Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung"

Erich Roth
vor 7 Jahren
Abrufe

(0) 89-5797-635 email: raju.rohde@dorsch.de Das System BaSYS-L.E.O.

1 Dr.-Ing. Raju M. Rohde Dorsch Consult Wasser und Umwelt GmbH Hansastrasse 20, München +49 (0) Das System BaSYS-L.E.O. Ganglinien-Volumen-Methode Hydrodynamische Kanalnetzberechnung Hydraulische Objekte Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 103 von 170

2 Das System BaSYS L.E.O. Kanal Wasser Einleiter Gas Straßen Strom Erfassung Planung Berechnung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 104 von 170

3 Das System BaSYS L.E.O. Schnittstellen Erfassen UniWERT Verwalten KanDATA Sichten ISYTV Betreiben Regie Bewertung Bewerten Planen Plan+Plot + Optimieren KanZEIT DIGIKAN/ PISA HydroCAD Dr.-Ing. Raju M. Rohde 105 von 170

4 Das System BaSYS L.E.O. Kanaldatenbank Geometrie Hydraulik Kosten Betrieb Zustandsbewertung Schadensklassen Sanierungen Dringlichkeiten Vermögen Anlagevermögen Restbuchwert Betrieb Spülpläne Inspektionspläne Hydraulik Auslastung Sanierung Sanierung Finanzierungsplan Wartung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 106 von 170

5 Ganglinien-Volumen-Methode (GVM) Hydrodynamische Berechnung mit Berücksichtigung von Rückstau und Rückfluss... der Verbundwirkung in vermaschten Netzen... des Speichervermögens der Kanäle, Schächte und Becken Profile (TEIFUE) Teilfüllungskurvenberechnung für offene, geschlossene und gegliederte Querschnitte Oberflächenabflussmodell (RUNOFF) Hydrodynamische Niederschlagsabflussberechnung für durchlässige und befestigte Flächen Transportmodell (KANAL) Lösung der vollständigen Barré de Saint-Venant-Gleichungen Geregelte Pumpen, Schieber und Wehre Dr.-Ing. Raju M. Rohde 107 von 170

6 Niederschlags-Abfluss-Modell Naturregen Modellregen Starkregenauswertun Regenserien Bemessungsregen Einzugsgebiet Größe, Charakteristik Versickerung Gefälle Fließweg modellspezifische Daten Netztopologie Kanäle, Sonderbauwerke Netzgeometrie Koten, Haltungslängen, Profile Koordinaten modellspezifische Daten Niederschlagsdaten Oberflächendaten Kanalnetzdaten Regenmodell Oberflächenabflussmodell Kanalnetzmodell Simulation mit (GVM) Dr.-Ing. Raju M. Rohde 108 von 170

7 Datengrundlage Kartenwerk Digitale Kanalnetzdaten Sonderbauwerkspläne Kanaldatenbank Geometrie Hydraulik Ortsbegehung Digitale Regendaten Wasserverbrauch, ED, Dr.-Ing. Raju M. Rohde 109 von 170

8 Kanalprofile (TEIFUE) Definition beliebiger Querschnitte Definition der Profilquerschnitte als Polygonzug oder über geometrische Kenngrößen Geometrische Ähnlichkeit Geometrische Ähnlichkeit von Kanalquerschnitten unterschiedlicher Größe Hydraulische Kennwerte ALLER Profile Darstellung der geometrischen und hydraulischen Kennwerte aller Gerinne anhand dimensionsloser Werte Dr.-Ing. Raju M. Rohde 110 von 170

Kanalprofile (TEIFUE) Teilfüllungskurven Berechnung der Teilfüllungskurven offener und geschlossener Gerinne mit TEIFUE eine Teilfüllungskurve für alle

