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Dimensionierung eines Kanales l Q max Maximale Wassermenge l zÜberschreitungshäufigkeit vom Q max l Planungshorizont (z.B. 50 Jahre) l Erforderliche und.

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1 Dimensionierung eines Kanales l Q max Maximale Wassermenge l zÜberschreitungshäufigkeit vom Q max l Planungshorizont (z.B. 50 Jahre) l Erforderliche und mögliche Genauigkeit l Minimale Schleppkraft

2 Durchmesser mmQ voll in m 3 s -1 Kosten Fr m r 2.67 r 0.75 Abstufung der Kanaldurchmesser Annahmen: k St = 85 m 1/3 s -1, J S = 1%, J E = J S Erforderliche Rechengenauigkeit rel. gering.

3 h E,max J E,max L = 400 m Energielinie bei Normalabfluss, Dimensionierung: J E = J S Energielinie bei Überlastung, J E >> J S Überlastung einer Kanalisation h S JSJS

4 Vergleich der Energieverluste

5 Wiederkehrintervall z in Jahren Schweiz D, NL, DK Gefälle steil flach City a Vororte 5 2 a Landgemeinde a Die angewendeten z Werte müssen politisch ausgehandelt werden

6 Mischwasserkanal Häusliche Abwässer Industrie- und Gewerbe-Abwasser Strassenentwässerung Regen- und Grundwasser Brunnen- und Bachwasser Entlastung Regenüberlaufbecken Abwasserreinigung Vorflut Versickerung Entwässerungsverfahren: Mischsystem

7 Schmutzwasserkanal Häusliche Abwässer Industrie- und Gewerbe-Abwasser Regenwasserkanal Versickerung Entwässerungsverfahren: Trennsystem Vorflut Strassenentwässerung Regen- und Grundwasser Brunnen- und Bachwasser Abwasserreinigung Ev. Rück- haltebecken

8 Regenrückhaltebecken Retentionsbecken nur mit Notüberlauf Q max,zu Retentions- volumen Q ab << Q max,zu Drosselstrecke häufig als offene Erdbecken gestaltet

9 Zürich, z = 5 a K(z) = 4570 B = 8 min T min r s ha V zu = F red r T m 3 V ab = Q ARA T m 3 V ret = V zu - V ab m Dimensionierung eines Retentionsbeckens Bestehend Geplant: 3 ha m = 0.33 Q ARA < 30 /s Schmutz- wasser- kanal

10 Mischsystem: Entlastungsordnung ARA RÜB Entlastungen Siedlung Vorflut Ê Ë ÌÍ Î

11 Maximal abgeleitete Regenintensität beim Anspringen des Überlaufes in s -1 ha -1 Speichervolumen bis zum Anspringen des Überlaufes in m 3 ha -1 red Jährlicher Überlauf in % des Regenabflusses Bereich der Regenbecken Bereich der Hoch- wasserentlastungen 20 Überlaufhäufigkeit / Jahr

12 Spezifisches Volumen der Kanäle m 3 ha Einzugsgebiet in ha flach steil, hügelig mittel EG EG Sivalda, 1994, KA, 41, p.1988

13 Mulden, Wasserfilm Kanalisation füllen Ableitung zur ARA Regenüberlaufbecken Einzelereignis ohne HWE Beckenüberlauf und Hochwasserentlastung Dauer des Regens (h) Gesamtniederschlagshöhe in mm 15 HWE Einzelereignis mit HWE

14 Niederschlagshöhe in mm Dauer des Niederschlags in Minuten Beispiel: Regen in Fehraltorf, 1991 HWE Kanalentlastung vereinfachte Analyse!

