Messgeräte am Pegel: Die Latte ist die Wahrheit, die Technik liefert den Takt.

Wer bei PEGELONLINE einen Wasserstand abruft, sieht eine Zahl in Zentimetern mit Uhrzeit. Hinter dieser Zahl steht eine Messkette aus Pegellatte, Messwertgeber, Datensammler und Datenfernübertragung, für die Bund und Länder gemeinsame Regeln haben: früher die Pegelvorschrift, heute das Pegelhandbuch der LAWA. Dieser Beitrag erklärt die gängigen Messverfahren, wie genau sie sind, wo ihre typischen Schwächen liegen und warum am Ende immer noch eine einfache Messlatte den Ton angibt.

Markus Lischwe · Lesezeit etwa 11 Minuten · Fachlich geprüft: November 2026 · Datenstand PEGELONLINE: 07.11.2026

Die Grundlage: von der Pegelvorschrift zum Pegelhandbuch

Wie in Deutschland Pegel gebaut, betrieben und ausgewertet werden, regelt seit 1935 die Pegelvorschrift; weitere Auflagen folgten 1950, 1978 und 1997. Die fünfte Auflage gab die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Januar 2018 unter neuem Namen heraus: „Leitfaden zur Hydrometrie des Bundes und der Länder, Pegelhandbuch“. Es wurde „als Fortschreibung der Pegelvorschrift (4. Auflage 1997) erarbeitet“ und ist eine technische Richtlinie, die Bund, Länder oder Dritte verbindlich einführen können (LAWA 2018, Vorwort). Wer heute „Pegelvorschrift“ sagt, meint in der Sache meist dieses Handbuch.

Das Pegelhandbuch besteht aus fünf Teilen: Teil A ist der Stammtext mit den Grundsätzen, Teil B behandelt Wasserstände und Durchflüsse im Binnenbereich, Teil C Daten und Kenngrößen im Binnenbereich, die Teile D und E dasselbe für die Küste. Als rechtliche Grundlagen nennt der Stammtext das Wasserhaushaltsgesetz, die Wassergesetze der Länder und das Bundeswasserstraßengesetz (LAWA 2018, A.1). Der Rest dieses Beitrags folgt im Wesentlichen den Abschnitten A.3, A.4, B.4 und C.1.

Die Pegellatte: Bezug für alles andere

Der wichtigste Satz über Pegeltechnik steht gleich am Anfang des Stammtexts: „Die Wasserstandsmessstelle besteht grundsätzlich aus einem Lattenpegel“, und dieser „bildet den Referenzwasserstand aller weiteren Wasserstands-Messsysteme“ (LAWA 2018, A.3.2). Der Lattenpegel besteht in der Regel aus der Pegellatte und drei Pegelfestpunkten, über die seine Höhe geprüft wird. Jedes elektronische Gerät am Pegel ist also nur eine Ergänzung, und seine Werte müssen zur Latte passen. Die Überschrift dieses Beitrags spitzt das bewusst zu: Die Latte ist der Bezugswert, aber nicht fehlerfrei. Auch ihre Ablesung hat eine Unsicherheit, und die Latte selbst kann aus ihrer Solllage geraten, wie die folgenden Absätze zeigen.

Pegellatten gibt es als senkrechte Latten an Ufermauern, Spundwänden, Brückenpfeilern oder in Pegelschächten, als Schrägpegel in geböschten Ufern mit entsprechend verzerrter Teilung, als Treppenpegel an der Wange einer Pegeltreppe und als Staffelpegel aus mehreren Latten übereinander, die von unten nach oben römisch nummeriert werden. Die Latten sollen zweifarbig sein, die Teilung beträgt in der Regel 1 oder 2 cm (LAWA 2018, B.4.2.1). Die Ablesung hat je nach Lage eine Unsicherheit von 0,5 cm bei ruhigem Wasser oder im Schacht und von 1 cm an einer senkrechten Latte in der Strömung.

Die Höhe der Latte selbst wird regelmäßig gegen die Festpunkte geprüft; der Richtwert für dieses Kontrollintervall beträgt zwei Jahre. Liegt die Latte im Binnenbereich mehr als 1 cm falsch, genügt es nicht, die Werte rechnerisch zu korrigieren: Die Latte muss in ihre Solllage zurück (LAWA 2018, A.3.4.3). Typische Ursachen für eine Fehllage nennt das Handbuch ebenfalls: Hochfrieren und Setzungen. Abgelesene Werte haben eine hohe Vertrauenswürdigkeit und dienen als Referenz für die Korrektur der automatisch registrierten Werte (LAWA 2018, C.1.1).

