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Mischwasserentlastungen und diedamit verbundenen Frachtnachweise

Dr. Hendrik WaltherTiefbauamt der Bundesstadt BonnHendrik.walther@bonn.de

Dr.-Ing. Harald WegnerFranz Fischer Ingenieurbüroharald.wegner@fischer-teamplan.de

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Stadt Bonn Bezirksregier-ung Köln

Ingenieurbüro

Beteiligte

Brunnenvergifter

Kreuzritter

Weiße Ritter

Heinzel-männchen

Marketender:

Softwarebüros

Beteiligte derATV A128

ATV A128

A128 – ein Märchen

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Folie 3

Optimierung von Kanalnetz und Kläranlage

Einzugsgebiet KA Salierweg, Bonn

Projekt

Folie 4

KA Beuel

EZG KASalierweg

KA Bad GodesbergEZG KADuisdorf

KA Salierwegl

Projekt

Ae 2,985 haAu 1,643 haLänge Kanäle 527 kmStauvolumen 137,842 m3

QKA 2347 l/s

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Folie 5

Grundlagen

Schmutzfrachtnachweise DWA A 128

Nachweis der entlasteten SchmutzfrachtenUnsicherheiten bei Verschmutzung:

Akkumulation der Schmutzstoffe,

jahreszeitlicher Verlauf,

Reinigungsleistung Stadtbetriebe,

Sedimentation und Erosion im Netz,

Absetzwirkung in den Rückhalteräumen

eine große Spanne an Ergebnissen bei Berechnungen.

Folie 6

Grundlagen

Schmutzfrachtnachweise DWA A 128

Nachweis der entlasteten NiederschlagsanteileEntlastungsrate allein berücksichtigt Schmutzeintrag nicht

Nachweis der Einhaltung der zulässigen Entlastungsrate e0 für Bauwerkeder Mischwasserbehandlung.

Besonders schutzwürdige Gewässer werden berücksichtigt, indem diezulässige Entlastungsrate herabgesetzt wird.

In den verschiedenen Bundesländern gibt es deutlichabweichende Erlasse zum Thema.

In NRW Abflussbeurteilung mit Berücksichtigung desMischungsverhältnisses.

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Folie 7

Grundlagen

Einzugsgebiet KläranlageSalierweg

Erhebung der Daten

Modellaufbau

Führung der Nachweise

Verletzung der Nachweise

Sanierungsbescheid

Prüfung von Sanierungsmöglichkeiten

Modellaufbau

Datenabstimmung

Führung der Nachweise

Keine Verletzung der Nachweise

Parameter: Mischungsverhältnis

Folie 8

Grundlagen

ModellaufbauProblembereich: Eine Kette hintereinander geschalteter Entlastungen

KA SalierwegBSK028

Faktor 2 bis 5 in den Mischungsverhältnissen

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Folie 9

Schmutzfracht

LWAFlut

Definitionen Mischungsverhältnis

Folie 10

Schmutzfracht

A128 (1992) Kapitel 6.2.8

Definitionen Mischungs-

verhältnis

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Folie 11

Schmutzfracht

A128 (1992) Kapitel 6.5 (Bezug LWAFlut)

Definitionen Mischungsverhältnis

Folie 12

Schmutzfracht

Moment

Definitionen Mischungsverhältnis

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Folie 13

Schmutzfracht

A128 (1992) Kap 9.2 (Bezug Moment)

Definitionen Mischungsverhältnis

Folie 14

Schmutzfracht

M177 (2001), Kap 5.5

Weitere Quellen

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Folie 15

Schmutzfracht

Gespräche mit Kollegen/Recherche

Weitere Quellen

Telefonat Dr. Meißner (09.11.09):

Berechnungen nach 6.17 wären für die Verhältnisse

nicht korrekt.

