Übung zur Bemessung von Regenentlastungsanlagen nach ATV A 128

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1 Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Fachrichtung Wasserwesen Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Professur für Siedlungswasserwirtschaft Übung zur Bemessung von Regenentlastungsanlagen nach ATV A 128 thilo.koegst@tu-dresden.de

2 Gliederung Notwendigkeit von Entlastungsanlagen Arten von Entlastungsbauwerken Bemessung von Entlastungsbauwerken Rechenbeispiel ATV A 128 Folie 2

3 Notwendigkeit von Regenüberlaufbauwerken im Mischsystem ATV A 128 Folie 3

4 Abwasserentsorgung mit Mischkanalisation Einzugsgebiet Mischkanalisation ARA Grundwasser Fließgewässer ATV A 128 Folie 4

5 Notwendigkeit von Mischwasserentlastungsbauwerken Systemversagen (Kompromiss zwischen Wirtschaftlichkeit und Gewässerschutz) Einzugsgebiet Q m = 2Q ts + Q f24 Grundwasser Mischkanalisation ARA ATV A 128 Fließgewässer ATV A 128 Folie 5

6 Alternativen 1. Minderung des Abwasseranfalles Regenwasserabfluss Schmutzwasserabfluss Fremdwasserabfluss 2. Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung im Mischsystem Zwischenspeicherung von Mischwasser Umverteilen der Regenabflüsse Klärtechnische Maßnahmen 3. Entlastungsbauwerke ATV A 128 Folie 6

7 Zielsetzung der Regenwasserbehandlung 1 Ziel der Regenwasserbehandlung ist es... Regenabfluss zur Kläranlage so zu begrenzen, dass dort die angestrebten Ablaufwerte eingehalten werden und gleichzeitig die stoßweise Belastungen aus Regenentlastungen in vertretbaren Grenzen bleiben (hinsichtlich Menge und Konzentration). 1 Regenwasser (eigentlich Mischwasser) = Schmutzwasser + Regenwasser ATV A 128 Folie 7

8 Arten von Entlastungsbauwerken ATV A 128 Folie 8

9 Entlastungsbauwerke Regenüberlauf (RÜ) Regenüberlaufbecken (RÜB) Regenrückhaltebecken (RRB) ATV A 117 Durchlauflaufbecken (DB) Fangbecken (DB) Stauraumkanal (SK) (SKO oder SKU) Verbundbecken (VB) Nebenschluss / Hauptschluss Parallel / in Reihe ATV A 128 Folie 9

10 Entlastungsbauwerke Regenüberlauf (RÜ) zur Abminderung hoher Mischwasserabflussspitzen Regenüberlaufbecken (RÜB) unterhalb von stark ablagerungsbehafteten Haltungen ATV A 128 Folie 10

11 Entlastungsbauwerke Fangbecken (FB) bei ausgeprägtem Spülstoß in der Regel bei nicht vorentlasteten Entwässerungsgebieten bei kurzer Fließzeit (unter 20 min) ATV A 128 Folie 11

12 Entlastungsbauwerke Durchlaufbecken (DB) haben einen Klärüberlauf (KÜ) bei größeren Fließzeiten (über 20 min) - gleichm. Verschm. meist bei vorentlasteten Entwässerungsgebieten besonders sinnvoll im Nebenschluss ATV A 128 Folie 12

13 Entlastungsbauwerke Stauraumkanäle (SK) SKU und SKO ATV A 128 Folie 13

14 Entlastungsbauwerke Verbundbecken (VB) ATV A 128 Folie 14

15 RÜB in Dresden Regenüberlaufbecken Johannstadt m³ - 50 m Länge x 45 m Breite 5 Kammern Durchlaufbecken im Nebenschluss Regenüberlaufbecken Kaditz Gesamtvolumen m³ 6 Kammern Durchlaufbecken im Nebenschluss ATV A 128 Folie 15

16 Bemessung von RÜB ATV A 128 Folie 16

17 Grundsätzlich stehen zwei Verfahren zur Bemessung und zum Nachweis der Zielsetzung der Regenwasserbehandlung zur Verfügung vereinfachtes Bemessungsverfahren nach Tabellen Nachweisverfahren mittels Schmutzfrachtberechnung ATV A 128 Folie 17

18 Bemessung nach Tabellen Bezugslastfall (wurde 'vorsimuliert') regionale und gebietsspezifische Größen Anpassung (Korrektur) benötigtes Beckenvolumen ATV A 128 Folie 18

19 Einfluss auf Überlaufmenge und Konzentration Wesentlichen Einfluss auf die Überlaufmenge und - konzentration haben... regionale und gebietsspezifische Größen: Niederschlag Fließzeit Gefälle Kanalspeicherung Starkverschmutzer... Bezugslastfall: mittlere Jahresniederschlagshöhe CSB Konzentration im Regenwasser CSB Konzentration im Trockenwetterabfluss CSB Konzentration im Kläranlagenablauf 800 mm 107 mg/l 600 mg/l 70 mg/l Normalanforderung (nur Emission) ATV A 128 Folie 19

