SiWaWi - Übung 3 - 10.6.08 - Ermittlung des Trocken- und Regenwasserabflusses in Abwässerkanälen

... muss überarbeitet werden ...

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