Untersuchung von Maßnahmen im Kanal zur Entlastung der Gewässer und zur Vermeidung von Überstau

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1 19. April 2016 Untersuchung von Maßnahmen im Kanal zur Entlastung der Gewässer und zur Vermeidung von Überstau Mathias Riechel, Michael Stapf, Victor Philippon, Hagen Hürter, Erika Pawlowksy-Reusing, Jan Waschnewski, Pascale Rouault

2 Folie 2 Berliner Mischwasserkanalisation, um

3 Aktuelle Herausforderungen Folie 3

4 Folie 4 Akute Auswirkungen von Mischwasserüberläufen N = 11 mm V MW = 4320 m³ Messungen im Entlastungskanal Chb I L CSB = 1403 kg Spreemessstelle Charl.burg

5 Folie 5 Bewertung kritischer Sauerstoffdefizite im Gewässer e d c b a g f Empfindlichster Fisch in Berliner Gewässern: Kritische Sauerstoffdefizite (Mittelwerte 2010 bis 2012): Rapfen (aspius aspius) Spree Landwehrkanal c g f d b kritische O 2 -Konzentration: 2,0 mg/l für 30 min e a

6 Folie 6 Quantifizierung des Überstaus, Bsp. Wilmersdorf Bei bemessungsrelevantem Regenereignis kommt es entsprechend Berechnungen an etwa jedem 7. Schacht zum Überstau Simulationsergebnisse für 5-jährlichen Modellregen, D = 60 min

7 Folie 7 Quantifizierung des Überstaus, Bsp. Wilmersdorf Verschneidung der Simulationsergebnisse mit GIS-Daten zur Gebäudenutzung Schadenspotenzialklassen: SPK 0: keine Bebauung im Umkreis von 50 m SPK 1: Bebauung ohne besondere Nutzung im Umkreis von 50 m SPK 2: Bebauung mit höheren materiellen Werten im Umkreis von 50 m SPK 3: Bebauung mit Gefahr für Leib und Leben oder kritische Infrastruktur im Umkreis von 50 m Simulationsergebnisse für 5-jährlichen Modellregen, D = 60 min

8 Folie 8 mögliche Anpassungsmaßnahmen Erhöhung von Wehrschwellen variable Wehre / Drosseln Neubau von Speicherbecken Erhöhung der Pumpkapazität Abkopplung von Teilgebieten

9 Folie 9 Modellgebiet Wilmersdorf SW-Zufluss von Einwohnern RÜB / SRK Hauptpumpwerk Gebietseigenschaften: Gesamtfläche: 1543 ha Befestigungsgrad: 60% Einwohner: Gefälle: 0,4% (Median) Spezif. Stauraum: 41 m³/ha Modelleigenschaften: Hydrodynamisches N-Aund Schmutzfrachtmodell Feinnetzmodell (~10000 Haltungen und Schächte) Software: InfoWorks CS

10 Wasserstand [m] Folie 10 Modellkalibrierung/-validierung Hydraulik (Regenwetter): 1 2 RÜB Nikolsb. Platz RÜ SW-Zufluss von Einwohnern Wasserqualität (Trockenwetter): 3 Hauptpumpwerk

11 Folie 11 Niederschlagsszenarien 1. Synthetische Einzelereignisse 2. Mittleres Niederschlagsjahr 1990 Modellregen unterschiedlicher Jährlichkeit Beispiel: T = 5 a: 612 mm Jahresniederschlag (Ø = 582 mm) 35 Regenereignisse > 5 mm (Ø = 36) 21 Trockenperioden > 5 d (Ø = 20) Maßnahmenauslegung/Screening Bewertung der Überstausituation Bewertung der MW-Überläufe

12 Folie 12 Maßnahme 1: variable Wehre / Abflussdrosseln Prinzip Umsetzung Entwicklung eines Werkzeugs zur Ermittlung des Einstaupotentials von Kanalnetzen Lokalisierung 5 sinnvoller Standorte und Implementierung von Wehren + Steuerung Nikolsburger Platz Bundesplatz Martin- Luther-Str. Innsbrucker Platz Südkreuz

13 Folie 13 Maßnahme 2: Neubau von Speicherbecken Prinzip Umsetzung Ermittlung optimaler Speicherstandorte anhand eines Screenings: Neubau eines RÜB nahe eines Haupt-RÜ Vergrößerung eines bestehendem RÜB Variable Wehrschwelle an Haupt-RÜ Bestehender Stauraum: m³ Zwischenspeicherung von Mischwasser in zentralen Speichern (RÜB oder SRK) RÜB Nik. Platz 3600 m³ m³ RÜB oh. RÜ m³ Schöneb. SRK, RÜB Lützowplatz m³ Zusätzlicher Stauraum: m³

14 Folie 14 Maßnahme 3: Erhöhung der Pumpkapazität Prinzip Umsetzung Screening mit Fördermengen von 1,45 bis 3,05 m³/s für 6 unterschiedliche Modellregen Beste Variante: Erhöhung der Fördermenge von 2 x Q t (1,45 m³/s) auf 2,8 x Q t (2,05 m³/s) Bessere Abförderung des Mischwassers durch erhöhte Pumpkapazität

15 Folie 15 Maßnahme 4: Abkopplung eines Teilgebietes Prinzip Umsetzung Identifizierung der Überstauschwerpunkte Abkopplung eines oh. liegenden Teilgebietes (42 ha, 3% der Gesamtfläche, OT Halensee) Überstaute Schächte Abkopplungsgebiet Fließrichtung Abkopplung des Regenabflusses vom Mischkanal durch gezielte Regenwasserbewirtschaftung Simulationsergebnisse für 5-jährlichen Modellregen, D = 60 min

16 Folie 16 Maßnahmeneffekte: Mischwasserüberläufe Überlaufvolumen BSB 5 -Schmutzfracht Simulationsergebnisse für mittleres Niederschlagsjahr 1990

17 Überstauhöhe [m] Folie 17 Maßnahmeneffekte: Überstau Anzahl überstauter Schächte Überstauintegral Überstauintegral GOK aggregiert für alle Schächte Zeit [h] Simulationsergebnisse für 5-jährlichen Modellregen, D = 60 min

18 Folie 18 Maßnahmeneffekte: Überstau Anzahl überstauter Schächte Überstauintegral Simulationsergebnisse für 5-jährlichen Modellregen, D = 60 min

19 Folie 19 Maßnahmeneffekte: Mischwasserüberlauf vs. Überstau Abkopplung Teilgebiet Neubau von Speicherbecken Erhöhung der Pumpkapazität Variable Wehre Bewertungsindikatoren müssen sorgfältig ausgewählt werden! Zielpriorisierung ist wichtig! Einzeleffekte nicht aufaddierbar!

20 Folie 20 Schlussfolgerungen Es gibt deutliches Verbesserungspotenzial im Untersuchungsgebiet! Richtige Verortung und Umsetzung von Maßnahmen sind wichtig Dabei helfen numerische Modelle (Messdaten erforderlich!) Beurteilung der Schmutzfracht wichtig Werkzeug zur automatisierten Berechnung des Einstaupotentials liegt vor und kann weiter verwendet werden Aufbauend auf den Ergebnissen werden derzeit Maßnahmenkombinationen und Nebeneffekte untersucht

21 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kontakt: 21