Ein Pegel ganz ohne Technik wird nach dem Handbuch in der Regel mindestens einmal täglich abgelesen, bei Hochwasser zusätzlich so oft, dass der Scheitel erfasst wird; angegeben wird mindestens auf den Zentimeter genau (LAWA 2018, A.4.2).

Der Schwimmerpegel: bewährte Mechanik im Schacht

Der Schwimmerpegel ist das klassische selbstregistrierende Verfahren. Ein Schwimmkörper liegt in einem Pegelschacht oder Rohr, das über ein Verbindungsrohr mit dem Gewässer verbunden ist; nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren stellt sich darin derselbe Wasserstand ein wie im Fluss. Ein Schwimmerseil, gespannt durch ein Gegengewicht oder eine Feder, überträgt die Bewegung auf ein Schwimmerrad, das sie früher mechanisch auf Papier, heute elektronisch über einen Winkelkodierer mit Datensammler aufzeichnet (LAWA 2018, B.4.2.2).

Die Bauregeln zeigen, worauf es ankommt. Der Schwimmer sollte nicht kleiner als 15 cm im Durchmesser sein, für präzise Messungen können 30 cm und mehr nötig sein. Der Schachtboden soll mindestens 30 cm unter dem niedrigsten zu erwartenden Wasserstand liegen, weil sich Schlamm absetzt und das Gegengewicht nicht aufsetzen darf. Das Verbindungsrohr soll mindestens 20 cm Durchmesser haben, ohne Gefälle liegen und möglichst nah an der Pegellatte münden. Gut gebaut und gewartet erreicht ein Schwimmerpegel eine Messunsicherheit von 0,2 bis 0,4 cm (ebenda).

Die Schwächen liegen in der Mechanik und im Schacht. Ein langes oder zugesetztes Verbindungsrohr verzögert und dämpft schnelle Wasserstandsänderungen; Schacht und Zulauf müssen gespült werden und können im Winter zufrieren (LAWA 2018, Tabelle B.4-1). Das Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Weser-Jade-Nordsee beschreibt den Wandel: Die Aufzeichnung mit Schwimmerpegeln „hat sich über Jahrzehnte bewährt“, aber durch das Alter sei es schwierig, bei Reparaturen Ersatzteile zu bekommen. Das Amt rüstet deshalb auf berührungslose Verfahren ohne mechanische Bauteile um, auf Radarabstandsmessung und geführte Mikrowelle.

Druck statt Schwimmer: Einperlpegel und Drucksonde

Zwei Verfahren messen nicht die Lage der Wasseroberfläche, sondern den Druck der Wassersäule über einem Punkt unter Wasser. Dieser hydrostatische Druck hängt von der Höhe der Wassersäule und von der Dichte des Wassers ab; bei konstanter Dichte ist er proportional zum Wasserstand (LAWA 2018, B.4.2.3). Für die Wassersäule $h$ über dem Messpunkt gilt

mit dem hydrostatischen Druck $p$, der Dichte des Wassers $\rho$ und der Fallbeschleunigung $g$. Die Dichte ändert sich mit Temperatur, Salz- und Schwebstoffgehalt, und genau das ist die systematische Schwäche beider Verfahren: Eine Dichteänderung kann nicht oder nicht vollständig erfasst werden (LAWA 2018, Tabelle B.4-1).

Beim Einperlpegel presst ein Kompressor Druckluft durch eine Leitung bis zu einer Ausperlöffnung unter Wasser, manchmal wird auch Stickstoff aus Druckflaschen verwendet. Der Druck, der nötig ist, damit Luft austritt, ist ein Maß für die Wassersäule über der Öffnung und wird von einem Druckmessumformer ausgewertet. Der Vorteil: Im Gewässer liegen nur Leitung und Mundstück, die Messtechnik selbst steht trocken. Die Leitung muss mit stetigem Gefälle zur Öffnung und frostfrei verlegt sein, sonst verfälschen Kondenswasser oder Eis die Messung. Undichte Leitungen, Geschiebe oder Kalk an der Öffnung und hohe Fließgeschwindigkeiten führen zu systematischen Abweichungen. Bei fachgerechter Wartung liegt die Unsicherheit zwischen 0,5 und 1 cm (LAWA 2018, B.4.2.3).

