme von ca. 500 ml Bachwasser (Messbecher mitHenkel) Exaktes Abmessen von 500 ml Eichvolumen aus dementnommenen Bachwasser (Messkolben 500ml) Platzierung der Sonden im zweiten Messbecher. Zugabedes Eichvolumens in den Becher mit den Sonden. Füreinen besseren Stand kann der Messbecher im Schaum-stof des Kofers platziert werden. Vorbereitung der Pipette und Eichlösung (10g NaCl /l)
9. „Kalibrier-Parameter“ eintragen: Um mit der Erstellung der Eichbeziehung zu beginnen,müssen die Werte aus Schritt 8 (siehe oben) eingetragen werden ( Wassermenge des Messkol-bens, Pipettenvolumen, Konzentration der Salzlösung).
Hinweis: Bei abweichenden Konzentrationen der Kalibrierlösung (Standard: 10g NaCl /l), muss derverwendete Wert in der Software eingetragen und geändert werden, da es sonst zu einer Fehlinterpreta-tion kommen kann.
Tipp: Eintragungsfehler: In diesem Fall kann die Kalibriertabelle über den Button "Kalibriertabelle neu berechnen" berichtigt werden.
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10. „Kalibrierung „ ( Erstellung der Eich/Kalibriertabelle): Der erste Messpunkt der Kalibriertabelle(mit einem Kalibrierwert von "0" - original Bachwasser) kann mit einem Klick auf die Buttons"Aktuelle Messung", sowie "Kalibrierpunkt übernehmen" aufgenommen werden.
11. Schrittweises erhöhen der Leitfähigkeit : Um die Leitfähigkeit zu erhöhen, wird mit Hilfe der beiliegenden Pipette, ein vorher festgelegtes Volumen (Standard: 1000 µl) der Kalibrierlösung inden Messbecher pipettiert. Mittels des beigelegten Rührstabes wird das Wasser solangegerührt bis eine gute Durchmischung erzielt wird. Danach wird abermals mit einem Klick auf dieButtons "Aktuelle Messung", sowie "Kalibrierpunkt übernehmen", die zweite Kalibrierzeile indie Kalibriertabelle eingetragen.
Tipp: Überprüfung der vollständigen Durchmischung: Klicken Sie hierfür häufg hintereinander aufden Button „ Aktuelle Messung“ und übernehmen Sie den Kalibrierpunkt erst dann in die Tabelle, wennsich der Leitfähigkeitswert nicht mehr ändert.
Anschließend wird dieser Vorgang (pipettieren, rühren, „Aktuelle Messung“, „Kalibrierpunktübernehmen“) so oft wie nötig wiederholt, bis die Kalibrierkurve erstellt ist. Bei einemunbekannten Bach, wird eine Verdoppelung der Hintergrundleitfähigkeit oder zumindest eineErhöhung von mindestens 200 bis 300µS/cm empfohlen.
Tipp: Richtig pipettierenAußerhalb der Flüssigkeit drückt man den Knopf der Pipette bis zum ersten Druckpunkt, lässt ihn dann inder Flüssigkeit wieder los, um die Flüssigkeit aufzusaugen und drückt den Knopf anschließend bis zumzweiten Druckpunkt durch, um die aspirierte Lösung möglichst gründlich aus der Pipettenspitze zu ver-drängen.
12. Kontrolle der Eichgeraden: Über den Reiter "Graphik", kann die Güte der Eichgeraden kontrolliert werden. Wenn diese keine Gerade ist, so muss die gesamte Kalibrierung unter Umständenwiederholt werden.
13. Berechnung Eichkoefzient: Wenn die Eichgrade in Ordnung ist, kann der Eichkoefzient
berechnet und übernommen werden: Button "Eichkoefzient Berechnen und übernehmen"
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet..
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Positionierung der Leitfähigkeitssonden, Durchmischungsstrecke
14. Positionierung der Leitfähigkeitssonden im Gewässer: (Siehe Kapitel 9, Seite 14):Um die Sonden zu beschweren können die mitgelieferten Gewichte an den Sonden montiertwerden .
15. Festlegung der Durchmischungsstrecke: (Siehe Kapitel 9, Seite 14) Vor dem Tracereintragsollte eine geeignete Injektionsstelle gefunden werden (Anfang der Durchmischungsstrecke).
