Um die Wassermenge eines Baches, die Restwassermenge oder die Schüttung einer Quelle grob zu bestimmen (z.B. für Dosierungen oder zur Beurteilung der Wasserführung), wird in der Feldarbeit die Überschlagsrechnung herangezogen. Wir brauchen oft keine fünf Nachkommastellen, sondern ein schnelles, belastbares Gespür für die Größenordnung, um ökologische Katastrophen zu verhindern oder technische Anlagen (wie Dosierstationen) nicht völlig falsch einzustellen. Diese hat zwar keine wissenschaftlichen Präzision, sondern dient einer Plausibilitätsprüfung. Sie hilft zu unterscheiden, ob 100 Liter oder 500 Liter pro Sekunde fließen – ein Unterschied, der über Leben und Tod der Fischbrut entscheiden kann.
Methodik der Durchflussermittlung
Je nach Größenordnung des Gewässers oder der Entnahmestelle kommen zwei unterschiedliche Verfahren zur Anwendung, um die Wassermenge (Q) festzustellen:
Die visuelle Referenz (Gefühlswerte)
Um ein Gespür für Mengen zu bekommen, hilft der Vergleich mit vertrauten Objekten:
- 1-2 Liter/Sekunde: Ein handelsüblicher Gartenschlauch bei vollem Druck.
- 10 Liter/Sekunde: Ein großer Putzeimer, der in genau einer Sekunde voll ist.
- 100 Liter/Sekunde: Entspricht etwa dem Inhalt einer Standard-Badewanne, die jede Sekunde geleert wird.
- 1.000 Liter/Sekunde (1 m3/s): Ein kompakter PKW (z.B. ein VW Golf) aus purem Wasser, der jede Sekunde an einem vorbeirauscht.
Die Ausliter-Methode (Direkte Messung)
Bei Quellen oder sehr kleinen Gerinnen ist dies die präziseste „grobe“ Methode. Wenn das Wasser über eine Kante fällt (z.B. ein Rohr oder ein kleiner Wasserfall), fängt man es in einem Gefäß mit bekanntem Volumen auf. Diese Methode wird bei geringen Durchflussmengen angewandt (z. B. Quellen, kleine Zuläufe, Ausleitungen bei Fischzuchtanlagen). Sie ist die präziseste Form der Messung.
- Vorgehen: Das gesamte fließende Wasser wird in einem Gefäß mit bekanntem Volumen (Kübel, Trog, Messbecher) aufgefangen.
- Messung: Mit einer Stoppuhr wird die Zeit (t) gemessen, bis das Gefäß voll ist.
Plausibilitäts-Check: Füllt sich ein 10-Liter-Eimer in 2 Sekunden, fließen 5 l/s. Braucht er 20 Sekunden, sind es nur 0,5 l/s.
Die „3-Schritte-Schnellschätzung“
Wenn es darauf ankommt, nutzen wir die „Schritt-Stock-Methode“:
- Schritt (Breite & Tiefe): Man geht dazu das Ufer ab, wie breit das Wasser ist (1 Schritt \ 0,75m). Schätzt die mittlere Tiefe (geht das Wasser bis zum Knöchel, Knie oder zur Hüfte?).
- Stock (Geschwindigkeit): Ein Stück Holz einwerfen. Geht es so schnell wie man gemütlich gehen kann (1 m/s) oder muss man rennen (> 2 m/s)? Dies ist der Klassiker für Bäche. Man misst die Zeit, die ein schwimmendes Objekt (ein Stock oder Korken) für eine abgesteckte Strecke benötigt.
- Kopf (Die Rechnung): * Fläche (Breite x Tiefe)
- x Geschwindigkeit
- x Sicherheitsabschlag 0,8 (für die Reibung am Boden)
- x 1000 = Liter/s
Warum ist das für uns wichtig
Das Wissen um den Durchfluss ist die Basis für:
- Verdünnungschecks: „Darf der Anrainer sein Poolwasser ablassen?“ (Ein 50 m3 Pool in einen Bach mit 10 l/s ist eine Katastrophe, in einen Bach mit 500 l/s ev. verkraftbar).
- Störungsmeldungen: Wenn ein Kraftwerksbetreiber das Wasser reduziert, können wir rasch abschätzen: „Hier fließen nur noch 50 Liter, das ist weit unter dem üblichen Maß.“
- Bei Quellen spricht man fachlich nicht nur vom „Durchfluss“, sondern von der Quellschüttung. Diese ist oft die lebenswichtige Basis für Brutstockanlagen oder die Speisung von Aufzuchtbächen.
Überschlagsrechnung – Rechteckiges Profil
Diese Berechnung ist anzuwenden bei künstlichen und „begradigten“ Gerinnen mit senkrechten Seitenwänden. Durch die glatten Oberflächen (Beton, Holz oder glattes Mauerwerk) ist die Reibung geringer, was bei der Wahl des Korrekturfaktors berücksichtigt werden kann.
Die Formel
In der Hydrologie und Wasserwirtschaft steht das Symbol Q für den Abfluss (oder Durchfluss).