Die Drucksonde misst den Druck dagegen in einem geschlossenen Sensor, der in einem Rohr im Gewässer oder im Pegelschacht liegt, und wandelt ihn in ein elektrisches Signal um. In der Gewässerkunde sind heute piezoresistive oder kapazitiv-keramische Sensoren üblich. Auf die Sonde wirkt die Summe aus dem Druck der Wassersäule und dem Luftdruck; der Luftdruck muss zur Wasserstandsermittlung abgezogen werden (LAWA 2018, B.4.2.4). Dafür gibt es zwei Bauweisen. Eine belüftete Sonde hat im Kabel ein dünnes Belüftungsröhrchen, über das sie mit dem Luftdruck verbunden ist; sie erfasst so unmittelbar nur den Druck der Wassersäule (USGS 2010). Eine nicht belüftete Sonde, eine Absolutdrucksonde, misst dagegen den gesamten Druck; bei ihr wird der Luftdruck getrennt gemessen und rechnerisch abgezogen (LAWA 2018, B.4.2.4). Wie wichtig das ist, zeigt eine Überschlagsrechnung mit einer angenommenen Dichte von 1.000 kg/m³ und der Normfallbeschleunigung von rund 9,81 m/s²: Ändert sich der Luftdruck um 10 hPa, also um 1.000 Pa, entspricht das

also rund 10 cm scheinbarer Wasserstandsänderung, wenn der Luftdruck nicht ausgeglichen wird. Weitere Fehlerquellen sind Temperatur, Kalk und Ocker: Eine verkalkte Sonde wird unempfindlicher und zeigt zu niedrige Werte, und ohne ausreichende Temperaturkompensation können je nach Hersteller systematische Abweichungen bis zu 15 cm auftreten. Mit geeigneten, temperaturkompensierten Sonden sind Unsicherheiten von 0,2 bis 1 cm erreichbar. Weil Kabel im Außenbereich Überspannungen einfangen können, brauchen Drucksonden in der Regel einen Blitzschutz (LAWA 2018, B.4.2.4).

Radar: berührungslos von oben

Der Radarpegel misst ohne Bauteile im Wasser. Der Sensor hängt über dem Gewässer, meist an einer Brücke, einem Messsteg oder einem Ausleger, sendet ein Mikrowellensignal nach unten und misst die Laufzeit bis zur Wasseroberfläche und zurück. In der Hydrometrie werden überwiegend Puls-Radargeräte eingesetzt. Gemessen wird damit ein Abstand, ein sogenannter Abstich; über die bekannte Höhe des Sensors ergibt sich der Wasserstand. Luftdruck und Lufttemperatur beeinflussen Mikrowellen kaum, eine Kompensation ist deshalb nicht nötig. Der Sensor muss lotrecht hängen, höchstens 5° geneigt (LAWA 2018, B.4.2.5).

Die Schwächen liegen woanders. Weil der Radar einen Abstand misst, geht jede Höhenänderung seiner Trägerkonstruktion direkt in den Wasserstand ein, etwa wenn sich eine Brücke bei Wärme ausdehnt. Unruhige Oberflächen und stehende Wellen erhöhen die Unsicherheit, und bei Eis misst der Sensor den Abstand zur Eisoberfläche statt zum Wasser, wie auch das WSA Weser-Jade-Nordsee schreibt. Wie groß der Fehler dann ist, hängt davon ab, wie die Eisoberfläche zum Wasserspiegel liegt, also etwa von der Dicke der Eisdecke oder davon, ob Eis aufgeschoben ist. Steht der Sensor weit von der Pegellatte entfernt, können sich Differenzen ergeben (LAWA 2018, Tabelle B.4-1). Unter guten Bedingungen erreichen Radarpegel eine Unsicherheit von 0,3 cm im K-Band und 0,1 cm im C-Band (LAWA 2018, B.4.2.5).

Verwandt ist die geführte Mikrowelle, die das WSA Weser-Jade-Nordsee ebenfalls einsetzt: Dort läuft das Mikrowellensignal an einem Draht entlang, der bis zur Sohle des Pegelschachts reicht. Ultraschallpegel arbeiten ähnlich wie Radar, aber mit Schall; einfache Ultraschallpegel erfüllen nach dem Pegelhandbuch die in der Hydrometrie geforderte Genauigkeit nicht, nur Systeme mit Referenzsensor erreichen etwa 1 cm.