9 Kanalprofile (TEIFUE) Teilfüllungskurven Berechnung der Teilfüllungskurven offener und geschlossener Gerinne mit TEIFUE eine Teilfüllungskurve für alle geometrisch ähnlichen Profile Die Berechnung der Teilfüllungskurven ist nur einmal vor der Kanalnetzberechnung durchzuführen Dr.-Ing. Raju M. Rohde 111 von 170

Modellregen DWA - A 118 (DIN-EN-752) 300 Euler-Modellregen 250 Modellregen(gruppe) Seriensimulation Regenspende l/(s ha) 200 150 100 50 0

10 Modellregen DWA - A 118 (DIN-EN-752) 300 Euler-Modellregen 250 Modellregen(gruppe) Seriensimulation Regenspende l/(s ha) Zeit (min) 15-min-Regen 30-min-Regen 60-min-Regen 120-min-Regen 240-min-Regen Dr.-Ing. Raju M. Rohde 112 von 170

11 Oberflächenabfluss (RUNOFF) Dr.-Ing. Raju M. Rohde 113 von 170

12 Oberflächenabfluss (RUNOFF) Bewegungsgleichung: v / t v v / x g h / x g( I I ) vr / h 0 mit r Niederschlagsintensität [m³/(sm²)] ie effektiver Niederschlag [m³/(sm²)] q spezifischer Abfluß [m³/(sm)] x Entfernung in Fließrichtung [m] h Wassertiefe [m] v Fließgeschwindigkeit [m/s] t Zeit [s] IS Neigung der Oberfläche [-] IR Reibungsgefälle [-] g Erdbeschleunigung [m/s²] S R Hydrodynamische Berechnung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 114 von 170

Oberflächenabfluss (RUNOFF) Bezeichnung/ Eigenschaften Größe / berechnete Größe [ha] Oberflächentyp Befestigungsgrad GAMMA Schmutzwasser ED

13 Oberflächenabfluss (RUNOFF) Bezeichnung/ Eigenschaften Größe / berechnete Größe [ha] Oberflächentyp Befestigungsgrad GAMMA Schmutzwasser ED [l/(s*ha)] oder [E/ha] Industrielles Abwasser IW [l/s] oder [l/(s*ha)] Fremdwasserspende FREM [l/(s*ha)] oder [l/(s*km)] Dr.-Ing. Raju M. Rohde 115 von 170

Oberflächenabfluss (RUNOFF) Oberflächenganglinien für die unterschiedlichen Oberflächentypen Verkehrsflächen Straßen, Gehwege, Hofflächen,... Dachflächen Flachdächer, Steildächer,.

14 Oberflächenabfluss (RUNOFF) Oberflächenganglinien für die unterschiedlichen Oberflächentypen Verkehrsflächen Straßen, Gehwege, Hofflächen,... Dachflächen Flachdächer, Steildächer,... Grünflächen Böschungen, landwirtschaftliche Nutzflächen, mit unterschiedlichen Eigenschaften: Größe, Fließweg Neigung Versickerungsvermögen Größe und zeitliche Abfolge der Verluste Überlagerung der einzelnen Abflussganglinien bei der Berechnung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 116 von 170

15 Befestigungsgrad Def: Anteil der befestigten Fläche an der Gesamtfläche der Teileinzugsfläche GAMMA = A befestigt / A gesamt Abfluss von der Teileinzugsfläche in die angeschlossene Haltung: Q = A gesamt (q befestigt GAMMA + q unbefestigt (1 - GAMMA)) Au=Aundurchlässig, angeschlossen A red Ared AEK Einzugsgebiet Kalibrierun Aundurchlässig, nicht (direkt) angeschlossen Ad = Adurchlässig, (direkt) angeschlossen unbefestigt Dr.-Ing. Raju M. Rohde 117 von 170

16 Befestigungsgrad Dr.-Ing. Raju M. Rohde 118 von 170

17 Befestigungsgrad Ermittlung des Befestigungsgrades mittels Fernerkundung: Sensoren: satellitengestützt flugzeuggestützt Dr.-Ing. Raju M. Rohde 119 von 170

