Pegel

mini|Rheinpegel Maxau bei Karlsruhe (km 362) mini|Pegelanzeige der Passer vor Meran mini|Pegelhaus an der Oder bei Ratzdorf

Ein Pegel ist eine Einrichtung zur Feststellung des Wasserstandes in Flüssen, Kanälen und anderen Gerinnen, in Seen und im Meer. Er kann aus einer einfachen Pegellatte bestehen, im erweiterten Sinne bezeichnet „Pegel“ auch die Messstelle als Ganzes. Die genaue Definition ist für Deutschland in der Pegelvorschrift der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) festgelegt.

mini|Pegel an der Weser in Bremerhaven

Begriffsklärung Das Wort Pegel stammt von niederdt. pegel „Eichstrich“ aus mittellateinisch pagella „Messlatte“ und ist etymologisch verwandt mit „Peilen“ (vgl. auch niederländisch peil ‚Pegel‘), dem Messen einer Richtung.

Umgangssprachlich wird „Pegel“ auch metonymisch für den Wasserstand selbst verwendet. Am Pegel wird aber nur der Pegelstand gemessen, aus dem sich der Wasserstand (Wasserhöhe für einen repräsentativen Abschnitt des Gewässers) ableiten lässt.

In der Hydrometrie wird auch die gesamte Messstelle als „Pegel“ bezeichnet. Man unterscheidet zwischen Pegel an oberirdischen Gewässern und Grundwassermessstellen. In der Schifffahrt wird unterschieden zwischen Brückenpegel, Binnenpegel (Flüsse und Seen) und Küstenpegel (Meer).

Bestimmte Pegelstände dienten auch als Orientierungshöhe für die Landesvermessung (z. B. Amsterdamer Pegel, Wiener Null, Kronstädter Pegel usw.). Nach der ersten Höhenfestlegung (z. B. durch den Normalhöhenpunkt 1879) sind Höhenangaben der Landesvermessung aber von Wasserspiegelschwankungen unabhängig. An die Abhängigkeit von einem Wasserstand erinnert dann nur noch das Wort Pegel im Namen.

Geschichte mini|Das Nilometer bei Assuan ist der älteste bekannte Pegel. Die Messung von Wasserständen reicht lange zurück. Bereits die alten Ägypter haben mit mehreren Nilometern den Pegelstand am Nil gemessen, um diese Informationen bei der Bewirtschaftung ihrer Felder zu nutzen.

In Europa kamen Pegelmessungen an Fließgewässern im Hochmittelalter auf, als sich das vorindustrielle Mühlenwesen entwickelte und die Wasserentnahme einer rechtlichen Grundlage bedurfte. So waren die zunehmend verbreiteten, stärkeren mittelschlächtigen Wasserräder in ihrer Leistung von der Stauhöhe abhängig und anfällig auf Rückstau im Unterwasser. Anrechte auf Stauhöhen führten zwischen den Gewerken zu Konflikten. Ein Beispiel ist der Mühlpfahl, ein Pfahl zur Kontrolle der vorgeschriebenen Stauhöhe (Stauziel) des Mühlwassers. Die Aufgabe der Mühlpfähle wurde durch Haimmarken ersetzt, die die bewilligte Stauhöhe genau markieren und in den amtlichen Wasserbüchern vermerkt werden.

Die ersten regelmäßigen und dokumentierten Beobachtungen der Wasserstände im Hochwasserschutz in Deutschland gehen bis zum Anfang des 18. Jahrhunderts zurück. Am Pegel Magdeburg (heute: Magdeburg-Strombrücke) wurde bereits 1655 der Ablauf des Februarhochwassers an der Elbe dokumentiert. Seit dem Jahr 1727 liegen dort Wasserstandslisten in ununterbrochener Folge vor. Damit ist der Pegel Magdeburg die längste kontinuierlich dokumentierte Wasserstandsreihe Deutschlands.Bundesanstalt für Gewässerkunde (Hrsg.) (2020): Historische Abflussdaten für die Elbe – Ableitung von Tagesabflüssen am Pegel Magdeburg-Strombrücke im Zeitraum von 1727 bis 1890}. Koblenz: Bundesanstalt für Gewässerkunde (Mitteilungen, 34). (PDF, 2,77 MB) Weitere Pegel mit lange zurückreichenden Zeitreihen sind an der Elbe Meißen seit 1775 und Dresden seit 1776 (Christian Gottlieb Pötsch) und am Rhein Erfelden seit 1. Juli 1797.

Früher dienten mittlere Pegelstände an großen Flüssen auch als lokaler Höhenbezug für die Höhenmessung – etwa beim Kölner Pegel (Rhein) oder beim Wiener Null (Donaukanal).

