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SiedlungsentwässerungZiele 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
Regen-becken
Quelle
Grund-wasser
Aufbereitung
Reservoir
See
Schlamm-behandlung
Deponie
Landwirt-schaft
Meteor-wasser
Versi-ckerung
Industrie
Kläranlage
Vorflut
Regen
Siedlung
Natürliche hydrologische Bedingungen wenig verändern
Gewässer nicht übermässig belasten Zuverlässig und kostengünstig
Aufgabe der SiedlungsentwässerungVerschmutztes und unverschmutztes Abwasseraus den Siedlungen ableiten und dabei die Siedlungshygiene und den Hochwasserschutzgewährleisten.
Wertschöpfung in der Siedlungswasserwirtschaft
Wasser-versorgung
Regen
Siedlungs-entwässerung
Abwasser-Ableitung undReinigung
MeteorwasserableitungDrainage
ARA
Regen
Grundwasser
RÜBEntlastung
Vorflut
Meteorwasserkanal
Versickerung
Siedlung
Mischwasserkanal
Bade-anstalt
Regenintensitätin s-1 ha-1
30
15
15
10
0
0 200 400 600 800 1000 8760
Stunden pro Jahr
Dauer-kurve der Regen-intensität
2 QTW, Kanalüberlauf
Hochwasserentlastung
QTW
60%
30%
95%
Regenhöhein %
Im Regen-überlaufbeckenteilweise geklärt
ungereinigtentlastet
SchmutzwasserJahresmittel
In ARAgereinigt
Abwasser
Das durch häuslichen, industriellen oder sonstigenGebrauch veränderte Wasser, ferner das in derKanalisation stetig damit abfliessende Wasser,sowie das von bebauten oder befestigten Flächenabfliessende Niederschlagswasser.
GSchG, Art. 4
Verschmutztes AbwasserAbwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt,verunreinigen kann.
Gewässer: Wasser und Gewässerbett mit Sohleund Böschung sowie die tierische und pflanzlicheBesiedlung. Grundwasser, Grundwasserleiter,Grundwasserstauer und Deckschicht.
Verunreinigung: Nachteilige physikalische,chemische oder biologische Veränderung desWassers.
GSchG
Fremdwasser
Eingedolte Bäche Überläufe von Reservoiren und Brunnenstuben Abläufe von laufenden Brunnen Drainage- und Sickerwasser Kühlwasser
Anteil des abgeleiteten Abwassers, der stetiganfällt und nicht verschmutzt ist. Fremdwasserkönnte direkt in die Vorflut eingeleitet werden.
Fremdwasseranfall(Trockenwetter)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 0.5 1 1.5
Abwasseranfall: Q(t) / QMittel
Fracht: TKN(t) / TKNMittel
Fremdwasseranteilca. 0.3 QMittel
Verschmutztes Abwasser kann ein Gewässer verunreinigen. Es muss gereinigt werden.
Abwasser muss aus Siedlungen abgeleitet werden.
Unverschmutztes Abwasser kann ein Gewässer nicht verunreinigen. Es kann und sollunverändert 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
SiedlungshydrologieBildung 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
05
101520
Regendauer min
Regenintensität in m s-1
Niederschlag
Abflussbildung
Verdunstung
VersickerungAbfluss
0 20 40 60
zur Kanalisation
Kanalisation
Abfluss-konzentration
Abwasser-Transport
GrundstückEntwässerung
Verdunstung
Muldenfüllung
Oberflächen-abfluss
Versickerung
Be-netz-ung
Regendauer
Niederschlags-
intensität
Verwehungen
Abflussbildung
Waage
Data-logger
Niederschlagswaage elektronische Messwippe
Data-logger
Regenmessgeräte
Zeitlicher Verlauf der Regenintensität Örtlicher Verlauf der Regenintensität
Statistische Charakterisierung von Eigenschaften von Regen und Regenabschnitten
Modellereignisse mit bestimmten Eigenschaften
Historische, reale Ereignisse, gefallene Regen
Modellereignisse
Charakterisierung von Regen
0
100
200
300
400
0 5 10 15 20 25
Regenintensität in s-1 ha-1
Regendauer in min
Blockregen mit10 min Abschnitt-Dauer
Beispiel einer Regenauswertung
GemesseneRegenganglinie
Regenabschnittdauerkurve für Zürich
0
100
200
300
400
500
0 10 20 30 40 50 60Regenabschnitt: Dauer in Minuten
Regenintensität in s-1 ha-1
20 a10 a
5 a2 a1 a
0.5 a
Jährlichkeit z
Regenintensität nach Hörler Rhein
r = Regenintensität in l s-1 ha-1
T = Dauer des Regenabschnittes in Minutenz = Wiederkehrintervall in aG = Grundzahl in s-1 ha-1
Intensität mit T = 15 min, z = 1 aB = Ortskonstante in minC = Ortskonstante -
r T z GB
T BC z( , ) ( log ( ))
15
1 10
Regenintensität nach Hörler und Rhein
r T z GB
T BC z( , ) ( log ( ))
15
1 10
r T zK zT B
( , )( )
Ortskonstanten für die Schweiz
Ortskonstante K(z) in min ha-1 s-1 B G C H
Wiederkehrintervall z (Jahre) min s-1 ha-1 - mm a-1
1 2 5 10
Bern
Davos
Locarno
Sion
Zürich
40001950706810503036
49842438844613603664
648431591041817804569
779637621204421605313
12102368
14878
18650
132
0.950.930.691.060.75
102899918225881044
4000 min ha-1 s-1 = 24 mmH = Jahresniederschlag im mm a-1
0
5
10
15
20
25
0 60 120 180 240 300
Niederschlagshöhein mm
Dauer des Niederschlagsin Minuten
Regen in Fehraltorf, 1991
Niederschlagshöhein mm
Dauer des Niederschlagsin Minuten
1
10
100
10 100 1000
100 50 20
105
12
Mittlere Regenintensitätin s-1 ha-1
Regen in Fehraltorf, 1991
0.1
1
10
100
1000
0.1 1 10 100 1000 10000
Mittlere Regenintensitätin mm h-1
Messintervall in h
50 Jahre 10 Jahre
2.33 Jahre
Regen in ZürichMZA, 1901 - 1975
Westwind36%
Nord-wind17%
Ostwind 6%
Südwind24%
verschiedeneWind-
richtungen17%
Hauptwindrichtung bei Starkniederschlägenin Zürich
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 5 10 15 20 25
Einzugsgebiet in km2
rMittel / rmax
Gebietsniederschlag und PunktmessungBeispiel: Lund Schweden
60 Min30 Min15 Min
5 Min
1 Min
Regen-dauer T
RÜB
ARA
Trenn-system
VersickerungMischsystem
Elemente der Siedlungsentwässerung
Herkunft des Abwassers, 1981
Fremdwasser40%
Regenwasser15%
IndustrielleAbwässer20%
Haushalt und Kleingewerbe25%
BUWAL 1981
Hochwasser in LuzernSintflutartige Regenfälle haben am Mittwochabendim Grossraum Luzern zahlreiche Gebiete unter Wasser gesetzt.Die Schweizerische Meteorologische Anstalt verzeichnete vorallem in Luzern spektakuläre Niederschlagswerte: VonMittwochnachmittag bis Donnerstagfrüh fielen 72 Liter Regenpro Quadratmeter. Das war fast die Hälfte der Menge, diedurchschnittlich im Monat Juni gemessen wird. 46 Liter fielenam 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