Dienstag, 17. Juni 2008

SiWaWi Ue3: Trocken- & Regenwetterabfluss

Vorlesungsnotizen zu den einzelen Folien für Ue3 (17.Juni ´08)

Ue3/1: Ermittlung des Trocken- und Regenwetterabflusses in Abwässerkanälen
  • es gehen eine Reihe Komillitonen aus dem Hörsaal: "Wir gehen nur mal kurz zur Toilette"
  • weitere folgen im Laufe der Vorlesung: Dr.W. fragt höflich nach: "Auch zur Toilette" ? ;-)
  • heute sind Studentenwahlen: www.stud.rwth-aachen.de/wahl
Ue3/2: Gesamtabfluss in Abwasserkanälen
  • Zeichnung: !!! (to do)
  • der Spitzenabfluss setzt sich aus Qg(gewerblich) + Qh(häuslich) + Qf(fremd) + Regenwasser(!) zusammen
  • Cave: der Querschnitt der Abflussrohre kann sich nicht nach dem Spitzenabfluss richten, da sonst die Baukosten in Deutschland zu hoch werden => wie schon in der letzten Vorlesung gesagt worden ist, nimmt man Überschwemmungen in Kauf.
  • Der maximale stündliche Trockenwetterabfluss Qt,h,max in l/s ist geschwindend klein !
Ue3/3: Trockenwetterabfluss in Kanälen (Formeln)
  • Trockenwetterabfluss
  • häuslicher Schmutzwasserabfluss
  • betrieblicher Schmutzwasserablfuss
Ue3/4: Trockenwetterabfluss in Kanälen (Formeln)
  • Fremdwasserabfluss in Kanälen
  • Unvermeidbarer Regenabfluss in Schmutzwasserkanälen => der Regen gelangt durch die Löcher der Kanaldeckel in die Schmutzwasserkanäle
Ue3/5: Spitzenwerte der Abflussspenden
  • Cave: ungenaue Berechnung => wird bei SiWaWi anders berechnet und ist für die Hausübung relevant !
  • die zweite vorgestellte Methode bringt präzise Ergebnisse für die Summe von Trockenwetter- + häuslichen- + betrieblichen Schmutzwasserablfuss (s.Ue3/3)
Ue3/6: Trockenwetterzufluss von Kläranlagen
  • man kann Wasserabfallvolumen "hochrechnen" bzw. eingrenzen: z.B. kann eine Brauerei oder eine Molkerei angeben, wieviel Wasser sie verbraucht
  • die Dimensionierung ist nicht einfach, wie an einem persönlichen Beispiel für einem Textilveredlungsbetrieb in Krefeld gezeigt wird => Stundenwerte und Tagesspitzenwerte korrelieren nicht immer miteinander
  • Cave: Abwasservolumenströme bei Trockenwetter !!!
  • täglicher Abwasseranfall: Qs,d + 0,3 * Qs,d => 0,3 entspricht 30% von Qs,d !
  • E steht immer für Einwohner
  • d = dirt, dirty, schmutzig, Dreck, Schmutz ?
  • 35 Milliarden Euro für den Bau + Wartung der Kanalisation in Deutschland ?!
Ue3/7: Spezifischer Schmutzwasseranfall
  • Erfahrungswerte => solche Werte sind immer auf Richtigkeit und Aktualität zu hinterfragen
  • drei Divisoren: Tagesspitze + Tagesstundenmittel + Nachtstundenmittel
  • Beispiel anhand einer Kläranlagenberechnung
Ue3/8: Trockenwetterzufluss von Kläranlagen
  • Cave: ganz unten Druckfehler => anstatt Qh,d soll es Qh,h heißen => aufgrund der Neuartigkeit der Folien kann es hin und wieder zu Druck- oder Schreibfehlern kommen
Ue3/9: Divisor Xqmax in Abhängkeit von der Gebietsgröße
  • Werte liegen innerhalb einer Bandbreite
Ue3/10: Regenwasserzufluss von Kläranlagen
  • alte + neue Regelung für die Berechnung von Mischwasserzufluss
Ue3/11: Regenwasserabfluss in Kanälen
  • poln.wörterbuchfürschnellkurs
  • Effektivniederschlag oder auch "abflusswirksamer Niederschlag": ein Teil landet in den Kanal => ein Teil versickert oder verdunstet
  • Verluste sind nur mit komplexen Berechnungsmodellen zu ermitteln
  • Zeitbeiwertverfahren: Modulierung zwischen Niederschlag und das/dem, was im Kanal abfließt
  • Landregen führt zu keinen Spitzenwerten => für Bemessungen nicht relevant
  • relevant sind besonders Regenereignisse zwischen 10-20 Minuten
Ue3/12: Abflussbildung
  • besonders für das nächste Semester relevant
Ue3/13: Berechnung de Regenwasserabflusses in Kanälen
