ÜBUNG: Verfahren zur Bemessung von Kanalnetzen Fließzeitverfahren

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1 Technische Universität Dresden Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Prof. Dr. Peter Krebs Fach: Kontakt: Grundlagen Abwassersysteme DI Hoeft, ÜBUNG: Verfahren zur Bemessung von Kanalnetzen Fließzeitverfahren Aufgabe: Das vorliegende Siedlungsgebiet soll im klassischen Mischsystem entwässert werden. Dafür ist eine Vorbemessung der Entwässerungskanäle nach dem Fließzeitverfahren durchzuführen m 00 m 500 m 500 m RÜ KA m Vorgaben: Fläche A E,k [ha] befestigter Anteil [%] Länge L [m] Geländeneigung I G Einwohnerdichte ED [E ha -1 ] : : : : , : häuslicher Schmutzwasseranfall q s = 0,005 L s -1 E -1 - Bemessungsregendauer D = 10 min (s. Tabelle 2) - Regenhäufigkeit n = 1 a -1 - Fremdwasseranfall Q f = 0 L s -1 (... kann für die Bemessung von MW-Kanälen vernachlässigt werden.) - gewerblicher Schmutzwasseranfall Q g = 0 L s -1 - alle Kanäle als Kreisprofil - betriebliche Rauheit der Gerinne k b = 1,5 mm betreffende Richtlinien: A110 Richtlinie für hydraulische Dimensionierung und den Leistungsnachweis von Abwasserkanälen und -leitungen A118 Richtlinie für hydraulische Berechnungen von Schmutz-, Regen- und Mischwasserkanälen DIN-EN 752-2/ Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden

2 Vorbemerkung: Mit der Veröffentlichung des Merkblattes DWA A198 (2003) Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen im April 2003 gelten z. T. neue Begrifflichkeiten für einzelne Parameter in der Siedlungsentwässerung. Demnach ist z.b. der Trockenwetterabfluss nicht mehr mit Q t (klein t ), sondern mit Q T (groß T ) definiert. Um Konfusionen zu vermeiden (alle alten Tabellenwerke werden derzeit schrittweise den Änderungen nach noch angepasst), werden zur Bearbeitung dieser Übungsaufgabe die alten Begrifflichkeiten verwendet. Beispielhaftes Vorgehen nach vorgegebenem Bemessungsgang 1.) Ermittlung des Schmutzwasseranfalls Q t = Q s + Q f mit: Q s = Q h + Q g Q h = q s * ED * A E,k Q g = 0 Q f = 0-2- Q t ΣQ t 1 0,005 * 70 * 6 = 2,1 2,1 2 0,005 * 100 * 8 =,0, ) Ermittlung der Spitzenabflussbeiwerte Eingangsgrößen: Geländeneigung I G, befestigter Anteil, Bezugsregenintensität r 15,1 nach KOSTRA-Atlas (siehe Tabelle 3). r D=15,n=1 =. [L s -1 ha -1 ] Spitzenabflussbeiwerte nach DWA-A 118 für jeweilige Gefälleklassen (siehe Tab.1): ψ S 1 0,6 2 0,6 3 0,55 5

3 -3-3.) Schätzung der Fließzeit L [m] t f [ min ] = 60* v [m/s] Angenommene Geschwindigkeit bei Regenwetterabfluss v r = 2,5 m/s. Gesamtlänge längste Fließstrecke [m] geschätzte Fließzeit t f [min] , , /5.) Regen- bzw. Gesamtabfluss ermitteln: Q r = r D,n * ψ S * A E,k Als Mindestfließzeit ist die Bemessungsregendauer anzusetzen. Nr. ψ S * A E,k [ha] r D,n [L s -1 ha -1 ] Q rd,n=1 ΣQ r Q ges =Q r + Q t (= Q T ) 1 2, ,2 00,2 02,3 2 3, ,6 533,6 537,6 3,0 5 Kostra-Atlas: r D=10,n=1 =. bzw. r D=13,n=1 =. [L s -1 ha -1 ] f1 f0 Lineare Interpolation f ( x) = f0 + ( x x0 ) x x /7./8./9.) Dimensionierung, Probe auf Einhaltung t f DN [mm] Q V v V [m s -1 ] Q T /Q V v T /v V v T [m s -1 ] t f [min] Σt f [min] ,17 0,66 1,068 2,31 2,52 2, ,1 0,65 1,0613 2,27,0,0 3 5 Bedingungen prüfen: 0,9? 10 min?

4 -- Iterative Prüfung und Korrektur für 5: Bemessungsregebenspende: r D=,n=1 = [L s -1 ha -1 ]./5.) Regen- bzw. Gesamtabfluss ermitteln: r D,n=1 [L s -1 ha -1 ] Q r ΣQ r Q ges =Q r + Q t (= Q T ) * Der neue Bemessungsabfluss für Haltung Nr. 5 ist.. 6./7./8./9.) Dimensionierung, Probe auf Einhaltung t f und v t DN [mm] Q V v V [m s -1 ] Q T /Q V v T /v V v T [m s -1 ] t f [min] Σt f [min] * Bedingungen prüfen: 0,9? t f t f *? 10. Prüfung der Fließgeschwindigkeit bei Trockenwetter Q T(t) /Q V v T(t) /v V v t [m s -1 ] 1 0,003 0,262 0,53 2 0,009 0,27 0,59 3 5* Bedingung prüfen: 0,5 m/s?

5 Tabelle 1: Empfohlene Spitzenabflussbeiwerte für unterschiedliche Regenspenden bei einer Regendauer von 15 min (r 15 ) in Abhängigkeit von der mittleren Geländeneigung I G und dem Befestigungsgrad (für Fließzeitverfahren, aus DWA-A 118, 2006) -5- Tabelle 2: Maßgebende kürzeste Regendauer in Abhängigkeit der mittleren Geländeneigung und des Befestigungsgrades (aus DWA-A 118, 2006) mittlere Befestigung kürzeste Regendauer Geländeneigung < 1% < 50 % 15 min > 50 % 10 min 1% bis % 10 min > % < 50 % 10 min > 50 % 5 min Bemessungsgang 1) Schmutzwasserermittlung Q s 2) Ermittlung des Abflussbeiwertes Ψ s für jedes Teileinzugsgebiet 3) Schätzen der Fließzeit t f ) Ermittlung der Bemessungsregenspende r D,n 5) Ermittlung des maßgeblichen Regenwetterabflusses Q r = r D,n *Ψ s *A E,k 6) Gesamtabfluss Q ges = Q r + Q s 7) Festlegung DN: Gefälle, Q ges = Q T Tabellen (Q V v V ) mit Q T /Q v 0,9 8) Bestimmung v T mit Teilfüllungstabellen (v T /v V ) 9) Berechnung Fließzeit Vergleich mit Mindestfließzeit (bei Abweichung rekursive Prüfung) 10) Überprüfung v t 0,5 m/s (ggf. andere Profilform wählen)

6 Tabelle 3: Auszug KOSTRA-Atlas Niederschlagshoehen und -spenden fuer das ausgewaehlte Rasterfeld T ( = z) hn RN hn RN hn RN hn RN hn RN hn RN hn RN hn RN D [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] 5 min min min min min min min min h h h h h h h h h h T - Wiederkehrzeit (in a): mittlere Zeitspanne in der ein Ereignis einen Wert einmal erreicht oder ueberschreitet D - Niederschlagsdauer einschliesslich Unterbrechungen (in mm, h) hn - Niederschlagshoehe (in mm) RN - Niederschlagsspende (in l/(s*ha))

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