Schritt-für-Schritt-Anleitung Flow

Schulungsunterlagen FLOW++ „Schritt-für-Schritt Anleitung“

„Hydrodynamische Schmutzfrachtberechnung“

 

Ausgangssituation

Inzwischen besteht auch ein zweiter zeitsymmetrischer Ansatz „New Flow“ für die Durchmischung von Schmutzstoffen, der den mechanischen Einfluss des Niederschlags auf den Schmutztransport eleganter regelt. Es handelt sich dabei um einen gleichmäßig durchmischten Reaktor, der auch z.B. in der Lage ist, Rückfluss von Schmutzstoffen abzubilden. Die Vorgehensweise ist die gleiche, jedoch gibt es hier die Möglichkeiten, über vom Anwender oder automatisch definierte funktionale Einheiten (sog. FE‘s) auch eigene Listenausgaben zu kreieren.

Ausgangsbasis für jedes FLOW++ Projekt ist ein vollständig modelliertes und rechenbares Kanalnetzprojekt. Alle Sonderbauwerke sind bereits eingepflegt und rechenbar. Bei der Schulung wird davon ausgegangen, dass die Teilnehmer über ausreichend Erfahrung mit dem Programmsystem ++SYSTEMS verfügen.

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

Das FLOW++ „Schritt-für-Schritt“ Dokument beschreibt die wichtigsten Funktionen und Vorgehensweisen, welche in der FLOW++ Schulung vorgestellt werden. Das Beispielprojekt basiert auf einem Kanalnetz mit ca. 8 km Gesamtlänge mit zwei Sonderbauwerken, einem Regenüberlaufbecken und einem Stauraumkanal.

 

Aktivieren des Schmutzfracht Moduls in den Projekteinstellungen

Wie jedes Modul in ++SYSTEMS kann auch das Modul FLOW++ (Schmutzfracht) in den Projekteinstellungen separat zu- bzw. auch abgeschaltet werden. Sobald das Modul FLOW++ zugeschalten wurde, sind die Funktionen der Schmutzfracht im Projektbaum Auswertungen\Hydraulische Berechnungen\Schmutzfrachtberechnung sichtbar.

Aktivieren des Moduls Flow in den Projekteinstellungen

Arbeitsschritte

Nach dem Arbeitsblatt A128 der DWA/ATV/DVWK sind mit FLOW++ folgende Arbeitsschritte durchzuführen:

• Erstellen einer Hydraulikvariante (Ist-Zustand) für eine Langzeitsimulation:
  • Gebietsniederschlag
  • Ganglinien und Zuflüsse
  • Parameter Hydraulikvariante
  • Ergebnisse plausibilisieren
• Erstellen der Funktionalen Einheiten
• (Verteilte) Berechnung der Langzeitsimulation der Hydraulikvariante
• Erstellen einer zugehörigen Schmutzfrachtvariante
• Bestimmung des erforderlichen Gesamtspeichervolumens (vereinfachtes Verfahren)
• Festlegen der Berechnungsparameter:
  • Ereignistrennzeit/Grenzdurchfluss
  • Flow Zeitschritte
  • Schmutzkonzentrationen
• Schmutzfrachtberechnung Ist-Zustand
• Erstellen einer zugehörigen Zentralbeckenvariante im Ordner Hydraulikvarianten
• (Verteilte) Berechnung der Langzeitsimulation der Zentralbecken-Hydraulikvariante
• Aufbereitung der Parameter des Nachweisverfahrens
• Schmutzfrachtberechnung aller Ausläufe für Ist-Zustand und Zentralbecken.
• Vergleich der Ergebnisse
• Ergebnisse Ist-Zustand < Ergebnisse Zentralbecken: fertig; ansonsten ist eine Sanierung notwendig.

Arbeitsschritte für eine Schmutzfrachtberechnung im Nachweisverfahren

 

Modellinput: Niederschlagskontinuum

In diesem Beispiel wird eine Synthetische Niederschlagsreihe über 52 Jahre im MD Format eingelesen und verwendet. In vielen Fällen werden die Niederschlagsdaten in einzelnen Jahren aufgeführt und müssen vor dem Import zusammengeführt werden. Es ist darauf zu achten, dass innerhalb der Gesamtdatei die Jahre chronologisch, aufsteigend gespeichert sind. (copy *.md gesamt.md – wobei darauf zu achten ist das Dateikennungen ab dem Jahr 2000 durch die oftmals zweistellige Jahresangabe 00 dann an den Anfang gestellt würden. Die Jahre ab 2000 also in einem eigenen Verzeichnis vereinen und dann an die 19xx Jahre anhängen). Generell könnte die Regenreihe direkt in die Hydraulikvariante unter Modell- /Naturregen importiert werden. Besser ist jedoch sich über Regenmessstationen einen Gebietsniederschlag aufzubauen. Zum einen ermöglicht dies bei mehreren Messstationen eine ungleichmäßige Beregnung aber auch erweiterte Statistiken, Auswertungen und Filtermöglichkeiten bereits bei einer Regenmessstation.