Genauer gesagt beschreibt Q die Wassermenge, die pro Zeiteinheit durch einen bestimmten Querschnitt (zum Beispiel den Bach oder das Fluder) fließt. Das Q leitet sich vom lateinischen Wort „Quantitas“ (Menge) ab. In technischen Formeln ist es das Standardzeichen für den Volumenstrom.
Die gängigen Einheiten für Q sind:
- m3/s (Kubikmeter pro Sekunde) – bei größeren Gewässern.
- l/s (Liter pro Sekunde) – bei kleineren Bächen oder in der Fischzucht (Brutrinnen).
Formel: Q = b x h x v x k
- b: Breite des Gerinnes (Meter)
- h: Tiefe: Wasserstandshöhe (Meter)
- v: Geschwindigkeit: Gemessene Oberflächengeschwindigkeit (m/s)
- k: K-Faktor Korrekturfaktor (bei glatten Fludern 0,85 bis 0,9, bei rauem Mauerwerk 0,8)
Tabelle zur Ermittlung des Durchflusses ($Q$)
(*) Annahme: Korrekturfaktor k = 0,8 bereits eingerechnet
| Breite (m) | Tiefe (m) | Geschwindigkeit (m/s) | Durchfluss (l/s) (*) | Durchfluss (m3/s) (*) |
| 0,5 | 0,1 | 0,2 | 8 | 0,008 |
| 1,0 | 0,2 | 0,5 | 80 | 0,080 |
| 2,0 | 0,3 | 0,5 | 240 | 0,240 |
| 3,0 | 0,5 | 0,8 | 960 | 0,960 |
| 5,0 | 1,0 | 1,0 | 4.000 | 4,000 |
Praktisches Vorgehen vor Ort
- Fläche (A) bestimmen: Man wähle eine Stelle mit möglichst gleichmäßigem, rechteckigem Profil. Messe die Breite und die durchschnittliche Tiefe.
- Geschwindigkeit (v) messen: Markiere eine Strecke von 10 Metern. Stoppe die Zeit, die ein schwimmendes Objekt (z.B. ein Stück Rinde) für diese Strecke benötigt.
- Rechnung: 10 Meter / Sekunden = v
- Ergebnis: Multipliziere Fläche x Geschwindigkeit x 0,8. Um von m3/s auf Liter pro Sekunde zu kommen, multipliziere das Ergebnis mit 1.000.
Beispiel Traunkirchner Mühlbach
Breite 3 m x Tiefe 0,3 m x Geschwindigkeit 0,7 m/s x K-Faktor 0,8 x 1000 = 504 Liter/s = 0,5 m3/s
Beispiel Fluder in Lauffen
Breite 3,2 m x Tiefe 1,5 m x Geschwindigkeit 0,7 m/s x K-Faktor 0,9 = 3,024 Liter/s = 3 m3/s
Da natürliche Bäche selten perfekt rechteckig sind, ist zu vermerkt, dass dies eine Schätzung ist. Bei unregelmäßigen Profilen (trapezförmig oder natürlich gewunden) liegt der reale Wert oft ca. 10–20 % unter dem rechteckig berechneten Wert.
Durchflussberechnung: Trapezförmiges Profil
Bei einem Trapezprofil unterscheidet sich die Sohlenbreite (unten) von der Wasserspiegelbreite (oben). Zur Ermittlung des Querschnitts (A) wird der Mittelwert beider Breiten herangezogen.
| Breite oben (b1) | Breite unten (b2) | Tiefe (h) | Geschw. (v) | Durchfluss (l/s) |
| 1,5 m | 0,5 m | 0,3 m | 0,3 m/s | 72 |
| 2,5 m | 1,5 m | 0,5 m | 0,5 m/s | 400 |
| 4,0 m | 2,0 m | 0,8 m | 1,0 m/s | 1.920 |
In der Feldarbeit – besonders bei Gewässerberichten, Bachbegehungen oder im Fall von Gewässerverunreinigungen – hat man selten ein präzises Messgerät (wie einen Ultraschall-Flügel) dabei. Die Überschlagsrechnung ist daher das wichtigste Werkzeug für einen Bewirtschafter und ein Fischereischutzorgan, um schnell und verlässlich zu einer Entscheidungsgrundlage zu kommen.
Prinzip der Überschlagsrechnung in der Feldarbeit
Die Beurteilung von Strömung und Durchfluss vor Ort dient der schnellen Einschätzung von:
- Ökologischen Mindestwasserführungen (reicht das Wasser für die Fische noch aus?).
- Dosierungen (wie viel H2O2 oder andere Mittel werden benötigt?).
- Schadensbeurteilungen (wie stark wird ein eingeleiteter Schadstoff verdünnt?).
Diese Methode bringt nur ein Anhaltspunkt, aber sie reicht völlig aus, um im Einsatzprotokoll festzuhalten: „Der Durchfluss wurde überschlägig mit ca. 800 l/s ermittelt.“ Das ist wesentlich professioneller als die Angabe „es war recht wenig Wasser“.
Weitere Informationen
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„Ein überschlagene Berechnung ist besser als eine ratlose Miene.
Wer misst, handelt als Sachverständiger; wer rät, bleibt Laie.“