Die Verfahren im Vergleich

Zusammengefasst aus LAWA (2018), Tabelle B.4-1 und Abschnitte B.4.2.1 bis B.4.2.5. Die Unsicherheiten gelten für fachgerecht gebaute und gewartete Anlagen unter den dort genannten Voraussetzungen. Sie sind erreichbare Werte, keine Zusage für jeden einzelnen Pegel.

Weil jedes Verfahren seine eigene Schwäche hat, setzen die Betreiber auf Redundanz. Das Pegelhandbuch strebt eine kontinuierliche redundante Messwertaufnahme an (LAWA 2018, A.4.2). Das WSA Weser-Jade-Nordsee installiert je Pegel zwei Sensoren, „um eine Redundanz bei Ausfällen zu schaffen“, und in Nordrhein-Westfalen sind die Pegel, an denen Hochwasser-Informationswerte festgelegt sind, mit redundanter Sensorik, Datenerfassung, Datenfernübertragung, Strom- und Telekommunikationsanbindung ausgestattet (MUNV NRW 2024). Weichen zwei redundant gemessene Ganglinien um weniger als ±2 cm voneinander ab, gilt das bei der Prüfung in der Regel als unerheblich (LAWA 2018, C.2.2).

Vom Sensor ins Netz: Datensammler, Fernübertragung, Messintervall

Zu den ergänzenden Einrichtungen eines Pegels zählt das Pegelhandbuch Messwertgeber, Datensammler und Datenfernübertragungssysteme. Der Datensammler muss vor Ort ausgelesen werden können, ein automatisches oder zufälliges Löschen des Speichers ist technisch auszuschließen. Die Fernübertragung erfolgt durch regelmäßigen Datenversand oder durch Abruf nach dem Stand der Technik, unter Einhaltung der Regeln zur Datensicherheit (LAWA 2018, A.3.2). Damit ein Stromausfall die Messung nicht unterbricht, soll das Pegelhaus eine unterbrechungsfreie Stromversorgung haben (LAWA 2018, B.3.2.3).

Wie oft gemessen wird, legt das Handbuch nicht starr fest: Bei Pegeln mit ergänzenden Einrichtungen richtet sich das Messintervall „nach der hydrologisch relevanten Dynamik des Gewässers“ (LAWA 2018, A.4.2). Für die digitale Messwertaufnahme nennt es als derzeit übliche Werte eine Erfassung einmal pro Minute im Binnenbereich und alle 5 Sekunden an der Küste. Aus diesen Rohmessungen werden gebildet (LAWA 2018, C.1.3):

• Momentanwerte: Mittel- oder Extremwerte aus bis zu fünf aufeinanderfolgenden Messwerten,
• Einzelwerte: das arithmetische Mittel der Messwerte eines Zeitintervalls, in der Regel 15 Minuten,
• Tagesmittelwerte: das Mittel der Einzelwerte eines Tages, dazu das Tagesmaximum als höchster Momentanwert und das Tagesminimum als niedrigster Einzelwert.

Gespeichert wird mit Zeitstempel in MEZ, die Auflösung für den Wasserstand beträgt grundsätzlich 1 cm (LAWA 2018, C.1.3 und C.1.4). Dazu passt der Takt, den man bei PEGELONLINE sieht: „Im Binnenbereich wird das Gros der Pegel alle 15 Minuten aktualisiert“, Küstenpegel sind in der Regel nicht älter als 5 Minuten (PEGELONLINE, Hilfe). In den Messwerten der Pegel Fankel, Cochem und Dresden, die für den Beitrag über staugeregelte Flüsse abgerufen wurden, lagen die Zeitstempel ebenfalls im Abstand von 15 Minuten, 2.880 Werte in 30 Tagen.

Für die ganze Messkette, von der Erfassung über die Übertragung bis zur Speicherung, gibt das Pegelhandbuch Zielwerte vor. Die Standardunsicherheit soll kleiner sein als 2,5 cm für den 15-Minuten-Einzelwert und 1 cm für den Tagesmittelwert, an der Küste 10 cm für den Ein-Minuten-Wert; ein nicht wirtschaftlich zu beseitigender systematischer Fehler soll unter ±2 cm bleiben (LAWA 2018, A.4.2). Für Warnzwecke sollen die Daten möglichst zeitgleich mit der Messung und nach einer ersten automatischen Plausibilisierung bereitstehen, mindestens stündlich (LAWA 2018, A.4.4).