20 Bemessungsbeispiel Rechenaufgabe ATV A 128 Folie 20

21 Bemessungsbeispiel Für ein Entwässerungsgebiet mit einer gesamten Entwässerungsfläche von A EK = 33,6 ha ist ein Regen-überlaufbecken vor der Kläranlage zu bemessen. Die Kläranlage soll mit einem Auslastungsgrad von n = 2 beaufschlagt werden. Trenngebiete, Gewerbe und Industrie sind nicht angeschlossen. Die Fließzeit t f bis zum geplanten Becken beträgt rund 7 min. Von der Entwässerungsfläche sind ca. 35 % befestigt und davon wiederum 85 % abflusswirksam. Nach Mitteilungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) beträgt der mittlere Jahresniederschlag 722 mm ATV A 128 Folie 21

22 Bemessungsbeispiel Aus einer vorliegenden Entwässerungsplanung sind noch folgende Gebietsgrößen bekannt: mittlere Geländeneigungsklasse NGm = 2 Fremdwasserabfluss entsprechend einem Messprogramm Qf = 1,0 l/s angeschlossene Einwohnerzahl EZ = 1350 E mittlerer Wasserverbrauch wv = 180 l/ed Stundenfaktor für die Trockenwetterabflussspitze x = 12 mittlere CSB-Konzentration im Trockenwetterabfluss ct = 443 mg/l ATV A 128 Folie 22

23 Bemessungsbeispiel Gebietskenngrößen: ATV A 128 Folie 23

24 Bemessungsbeispiel Regenabfluss: ATV A 128 Folie 24

25 Bemessungsbeispiel Gesamtspeichervolumen: ATV A 128 Folie 25

26 Bemessungsbeispiel gebietsspez. Eingangsgröße undurchlässige Fläche A_u (ha) gebietsspez. Eingangsgröße Einwohnerzahl EZ gebietspezifische Eingangsgröße Mischwasseraufnahme Q_m der Kläranlage n*q_sx+q_f (l/s) ATV A128 Vereinfachtes Bemessungsverfahren nach Th. Bettmann ATV-DVKW-Regelwerk 01/2003 gewerblicher Abfluss Q_g24=0,2..0,8 l/(s*h) industrieller Abfluss Q_i24=0,2..0,8 l/(s*h) häuslicher Abfluss Q_h24=EZ*w_s/86400 gebietspezifische Eingangsgröße Fließzeit t_f Schmutzwasserabfall Q_s24=Qh_24+Q_g24+Q_i24 (l/s) Arbeitsstunden pro Tag a_g,i (1 Schicht = 8h) Produktionstage pro Jahr b_g,i (d) Fließzeitabminderung a_f=0,5+50(t_f+100) t_f < 30 min a_f=0,885 t_f > 30 min Fremdwasseranfall Q_f24=0..0,5 l/(s*h) Schmutzwasserabfluss x Q_sx=24*Q_h24/x+24/a_g*365/b_g*Q_g24+24/a_i*365/b_i*Q_i24 (l/s) mittlerer Entlastungszufluß Q_re = a_f *(3+3,2*q_r)*A_u (l/s) Trockenwetterabfluss Q_t24=Q_s24+Q_f24 (l7s) Trockenwetterabfluss x Q_tx=Q_sx+Q_f24 (l/s) Regenwasserabfluß Q_r24 = Q_m-Q_t24-Q_rT24 (l/s) mittleres Mischungsverhältnis m = (Q_re + Q_rT24)/Q_t24 (l/s) Trockenwetterabflussspende q_t24=q_t24/a_u l/(s*ha) Regenwasserabflußspende q_r = Q_r24 / A_u l/(s*ha) rechnerische Entlastungskonz. c_e = (107*m+c_b)/(m+1) (mg/l) Einflusswert für Starkverschmutzer a_c=1 c_t<600 mg/l a_c= c_t/600 c_t>600 mg/l Einflusswert für Kanalablagerungen x_a=24*q_t24/q_tx a_a aus Tabelle Einflusswert für Jahresniederschlagshöhe a_h = h_na/ < h_na < 1000 a_h = -0,25 h_na < 600 a_h = +0,25 h_na > 1000 zulässige Entlastungsrate e_o = 3700 / (c_e-70) (%) Bemessungskonzentration TW c_b = 600 *(a_c+h_h+a_a) (mg/l) spezifisches Beckenvolumen V_s aus Tabelle (m³/ha) ATV A 128 Folie 26 gebietsspez. Eingangsgröße Trockenwetterkonz. c_t gebietsspez. Eingangsgröße mittlere Neigungsgruppe NG_m gebietsspez. Eingangsgröße Jahresniederschlagshöhe h_na Gesamtvolumen V=V_s * A_u (m³)

27 Bemessungsbeispiel Gesamtspeichervolumen: Fließzeit Gefälle Starkverschmutzer Niederschlag ATV A 128 Folie 27

28 Bemessungsbeispiel 0,381 13,81 2 0, ATV A 128 Folie 28

29 Bemessungsbeispiel , ATV A 128 Folie 29

30 ATV A 128 Folie 30

31 ATV A 128 Folie 31

32 ATV A 128 Folie 32

33 Bemessungs- und Nachweisverfahren Bemessung von Regenentlastungsanlagen Bestimmung des Gesamtspeichervolumens Volumenbestimmung einzelner Regenüberlaufbecken und Stauraumkanäle ATV A 128 Folie 33

34 Verständnisfragen Wann ist die Verwendung von Durchlaufbecken / Fangbecken sinnvoll? Anwendungsfälle von Haupt- und Nebenschluss Welche ortsspezifischen Eingangsgrößen sind bei der Bemessung von RÜBs notwendig? Wie wirken sie? ATV A 128 Folie 34