Aufgabe: Das vorliegende Siedlungsgebiet soll im klassischen Mischsystem

entwässert werden. Dafür ist eine Vorbemessung der Entwässerungs-kanäle nach dem Fließzeitverfahren durchzuführen.

Vorgaben:

Gebiet

Fläche AE,k [ha]

befestigter Anteil

[%]

Länge L

[m]

Geländeneigung IG

Einwohnerdichte ED

[E ha-1]

1 6 40 350 1 : 100 70

2 8 50 550 1 : 125 100

3 8 60 400 1 : 125 100

4 6 70 500 1 : 125 120

5 9,5 40 500 1 : 100 80

- häuslicher Schmutzwasseranfall qs = 0,005 L s-1 E-1 - Bemessungsregendauer D = 10 min (s. Tabelle 2) - Regenhäufigkeit n = 1 a-1

- Fremdwasseranfall Qf = 0 L s-1 (... kann für die Bemessung von MW-Kanälen vernachlässigt werden.)

- gewerblicher Schmutzwasseranfall Qg = 0 L s-1 - alle Kanäle als Kreisprofil - betriebliche Rauheit der Gerinne kb = 1,5 mm

betreffende Richtlinien: A110 Richtlinie für hydraulische Dimensionierung und den Leistungs-

nachweis von Abwasserkanälen und -leitungen A118 Richtlinie für hydraulische Berechnungen von Schmutz-, Regen- und

Mischwasserkanälen DIN-EN 752-2/4 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden

Technische Universität Dresden Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft

Prof. Dr. Peter Krebs Fach: Grundlagen Abwassersysteme Kontakt: DI Hoeft, e-mail: stefan.hoeft@tu-dresden.de

ÜBUNG: Verfahren zur Bemessung von Kanalnetzen

Fließzeitverfahren

1

2

3 4 5 KARÜ

350 m 500 m 500 m 400 m

550 m

-2-

Vorbemerkung: Mit der Veröffentlichung des Merkblattes DWA A198 (2003) „Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten für Abwasseranlagen“ im April 2003 gelten z. T. neue Begrifflichkeiten für einzelne Parameter in der Siedlungsentwässerung. Demnach ist z.B. der Trockenwetterabfluss nicht mehr mit Qt (klein ‚t’), sondern mit QT (groß ‚T’) definiert. Um Konfusionen zu vermeiden (alle alten Tabellenwerke werden derzeit schrittweise den Änderungen nach noch angepasst), werden zur Bearbeitung dieser Übungsaufgabe die alten Begrifflichkeiten verwendet. Beispielhaftes Vorgehen nach vorgegebenem Bemessungsgang 1.) Ermittlung des Schmutzwasseranfalls Qt = Qs + Qf mit: Qs = Qh + Qg [L s-1]

Qh = qs * ED * AE,k [L s-1] Qg = 0 [L s-1] Qf = 0 [L s-1]

Gebiet Qt [L s-1] ΣQt [L s-1]

1 0,005 * 70 * 6 = 2,1 2,1

2 0,005 * 100 * 8 = 4,0 4,0

3

4

5 2.) Ermittlung der Spitzenabflussbeiwerte Eingangsgrößen: Geländeneigung IG, befestigter Anteil, Bezugsregenintensität r15,1 nach KOSTRA-Atlas (siehe Tabelle 3). rD=15,n=1 = ………….… [L s-1 ha-1] Spitzenabflussbeiwerte nach DWA-A 118 für jeweilige Gefälleklassen (siehe Tab.1):

Gebiet ψS

1 0,46

2 0,46

3 0,55

4

5

-3-

3.) Schätzung der Fließzeit

[m/s] v* 60

[m] L =] [ t f min

Angenommene Geschwindigkeit bei Regenwetterabfluss vr = 2,5 m/s. Gebiet Gesamtlänge längste Fließstrecke [m] geschätzte Fließzeit tf [min]

1 350 2,33 2 550 3,67 3 950 4 5

4./5.) Regen- bzw. Gesamtabfluss ermitteln: Qr = rD,n * ψS * AE,k

Als Mindestfließzeit ist die Bemessungsregendauer anzusetzen.

