ATV-DVWK- REGELWERK. Merkblatt ATV-DVWK-M 165. Anforderungen an Niederschlag- Abfluss-Berechnungen in der Siedlungsentwässerung

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1 ATV-DVWK- REGELWERK Merkblatt ATV-DVWK-M 165 Anforderungen an Niederschlag- Abfluss-Berechnungen in der Siedlungsentwässerung Januar 2004 ISBN Herausgeber/Vertrieb: ATV-DVWK Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 D Hennef Tel / Fax: / vertrieb@atv.de Internet:

2 Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., ATV-DVWK, ist in Deutschland Sprecher für alle übergreifenden Wasserfragen und setzt sich intensiv für die Entwicklung einer sicheren und nachhaltigen Wasserwirtschaft ein. Als politisch und wirtschaftlich unabhängige Organisation arbeitet sie fachlich auf den Gebieten Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall und Bodenschutz. In Europa ist die ATV-DVWK die mitgliederstärkste Vereinigung auf diesem Gebiet und nimmt durch ihre fachliche Kompetenz bezüglich Normung, beruflicher Bildung und Information der Öffentlichkeit eine besondere Stellung ein. Die rund Mitglieder repräsentieren die Fachleute und Führungskräfte aus Kommunen, Hochschulen, Ingenieurbüros, Behörden und Unternehmen. Der Schwerpunkt ihrer Tätigkeiten liegt auf der Erarbeitung und Aktualisierung eines einheitlichen technischen Regelwerkes sowie der Mitarbeit bei der Aufstellung fachspezifischer Normen auf nationaler und internationaler Ebene. Hierzu gehören nicht nur die technisch-wissenschaftlichen Themen, sondern auch die wirtschaftlichen und rechtlichen Belange des Umwelt- und Gewässerschutzes. Impressum Herausgeber/Vertrieb: Satz und Druck: ATV-DVWK Deutsche Vereinigung für DCM, Meckenheim Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee Hennef Tel.: / ISBN: Fax: / vertrieb@atv.de Internet: Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier ATV-DVWK Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef 2004 Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Merkblattes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen werden. Die wissenschaftliche Richtigkeit der Texte, Abbildungen und Tabellen unterliegt nicht der Verantwortung des Herausgebers. 2 Januar 2004

3 Vorwort Das Merkblatt ATV-M 165 Anforderungen an Niederschlag-Abfluss-Berechnungen in der Siedlungsentwässerung wurde 1994 erstmals vorgelegt. Es beschreibt vor allem Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten von Niederschlag-Abfluss-Modellen in der Siedlungsentwässerung, die im seinerzeit gültigen Arbeitsblatt ATV-A 118 von 1977 noch keine große Bedeutung haben konnten. Mittlerweile wurden diese Modelle aber weiterentwickelt und ihre Anwendung ist als Regel der Technik anzusehen. Dieser Entwicklung trägt die hiermit vorliegende überarbeitete Fassung des Merkblattes Rechnung. Die darin enthaltene zusammenfassende Darstellung der Methoden und ihrer Grundlagen ist nach wie vor für eine sachgerechte Anwendung wichtig, auch wenn das neue Arbeitsblatt ATV-A 118 von 1999 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen sich nunmehr ebenfalls recht ausführlich mit dem Einsatz solcher Verfahren beschäftigt. Darüber hinaus sind in das überarbeitete Merkblatt ATV-DVWK-M 165 Empfehlungen zur Dokumentation und Prüfung der Berechnung von Kanalnetzen neu aufgenommen worden. Solche Hinweise waren bisher in den Arbeitsblättern ATV-A 119 Grundsätze für die Berechnung von Entwässerungsnetzen mit elektronischen Datenverarbeitungsanlagen und ATV-A 120 Richtlinien für das Prüfen elektronischer Berechnungen von Kanalnetzen enthalten, die inzwischen beide zurückgezogen wurden. Verfasser Dieses Merkblatt wurde durch die ATV-DVWK-Arbeitsgruppe ES-2.6 Hydrologie der Stadtentwässerung im Fachausschuss ES-2 Systembezogene Planung erarbeitet. Der ATV-DVWK-Arbeitsgruppe gehören folgende Mitglieder an: Prof. Dr.-Ing. F. Sieker, Hannover (Sprecher) Dipl.-Ing. G. Böttcher, Arnsberg Dr.-Ing. L. Fuchs, Hannover Dipl.-Ing. B. Haller, Karlsruhe Dr.-Ing. V. Huhn, Hannover Dr.-Ing. M. Kaiser, Dortmund Dipl.-Ing. W. Königer, München Prof. Dr.-Ing. G. Koehler, Kaiserslautern Dipl.-Ing. P. Moche, Darmstadt Dr.-Ing. W. Neumann, München Prof. Dr.-Ing. J. Sartor, Trier Dr.-Ing. W. Verworn, Hannover Dr.-Ing. J. Winter, Bremen Januar

