Flow - Berechnungsgrundlage

Flow++ setzt auf die hydrodynamischen Abflusstransportberechnung an und ermöglicht somit einen realistische Abbildung der Schmutzstoffe und -frachten im Kanalnetz. Der neue zeitsymmetrische Ansatz von Flow++ für die Durchmischung von Schmutzstoffen regelt den mechanischen Einfluss des Niederschlags auf den Schmutztransport. Es handelt sich dabei um einen gleichmäßig durchmischten Reaktor, der auch z.B. in der Lage ist, Rückfluss von Schmutzstoffen abzubilden. Zusätzlich gibt es hier die Möglichkeiten, individuelle oder automatisch funktionale Einheiten (sog. FE‘s) über die Berechnungsknoten der hydraulischen Berechnung hinaus zu definieren. Dies ermöglicht auch die Bilanzierung von sehr komplexen Sonderbauwerken der Kanalisation. Dieses Programmfeature wird als "Bilanzierungsaufsatz" auf die bestehende Berechnungskern der Schmutzfracht gesehen.

Darstellung des Moduls Flow und der Berechnungsgrundlage, sowie Bilanzierung mit Funktionalen Einheiten

Also Grundlage jeder Schmutzfrachtberechnung ist somit eine Hydraulische Berechnung

Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung

Die Berechnung des Stofftransportes im Kanalnetz erfolgt durch Bilanzierung der Abflüsse und Frachten an den Netzknoten und Strängen. Jeder Netzknoten und jeder Strang werden dafür als ein Volumenelement beschrieben. Dass das Volumen des Schachtes bzw. Bauwerks und der angrenzenden Haltungshälfte abbildet.

• Durchmischungsberechnung erfolgt bereits auf der Transportstrecke - anstatt wie bei gängigen hydrologischen Verfahren erst am Bauwerk
• Das dynamische Verhalten wird auch bei Schmutzstoffen während der Transportphase mitberücksichtigt – Rückstau oder Fließumkehr ist möglich
• Einsehbarkeit der Konzentration aller Schmutzstoffe an jeder Stelle

==Regelwerk DWA A102-2/BWK-A 3-2

• Nachweisverfahren nach dem neuen Regelwerk DWA A102-2
• Individuelles Stoffpotenzial auf den Flächen
• Simulation der Absetzwirkung durch Wirkungsgrad oder Stoffrückhaltung im Sonderbauwerk
• Automatische Ermittlung des Gesamtspeichervolumen nach DWA A102
• Ergebnistabellen angelehnt an das neuen Regelwerk DWA A102

Berechnungsgrundlage der Parameter für Flow

Mischverhältnis

Bei der Ermittlung des Mischverhältnis wird entsprechend den Regelwerken (DWA M 177 und dem darauffolgenden A102-2) mit folgendem Ansatz berechnet:

• M0 = (ct - ce) / ce (Nach DWA M 177, Gleichung 18)

• • Ce = Entlastungsfracht pro Jahr, Schmutzstoff und Schwelle / Entlastungvolumen pro Jahr und Schwelle.(„Jahr“ heißt hier: summiert über alle in einem entsprechenden Kalenderjahr beginnende Regenereignisse. Über die Jahresgrenze gehende Ereignisse werden dem Startjahr zugeschlagen).
  • Ct = Gesamtfracht pro Jahr und Schmutzstoff im Zulauf der Funktionalen Einheit, Ohne Regenwasserbeitrag / Gesamtvolumen TW (also ohne den Regenwasseranteil) pro Jahr im Zulauf der Funktionalen Einheit.

Daher wird das Mischverhältnis für das Bauwerk ermittelt und nicht verortet.

Entlastungsfrachten und Konzentrationen

Ist es korrekt, dass die Entlastungsfracht über die Misch-Konzentrationen zu den jeweiligen Rechenzeitschritten berechnet wird. D. h. es wird nicht eine mittlere Konzentration über den Zeitraum der Entlastung angesetzt, sondern die Konzentrationen der jeweiligen Zeitschritte? Die Frachten der einzelnen Stoffe werden mit dem Modul Flow an den entsprechenden Schwellen bilanziert. Dabei werden keine Konzentrationen gesetzt, Flow verwendet hier den Ansatz für die Massenerhaltung. Hier sind die Konzentrationen für die Frachtenermittlung nicht entscheidend.