Nr. ψS * AE,k [ha]

rD,n [L s-1 ha-1]

QrD,n=1 [L s-1]

ΣQr [L s-1]

Qges=Qr + Qt [L s-1] (= QT)

1 2,76 145 400,2 400,2 402,3 2 3,68 145 533,6 533,6 537,6 3 4,40 4 5

Kostra-Atlas: rD=10,n=1 = ………….… bzw. rD=13,n=1 = ………….… [L s-1 ha-1]

Lineare Interpolation )()( 001

010 xx

xxfff = xf −⋅

−−

+

6./7./8./9.) Dimensionierung, Probe auf Einhaltung tf

Gebiet DN [mm]

QV [L s-1]

vV [m s-1]

QT/QV [-]

vT/vV [-]

vT [m s-1]

tf [min]

Σtf [min]

1 600 613 2,17 0,66 1,0648 2,31 2,52 2,52

2 700 823 2,14 0,65 1,0613 2,27 4,04 4,04

3

4

5

Bedingungen prüfen: ≤ 0,9 ? ≤ 10 min ?

-4-

Iterative Prüfung und Korrektur für Gebiet 5: Bemessungsregebenspende: → rD= ………,n=1 = …………… [L s-1 ha-1] 4./5.) Regen- bzw. Gesamtabfluss ermitteln:

Gebiet rD,n=1 [L s-1 ha-1]

Qr [L s-1]

ΣQr [L s-1]

Qges=Qr + Qt [L s-1] (= QT)

1 2 3 4 5*

Der neue Bemessungsabfluss für Haltung Nr. 5 ist ……………. [L s-1]. 6./7./8./9.) Dimensionierung, Probe auf Einhaltung tf und vt

Gebiet DN [mm]

QV [L s-1]

vV [m s-1]

QT/QV [-]

vT/vV [-]

vT [m s-1]

tf [min]

Σtf [min]

1

2

3

4

5*

Bedingungen prüfen: ≤ 0,9 ? tf ≈ tf* ? 10. Prüfung der Fließgeschwindigkeit bei Trockenwetter

Gebiet QT(t)/QV [-]

vT(t)/vV [-]

vt [m s-1]

1 0,0034 0,2462 0,53

2 0,0049 0,2744 0,59

3

4

5* Bedingung prüfen: ≥ 0,5 m/s ?

-5-

Tabelle 1: Empfohlene Spitzenabflussbeiwerte für unterschiedliche Regenspenden bei einer Regendauer von 15 min (r15) in Abhängigkeit von der mittleren Geländeneigung IG und dem Befestigungsgrad (für Fließzeitverfahren, aus DWA-A 118, 2006)

Tabelle 2: Maßgebende kürzeste Regendauer in Abhängigkeit der mittleren Geländeneigung und des Befestigungsgrades (aus DWA-A 118, 2006)

mittlere Geländeneigung

Befestigung kürzeste Regendauer

< 1% < 50 % 15 min > 50 % 10 min

1% bis 4% 10 min > 4% < 50 % 10 min

> 50 % 5 min Bemessungsgang

1) Schmutzwasserermittlung Qs 2) Ermittlung des Abflussbeiwertes Ψs für jedes Teileinzugsgebiet 3) Schätzen der Fließzeit tf 4) Ermittlung der Bemessungsregenspende rD,n 5) Ermittlung des maßgeblichen Regenwetterabflusses Qr= rD,n *Ψs*AE,k 6) Gesamtabfluss Qges=∑Qr+∑Qs 7) Festlegung DN: Gefälle, Qges= QT Tabellen (QV vV) mit QT/Qv ≥ 0,9 8) Bestimmung vT mit Teilfüllungstabellen (vT/vV) 9) Berechnung Fließzeit Vergleich mit Mindestfließzeit (bei Abweichung rekursive Prüfung) 10) Überprüfung vt ≥ 0,5 m/s (ggf. andere Profilform wählen)