15 Entleerung zur ARA Überlauf als Entlastung Zufluss von Mischwasser Vorflut Fangbecken im Nebenschluss Bei Trockenwetter nicht durchflossen zur ARA Fangbecken Zufluss von Mischwasser

16 zur ARA Fangbecken im Hauptschluss Immer durchflossen Überlauf als Entlastung Zufluss von Mischwasser Vorflut Überlauf zur Vorflut zur ARA

17 Klärbecken (Durchlaufbecken) Vorflut zur ARA Hauptschluss: Bei Trockenwetter durchflossen Nebenschluss:Bei Trockenwetter nicht durchflossen

18 ZuflussBeckenüberlauf zur Vorflut Zur Kläranlage Klärbecken Fangbecken Gefällsverlust Verbundbecken

19 Entlastung Drossel Kanalstauraum Fangkanal Trockenwetterabfluss Entlastung Drossel Kanalstauraum Trockenwetterabfluss Speicherkanal Fangkanal

20 Dauer des Regenereignisses in min Schmutzstoffkonzentration (g CSB m -3 ) Mischwasseranfall (Q in s -1 ) Fracht in g s -1 Schmutzstoss CSB Q F

21 Kumulative Wasserfracht in m 3 Kumulative Schmutzstofffracht in kg CSB Schmutz- stoss Effektiver Verlauf Anfall bei konstanter Konzentration Zusätzlicher Anfall Frachtanfall Trockenwetter

22 Kanalüberlauf EntlastungBecken Meteorwasser Schmutzwasser- speicher Regenklär- becken MischwasserSchmutzwasser Verbundbecken Durchlaufbecken Fangbecken Regenüber- laufbecken MeteorwasserMischwasserSchmutzwasser Regenrück- haltebecken

23 Dimensionierung eines Fangbeckens Frage: Wie gross muss das Fangbecken werden, damit der Schmutzstoss gefangen werden kann? ARA Vorflut FB Hochwasserentlastung r krit = 30 s -1 ha -1 Q ARA = 2 Q TW = 2 s -1 ha -1 Einzugsgebiet F red

24 Dimensionierung eines Fangbeckens VQFrQt FBTWredkritARA () 0 V F FB red ha red 17 1 m 3 Annahmen: l Am Ort des Fangbeckens gilt t 0 = t an + t FK. l Der Schmutzstoss dauert ca. t 0 = 10 min Die kritische Regenintensität beträgt r krit = 30 s -1 ha -1 Zur ARA werden Q ARA = 2 Q TW oder 4 s -1 ha red -1 abgeleitet

25 Vorklärbecken bei Regen Schlamm- abzug Entlastung ? Entlastung ? Sedimentation Wo soll die Entlastung angeordnet werden?

26 Uhr g DOC m Uhr g DOC s g TSS m kg TSS s -1 Ablauf Zufluss Gemessene Konzentrationen Gemessene Frachten Fracht in der Entlastung nach dem Becken

27 Fläche F Abflussbeiwert m Einwohner E ARA Vorflut Entlastung ÊË Ì ÍÎ Regenintensität r Schmutzstoffe bei Regen

28 Schmutzstoffe bei Regen Beispiel: Ammonium/Ammoniak - ein Fischgift Frage: Wie reagiert die Ammonium Konzentration in der Vorflut auf zunehmende Regenintensität? Abwasseranfall:q E = 0.3 m 3 E -1 d -1 Ammoniumanfall:f N = 10 g N E -1 d -1 Q i = Durchfluss[m 3 s -1 ] F i =Fracht [g s -1 ] C i =Konzentration[g m -3 ] F i =Q i C i Definitionen:

29 Schmutzstoffe bei Regen Í Q 4 = Zu Beginn konstant C 4 0 Ë Q 2 = Q ARA Q TW C 2 = C 1 Ì Q 3 = Q 1 - Q 2 C 3 = C 1 Ê Q 1 = E q E + r F m F 1 = E f N C 1 = F 1 / Q 1 Î Q 5 = Q 4 + Q 3 F 5 = F 4 + F 3 = Q 3 C 1 C 5 = F 5 / Q 5 C Ef Q QQ QQQQ N ARA RTW VfRTWARA 5 1

30 Regenintensität in s -1 ha -1 Ammonium in der Vorflut g N m -3


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