- Nachweisführung mit KOSIM

Transkript

1 Seminar Niederschlagswasser Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt

2 Nachweise per Langzeitsimulation mit KOSIM Nachweis der Schmutzfracht (gem. Erlass MLU ) Nachweis von Versickerungsanlagen (gem. DWA A 138) Nachweis von Regenrückhalteräumen (gem. DWA A 117) Nachweis von Retentionsbodenfiltern (gem. DWA M 178) weitere Nachweise.?

3 Hydrologisches Langzeitsimulationsmodell KOSIM Abflussbildung (Grenzwertmethode, HORTON) Wieviel vom Regen kommt zum Abfluss? Abflusskonzentration (lineare Speicherkaskade) Wie sieht die Ganglinie aus? Abflusstransport (Kalinin-Miljukov) Wie verändert sich die Ganglinie? Abflussaufteilung (Bauwerkssimulation) Wieviel wird gespeichert/entlastet?

4 Niederschlagsbelastung Regenreihen vom DWD ( NIKOSA 2012 ) 5 Stationen (10 Jahre, , ohne Harz) Fachinformation Nr. 1/2014

5 Hydrologisches Ersatzsystem Gebietsdaten - Fläche - Einwohnerwert - Wasserverbrauch - Fremdwasseranfall - Trockenwetterverschmutzung - Fließzeit Bauwerksdaten - Bauwerkstyp - Drosselleistung - Speichervolumen - Überlaufschwelle - Absetzwirkung/Abbau

6 Elementpalette Seminar Niederschlagswasser KOSIM Oberfläche Systemgrafik Baumansicht Eigenschaftsfenster Tabellenansicht

7 KOSIM Eingabe / Ausgabe Eingabe Systemgrafik mit Elementpalette Baumansicht Eigenschaftsfenster Tabellenansicht Import Kanalstammdaten (ISY-Bau K ) Import xml -Daten Ausgabe Themenberichte (PDF) Tabellarische Schnellansicht (HTML) Ganglinien (CSV, WEL) GESIM-Ausgabe

8 KOSIM - Ausgabe PDF-Datei HTML-Seiten

9 Nachweisgrößen Mittlere, jährliche, spezifische Entlastungsfracht CSB SFue,s,kum = 250 [kg/(ha b *a)] MWB Zulässige Überlaufhäufigkeit nue = 0,2 [1/a] MRS =? [1/a] RRB Zulässige Flächenbelastung h Fm = 40 [m/a] RBF h Fmax = 60 [m/a] RBF

10 Schmutzfrachtnachweis Der Nachweis der Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik ist für das gesamte Kanalnetz zu führen, unabhängig davon, ob an einer oder mehreren Stellen entlastet wird. Bei mehreren Entlastungsstellen ist nachzuweisen, dass die entlastetet Schmutzfracht in der Summe aller Entlastungen den Wert von 250 kg CSB/(ha und Jahr) nicht überschreitet.

11 Beispiel MW

12 Beispiel MW

13 Beispiel MW M 177 (Kap ): Im Sinne eines angemessenen Gewässerschutzes sollte ein räumlich möglichst ausgewogenes Entlastungsverhalten aller Regenüberlaufbecken in einem Einzugsgebiet (mit vergleichbaren Gewässerverhältnissen) angestrebt werden.

14 Beispiel 2 MW Parallel- oder Reihenschaltung?

15 Beispiel 2 MW Parallel- oder Reihenschaltung?

16 Beispiel 2 MW Parallel- oder Reihenschaltung?

17 Beispiel 2 MW Parallel- oder Reihenschaltung? 2 Abfluss [m³/s] 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 Zulaufganglinie Translation Translation mit Qmax Retention Retention mit Qmax 0,6 0,4 0,2 0 00:00 00:10 00:20 00:30 00:40 00:50 01:00 01:10 01:20 01:30 01:40 01:50 02:00 02:10 Zeit [h:min]

18 Vorgaben für KOSIM Benetzungsverlust V ben = 0,25 mm Muldenverlust V muld = 1,80 mm Anfangsabflussbeiwert ψ 0 = 0,30 Endabflussbeiwert ψ e = 0,85 Keine Absetzwirkung in MWB Potenzielle Verdunstung ET a,pot = 500 mm/a Fließzeit Oberfläche t f = 3 min Keine Abflüsse von unbef. und nat. Flächen Schmutzfrachtpotenzial Oberfläche OF pot,csb = 500 kg/(ha*a)

19 Plausibilitätskontrollen (Fachinfo 1/2014) Seminar Niederschlagswasser

20 Plausibilitätskontrollen (M177, A198) Auslastungswert der Kläranlage Q M = n Q s,x + Q F,aM Q M = f S,QM x Q s,am + Q F,aM n(a131) / n(a128) ca. 2,3 bis 2,9 n < 2,0 KA ist hydraulisch überlastet

21 Nachweis von Versickerungsanlagen Mulde Rigole Versickerungsbecken Versickerungsschacht Mulden-Rigolen-Element Mulden-Rigolen-System.?

