Übung zur Bemessung von Regenentlastungsanlagen nach ATV A 128

thilo.koegst@tu-dresden.de

Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Fachrichtung Wasserwesen

Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Professur für Siedlungswasserwirtschaft

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Gliederung

• Notwendigkeit von Entlastungsanlagen

• Arten von Entlastungsbauwerken

• Bemessung von Entlastungsbauwerken

• Rechenbeispiel

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Notwendigkeit von

Regenüberlaufbauwerken im Mischsystem

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Abwasserentsorgung mit Mischkanalisation

Einzugsgebiet

Mischkanalisation

Grundwasser

Fließgewässer

ARA

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Notwendigkeit von Mischwasserentlastungsbauwerken

Qm = 2Qts + Qf24

Systemversagen (Kompromiss zwischen Wirtschaftlichkeit und Gewässerschutz)

Einzugsgebiet

Mischkanalisation

Grundwasser

Fließgewässer

ARA

ATV A 128

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Alternativen

2. Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung im Mischsystem• Zwischenspeicherung von Mischwasser• Umverteilen der Regenabflüsse• Klärtechnische Maßnahmen

3. Entlastungsbauwerke

1. Minderung des Abwasseranfalles• Regenwasserabfluss• Schmutzwasserabfluss• Fremdwasserabfluss

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Zielsetzung der Regenwasserbehandlung1

1 Regenwasser (eigentlich Mischwasser) = Schmutzwasser + Regenwasser

Ziel der Regenwasserbehandlung ist es ...

Regenabfluss zur Kläranlage so zu begrenzen, dass dort die angestrebten Ablaufwerte eingehalten werden

und gleichzeitig die stoßweise Belastungen aus Regenentlastungen in vertretbaren Grenzen bleiben (hinsichtlich Menge und Konzentration).

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Arten von Entlastungsbauwerken

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Entlastungsbauwerke

Nebenschluss / HauptschlussParallel / in Reihe

Verbundbecken(VB)

Durchlauflaufbecken(DB)

Fangbecken(DB)

Stauraumkanal (SK)(SKO oder SKU)

Regenüberlaufbecken(RÜB)

Regenüberlauf(RÜ)

Regenrückhaltebecken(RRB)

ATV A 117

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Entlastungsbauwerke

Regenüberlaufbecken (RÜB)

• unterhalb von stark ablagerungsbehafteten Haltungen

Regenüberlauf (RÜ)

• zur Abminderung hoher Mischwasserabflussspitzen

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Entlastungsbauwerke

Fangbecken (FB)

• bei ausgeprägtem Spülstoß• in der Regel bei nicht vorentlasteten Entwässerungsgebieten• bei kurzer Fließzeit (unter 20 min)

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Entlastungsbauwerke

Durchlaufbecken (DB)

• haben einen Klärüberlauf (KÜ)• bei größeren Fließzeiten (über 20 min) - gleichm. Verschm.• meist bei vorentlasteten Entwässerungsgebieten• besonders sinnvoll im Nebenschluss

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Entlastungsbauwerke

Stauraumkanäle (SK)

• SKU und SKO

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Entlastungsbauwerke

Verbundbecken (VB)

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Regenüberlaufbecken Johannstadt12.000 m³ - 50 m Länge x 45 m

Breite5 KammernDurchlaufbecken im Nebenschluss

Regenüberlaufbecken KaditzGesamtvolumen 24.000 m³6 KammernDurchlaufbecken im Nebenschluss

RÜB in Dresden

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Bemessung von RÜB

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Grundsätzlich stehen zwei Verfahren zur Bemessung und

zum Nachweis der Zielsetzung der Regenwasserbehandlung

zur Verfügung

• vereinfachtes Bemessungsverfahren nach Tabellen

• Nachweisverfahren mittels Schmutzfrachtberechnung

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Bemessung nach Tabellen

regionale und gebietsspezifische Größen

Bezugslastfall(wurde 'vorsimuliert')

Anpassung

(Korrektur)

benötigtes Beckenvolumen

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Einfluss auf Überlaufmenge und Konzentration

Wesentlichen Einfluss auf die Überlaufmenge und -konzentration haben ...

regionale und gebietsspezifische Größen:• Niederschlag• Fließzeit• Gefälle• Kanalspeicherung• Starkverschmutzer• ...

Bezugslastfall:• mittlere

Jahresniederschlagshöhe• CSB Konzentration im

Regenwasser• CSB Konzentration im

Trockenwetterabfluss• CSB Konzentration im

Kläranlagenablauf

800 mm

107 mg/l

600 mg/l

70 mg/l

Normalanforderung (nur Emission)

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Rechenaufgabe

Bemessungsbeispiel

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Bemessungsbeispiel

Für ein Entwässerungsgebiet mit einer gesamten Entwässerungsfläche von AEK = 33,6 ha ist ein Regen-überlaufbecken vor der Kläranlage zu bemessen. Die Kläranlage soll mit einem Auslastungsgrad von n = 2 beaufschlagt werden. Trenngebiete, Gewerbe und Industrie sind nicht angeschlossen.Die Fließzeit tf bis zum geplanten Becken beträgt rund 7 min.

