Siedlungsentwässerung Ziele Überblick über das Gesamtsystem Grundlagen der Siedlungshydrologie Aufgaben und technische Lösungen Einfachen Dimensionierungsverfahren Zukünftige Entwicklung

Siedlungsentwässerung Sytemabgrenzung, Begriff Abwasser Ziele und Aufgaben der Siedlungsentwässerung Siedlungshydrologie Elemente der Siedlungshydrologie Charakterisierung von Regenereignissen

Siedlung See Grund- wasser Vorflut Regen Landwirt- Quelle schaft Reservoir Industrie Deponie Siedlung Schlamm- behandlung Aufbereitung Regen- becken Kläranlage See Versi- ckerung Meteor- wasser Grund- wasser Vorflut

Aufgabe der Siedlungsentwässerung Verschmutztes und unverschmutztes Abwasser aus den Siedlungen ableiten und dabei die Siedlungshygiene und den Hochwasserschutz gewährleisten. Natürliche hydrologische Bedingungen wenig verändern Gewässer nicht übermässig belasten Zuverlässig und kostengünstig

Wertschöpfung in der Siedlungswasserwirtschaft versorgung Regen Siedlungs- entwässerung Abwasser- Ableitung und Reinigung Meteorwasserableitung Drainage

Regen Versickerung Grundwasser Siedlung Mischwasserkanal ARA Entlastung RÜB Bade- anstalt Meteorwasserkanal Vorflut

Regenintensität in l s-1 ha-1 ungereinigt entlastet 30 95% Hochwasserentlastung Dauer- kurve der Regen- intensität 15 Im Regen- überlaufbecken teilweise geklärt 15 Regenhöhe in % 10 60% 2 QTW, Kanalüberlauf Schmutzwasser Jahresmittel 30% QTW 200 400 600 800 1000 8760 In ARA gereinigt Stunden pro Jahr

Abwasser Das durch häuslichen, industriellen oder sonstigen Gebrauch veränderte Wasser, ferner das in der Kanalisation stetig damit abfliessende Wasser, sowie das von bebauten oder befestigten Flächen abfliessende Niederschlagswasser. GSchG, Art. 4

Verschmutztes Abwasser Abwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt, verunreinigen kann. GSchG Gewässer: Wasser und Gewässerbett mit Sohle und Böschung sowie die tierische und pflanzliche Besiedlung. Grundwasser, Grundwasserleiter, Grundwasserstauer und Deckschicht. Verunreinigung: Nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderung des Wassers.

Fremdwasser Anteil des abgeleiteten Abwassers, der stetig anfällt und nicht verschmutzt ist. Fremdwasser könnte direkt in die Vorflut eingeleitet werden. Eingedolte Bäche Überläufe von Reservoiren und Brunnenstuben Abläufe von laufenden Brunnen Drainage- und Sickerwasser Kühlwasser

Fremdwasseranfall(Trockenwetter) Fracht: TKN(t) / TKNMittel 2.0 1.5 1.0 0.5 0.5 1 1.5 Abwasseranfall: Q(t) / QMittel Fremdwasseranteil ca. 0.3 × QMittel

Abwasser muss aus Siedlungen abgeleitet werden. Verschmutztes Abwasser kann ein Gewässer verunreinigen. Es muss gereinigt werden. Unverschmutztes Abwasser kann ein Gewässer nicht verunreinigen. Es kann und soll unverändert in ein Gewässer eingeleitet werden.

Zeitkonstanten Regenwasseranfall 5 Minuten Fliesszeit zur ARA 1 Stunde Belastungsvariation ARA 1 Tag Hydraulische Überlastung ARA 1 Woche Mischwasserentlastung 1 Monat Kanalüberlastung 5 Jahre Lebenserwartung 80 Jahre

Prozesse der Siedlungsentwässerung Abwasserproduktion: Abwassermenge, Schmutzstoffe Transportieren: Sammeln, ableiten und auftrennen Retention: Eingriff in zeitliche Dynamik Reinigung: Abtrennen von Schmutzstoffen Rückgabe: Einleitung und Versickerung

Siedlungshydrologie Bildung von Abflüssen als Folge von Niederschlägen, Drainage Niederschlag: Regen, Schnee Abflussbildung: Benetzen, Verdunsten, Füllen von Mulden, Versickern, Abfliessen, (Schneeschmelze), Drainage Abflusskonzentration: Zusammenführen des Abflusses Abwassertransport: Kanalisation, Hydraulik

Niederschlag Abflussbildung Regenintensität in mm s-1 5 10 15 20 Niederschlag 20 40 60 Regendauer min Verdunstung Abflussbildung Abfluss Versickerung

Abfluss- konzentration Abwasser- Transport Grundstück Entwässerung zur Kanalisation Abfluss- konzentration Abwasser- Transport Kanalisation

Abflussbildung Verwehungen Verdunstung Muldenfüllung Niederschlags- intensität Muldenfüllung Be- netz- ung Oberflächen- abfluss Versickerung Regendauer

Regenmessgeräte Niederschlagswaage elektronische Messwippe Waage Data- logger Data- logger

Charakterisierung von Regen Historische, reale Ereignisse, gefallene Regen Zeitlicher Verlauf der Regenintensität Örtlicher Verlauf der Regenintensität Statistische Charakterisierung von Eigenschaften von Regen und Regenabschnitten Modellereignisse mit bestimmten Eigenschaften Modellereignisse

Beispiel einer Regenauswertung Regenintensität in l s-1 ha-1 Gemessene Regenganglinie 400 300 Blockregen mit 10 min Abschnitt- Dauer 200 100 5 10 15 20 25 Regendauer in min

Regenabschnittdauerkurve für Zürich Regenintensität in l s-1 ha-1 100 200 300 400 500 Jährlichkeit z 20 a 10 a 5 a 2 a 1 a 0.5 a 10 20 30 40 50 60 Regenabschnitt: Dauer in Minuten

Regenintensität nach Hörler Rhein z G B C ( , ) log )) = × + 15 1 10 r = Regenintensität in l s-1 ha-1 T = Dauer des Regenabschnittes in Minuten z = Wiederkehrintervall in a G = Grundzahl in l s-1 ha-1 Intensität mit T = 15 min, z = 1 a B = Ortskonstante in min C = Ortskonstante -

Regenintensität nach Hörler und Rhein 15 + B r ( T , z ) = G × × ( 1 + C × log ( z )) 10 T + B K ( z ) r ( T , z ) = T + B

Ortskonstanten für die Schweiz Ortskonstante K(z) in l min ha-1 s-1 B G C H Wiederkehrintervall z (Jahre) min l s -1 ha -1 - mm a -1 1 2 5 10 Bern Davos Locarno Sion Zürich 4000 4984 6484 7796 12 148 0.95 1028 1950 2438 3159 3762 10 78 0.93 999 7068 8446 10418 12044 23 186 0.69 1822 1050 1360 1780 2160 6 50 1.06 588 3036 3664 4569 5313 8 132 0.75 1044 4000 l min ha-1 s-1 = 24 mm H = Jahresniederschlag im mm a-1

Dauer des Niederschlags Regen in Fehraltorf, 1991 Niederschlagshöhe in mm 25 20 15 10 5 60 120 180 240 300 Dauer des Niederschlags in Minuten

Regen in Fehraltorf, 1991 Mittlere Regenintensität Niederschlagshöhe in mm Dauer des Niederschlags in Minuten 1 10 100 1000 50 20 5 2 Mittlere Regenintensität in l s-1 ha-1

Mittlere Regenintensität Regen in Zürich MZA, 1901 - 1975 Mittlere Regenintensität in mm h-1 1000 100 50 Jahre 10 Jahre 2.33 Jahre 10 1 0.1 0.1 1 10 100 1000 10000 Messintervall in h

Hauptwindrichtung bei Starkniederschlägen in Zürich Nord- wind 17% verschiedene Wind- richtungen 17% Westwind 36% Ostwind 6% Südwind 24%

Gebietsniederschlag und Punktmessung Beispiel: Lund Schweden 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 5 10 15 20 25 Einzugsgebiet in km2 rMittel / rmax Gebietsniederschlag und Punktmessung Beispiel: Lund Schweden 60 Min 30 Min 15 Min 5 Min 1 Min Regen- dauer T

Elemente der Siedlungsentwässerung Mischsystem Versickerung Trenn- system ARA RÜB Elemente der Siedlungsentwässerung

Herkunft des Abwassers, 1981 Fremdwasser 40% Regenwasser 15% Haushalt und Kleingewerbe 25% Industrielle Abwässer 20% BUWAL 1981

Hochwasser in Luzern Sintflutartige Regenfälle haben am Mittwochabend im Grossraum Luzern zahlreiche Gebiete unter Wasser gesetzt. Die Schweizerische Meteorologische Anstalt verzeichnete vor allem in Luzern spektakuläre Niederschlagswerte: Von Mittwochnachmittag bis Donnerstagfrüh fielen 72 Liter Regen pro Quadratmeter. Das war fast die Hälfte der Menge, die durchschnittlich im Monat Juni gemessen wird. 46 Liter fielen am späteren Mittwochnachmittag innerhalb bloss einer Stunde. Tagesanzeiger, 25.6.1993

Meterhohe Fontänen in den Strassen Nach Angaben der Polizei wurde niemand verletzt,doch ist der Sachschaden beträchtlich. Die Kanalisation vermochte in Luzern und den Vorortsgemeinden Kriens und Horw das Wasser nicht zu schlucken. Strassen verwandelten sich in Sturzbäche, Schachtdeckel wurden angehoben und weggeschwemmt. Mitten in den Fahrbahnen spritzten meterhoch Fontänen. Tagesanzeiger, 25.6.1993