Tracereintrag
16. Vorbereitung (Tracereintrag)
Abschätzung der benötigten Salzmenge : Anhand der Rahmenbedingungen vor Ortkann über „Tracereintragsberechnung (optional)“ die zu verwendende Salz -menge abgeschätzt werden (Übernahme der Werte aus „Messanordnung“). Die benö-tigte Fließgeschwindigkeit muss geschätzt werden. Dieses Feature ist rein optional, unddient lediglich als Richtwert.
Tracer in Bachwasser lösen: Die gewählte Salzmenge wird in einem Kunststofeimermit Bachwasser vollständig aufgelöst. Die Salzlöslichkeit in Wasser beträgt ~300 g l -1 .
Festlegung der Durchmischungsstrecke: (Siehe Kapitel 9, Seite 14)
Tipp: Es empfehlt sich, das Salz schon während der Kalibrierung in einem Eimer Bachwasser zu lösen.
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18. Messtakt programmieren: „Online-Messtakt“: Messfrequenz in der die Änderung der Leitfähigkeit detektiert undgespeichert wird (Je höher die Zeitliche aufgelöst desto genauer das Endergebnis)„Messdauer nach Start“: Um ein ungewolltes Weiterlaufen der sekündlichen Messungen zu verhindern, kann hier der Zeitpunkt festgelegt werden wann die Messungen stoppen sollen (wenn kein Vorversuch gemacht wurde, empfelt es sich die Zeitspanne etwasgroßzügiger zu wählen).„Auslesetakt (Aktualisierung)“: Gibt an, wie häufg die Darstellung auf dem Display indem folgenden Fenster „ Messungen“ aktualisiert wird (je höher der Takt, desto höherder Batterieverbrauch)
19. Messung starten: Durch einen Klick auf „ Online Start “ wird die Messung im Onlinemodusgestartet.
20. Tracerinjektion: Schwallartiges Einbringen der benötigte Salzmenge in das Gewässer. (Siehe Kapitel 9, Seite 14)
21. Tracermenge und Injektionszeitpunkt in Software vermerken: Unter „Tracermenge“ muss Zeitpunkt und Menge des Tracereintrags notiert werden.
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet.
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Messungen
In diesem Fenster baut sich die Tracerdurchgangskurve automatisch als Graphik und als Tabelle auf. NachAblauf der zuvor defnierten Messzeit, stoppt die Messung automatisch. Diese kann allerdings auchmanuell durch den Button "Online Ende" beendet werden.
22. Messung und Durchgangskurve beobachten: Wird die Durchgangskurve sauber aufgezeichnet,ist die Erhöhung der Leitfähigkeit hoch genug, wird das Maximum der Kurve gut abgebildet, wird die Hintergrundkonzentration wieder erreicht ...?
23. Messung beenden: Zum beenden der Messung kann der Button "Online Ende" benutztwerden. Oder es wird die zuvor defnierten Messzeit abgewartet. (Die Warnung: „Die Messungstartet nicht mehr automatisch“ kann mit Enter bestätigt werden.
Tipp: Die Messung kann beendet werden, sobald die angezeigten Werte die Hintergrundleitfähigkeitdes Gewässers erreicht haben und die gesamte Tracerwolke vorbeigezogen ist.
Der Warnhinweis „Sonde Antwortet nicht“ erscheint: Eventuell befndet sich der Laptop außerhalb derReichweite oder die Funkverbindung wurde gestört → Betätigen Sie die Entertaste und nähern Sie sichder Sonde.
Hinweis: Laptop geht aus oder die Verbindung bricht ab: Warten Sie die zuvor defnierten Messzeitab, die Daten werden trotzdem in dem Datenspeicher der Sonde gespeichert. Lesen Sie die Dateneinfach im Büro aus. Verfahren Sie in diesem Fall wie beim Ofinebetrieb (siehe Kapitel 12, Seite 26).
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet.
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Auswertung
24. Auswertungsbereich defnieren (Von-Bis):
Startzeit und Endzeit defnieren: Als Erleichterung bei der Defnition der Anfangs undEndpunkte, empfehlen wir diese graphisch zu ermitteln. Hierfür wird mittels des Button"Werte aus Graphik", in die graphische Darstellung gewechselt. Klicken Sie auf denAnfangspunkt der Messkampagne (ein erstes Kreuz wird sichtbar). Klicken Sie danach aufden Endpunkt der Durchgangskurve (ein zweites Kreuz wird sichtbar). Nach der End-punktmarkierung wechselt die Anzeige automatisch wieder ins Auswertefenster.