Was das für die Zahl auf dem Bildschirm heißt

• Es sind Rohdaten. „Messwerte, die unmittelbar von dem Pegel übertragen, aus- oder abgelesen werden, sind ungeprüft und werden als Roh- oder Ursprungsdaten bezeichnet“ (LAWA 2018, A.4.2). Fernübertragene Werte werden arbeitstäglich auf Vollständigkeit und Plausibilität geprüft, etwa gegen Grenzwerte und gegen zu große Sprünge zwischen zwei Werten (LAWA 2018, C.2.1). Die endgültige Prüfung kommt später.
• Ein Wert kann ein Viertelstundenmittel sein. Wird nach dem Handbuch gearbeitet, ist der Einzelwert ein Mittel über in der Regel 15 Minuten aus Minutenmessungen, kein einzelner Augenblick. Ob das für einen bestimmten Pegel zutrifft und welches Verfahren er nutzt, gibt PEGELONLINE nicht an; der Viertelstundentakt allein zeigt nicht, dass jeder Wert ein solches Mittel ist.
• Kleine Sprünge sind normal. Ein Zentimeter Auflösung und Unsicherheiten von einigen Millimetern bis zu einem Zentimeter bedeuten, dass ein Wert zwischen zwei Messungen um einen Zentimeter hin und her springen kann, ohne dass sich etwas geändert hat.
• Auffällige Werte sind nicht immer echt. Eis unter einem Radarsensor, ein zugesetztes Verbindungsrohr, eine verkalkte Drucksonde oder eine gestörte Übertragung können falsche Werte erzeugen. Deshalb prüfen die Betreiber gegen die Pegellatte und gegen den zweiten Sensor.
• Die Latte gilt. Wer am Ufer eine Pegellatte abliest und einen anderen Wert sieht als im Netz, hat den Referenzwert vor Augen. Auch diese Ablesung ist aber auf 0,5 bis 1 cm unsicher, und kleine Unterschiede können durch Wellen, Zeitversatz oder einen weiter entfernten Sensor entstehen.

Quellen

1. LAWA: Leitfaden zur Hydrometrie des Bundes und der Länder, Pegelhandbuch. 5. Auflage, Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser, Stuttgart, Januar 2018 (Fortschreibung der Pegelvorschrift, 4. Auflage 1997); insbesondere Abschnitte A.1, A.3.2, A.3.4.3, A.4.2, A.4.4, B.3.2.3, B.4 mit Tabelle B.4-1, C.1 und C.2. https://lawa.de/documents/02_anhang_2_lawa_pegelhandbuch_2_1552299134.pdf
2. WSA Weser-Jade-Nordsee: Wasserstandsmessungen (Allgemein). https://www.wsa-weser-jade-nordsee.wsv.de/Webs/WSA/Weser-Jade-Nordsee/DE/Wasserstrassen/BauUnterhaltung/Gewaesserkunde/Wasserstand/gk_WSTD_allg_node.html
3. WSA Weser-Jade-Nordsee: Neue Messverfahren. https://www.wsa-weser-jade-nordsee.wsv.de/Webs/WSA/Weser-Jade-Nordsee/DE/Wasserstrassen/BauUnterhaltung/Gewaesserkunde/Wasserstand/gk_WSTD_neue_Verfahren_node.html
4. PEGELONLINE: Hilfe, Kennzeichnende Wasserstände und Pegelkennwerte, Aktualität der Messwerte. https://pegelonline.wsv.de/gast/hilfe
5. Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr NRW: Hochwasserlage zum Jahreswechsel 2023/2024, Vorlage 18/2121, 12.01.2024 (redundant ausgestattete Hochwassermeldepegel). https://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/dokumentenarchiv/Dokument/MMV18-2121.pdf
6. G. Gerlach u. a.: Physik-Übungen für Ingenieure, Springer, 1995, Kapitel 13 (Normfallbeschleunigung 9,80665 m/s²). https://rd.springer.com/chapter/10.1007/978-3-663-12298-2_13
7. PEGELONLINE (WSV), REST-API v2, Messwerte der Pegel 26900280, 26900400 und 501060 für 30 Tage, abgerufen am 07.11.2026. https://www.pegelonline.wsv.de/webservices/rest-api/v2/
8. U.S. Geological Survey: Sauer, V. B.; Turnipseed, D. P.: Stage Measurement at Gaging Stations. Techniques and Methods 3-A7, Reston 2010, S. 2 f. (belüftete Drucksonde: „a venting tube to vent the submerged transducer to atmospheric pressure“). https://pubs.usgs.gov/tm/tm3-a7/tm3a7.pdf (abgerufen am 08.11.2026).