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Mischwasserentlastungen und diedamit verbundenen Frachtnachweise
Dr. Hendrik WaltherTiefbauamt der Bundesstadt [email protected]
Dr.-Ing. Harald WegnerFranz Fischer Ingenieurbü[email protected]
Folie 2
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)
Folie 16
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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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1,200
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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1600
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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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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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Czu 26 Cbek 26 Cab 26
0
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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
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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
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300
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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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