22 Nachweis von Versickerungsanlagen

23 Bemessung Nachweis Vordimensionierung Mulde erf. V = 200 m³/ha (angeschl. Fläche) Rigole erf. V = 300 m³/ha (angeschl. Fläche) Nachweis mittels Langzeitsimulation Überschreitungshäufigkeit des Versagens Mulde < 1/a (Bei Überlaufanschluss MRS) Rigole < 0,2/a Statistische Auswertung

24 Nachweis mit KOSIM Ermittlung der Wiederkehrzeit Plotting-Formel: mit L: Anzahl der Stichprobenwerte T n : Wiederkehrzeit (a) M: Anzahl der Jahre der Regendatei k: Ordnungszahl der einzelnen Werte k=1: größter Wert und k=l: kleinster Wert

25 Nachweis mit KOSIM KOSIM: Sortieren der Einstauereignisse und statistische Auswertung

26 Nachweis von Regenrückhalteräumen

27 Bemessung Nachweis Vordimensionierung RRB erf. V = m³/ha u Nachweis mittels Langzeitsimulation Länge der Regenreihe 10a (3 x T n ) Überschreitungshäufigkeit des Versagens je nach Lage des RRB 0,1.1,0/a Statistische Auswertung

28 Bemessung Größe des EZG maximal A E,K = 200 ha bzw. Fließzeit bis RRB max. 15 Minuten Regenanteil der Drosselabflussspende 2 l/(s ha) Überschreitungshäufigkeit n 0,1 / a Ggf. unwirtschaftliche Ergebnisse (Sicherheit)

29 Nachweis mit KOSIM Zuflussganglinie Einzugsgebiet + Oberlieger + Niederschlag b Überlauf Verdunstung t 1:m Dauerstau 1:m Drossel 2 Versickerung (Böschung) Drossel 1 Versickerung (Sohle)

30 Nachweis mit KOSIM A117: Abflussbildung für befestigte Flächen: Berücksichtigung von Benetzungs- und Muldenverlust Abflussbildung für unbefestigte Flächen: wenn Tn > 3 a, bzw. NG > 2 (>4%); zusätzl. Berücksichtigung der Infiltration (Bodenart). Das hydrologische Modell muss alle Kenngrößen und Funktionen des RRB vollständig nachbilden (Volumen, Drosselabfluss, Überlauf, Versickerung)

31 Nachweisverfahren KOSIM: Sortieren der Einstauereignisse und statistische Auswertung A117

32 Nachweis von Retentionsbodenfiltern

33 Retentionsbodenfilter Offenes RRB in Erdbauweise Drainage zum Gewässer Sohle bepflanzt (ca. 1m dicker Filter ) dezentrale KA für Regen- bzw. Mischwasser Weitergehende Anforderungen (Fließgew.) Hoher Flächenbedarf

34 Bemessung Nachweis? Vordimensionierung RBF erf. V = 80 m³/ha b bzw. A F > 100 m²/ha b Nachweis mittels Langzeitsimulation Länge der Regenreihe 10a Flächenbelastung 40 m/a im Mittel (MS) Flächenbelastung 60 m/a Maximaljahr (MS) Trennsystem 50/70 m/a Statistische Auswertung

35 Nachweis mit KOSIM Simulation mit Abbauleistung und Mindestkonzentration Abbauleist. Mindestkonz. Absetzbare Stoffe % Abfiltrierbare Stoffe 95 % CSB % 45 mg/l BSB 5 10 mg/l NH 4 -N > 80 % 10 mg/l Pges 2 mg/l

36 Nachweis mit KOSIM Hydraulischer Wirkungsgrad Entlastungsrate hydr. = VQ F /VQ r *100 [%] e 0 = VQ e /VQ r * 100 [%] Hydraulische Flächenbelastung (Stapelhöhe) h F = VQ F /A F [m/a] Stoffliche Flächenbelastung (Frachtrate) B F = SF F /A F [kg/m²/a]

37 Nachweis mit KOSIM Beispiel

38 Weitere Nachweise/Module Retentionsbodenfilter im Trennsystem Versickerungsanlagen Verdunstungsbecken Regenwassernutzungsanlagen Regenwasserbehandlung im Regenklärbecken Schmutzfrachtnachweis nach A128 Optimierung von Drosselleistungen Steuerung von Beckendrosseln mit CONTROL Kläranlagenmodul GESIM

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit