Dimensionierung eines Kanales Qmax Maximale Wassermenge z Überschreitungshäufigkeit vom Qmax Planungshorizont (z.B. 50 Jahre) Erforderliche und mögliche Genauigkeit Minimale Schleppkraft

Abstufung der Kanaldurchmesser Annahmen: kSt = 85 m 1/3 s-1, JS = 1%, JE = JS Durchmesser mm Qvoll in m3s-1 Kosten Fr m-1 300 0.10 500.- 400 0.22 600.- 500 0.40 700.- 600 0.66 800.- 700 1.00 900.- 800 1.40 1000.- 1000 2.50 1250.- r2.67 r0.75 Erforderliche Rechengenauigkeit rel. gering.

Überlastung einer Kanalisation Energielinie bei Überlastung, JE >> JS Überlastung einer Kanalisation L = 400 m DhE,max JE,max DhS JS Energielinie bei Normalabfluss, Dimensionierung: JE = JS

Vergleich der Energieverluste

Wiederkehrintervall z in Jahren Schweiz D, NL, DK Gefälle steil flach City 20 5-10 a Vororte 5 2 a Landgemeinde 2-5 1-2 a Die angewendeten z Werte müssen politisch ausgehandelt werden

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

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

Regenrückhaltebecken Retentionsbecken nur mit Notüberlauf volumen Qmax,zu Qab << Qmax,zu Drosselstrecke häufig als offene Erdbecken gestaltet

Dimensionierung eines Retentionsbeckens Schmutz- wasser- kanal Bestehend Dimensionierung eines Retentionsbeckens Geplant: 3 ha Ym= 0.33 Zürich, z = 5 a K(z) = 4570 B = 8 min QARA < 30 l/s T r V = V = V = zu ab ret min l s -1 ha -1 Fred × r × T Q × T V - V ARA zu ab m 3 m 3 m 3 10 256 152 18 134 20 163 196 36 160 30 120 216 54 162 40 95 228 72 156

Mischsystem: Entlastungsordnung Entlastungen ARA Ë Siedlung RÜB Î Ê Í Ì Vorflut

Speichervolumen bis zum Anspringen des Überlaufes in m3 ha-1red 30 10 5 Jährlicher Überlauf in % des Regenabflusses 20 30 Bereich der Regenbecken Überlaufhäufigkeit / Jahr 20 10 10 20 Bereich der Hoch-wasserentlastungen 30 10 20 30 40 50 Maximal abgeleitete Regenintensität beim Anspringen des Überlaufes in l s-1 ha-1

Spezifisches Volumen der Kanäle Sivalda, 1994, KA, 41, p.1988 Spezifisches Volumen der Kanäle 100 flach m 3 ha -1 45 mittel 18 steil, hügelig 10 10 100 1000 Einzugsgebiet in ha 1’000 EG 100’000 EG

Gesamtniederschlagshöhe in mm 20 Einzelereignis mit HWE Beckenüberlauf und Hochwasserentlastung 15 HWE Einzelereignis ohne HWE 10 Mulden, Wasserfilm Kanalisation füllen Ableitung zur ARA Regenüberlaufbecken 5 1 2 3 Dauer des Regens (h)

Dauer des Niederschlags Beispiel: Regen in Fehraltorf, 1991 Niederschlagshöhe in mm vereinfachte Analyse! 25 HWE 20 Kanalentlastung 15 10 5 60 120 180 240 300 Dauer des Niederschlags in Minuten

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

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

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

Verbundbecken Zufluss Beckenüberlauf zur Vorflut Klärbecken Gefällsverlust Fangbecken Zur Kläranlage

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

Schmutzstoss Dauer des Regenereignisses in min Schmutzstoffkonzentration (g CSB m-3) Mischwasseranfall (Q in l s-1) Fracht in g s-1 100 200 300 400 500 20 40 60 80 120 Schmutzstoss CSB Q CSB F Dauer des Regenereignisses in min

Kumulative Schmutzstofffracht in kg CSB 100 Effektiver Verlauf 80 Schmutz- stoss Zusätzlicher Anfall 60 40 Frachtanfall Trockenwetter Anfall bei konstanter Konzentration 20 100 200 300 400 500 600 700 Kumulative Wasserfracht in m3

Schmutzwasser Mischwasser Meteorwasser Kanalüberlauf Becken Entlastung speicher Regenüber- laufbecken Regenrück- haltebecken Verbundbecken Durchlaufbecken Fangbecken Regenklär- becken Schmutzwasser Mischwasser Meteorwasser

Dimensionierung eines Fangbeckens Hochwasserentlastung rkrit = 30 l s-1 ha-1 QARA = 2 QTW = 2 l s-1 ha-1 ARA FB Einzugsgebiet Fred Vorflut Frage: Wie gross muss das Fangbecken werden, damit der Schmutzstoss gefangen werden kann?

Dimensionierung eines Fangbeckens Annahmen: Am Ort des Fangbeckens gilt t0 = tan + tFK. Der Schmutzstoss dauert ca. t0 = 10 min Die kritische Regenintensität beträgt rkrit = 30 l s-1 ha-1 Zur ARA werden QARA = 2 QTW oder 4 l s-1 hared-1 abgeleitet V Q F r t FB TW red krit ARA = + × - ( ) ha 17 1 m 3

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

Fracht in der Entlastung nach dem Becken g DOC m-3 g TSS m-3 50 40 30 20 10 Zufluss 500 400 300 200 100 Gemessene Konzentrationen Ablauf 17 18 19 20 Uhr 17 18 19 20 Uhr g DOC s-1 kg TSS s-1 200 160 120 80 40 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Gemessene Frachten 17 18 19 20 Uhr 17 18 19 20 Uhr Fracht in der Entlastung nach dem Becken

Schmutzstoffe bei Regen Regenintensität r Fläche F Abflussbeiwert Ym Einwohner E Entlastung Ê Ë ARA Ì Vorflut Í Î

Schmutzstoffe bei Regen Beispiel: Ammonium/Ammoniak - ein Fischgift Abwasseranfall: qE = 0.3 m3 E-1 d-1 Ammoniumanfall: fN = 10 g N E-1 d-1 Frage: Wie reagiert die Ammonium Konzentration in der Vorflut auf zunehmende Regenintensität? Definitionen: Qi = Durchfluss [m3 s-1] Fi = Fracht [g s-1] Ci = Konzentration [g m-3] Fi = Qi × Ci

Schmutzstoffe bei Regen Ê Q1 = E × qE + r × F × Ym F1 = E × fN C1 = F1 / Q1 Í Q4 = Zu Beginn konstant C4 » 0 Î Q5 = Q4 + Q3 F5 = F4 + F3 = Q3 × C1 C5 = F5 / Q5 Ë Q2 = QARA » 2 × QTW C2 = C1 Ì Q3 = Q1 - Q2 C3 = C1 C E f Q N ARA R TW Vf 5 1 = × - + æ è ç ö ø ÷

Ammonium in der Vorflut g N m-3 1.5 1 0.5 10 20 30 Regenintensität in l s-1 ha-1