Tabelle 3: Auszug KOSTRA-AtlasNiederschlagshoehen und -spenden fuer das ausgewaehlte Rasterfeld

hN RN hN RN hN RN hN RN hN RN hN RN hN RN hN RND [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)] [mm] [L/(s*ha)]5 min 4.7 158.2 7.3 244.6 9.9 331.1 13.4 445.4 16.0 531.9 18.5 618.3 22.0 732.6 24.6 819.1

10 min 6.1 102.2 9.2 145.0 12.3 204.5 16.3 272.1 19.4 323.3 22.5 374.4 26.5 442.0 29.6 493.215 min 7.1 79.0 10.5 115.0 13.9 154.3 18.4 204.0 21.8 241.7 25.1 279.3 29.6 329.0 33.0 366.720 min 7.9 65.8 11.5 96.1 15.2 126.4 20.0 166.4 23.6 196.6 27.2 226.9 32.0 266.9 35.7 297.230 min 9.2 50.9 13.2 73.1 17.2 95.4 22.5 124.8 26.5 147.1 30.5 169.3 35.8 198.8 39.8 221.045 min 10.6 39.3 15.0 55.6 19.4 72.0 25.3 93.7 29.7 110.0 34.1 126.4 40.0 148.1 44.4 164.460 min 11.8 32.7 16.5 45.8 21.2 59.0 27.5 76.4 32.3 89.6 37.0 102.8 43.3 120.2 48.0 133.3

90 min 13.6 25.3 18.7 34.7 23.8 44.1 30.6 56.6 35.7 66.1 40.8 75.5 47.5 88.0 52.6 97.42 h 15.1 21.0 20.5 28.5 25.9 35.9 33.0 45.8 38.3 53.2 43.7 60.7 50.8 70.5 56.1 78.03 h 17.5 16.2 23.3 21.6 29.1 26.9 36.7 34.0 42.4 39.3 48.2 44.6 55.8 51.7 61.6 57.04 h 19.4 13.5 25.5 17.7 31.6 21.9 39.6 27.5 45.7 31.7 51.7 35.9 59.7 41.5 65.8 45.76 h 22.4 10.4 29.0 13.4 35.5 16.4 44.1 20.4 50.6 23.4 57.1 26.5 65.8 30.4 72.3 33.59 h 25.9 8.0 32.9 10.2 39.9 12.3 49.2 15.2 56.2 17.3 63.2 19.5 72.4 22.4 79.4 24.5

12 h 28.6 6.6 36.0 8.3 43.4 10.0 53.1 12.3 60.5 14.0 67.9 15.7 77.6 18.0 85.0 19.7

18 h 31.9 4.9 40.5 6.3 49.1 7.6 60.4 9.3 69.0 10.6 77.6 12.0 88.9 13.7 97.5 15.024 h 35.2 4.1 45.0 5.2 54.8 6.3 67.7 7.8 77.5 9.0 87.3 10.1 100.2 11.6 110.0 12.748 h 42.2 2.4 55.0 3.2 67.8 3.9 84.7 4.9 97.5 5.6 110.3 6.4 127.2 7.4 140.0 8.172 h 39.9 1.5 55.0 2.1 70.1 2.7 89.9 3.5 105.0 4.1 120.1 4.6 139.9 5.4 155.0 6.0

T - Wiederkehrzeit (in a): mittlere Zeitspanne in der ein Ereignis einen Wert einmal erreicht oder ueberschreitet D - Niederschlagsdauer einschliesslich Unterbrechungen (in mm, h) hN - Niederschlagshoehe (in mm) RN - Niederschlagsspende (in l/(s*ha))

T ( = z) 0.5 1 2 1005 10 20 50

StefanHoeft

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Tabelle 4a: Maximale Durchflüsse und Fließgeschwindigkeiten bei Vollfüllung (Auszug)

StefanHoeft

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Tabelle 4b: Maximale Durchflüsse und Fließgeschwindigkeiten bei Vollfüllung (Auszug)

StefanHoeft

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Tabelle 5a: Teilfüllungswerte (QT/QV) für Kreisquerschnitte

StefanHoeft

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Tabelle 5b: Teilfüllungswerte (QT/QV) für Kreisquerschnitte