Die von Eytelwein ausgearbeitete Pegelinstruktion vom 13. Februar 1810 ist die erste bekannte Dienstanweisung über Pegel. Sie wurde am 14. September 1874 aktualisiert und präzisiert, galt aber weiterhin nur für Preußen. Erst die Pegelvorschrift vom 14. September 1935 stellte die Wasserstandsbeobachtung in Deutschland auf eine einheitliche Grundlage. Sie wurde mit Erscheinen für die Länder Preußen, Anhalt, Bremen, Braunschweig, Hamburg, Lippe, Lübeck, Mecklenburg, Oldenburg, Saarland und Schaumburg-Lippe verbindlich und ab 6. Juli 1936 auch für die süddeutschen Länder Baden, Bayern, Hessen, Sachsen, Thüringen und Württemberg eingeführt.

Grundlagen rechts|400px Der Wasserstand eines stehenden oder fließenden Gewässers wird in Deutschland immer als cm am Pegel ausgegeben und darf nicht verwechselt werden mit der Wassertiefe.

Pegelnullpunkt Der Pegel benutzt als Bezugsgröße den Pegelnullpunkt. Der Pegelnullpunkt wird möglichst über der Sohle, aber unter dem niedrigsten, über eine lange Zeit gemessenen Wasserstand festgesetzt, damit auch bei niedrigem Wasserstand keine negativen Werte auftreten (über der Sohle).

In Deutschland wird im Küstenbereich einheitlich ein Pegelnullpunkt verwendet, der bei der Einrichtung auf NHN minus 5 Meter festgelegt wird. Dieser ist nicht identisch mit dem Seekartennull, welches seit 2005 auf den örtlich niedrigsten astronomischen Gezeitenwasserstand (lowest astronomical tide, LAT) festgelegt ist.

Wasserstand mini|Pegellatte in einem Stausee Der Wasserstand (Pegelstand) ist die Höhe des Wasserstandes direkt an der Pegellatte. Er wird allgemein in Zentimeter (cm) angegeben und kann direkt an der Messlatte oder an dem Messgerät abgelesen werden. Der Messbereich beträgt meist wenige Meter. Für wichtige Wasserstände gibt es festgelegte Abkürzungen, z. B.:

MW: Mittlerer Wasserstand ist der durchschnittliche Wasserstand, gemessen in einer bestimmten Zeitspanne (1 bis 10 Monate oder mehr Jahre). MNW: Mittlerer Niedrigwasserstand oder Mittleres Niedrigwasser ist der gemittelte niedrige Wasserstand in einer bestimmten Zeitspanne in einem Gewässer. MHW: Mittlerer Hochwasserstand oder Mittleres Hochwasser ist der gemittelte hohe Wasserstand in einer bestimmten Zeitspanne in einem Gewässer, das von der Tide betroffen ist. NNW: Niedrigster Niedrigwasserstand oder Niedrigstes Niedrigwasser ist der niedrigste jemals gemessene Wasserstand. HHW: Höchster Hochwasserstand oder Höchstes Hochwasser ist der höchste jemals gemessene Wasserstand. HSW: Höchster Schifffahrtswasserstand ist der höchste Wasserstand, bei dem Schifffahrt betrieben werden darf.

Wasserspiegel Der Wasserspiegel errechnet sich aus der Höhe des Pegelnullpunktes plus des Wasserstands über dem Pegelnullpunkt:

Wasserspiegel DHHN2016 Höhenstatus 170 (früher m + NN) = Höhe Pegelnullpunkt + Wasserstand über Pegelnull. In Deutschland wird der Pegelnullpunkt als Deutsches Haupthöhennetz 2016 (DHHN2016, Höhenstatus 170), in Österreich wird Triest Höhe über Adria (m.ü.A.) angegeben und in der Schweiz bezieht sich der Nullpunkt auf den Repère Pierre du Niton (RPN) im Genfer See. In Frankreich ist der Nullpunkt bezogen auf den Pegel in Marseille (mètres au-dessus du niveau de la mer), in Italien auf den Pegel in Genua (metri sul livello del mare).

Wassertiefe Die Wassertiefe wird entweder direkt gemessen durch Peilungen mit Echolot oder Peilschiffen oder über den Pegelstand und Gewässerpeilpläne (Geländemodell) berechnet.

Die Wassertiefe in Fließgewässern und Binnengewässern ist die Differenz zwischen Wasserstand im Höhensystem DHHN2016 und der Gewässersohle. Die Wassertiefe von Küstengewässern ist die Differenz zwischen Meeresboden im Höhensystem DHHN2016 und dem Seekartennull plus der Gezeitenhöhe.

Durchfahrtshöhe Die Durchfahrtshöhe ist die Differenz zwischen Wasserstand und Brückenunterkante. Diese Differenz wird mancherorts durch Brückenpegel direkt angezeigt. Vertical Clearance ist die Mindestdurchfahrtshöhe zwischen mittlerem Hochwasser und Brückenunterkante.