18 Kalibrierung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 120 von 170

19 Hydrodynamische Kanalnetzberechnung Vollständige Lösung der Saint-Venant-Gleichungen Instationärer, ungleichförmiger, diskontinuierlicher, strömender und schießender Abfluß Hydraulische Besonderheiten Senkungskurven an Abstürzen und bei Gefällswechseln Impulsverluste in Verbindungsbauwerken und bei Querschnittsänderungen Schachtverluste beim Einstau Speicherung in Schächten und Kammern Aufstau im Sammelgerinne hinter Streichwehren freier und rückgestauter Ausfluß unter Schützen Schwingungsvorgänge beim vollständigen Schließen von Schiebern Dr.-Ing. Raju M. Rohde 121 von 170

20 Gleichungssystem Bewegungsgleichung y x v v g x 1 v g t cqv Ag I So I R mit 1 Wasserspiegelgefälle 2 Änderung der Geschwindigkeitshöhe in Fließrichtung 3 lokaler Beschleunigungsterm 4 Energiebeitrag durch seitlichen Zufluß 5 Sohlengefälle 6 Reibungsgefälle Dr.-Ing. Raju M. Rohde 122 von 170

21 Gleichungssystem Kontinuitätsgleichung Q A q x t mit 1 Änderung des Durchflusses in Fließrichtung 2 Änderung der durchströmten Fläche 3 seitlicher Zu- oder Abfluß Dr.-Ing. Raju M. Rohde 123 von 170

22 Hydraulik Dr.-Ing. Raju M. Rohde 124 von 170

23 Numerisches Lösungsverfahren Dr.-Ing. Raju M. Rohde 125 von 170

24 Numerisches Lösungsverfahren Dr.-Ing. Raju M. Rohde 126 von 170

25 Numerisches Lösungsverfahren Anfangsbedingung: Stationärer Trockenwetterabfluß: Nachtminimum und Tagesspitze; häusliches Abwasser, Industrieabwasser, Fremdwasser Zufluß von den Oberflächen: Schmutz- und Regenwasser: gleichmäßig über die Haltungslänge verteilter seitlicher Zufluß Randbedingungen: oben: Zuflußganglinien: Übernahme von Zuflüssen von Nachbargebieten oder Gewässern unten: Rückstauganglinien: wahlweise Wasserstandsübernahme oder freier Ausfluß mit Grenztiefe oder schießender Wassertiefe Knoten: Schächte, Vereinigungs-, Verzweigungsbauwerke mit vom Programm aus der Netzgeometrie und -topologie ermittelten Verlustansätzen (Impuls- und Energiesatz) Dr.-Ing. Raju M. Rohde 127 von 170

26 Hydraulische Objekte Dr.-Ing. Raju M. Rohde 128 von 170

27 Haltungsdaten Dr.-Ing. Raju M. Rohde 129 von 170

28 Speicherbauwerke Dr.-Ing. Raju M. Rohde 130 von 170

29 Regelorgane (Schieber) Dr.-Ing. Raju M. Rohde 131 von 170

30 Regelorgane (Pumpe) Dr.-Ing. Raju M. Rohde 132 von 170

31 Berechnungsergebnisse Dr.-Ing. Raju M. Rohde 133 von 170

32 Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung Dr.-Ing. Raju M. Rohde 134 von 170

33 135 von 170

Ähnliche Dokumente

Von MIKE1D zu BaSYS MIKE: Integration von Hydrodynamischer Kanalnetzberechnung und Asset Management MIKE Urban Workshop Zürich

Dr.-Ing. Florian Winter Von MIKE1D zu BaSYS MIKE: Integration von Hydrodynamischer MIKE Urban Workshop Zürich 15.09.2016 Von MIKE1D zu BaSYS MIKE: Integration von Hydrodynamischer MIKE Urban Workshop Workshop