Importieren der Niederschlagsdaten in Regenmessstationen

Rechtsklick auf Regenmessstationen – Import – MD Format

Importdialog der Regenreihe im MD Format

Tipp: Auswahl der „MD Datei“ im File open Dialog (Achtung Dateien haben nicht immer die Endung .md, auch .dat oder .reg sind gebräuchlich).

Dialog der Synthetischen Regenreihe – Importierte Regenreihe

Vergeben Sie einen Namen für die Regenmessstation und falls nicht über die MD Datei bereitgestellt die Lagekoordinate. Über den Kalender können die Niederschlagsintensitäten der einzelnen Tage betrachtet werden. Diese Zeitreihe „Synthetische Niederschlagsreihe“ , gespeichert unter Kennlinien – Kurven, gibt den Gesamtzeitraum der Aufzeichnung wieder.  

Erstellen des Gebietsniederschlages

Aus den Zeitreihen der Regenmessstationen gilt es nun über Gebietsniederschläge Regenereignisse deren Abflussverhalten simuliert werden soll herauszufiltern. Dabei ist die Wahl der dabei anzugebenden Parameter entscheidend für die entstehenden Regenereignisse! Als erstes die Regenmessstationen wählen die am Gebietsniederschlag beteiligt sein sollen. In diesem Beispiel nur eine Station. Niederschlag wird berücksichtigt ab: - Niederschlagsintensitäten die unterhalb des hier eingegebenen Wertes gelten bei der Regenbildung als Regenpause. Innerhalb eines ermittelten Regenverlaufes werden aber auch diese Intensitäten berücksichtigt. Regenunterteilung durch Pausen von mindestens: diese hier festgelegte Zeitspanne muss an allen Regenmessstationen die Niederschlagsintensität unterhalb der Grenze „Niederschlag wird berücksichtigt ab“ liegen um das davor liegende Regenereignis abzuschließen und in der Folge bei überschreiten von „Niederschlag wird berücksichtigt ab“ ein neues Regenereignis zu beginnen. Dabei bekommen die gebildeten Regenereignisse die davorliegende Trockenperiode mitgespeichert. Um die Kontinuumssimulation realistisch zu rechnen muss somit die Trennzeit mindestens der Netzentleerungszeit eines vollgefüllten Kanalnetzes entsprechen.

Dialog Regenreihe aus Messstationen

Fazit: Je länger die Trennzeit gewählt wird desto weniger Regenereignisse entstehen. Diese Regen sind dafür länger und in Summe ist mehr Simulationszeit notwendig. Bei kürzerer Trennzeit besteht die Gefahr, dass ein Regen der in der Simulation auf ein leeres Netz gerechnet wird in Wirklichkeit auf ein vorbelastetes Netz trifft. Wird in der Hydraulikvariante ein Gebietsniederschlag ausgewählt wird abgefragt ob die Regentrennzeit als „Max. Nachlaufzeit nach Regenende“ (TRMX) übernommen werden soll.

Hydraulikvariante Laufzeitkontrolle

Auf die nach dem oben beschriebenen Verfahren entstandenen Regen kann noch ein Filter angesetzt werden. Dabei muss eine Vorschrift ausgewählt werden. Die Naturregen werden nun entsprechend der Vorschrift analysiert und dann ausgefiltert. Dadurch können Starkregenserien für den Überflutungsnachweis gebildet werden. Nach einer Berechnung können im Gebietsniederschlag weitere Filter angewandt werden. Regen die zu Entlastungen geführt haben oder Regen die Überstau verursacht haben. Auch eine Regenauswertung bezüglich Extremwertstatistik und gebietsspezifischer Modelregen ist bei Gebietsniederschlägen möglich. Für die Schmutzfrachtberechnung, wo es um die Bilanzierung der Abflussmengen zur Kläranlage bzw. der Entlastungsmenge geht, dürfen keine Regen „weggefiltert“ werden. Für den Gebietsniederschlag ist auch eine Statistik über alle Regen sowie eine Einzelstatistik verfügbar. Diese sollte aufgerufen und auf Plausibilität geprüft werden.

Einzelstatistik der Regenereignisse

Durch Anklicken der Spaltenköpfe kann danach sortiert werden.