D. Jacobi, BWB

M. Hippe, IBF

Hosang/Bischof (1998)

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1,200

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00

Zeit

Q[l/

s]

0

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Volu

men

[m³]

Qzu SK 27

Qab SK 27

Vol SK 27

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1,000

1,200

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00

Zeit

Q[l/

s]

0

400

800

1200

1600

2000

2400

Volu

men

[m³]

Qzu SK 26

Qab SK 26

Vol SK 26

0

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1000

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00

Zeit

c[C

SB][

mg/

l]

cZulauf SK 27

cBecken SK 27

cAblauf SK 27

0

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1000

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00Zeit

c[C

SB][

mg/

l]

cZulauf SK 26

cBecken SK 26

cAblauf SK 26

Unterschiede Mischungsverhältnis

Grundlage der korrekten Mischungsberechnung nach Formel 9.5

Q/V

Cbek Cab Centl

Größere Differenzen ergeben sich durch Vorentlastungen/Rückhaltungen,sie mindern die Zulauf- und damit Entlastungskonzentration.

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Czu 27 Cbek 27 Cab 27

0

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2500

12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Qzu 27 V 27 Qab 27

0

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Czu 26 Cbek 26 Cab 26

0

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Qzu 26 V 26 Qab 26

0

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Czu 25 Cbek 25 Cab 250

100

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Qzu 25 V 25 Qab 25

0

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Czu 24 Cbek 24 Cab 24

0

100

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400

500

600

12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Qzu 24 V 24 Qab 24

Unterschiede Mischungsverhältnis

Die Unterschiede liegen imAnsatz der Belastung beiunterhalb liegenden Becken.

Bei der Volumenbetrachtungwird immer von Qt alsBelastung ausgegangen.

Für die Dauer der Entlastungwerden unten liegendeBecken nicht mit Ct, sondernmit dem Ce/Cab von obenbelastet (+ggf. zusätzlicheEinleitungen).

Bei der Konzentrationsbe-trachtung wird realistisch diegeringere Belastung von obenberücksichtigt.

Hieraus begründet sich einFaktor von der Größen-ordnung „3“ und mehr.

Q C

Folie 18

Unterschiede Mischungsverhältnis

Formel 9.5 rechnetrealistische Minderungder Konzentrationen

Formel 6.17 berechnet in LWA-Flut das Mischungsverhältnis mit derSumme von Qt

Ausgabe LWA-Flut, Berechnung IBF aus den Ergebnisdaten

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12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12

Czu 27 Cbek 27 Cab 27

lfd. Nr Name v. Ele. n. Ele Vol Qd16 RRR 414 3021 3026 11500 153121 SK 027 3034 3035 4800 20028 SK 026 3050 3052 4675 23331 SK 025 3056 3058 859 27035 SK 024 3072 3080 1300 330

TAB S1 : AUSGABE DER EINGANGSDATEN

lfd. Nr Name Ele v. Ele n. Ele TypSumAu ha Sum Qt24 Vol m3

spez Volm3/ha Qd l/s

Sum Volm3

Sumspez.Volm3/ha

Qd,spezl/sha

16 RRR 414 3021 3026 13021 3 63.4 18 11500 208 1531 12321 195 23.8621 SK 027 3034 3035 13034 3 118.5 44 4800 109 200 18140 153 1.3228 SK 026 3050 3052 13050 3 197.9 63 4675 60 233 22955 116 0.8631 SK 025 3056 3058 13056 3 222.9 70 859 34 270 23814 107 0.935 SK 024 3072 3080 13072 3 242.9 84 1300 65 330 25114 103 1.01

TAB S2 : AUSGABE AUSGEWAEHLTER ELEMENTSUMMEN

lfd. Nr Name TypSum QZm

Tsd m3Sum QAm

Tsd m3Sum QrTsd m3

Vqem3/a VQE % Anz Ere Anz Tage

eDauerh/a m -

16 RRR 414 3 861.1 860.8 280.4 0.3 0.1 0 0 0 219.921 SK 027 3 1909.4 1803.6 521.1 105.8 20.4 16 19 53 16.228 SK 026 3 2774.8 2667.4 873.9 107.4 24.4 18 23 82 8.431 SK 025 3 2985.1 2957.9 986.4 27.2 24.4 20 22 52 4.935 SK 024 3 3496.1 3488.2 1073.3 7.8 23.2 6 7 13 4.9