  • Zeitbeiwertverfahren taucht hier wieder auf
Ue3/14: Charakterisierung von Regenereignissen
  • wichtig !!!
Ue3/15: Niederschlagsintensität
  • Starkregenereignisse
  • Intensität = i
  • Regenhäufigkeit = n
  • Wiederkehrwahrscheinlichkeit => T= 1/n => dies ist der reziproke Wert, da z.B. im KOSTRA-Atlas (1 + 2) diese Niederschlagskonstante zu finden ist
Ue3/16: Abhängigkeit von Regendauer und Regenspende
  • kurze Regen um die 10min sind maßgebend für die Bemessung, da sie am häufigsten vorkommen, wie ie abfallende Kurve zeigt.
Ue3/17: Wahl der Regenhäufigkeit
  • Häufigkeit der Bemessungsregen wird in (1-mal-in "n" Jahren) angegeben
  • für Bemessungsregen dürfen keine Überlastungen auftreten
Ue3/18: Maßgebende kürzeste Regendauer D
  • Zeitbeiwertverfahren (nachschlagen)
  • alles im Bereich: 5-15min, Werte außerhalb dieser Zeit sind für die Kanalbemessung nicht relevant
Ue3/19: Ermittlung der Regenspende nach Reinhold
  • klausurrelevant !!!
  • in den 1940er Jahren hat Reinhold viele Regenereignisse untersucht
Ue3/20: Regenspendelinien
  • Reinhold´sche Regenspendelinien
Ue3/21: Zeitbeiwert psi
  • brauche eine Liste, auf der alle notwendigen Sonderzeichen
Ue3/22: Ermittlung der Bemessungsregenspende
  • klausurrelevant !!!
  • nach Reinhold berechnen oder von Tabellen ablesen
Ue3/23: Zeitbeiwert psi
  • z.B. Regendauer (20min) => Zeitbeiwert (1.075)
Ue3/24: Vergleich Reinhold - neuere Auswertung
  • s. auch: Wasserversorgung vom 1. Semester
  • viele Entsorgungsingenieure werden später im Umweltbereich für Abwassertechnik arbeiten
  • Reinhold vs. Kostra-Atlas: letzterer ist aktueller, neuer
  • Eingeständnis vom Doc: "es gibt manchmal so spannende Diskussionen, wie letztes mal, die ich besucht habe. Da bin ich mehrmals rübergeklappt (= eingeschlafen)"
  • Beispiel: Aachen => nach Reinhold: 90 [l/s*ha)] aber nach KOSTRA-Atlas: 97,2 [l/s*ha)]
Ue3/25: Kostra-Atlas des DWD
  • an dem Beispiel von Aachen soll gezeigt werden, wie sich die berechneten Niederschlagswerte von Reinhold und Kostra-Atlas unterscheiden
  • nach Reinhold => 90 l (s*ha)
  • nach Kostra-Atlas => 97,2 l (s*ha)
  • Fazit: enorme Abweichung, die der Ing. bei seinen Berechnungen berücksichtigen muss
Ue3/26: Kostra-Atlas
  • Frage: warum unterscheidet sich der Wert in der Tabelle mit dem letzten Wert der drei fettgedruckten Zeilen => Niederschlagsspende: 153,4 l/ (s*ha) ungleich 153,9 l (s*ha)
  • wahrscheinlich wieder ein Druckfehler ?!
Ue3/27: Wahl der Niederschlagsbelastung
  • für die Berechnung "tun wir so", als sei jeder Regen ein "Blockregen" mit einer konstanten Regenspende und einer vorgegebenen Regenhäufigkeit
  • Modellregen
  • Modellregengruppen
Ue3/28: Wahl der Niedeschlagsbelastung
  • Starkregenserien: Starkegenereignis innerhalb 30 Jahren unter Berücksichtung von Mindestintensität, Regenpause etc. => Ereignisse dieser Art sind erst relevant, wenn ein Schacht oder Kanal "überstaut" oder überflutet ist.
  • Niederschlagskontinua: Erfassung von Niederschlags- und Trockenwetterzeiten
Ue3/29: Abflusswirksamer Niederschlag (Effektivniederschlag)
  • klausurrelevant !
  • Art der Flächenbefestigung: z.B. => je schiefer => desto höher die Abflussgeschwindigkeit
Ue3/30: Praktische Berechnung des Regenabflusses
  • nächstes Semester
  • Zeitbeiwertverfahren: gute Methode, führt zu brauchbaren Ergebnissen
Ue3/31: Berechnung des Regenabflusses
  • Berechnung nach dem Zeitbeiwertverfahren
  • Ermittlung durch starke Vereinfachung des Abflussgeschehens
Ue3/32: Berechnung des Regenabflusses
  • Annahme für die Ermittlung des größten Regenabflusses