Anschließend werden die Parametrierungswerte in die untenstehende Tabelle, mittelsdes Button "Werte in Tabelle übernehmen", übernommen. Wiederholen Sie diesen Vor-gang bei mehreren Sonden bzw. Messpunkten. Oder wenn Sie sich bei dem Setzten vonStart- und Endzeitpunkt nicht sicher sind.
25. Berechnung der Durchfusswerte: Mit einem Klick auf den Button "Auswertung berechnen",werden die Durchfusswerte, sowie die mittlere Geschwindigkeit, für jede Sonde separat berech-net. Die Anzeige erfolgt in der Tabelle. Anhand der vordefnierten Wichtung wird nun ebenfallsder berechnete Durchfuss angezeigt.
Hinweis: Interpretation und Gültigkeit des Messwertes:Bei der Nutzung von zwei oder mehr Sonden sollten die Durchfusswerte aller Sonden sehr nah beieinan-der liegen, ansonsten ist die Validität der Messergebnisse in Frage zu stellen.
Sollte die Hintergrundleitfähigkeit während des Versuches großen Schwankungen unterliegen, so mussdie Validität der gesamten Durchfussmessung in Frage gestellt werden.
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird das Protokoll angezeigt und die Messergebnisse gespeichert
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12 Messanleitung (Ofinebetrieb) NBei einer "Ofine" Messkampagne können die Sonden im Auto oder im Büro vorprogrammiert werden.Danach werden sie in den Bachlauf installiert, und Messen selbständig im vorprogrammierten Profl. DieAufgezeichnete Tracerdurchgangskurve kann dann im Büro ausgelesen werden und mit der SalztracerSoftware ausgewertet werden.
Vorbereitung im Büro:
1. Kontaktaufnahme mit den Leitfähigkeitssonden Siehe Kapitel 10.2 , Seite 17
2. Sonden programmieren
Programmierung per Zeitprofl:
Im Menü unter "Programmieren/Nach Profl/Einzeilig" können sie ein einfaches Messprofl mit konstantem Messtakt eingeben sowie Start und Ende der Messung festlegen.
Hinweis: Die Übernahme des neuen Zeitprofls erfolgt erst durch die Bestätigung mit dem Button "Neu Programmieren" !
Salzversuch durchführen
Lösen des Tracers in Bachwasser: Siehe Kapitel 9, Seite 14
Positionierung der Leitfähigkeitssonden an den Messpunkten: Siehe Kapitel 9, Seite 14
Auswahl der Durchmischungsstrecke: Siehe Kapitel 9, Seite 14
Einspeisung des gelösten Salzes vor der Durchmischungsstrecke am Injektionspunkt.Warten bis sich die Hintergrundleitfähigkeit wieder eingestellt hat und die Tracerwolke dieMessstelle vollständig passiert hat.
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a- Auswahl der Messsonde(n)
b- Erstellung des Zeitprofls (Startzeit, Taktzeit, und Endzeit)
c- Übernahme der Werte in denDatenlogger mit "Neu Programmieren"
a
c
b
Zurück im Büro
4. Kontaktaufnahme mit den leitfähigkeitssonden: Siehe Kapitel 10.2, Seite 17
5. Programmablauf beenden: Im Menü unter "Programmieren/Programm jetzt Stoppen" können sie die aktuelle Programmausführung im Datenlogger unterbrechen, wiederaufnehmen, oder beenden.
Tipp: Diese Funktion ist besonders wichtig am Ende einer Messkampagne, wenn bei der Programmierung das Enddatum weit entfernt und/oder der Messtakt eng gewählt wurde, um eine unnötige Datenaufzeichnung zu verhindern (Batterieverbrauch, unnötige Daten, …).
6. Auslesen der Messdaten: Im Menü unter "Auslesen/Auslesen als Datei" könnend die Messdaten aus dem Datenlogger ausgelesen werden und als Datei gespeichert werden.
Auswertung des Salzversuches (Ofinebetrieb)
7. Öfnen der Salztracer- SoftwareDie Auswertesoftware befndet sich im Prologs-Menü unter "Online/Salzverdünnungsversuch (Durchfussmessung)".
8. Neues Projekt starten: Zum starten eines neuen Salzversuches, klicken Sie bitte auf: „ Neuer Versuch“ und vergeben Sie ein Projektname.
9. Sondenanzahl festlegen: Für das weitere Vorgehen ist es wichtig die Anzahl der verwendetenSonden einzutragen
10. Sonden in Tabelle eintragen
Sonde(n) auswählen: Um eine Sonde auswählen zu können, muss vorher mit dieserSonde Kontakt aufgenommen werden (siehe Schritt 4)
„Wichtung des Messergebnisses“: (Bei der Verwendung von mehreren Sonden kann dasErgebnis gewichtet werden. Achtung: Die Summe aller Wichtungen muss genau 100% ergeben.
Eichkoefzient eintragen: Unter „ Eichkoefzient (falls bekannt)“ .Bei mehreren aufeinanderfolgenden Versuchen an der gleichen Messstelle, und unter der genau gleichenBedingungen (Hintergrundleitfähigkeit, Temperatur, …) kann ein bereits ermittelter Kalibrierwert eingetragen werden.
Daten durch „ Daten in Tabelle übernehmen“ in Tabelle übernehmen und den Vorgangfür weitere Sonden wiederholen
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet.
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11. Tracermenge und Injektionszeitpunkt :Unter „Tracermenge“ müssen Zeitpunkt und Menge des Tracereintrags notiert werden.
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet.
12. Datei einlesen : Lesen Sie die unter Schritt 6 gespeicherte Datei ein indem Sie auf die drei Punkte neben dem Button „ Pfad“ klicken. Und bestä-tigen Sie die ausgewählte Messreihe mit „ Übernehmen“ Wiederholen Sie diesen Schritt wenn Sie mehr als eine Sonde verwenden .
Mit einem Klick auf „Weiter“ wird der nächste Schritt eingeleitet.
Auswertungsbereich defnieren (Von-Bis):Startzeit und Endzeit defnieren: Als Erleichterung bei der Defnition der Anfangs undEndpunkte, empfehlen wir diese graphisch zu ermitteln. Hierfür wird mittels des Button"Werte aus Graphik", in die graphische Darstellung gewechselt. Klicken Sie auf denAnfangspunkt der Messkampagne (ein erstes Kreuz wird sichtbar). Klicken Sie danach aufden Endpunkt der Durchgangskurve (ein zweites Kreuz wird sichtbar). Nach der End-punktmarkierung wechselt die Anzeige automatisch wieder ins Auswertefenster.
Anschließend werden die Parametrierungswerte in die untenstehende Tabelle, mittelsdes Button "Werte in Tabelle übernehmen", übernommen. Wiederholen Sie diesen Vor-gang bei mehreren Sonden bzw. Messpunkten. Oder wenn Sie sich bei dem Setzten vonStart- und Endzeitpunkt nicht sicher sind.
13. Berechnung der Durchfusswerte: Mit einem Klick auf den Button "Auswertung berechnen",werden die Durchfusswerte, sowie die mittlere Geschwindigkeit, für jede Sonde separat berech-net. Die Anzeige erfolgt in der Tabelle. Anhand der vordefnierten Wichtung wird nun ebenfallsder berechnete Durchfuss angezeigt.
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11 Literaturverzeichnis N
Day, T. J. (1977). Field procedures and evaluation of a slug dilution gauging method in mountainstreams. Journal of Hydrology (New Zealand), 16(2).
Gees, A et al. (1995): Abfussmessungen nach dem Verdünnungsverfahren. Verbesserung der Messung. Wasser, Energie, Luft. 87 Jg. 1995, Heft 9, Baden.
Harvey, J. W., Wagner, B. J., & Bencala, K. E. (1996). Evaluating the reliability of the stream tracer approach to characterize stream‐subsurface water exchange. Water Resources Research, 32(8), 2441-2451.
Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg(2002): Arbeitsanleitung Pegel- und Datendienst Baden-Württemberg, Durchfussermittlung mit der Salzverdünnungsmethode, 2002, 66 Seiten.
Payn, R. A. et al. (2009). Channel water balance and exchange with subsurface fow along a mountain headwater stream in Montana, United States. Water Resources Research, 45(11).
Rieckermann, J., Borsuk, M., Reichert, P., & Gujer, W. (2005). A novel tracer method forestimating sewer exfltration. Water resources research, 41(5).
Schmadel, N. M., Neilson, B. T., & Stevens, D. K. (2010). Approaches to estimate uncertaintyin longitudinal channel water balances. Journal of Hydrology, 394(3), 357-369.
Spreafco, M. (1994). Handbuch fu r die Abfussmengenbestimmung mittelsVerdu nnungsverfahren mit Fluoreszenztracer. Landeshydrologie und-geologie, Bern.
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