TAB JL : AUSGABE DER JAHRESWASSERBILANZEN MITTELWERTE FUER 29 JAHREQre aus Vqe

l/sQre aus

qd-qtSum Qre

l/s m=Qre/QT

554.5 156 710.5 16.1363.8 170 533.8 8.5145.3 200 345.3 4.9166.7 246 412.7 4.9

lfd. Nr Name v. Ele. n. Ele Vol Qd16 RRR 414 3021 3026 11500 153121 SK 027 3034 3035 4800 20028 SK 026 3050 3052 4675 23331 SK 025 3056 3058 859 27035 SK 024 3072 3080 1300 330

lfd. Nr Name Ele v. Ele n. Ele TypSumAu ha Sum Qt24 Vol m3

spez Volm3/ha Qd l/s

Sum Volm3

Sumspez.Volm3/ha

Qd,spezl/sha

16 RRR 414 3021 3026 13021 3 63.4 18 11500 208 1531 12321 195 23.8621 SK 027 3034 3035 13034 3 118.5 44 4800 109 200 18140 153 1.3228 SK 026 3050 3052 13050 3 197.9 63 4675 60 233 22955 116 0.8631 SK 025 3056 3058 13056 3 222.9 70 859 34 270 23814 107 0.935 SK 024 3072 3080 13072 3 242.9 84 1300 65 330 25114 103 1.01

lfd. Nr Name TypSum QZm

Tsd m3Sum QAm

Tsd m3Sum QrTsd m3

Vqem3/a VQE % Anz Ere Anz Tage

eDauerh/a m -

Qre aus Vqel/s

Qre ausqd-qt

Sum Qrel/s m=Qre/QT

16 RRR 414 3 861.1 860.8 280.4 0.3 0.1 0 0 0 219.921 SK 027 3 1909.4 1803.6 521.1 105.8 20.4 16 19 53 16.2 554.5 156 710.5 16.128 SK 026 3 2774.8 2667.4 873.9 107.4 24.4 18 23 82 8.4 363.8 170 533.8 8.531 SK 025 3 2985.1 2957.9 986.4 27.2 24.4 20 22 52 4.9 145.3 200 345.3 4.935 SK 024 3 3496.1 3488.2 1073.3 7.8 23.2 6 7 13 4.9 166.7 246 412.7 4.9

TAB S1 : AUSGABE DER EINGANGSDATEN

TAB S2 : AUSGABE AUSGEWAEHLTER ELEMENTSUMMEN

TAB JL : AUSGABE DER JAHRESWASSERBILANZEN MITTELWERTE FUER 29 JAHRE

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Folie 19

Fazit

Die Definition des Mischungsverhältnisses in Kapitel 6.2.8 der A128, Formel6.17 ist eine erste Vorgehensweise, sie ist richtig für Einzelbecken, dafür auchvorgesehen.

Die weitergehende Vorgehensweise im Nachweisverfahren der A128 ist inKapitel 9.5 in Formel 9.5 angegeben. In M177 von 2001 (Kap. 5.5) wird dieAnwendung dieser Formel explizit empfohlen.

Die Grenze des Mischungsverhältnisses von 7 oder größer wird nicht in Fragegestellt.

Eine Diskussion mit Kollegen Drechsel (Darmstadt), Jacobi (Berlin) undMeissner (Bayern) hat uns in der Auffassung bestärkt.

Die Berechnungen nach Formel 6.17 sind –nicht nur– für das komplexeSystem Bonn nicht anzuwenden und erfordern eine Beurteilung desMischungsverhältnisses nach Formel 9.5 der A128.

Die Moral von der Geschicht´

Unplausibilitäten dürfen wir nicht aus dem Weg gehen.Danke den Kollegen, die mitgedacht haben – es waren einige.Und denen, die Unplausibilitäten erkannt und sie korrigiert haben.Vorsicht bei Anwendung vereinfachter Ansätze.Vorsicht bei Formulierung vereinfachter Ansätze ohne eindeutigeBeschreibung der Grenzen.

Danke