  • setzt sich aus dem Produkt von Regendauer * Spitzenabflussbeiwert * Fläche des Kanalgebiets zusammen
Ue3/33: Spitzenabflussbeiwert
  • dient der Berechnung von Maximalabflüssen für die Kanalnetzberechnug gemäß ATV-A 118 (1999)
  • es sind empirische Größen und beruhen somit auf Erfahrungswerten
  • Fließzeit - Spitzenwert - Vernachlässigung
Ue3/34: Abflussbeiwert
  • für intensive Regen in ersterer Näherung
  • Spitzenabflussbeiwert
  • mittlerer Abflussbeiwert
Ue3/35: Spitzenabflussbeiwerte
  • Tabelle für Befestigungsgrade <1%>10%
  • Befestigungsgrade
Ue3/36: Mischwasserabfluss in der Mischkanalisation
  • bitte Fläche = 12ha hinzufügen, wurde vergessen !
Ue3/37: Wahl der Regenhäufigkeit (Entwurf)
  • Häufigkeit der Bemessungsregen
  • Ort
  • Überflutungshäufigkeit
  • 3. Zeile: 1 in 2 (n = 0,5) bedeutet => alle zwei Jahre
Ue3/38: Spezifischer Schmutzwasseranteil
  • Anschlussgröße EW in [E]
  • Häuslicher Schmutzwasseranfall Ws,d in [l/(w*d]
  • Divisor Tagesspitze Xqmax in [h/d]
  • Divisor Tagesstundenmittel [h/d]
  • Divisor Nachtstundenmittel [h/d]
  • Beispiel: Eine Kläranlage hat eine Anschlussgröße von 8.000 E. Berechnen sie den täglichen Schmutzwasseranfall aus den Haushalten => Qh,d = 8000 * 0,180 = 1.440 m³ / d
Ue3/39: Bemessung von Abwässerkanälen
  • häusliches Abwasser
  • betriebliches Abwasser
  • Schmutzwasser
  • Fremdwasser
  • Mittlerer Abfluss bei Trockenwetter
  • Maximaler Trockenwetterabfluss
  • einfach Schritt für Schritt vorgehen !!!
Ue3/40: Ermittlung des Mischwasserabflusses
  • Berechnung nach Reinhold
  • in Zeitbeiwertformel: 1.Klammer (=Dauer), 2. Klammer (=Häufigkeit)
  • in Gesamtabflussformel: 1. Summand (für Trockenwetter), 2. Summand (für Regenwetter)
  • für den Gesamtabfluss ist natürlich der Trockenwetteranteil geschwindend gering
  • für Rohrtabellen: Querschnitt und Gefälle berücksichtigen
Ue3/41: Zeitbeiwert
  • aus der Tabelle sind zu entnehmen
  • Regendauer = 5 min
  • n=0,5
  • => ablesen: Zeitbeiwert => 1,642
Ue3/42: Kostra-Atlas
  • T = Wiederkehrzeit in [a]
  • D = Niederschlagsdauer einschließlich Unterbrechung in [h], [min]
  • hn = Niederschlagshöhe in [mm]
  • rn = Niederschlagspende in [l / (s*ha)]
Ue3/43: Abflussbeiwert
  • Sammelsprechstunde: verlegen auf´s nächste mal! Offiziell Fragen formulieren
Ue3/44: Berechnung des Abflussbeiwerts
  • Aufschlüsselung nach Einzuggebiet
  • Flächenart und -größe
Ue3/45: Ansatz des Abflussbeiwerts
  • 10 Kategorien vo Oberflächenarten
  • Einzeabflusswerte von 0,95 - 0,1
Ue3/46:Berechnung des Abflussbeiwertes
  • Lösung für Mittleren Abflussbeiwert von Teilgebiet 1
Ue3/47: Bestimmung des Spitzenabflussbeiwertes
  • Beispielaufgabe
  • geg: Gesamtentwässerungsfläche + befestigte Fläche + Bemesssungsregenspende
  • ges: Spitzenabflussbeiwerte für unterschiedliche Geländeneigung + Änderung, wenn Häufigkeit sich ändert.
Ue3/48: Bestimmung des Spitzenabflussbeiwertes
  • Mittlere Geländeneigung
  • Befestigungsgrad Bf
  • Häufigkeit
Ue3/49: Spitzenabflussbeiwert
  • 7. Zeile von oben bei einem Befestigungsgrad von 60 % betrachten
Ue3/50: Zeitbeiwert
  • 6. + 7. Zeile von oben bei einer Regendauer von 14 bzw 16 min betrachten
Ue3/51: Spitzenabflussbeiwert
  • vier Diagramme für befestigte Flächen
Ue3/52: Bestimmung der Regenabflussspende
  • Beispielaufgabe
  • geg: Geländegefälle + Anteil der befestigten Fläche + Regenspende + allgemeines Wohngebiet
  • ges: Regenabflussspende qr [l/(s*ha)
  • Interpolation
Ue3/53: Zeitbeiwert
  • 6. und 7. Zeilen anschauen
Ue3/54: Spitzenbeiflussbeiwerte
  • 5. ud 6. Zeile betrachten

Fragensammlung für Sammelsprechstunde

Keine Kommentare: