Schleppspannung
Die Entwicklung der Schleppspannungskurven wurde auf Basis des DWA Arbeitsblattes 110 Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Abwasserleitungen und kanälen durchgeführt. (Kapitel 7: Flachstrecken und Ablagerungen) Und mit den Ermittlungen aus einer Masterarbeit ergänzt.
Inhaltsverzeichnis
Berechnen der Schleppspannungen
Die Berechnung der Schleppspannungen müssen in der jeweiligen Hydraulikvariante hinzugeschaltet werden.
Mit erscheinen des Attribut "ABLA;" werden die Werte für Geschwindigkeit und Schleppspannungen mit aufgezeichnet.
Ergebnisse der Schleppspannugnen
Die Ergebnisse einer Kanalnetzberechnung können interaktiv in Form von lokal gespeicherten Schleppspannungskurven abgerufen werden oder wie gewohnt im jeweiligen Haltungsdialog ausgelesen werden,
Erzeugen von Kurven
Erzeugen einer Schleppspannungskurve
Erzeugen einer Geschwindigkeitskurve
Ergebnisse Haltungsbezogen
Natürlich können auch die numerischen Werte für den Schleppspannungsnachweis an jeder Haltung wie gewohnt abgegriffen werden. Hierzu einfach auf den gewohnten Dialog einem beliebigen Abschnitt aufrufen und in den Hydraulik-Reiter die Ergebnisse überprüfen.
In der ersten Ausgabebox werden anhand von verschiedenen Regen die Maximalwerte zum jeweiligen Zeitpunkt für unterschiedliche Regenereignisse (Kontinuum) ausgegeben. Der folgende Wert Maximales(über die Regen) Schleppspannungsmaximum(über die Zeit) gibt aus allen berechneten Ereignissen das jeweiligen maximum heraus. Wurde hier nur eine Regenereignis gerechnet, sind die minimalen und maximalen Werte identisch!
In der weiteren Ausgabenbox werden die errechneten Schleppspannungswerte ausgegeben. Hier finden Sie auch die Kennzahl Ablagerungsgefahr und das spezifische Schmutzpotential.
Potential und Kennzahl
Das Gefährdungspotential für Ablagerungen wurde je Berechnungsart in 4 Stufen unterteilt. Die Intervalle wurden durch Abgleich der Berechnungsergebnisse mit tatsächlich festgestellten Ablagerungen der Vergleichskommunge wie folgt gewählt:
Wertebereiche relatives Kanalschmutzpotential
Das Schmutzpotential in einem Kanal wird während des Trockenwetterabflusses aufgebaut. Für die Ansammlung an Schmutzstoffen infolge Unterschreitung der Mindestgefälle spielen die dabei vorherrschende Teilfüllung und der Kanaldurchmesser eine wesentliche Rolle. Als Vergleichsgröße wird daher der hydraulische Radius beim mittleren Trockenwetterabfluss herangezogen. Die Multiplikation von rhy mit der dazugehörigen Länge L eines Kanalstranges ergibt eine Fläche, die für die Bildung des Kanalschmutzpotentials PKAN maximal zur Verfügung steht:
PKAN = rhy * L * (1 - tvorh / tmin)
Die von Macke entwickelte Formel für das Schmutzpotential dient als Grundlage zur Ermittlung von Schmutzfrachtmengen. Lässt man bei der Formel die Multiplikation mit der Länge weg, ergibt sich ein relativer Wert für mögliche Ablagerungshöhen
in Haltungen, der unabhängig von der Länge der Haltung ist und damit den Vergleich zwischen den einzelnen Haltungen zulässt. Die in das Berechnungsprogramm eingearbeitete Formel lautet:
PKAN = rhy * (1 - tvorh / tmin)
Die Berechnung erfolgt für den mittleren Schmutzwasserabfluss.
Ablagerungsgefahr | Wertebereich | Ablagerungszahl |
---|---|---|
Hoch | PKAN ≥ 0,01 | 3 |
Mittel | 0,004 ≤ PKAN < 0,01 | 2 |
Niedrig | 0 ≤ PKAN < 0,004 | 1 |
Keine Ablagerungsgefahr | PKAN < 0 | 0 |
Kennzahl Ablagerungsgefahr
Gemäß DWA Arbeitsblatt A-110 können Ablagerungen vermieden werden, wenn eine erforderliche Mindestwandschubspannung, die von der Volumenkonzentration an absetzbaren Festoffen abhängig ist, erreicht oder überschritten wird. Die erforderliche Mindestwandschubspannung tmin in N/m² beträgt für Konzentrationen von
- CT = 0,05% für Misch- und Regenwasser sowie
- CT = 0,03% für Schmutzwasser:
- tmin = 4,1 Q1/3 (für Misch- und Regenwasserkanäle) (1)
- tmin = 3,4 Q1/3 (für Schmutzwasserkanäle) (2)
Mit Q in m³/s und zwar unabhängig vom Durchmesser und Gefälle der betrachteten Leitung. Die jeweils vorhandene Wandschubspannung tvorh wird berechnet nach: tvorh = r * g * rhy * IR (3) Bei den in der Regel nicht konstanten Abflüssen ist der für diese Betrachtung maßgebende Abfluss Q dadurch bestimmt, dass die Zeit mit Ablagerungen (tvorh < tmin) nicht mehr als das doppelte der Zeit ohne Ablagerungen (tvorh >= tmin) beträgt.
Die Kennzahl wurde anhand einer Masterarbeit von Enno Scholz entwickelt, welche unterschiedliche Gefährdungspotentiale der Haltungen für Ablagerungen wiedergibt. Das Gefährdungspotential wurde je Berechnungsart in 4 Stufen unterteilt. Die Intervalle wurden durch Abgleich der Berechnungsergebnisse mit tatsächlich festgestellten Ablagerungen einer Vergleichskommune wie folgt gewählt:
Ablagerungsgefahr | Wertebereich | Ablagerungszahl |
---|---|---|
Hoch | 0 ≤ Kennzahl< 0,75 | 3 |
Mittel | 0,75 ≤ Kennzahl < 1,5 | 2 |
Niedrig | 1,5 ≤ Kennzahl < 2,25 | 1 |
Keine Ablagerungsgefahr | 2,25 < Kennzahl | 0 |