Örtliche Einmessung Die Pegelstationen werden im Allgemeinen ins System der Landeskoordinaten eingebunden, wodurch auch genaue geografische Koordinaten vorliegen. Diese Vermessung erfolgt meist durch örtliche Einmessung von drei Festpunkten, die dem Pegel zugeordnet sind oder auch durch genaue Messungen mit PDGPS-Systemen.

Küstenpegel Küstenpegel stehen an Meeresküsten, Meerespegel stehen weiter außerhalb oder schwimmen als Messboje im Meer. Feste Pegel sind gleich aufgebaut und funktionieren gleich wie die Flusspegel. Schwimmende Pegel messen den Wasserstand georeferenziert, z. B. mit einem Global Positioning System (GPS).

Siehe auch: Mareograf

Messung der Tide mini|Eine Messstelle am tideabhängigen Hafen an der Krückau in Elmshorn Die Tide, also die Wasserstandsänderungen bei Ebbe und Flut, wird mit Küsten- und Meerespegeln gemessen. Aus dem Verlauf der Messergebnisse (Ganglinie) wird eine Vorhersage für die Tide berechnet. Diese Vorhersagen werden in Gezeitentafeln und Tidenkalendern für den Ort des Pegels veröffentlicht.

Messung der Höhe über Meer

Berechnung der Wassertiefe Die Wassertiefe wird für die Küstenschifffahrt auf das Seekartennull bezogen. In tidenarmen Gewässern (Tide < 30 cm) entspricht das Seekartennull in den meisten Ländern dem mittleren Wasserspiegel. In Tidengewässern wird die Wassertiefe auf LAT bezogen. In einigen Ländern wird die Wassertiefe auf andere Definitionen des Seekartennull bezogen, beispielsweise auf das Springniedrigwasser. Alle diese gemittelten Wasserstände werden aus langjährigen Beobachtungen der Pegelstände berechnet. Siehe dazu: Gezeitenrechnung.

Binnenpegel mini|Pegel der Weser in Hann. Münden Binnenpegel stehen an Flüssen, Kanälen und Seen. Sie dienen der Schifffahrt und der Hydrologie und messen den aktuellen Wasserstand. Der Pegelstand gibt – abhängig von Lage und Form des Untergrundes und gegebenenfalls in Verbindung mit dem dort festgestellten Gleichwertigen Wasserstand (GlW) – Auskunft über die Wassertiefe. Die zeitliche Veränderung des Pegelstandes gibt Auskunft über die zu erwartende Schiffbarkeit und über eine mögliche Hochwasser-Gefahr. Bei Flüssen ist jeder Flussabschnitt einem Bezugspegel zugeordnet, dem sogenannten „Richtpegel“. Ebenso bei größeren Seen.

Hochwassermarken Hochwassermarken beziehen sich immer auf einen zugehörigen Richtpegel, beziehungsweise den dort gemessenen Pegelstand. Von der daraus ableitbaren Wassertiefe ist die Befahrbarkeit durch Schiffe abhängig und deren Beladungsmöglichkeit. Vom Wasserspiegel direkt abhängig ist die Überschwemmungsgefahr durch Hochwasser. Durch dabei beschleunigte Strömung und veränderte seitliche Begrenzung der Flussbette ist die Schiffbarkeit begrenzt. In Deutschland ist auf Binnenwasserstraßen die Begrenzung durch Verordnungen festgelegt.

Hochwassermarke I 40px

Wird am Richtpegel die Hochwassermarke I erreicht, beginnen für den entsprechenden Gewässerabschnitt die ersten Einschränkungen. Diese sind von Gewässer zu Gewässer unterschiedlich und abhängig von der Höhe des Ufers (Freibord), der Damm-. bzw. Deichhöhe, von der Technologie der Schiffe, deren Größe, Geschwindigkeit, Abladetiefe und Wellenschlag. Der betroffene Abschnitt kann auch ganz gesperrt werden.

Hochwassermarke II 40px

Bei Überschreiten der Hochwassermarke II am Richtpegel ist die Wasserstraße für die gesamte Schifffahrt bis auf wenige Ausnahmen gesperrt.

Hochwassermarke III Bei Überschreiten der Hochwassermarke III (sofern vorhanden) am Richtpegel wird die Schifffahrt untersagt, weil dann die Strömungsgeschwindigkeit ein sicheres Manövrieren nicht mehr zulässt.

HSW = Höchster Schifffahrtswasserstand Dieser Begriff wurde für die Bundesrepublik Deutschland auf dem Internationalen Schifffahrtskongress 1953 in Rom vom Bundesverkehrsministerium festgesetzt. Häufig wird die Abkürzung HSW falsch mit „höchster schiffbarer Wasserstand“ übersetzt. International lautet das Äquivalent High Navigation Level (HNL), bzw. im Französischen Haut-Niveau-Navigable (HNN).