Von der Entwässerungsfläche sind ca. 35 % befestigt und davon wiederum 85 % abflusswirksam.Nach Mitteilungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) beträgt der mittlere Jahresniederschlag 722 mm.

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Bemessungsbeispiel

Aus einer vorliegenden Entwässerungsplanung sind noch folgende Gebietsgrößen bekannt:

mittlere Geländeneigungsklasse NGm = 2Fremdwasserabfluss entsprechend einem Messprogramm Qf = 1,0 l/sangeschlossene Einwohnerzahl EZ = 1350 Emittlerer Wasserverbrauch wV = 180 l/EdStundenfaktor für die Trockenwetterabflussspitze x = 12mittlere CSB-Konzentration im Trockenwetterabfluss ct = 443 mg/l

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Bemessungsbeispiel

Gebietskenngrößen:

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Bemessungsbeispiel

Regenabfluss:

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Bemessungsbeispiel

Gesamtspeichervolumen:

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Bemessungsbeispiel

gebietsspez. Eingangsgrößeundurchlässige Fläche A_u (ha)

gewerblicher AbflussQ_g24=0,2..0,8 l/(s*h)

industrieller AbflussQ_i24=0,2..0,8 l/(s*h)

häuslicher AbflussQ_h24=EZ*w_s/86400

gebietsspez. EingangsgrößeEinwohnerzahl EZ

SchmutzwasserabfallQ_s24=Qh_24+Q_g24+Q_i24 (l/s)

FremdwasseranfallQ_f24=0..0,5 l/(s*h)

TrockenwetterabflussQ_t24=Q_s24+Q_f24 (l7s)

Trockenwetterabflussspendeq_t24=Q_t24/A_u l/(s*ha)

Einflusswert für Starkverschmutzera_c=1 c_t<600 mg/la_c= c_t/600 c_t>600 mg/l

Arbeitsstunden pro Taga_g,i (1 Schicht = 8h)

Produktionstage pro Jahrb_g,i (d)

Schmutzwasserabfluss xQ_sx=24*Q_h24/x+24/a_g*365/b_g*Q_g24+24/a_i*365/b_i*Q_i24 (l/s)

Trockenwetterabfluss xQ_tx=Q_sx+Q_f24 (l/s)

Einflusswert für Kanalablagerungenx_a=24*Q_t24/Q_txa_a aus Tabelle

gebietsspez. EingangsgrößeTrockenwetterkonz. c_t

gebietsspez. Eingangsgrößemittlere Neigungsgruppe NG_m

gebietsspez. EingangsgrößeJahresniederschlagshöhe h_Na

Einflusswert für Jahresniederschlagshöhea_h = h_Na/800-1 600 < h_Na < 1000a_h = -0,25 h_Na < 600a_h = +0,25 h_Na > 1000

gebietspezifische EingangsgrößeMischwasseraufnahme Q_m der

Kläranlage n*Q_sx+Q_f (l/s)

RegenwasserabflußQ_r24 = Q_m-Q_t24-Q_rT24 (l/s)

Regenwasserabflußspendeq_r = Q_r24 / A_u l/(s*ha)

gebietspezifische EingangsgrößeFließzeit t_f

Bemessungskonzentration TWc_b = 600 *(a_c+h_h+a_a) (mg/l)

rechnerische Entlastungskonz.c_e = (107*m+c_b)/(m+1) (mg/l)

zulässige Entlastungsratee_o = 3700 / (c_e-70) (%)

Fließzeitabminderunga_f=0,5+50(t_f+100) t_f < 30 mina_f=0,885 t_f > 30 min

mittlerer EntlastungszuflußQ_re = a_f *(3+3,2*q_r)*A_u (l/s)

mittleres Mischungsverhältnism = (Q_re + Q_rT24)/Q_t24 (l/s)

spezifisches BeckenvolumenV_s aus Tabelle (m³/ha)

GesamtvolumenV=V_s * A_u (m³)

ATV A128Vereinfachtes Bemessungsverfahrennach Th. BettmannATV-DVKW-Regelwerk 01/2003

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Bemessungsbeispiel

Gesamtspeichervolumen:

Fließzeit

Niederschlag

Gefälle

Starkverschmutzer

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Bemessungsbeispiel

2

0,381 13,81

0,35

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Bemessungsbeispiel

0,844

4718

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Bemessungs- und Nachweisverfahren

Bemessung von Regenentlastungsanlagen

• Bestimmung des Gesamtspeichervolumens

• Volumenbestimmung einzelner Regenüberlaufbecken und Stauraumkanäle

• ...

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Verständnisfragen

• Wann ist die Verwendung von Durchlaufbecken / Fangbecken sinnvoll? Anwendungsfälle von Haupt- und Nebenschluss

• Welche ortsspezifischen Eingangsgrößen sind bei der Bemessung von RÜBs notwendig? Wie wirken sie?