4 Inhalt Vorwort... 3 Verfasser... 3 Benutzerhinweis Anwendungsbereich Zeichen, Einheiten und Begriffe Allgemeines Zweck und Ziel Berechnungskonzepte Grundlagen Ausgangsbedingungen Datengrundlage Meteorologische Daten Niederschlagsdaten Verdunstung Einzugsgebietsdaten Kanalnetz- und Gewässerdaten Allgemeines Beschreibung der Elemente Einteilung der Elemente Transportelemente Speicherelemente Verteilbauwerke Regelorgane Speicherung der Daten Berechnung des Niederschlagsabflusses Abflussbildung Allgemeines Berechnungsgrundlagen Abflussbildung der Einzelereignisse Undurchlässig befestigte Flächen Durchlässig befestigte und nicht befestigte Flächen Kontinuumssimulation Undurchlässig befestigte Flächen Durchlässig befestigte und nicht befestigte Flächen Abflusskonzentration Abflusstransport Allgemeines Fließzeitverschiebung Hydrologische Transportmodelle Hydrodynamische Transportmodelle Explizite Verfahren Implizite Verfahren Bewertung der Verfahren Überstau Wasserstände des aufnehmenden Gewässers Januar 2004

5 5.3.5 Sonderbauwerke Anfangs- und Randbedingungen Wahl des Transportmodells Modellanpassung Dokumentation und Prüfung der Berechnung Allgemeines Dokumentation Erläuterungsbericht Planunterlagen Eingangsdaten Gebiets- und Kanalnetzdaten Hydraulische Randbedingungen Belastungsdaten Modellparameter Berechnungsergebnisse Abflussbilanzen Maximalwerte Ganglinien Prüfung der Berechnung Eingangsdaten Gebiets- und Kanalnetzdaten Sonderbauwerksdaten Hydraulische Randbedingungen Belastungsdaten Modellparameter Zusammenfassende Überprüfung Ergebnisse Bilanzen Maximalwerte Ganglinien Weitergehende Prüfungen und Analysen Beobachtungen vor Ort Schlussbemerkungen Literaturhinweise Januar

6 Benutzerhinweis Dieses Merkblatt ist das Ergebnis ehrenamtlicher, technisch-wissenschaftlicher/wirtschaftlicher Gemeinschaftsarbeit, das nach den hierfür geltenden Grundsätzen (Satzung, Geschäftsordnung der ATV-DVWK und dem ATV-DVWK-A 400) zustande gekommen ist. Für dieses besteht nach der Rechtsprechung eine tatsächliche Vermutung, dass es inhaltlich und fachlich richtig ist. Jedermann steht die Anwendung des Merkblattes frei. Eine Pflicht zur Anwendung kann sich aber aus Rechts- oder Verwaltungsvorschriften, Vertrag oder sonstigem Rechtsgrund ergeben. Dieses Merkblatt ist eine wichtige, jedoch nicht die einzige Erkenntnisquelle für fachgerechte Lösungen. Durch seine Anwendung entzieht sich niemand der Verantwortung für eigenes Handeln oder für die richtige Anwendung im konkreten Fall; dies gilt insbesondere für den sachgerechten Umgang mit den im Merkblatt aufgezeigten Spielräumen. 1 Anwendungsbereich Das vorliegende ATV-DVWK-Merkblatt befasst sich mit den Anforderungen an Niederschlag- Abfluss-Berechnungen in der Siedlungsentwässerung, d. h. Entwässerungssystemen, die vorwiegend als Freispiegelsysteme betrieben werden und zur Ableitung von Schmutz-, Regen- und Mischwasser dienen. Schmutzfrachtberechnungen sind nicht Gegenstand dieses Merkblattes. Sein Gültigkeitsbereich erstreckt sich nach Normenreihe DIN EN 752 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden von dem Punkt an, wo der Niederschlag in Abfluss umgewandelt wird bis zu dem Punkt, wo das Abwasser in eine Behandlungsanlage oder in ein Gewässer eingeleitet wird. Abwasserleitungen und -kanäle unter Gebäuden sind hierbei eingeschlossen, soweit sie nicht Bestandteil der Gebäudeentwässerung sind. Die Ausführungen beziehen sich in erster Linie auf öffentliche Entwässerungssysteme. Sie gelten im übertragenen Sinne auch für die Entwässerung größerer privater Flächeneinheiten (Gewerbe-/Industriebetriebe, Wohnanlagen). Für die hydraulische Berechnung der Kanalquerschnitte und offenen Profile ist das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 110 Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Abwasserkanälen und -leitungen zu beachten. Für Regenwasserentlastungsanlagen gilt das Arbeitsblatt ATV-A 111 Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und den Leistungsnachweis von Regenwasser- Entlastungsanlagen in Abwasserkanälen und -leitungen, für sonstige Sonderbauwerke das Arbeitsblatt ATV-A 112 Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und den Leistungsnachweis von Sonderbauwerken in Abwasserkanälen und -leitungen. Für die Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen ist das Arbeitsblatt ATV-A 118 maßgebend. Sonderformen der Entwässerung und deren Bemessung sind z. B. in DIN EN 1091, DIN EN 1671, im Arbeitsblatt ATV-A 116 Besondere Entwässerungsverfahren Unterdruckentwässerung Druckentwässerung sowie in ATV-DVWK-A 138 Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser aufgeführt. Die Bemessung von Speicher- und Rückhalteanlagen in Entwässerungsnetzen ist Gegenstand des Arbeitsblattes ATV-DVWK-A 117, während die Anordnung, Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsbauwerken in der Mischkanalisation im Arbeitsblatt ATV-A 128 beschrieben sind. 2 Zeichen, Einheiten und Begriffe A Querschnittsfläche [m 2 ] A E Fläche des gesamten Einzugsgebietes [ha] A E,k Fläche des kanalisierten Einzugsgebietes [ha] 6 Januar 2004