==Die Entlastungskonzentration wird am jeweiligen Knotenpunkt berechnet, d. h. ist verortet? Die Entlastungskonzentration ist verortet, da nicht nur für jeden entsprechenden Knoten, sondern auch für jede Schwelle eine Konzentration errechnet wird. Dieses Vorgehen ist mit den Ansätzen von unterschiedlichen Rückhaltefaktoren und Wirkungsgraden unabdingbar.

==Maximum und Mittelwert im Zulauf ergeben sich entsprechend der Konzentration der jeweiligen Berechnungszeitschritte und dann auch nur für den Auswerte-/Bilanzierungszeitraum. D. h. es handelt sich nicht um Jahreswerte, sondern um jene Werte aus dem Auswerte-/Bilanzierungszeitraum. Dabei werden alle Zuläufe der FE zusammengefasst. Frachten die direkt an den Haltungen der FE angeschlossen sind, werden vernachlässigt?

Wie bereits erwähnt wird die Gesamtfracht und das Volumen pro Kalenderjahr, sowie Schwelle und Stoff berechnet (Massenerhaltung). Hier werden nur die simulierten Regenereignisse für die Berechnung herangezogen. Über Jahresgrenzen hinweggehende Regenereignisse werden dem Startkalenderjahr zugeschlagen. Bilanziert werden bei den Zuläufen alle zulaufenden Haltungen, sofern sie nicht als Stauraumhaltungen ausgewiesen sind. Hier sind die Regeln für die Abbildung von Funktionale Einheiten einzuhalten (durchgehende Haltungen, Knoten beginnen, etc..). Flächen oder Zuflüsse die direkt an dem Stauraumkanal mitangeschlossen sind, werden hierdurch nicht bilanziert und müssten gegeben falls über eine fiktive Haltungen angeschlossen werden oder über die bestehenden Zuläufe verteilt werden.

• Stimmt es, dass die „Regendauer TQR“ und die dazu aufgeführten Volumen (VzuT und VzuR) in den Ergebnislisten sich auf den Auswerte-/Bilanzierungszeitraum und nicht auf den Regenzeitraum bezieht. D. h. die in u. s. Beispiel angegebenen 2.257 h entspricht nicht der Regendauer, sondern der Summe aller bilanzierter Zeiträume inkl. der Regenpausen und der Regenvor- und Nachläufe? Ist die gewählte Regentrennzeit größer als die Pause zwischen zwei Regenspitzen eines Ereignisses, so fällt dieser Zeitraum auch in den Auswerte-/Bilanzierungszeitraum.

Die Werte werden ermittelt für die Zeit, in der sich die Funktionale Einheit im „Mischwasserzulauf“ – Fall befindet – also der Zulauf um „Trockenwetterabweichung“ % über dem TW Zulauf (zu dem entsprechenden Zeitpunkt, nicht gemittelt) ist. Diese Analyse wird natürlich nur während simulierten (DYNA) Regenereignissen durchgeführt – über den Rest des Jahres gibt es diesbezüglich keine Informationen. Treten während dem „Rest des Jahres“ signifikante Mischwasserzulauf auf, dann ist das Modell dementsprechend mit den Regenereignissen anzupassen (Nachlaufzeit, Anpassung Regendaten etc..) Ob Regenpausen / Nachläufe mitberücksichtigt werden, hängt vom Verhalten des Netzes ab – befindet sich die Funktionale Einheit noch im „Mischwasserzulauf“-Fall:

• Ja (ggf. anteilig) • Nein

Zeiten innerhalb eines DYNA Regenereignisses VOR dem Eintreten des „Mischwasserzulauf“-Falles schlagen – natürlich – hier nicht zu Buche.