Einzelstatistik der Regenereignisse - Sortiert

 

Implementieren von Ganglinien

Für eine detaillierte Schmutzfracht besteht in ++System die Möglichkeit die Trockenwetterzugaben über Tages-, Wochen- und Jahresganglinien abzubilden. Die Verwaltung erfolgt in der Zeitreihenverwaltung. Die Trockenwetterganglinien können verändert, dupliziert und gelöscht werden. Dabei wird gewöhnlich der häusliche Abfluss mit einer Tagesganglinie, Der Fremdwasserzufluss mit einer Jahresganglinie und der industrielle Zufluss mit einer Wochenganglinie verknüpft. Das hydrodynamische Berechnungsverfahren ermittelt automatisch, zu jedem Zeitpunkt während des Berechnungslaufes, aus der Anfangszeit des Regenereignisses, die korrekte Faktorisierung des Trockenwetterzuflusses aus den zugewiesenen Trockenwetterganglinien. Im ersten Schritt müssen die Ganglinien neu erstellt werden über den Projektbaum\Zeitreihen\Ganglinien. Der Aufbau der Trockenwetterganglinien erfolgt in unterschiedlichen Kombinationen und Hierarchiestufen. Dabei werden die Werte nach dem Format Jahres-, Wochen- und Tag wie folgt in 52 Wochen,7 Tage und 24 Stunden gegliedert.

Beispiel für eine Tagesganglinie, hier im 4h Intervall mit Abfluss 1l/s für den Zeitraum 8:00 bis 20:00 Uhr

Beispiel für eine Wochenganglinie, hier im Tagesintervall mit verschiedenen Abflüssen m³/s für den Zeitraum Montag bis Samstag

Jeder Haltungszuflusstyp (Häuslicher- Gewerblicher- sowie Fremdwasser - mit Ausnahme des Regenwasserzuflusses) kann in Summe mit einer solchen Ganglinie bzw. einem solchen Ganglinientupel verknüpft werden. Die Zuweisung erfolgt im Dialog der Einzugsgebiete, bzw. im Dialog der Haltungszuflüsse (hier sind auch nicht-grafische Zuflüsse möglich). In diesem Fall sollen die Wochenganglinie für der Autowaschanlage Mobby übergeben werden. Dafür wurde ein Nichtgraphisches Element an der gewünschten Schmutzwasserhaltung hinzugefügt und die Tages und Wochenganglinie ausgewählt.

Haltungsdialog - zuweisen von Ganglinien über Nichtgrafisches Element

Dialog zum Zuweisen der Ganglinie

Hydraulikvariante als Grundlage der Schmutzfrachtberechnung

Für eine Erfolgreiche Schmutzfrachtberechnung müssen vorerst verschiedene Parameter in der Hydraulikvariante und der dazugehörigen Schmutzfrachtvariante angepasst und übergeben werden.

Regenauswahl

Hier wird nun der Gebietsniederschlag ausgewählt. Bei Auswahl „MODE“ (Modellregen) wird bei Verfügbarkeit von Gebietsniederschlägen die Auswahl dafür freigeschalten.

Dialog Hydraulikvariante – Auswahl der Regenereignisse

Die Anzahl der Messjahre die der Gebietsniederschlag repräsentiert wird übernommen. Besteht ein Gebietsniederschlag aus Aufzeichnungen mehrerer Messstationen kann hier die Art der Zuordnung für die Flächenberegnung gewählt werden.

Meldung: Zeitspanne der Regen übernehmen

Synthetische Niederschlagsreihen eignen sich auf Grund nicht synchroner Regenpausen nicht für eine ungleichmäßige Beregnung. In unserem Beispiel, mit nur einer Station gleichmäßig beregnet.

Seitliche Zuflüsse

Der Trockenwetterabfluss muss an die Schmutzfracht angepasst werden. Im Standardfall sind hier die Werte für eine reine hydraulische Betrachtungsweise mit dem erhöhten Spitzenanfall zu rechnen. Zu beachten ist hier der Spitzenanfall, dieser muss in der Schmutzfrachtvariante auf 24 stehen damit nicht kontinuierlich mit dem Spitzenanfall gerechnet wird.

Anpassung des Trockenwetterabfluss für die Schmutzfracht in der Hydraulikvariante

Dialog Hydraulikvariante – Seitliche Zuflüsse - Trockenwetterabfluss auf 24h Mittel umstellen

 

Transport

Bei der Berechnung mit Naturregen empfiehlt sich für DYNA die Einstellung „Automatisch“ für die Festlegung der Trockenwettervorlaufzeit sowie der Simulationsdauer nach Regenende. Da bei einem Naturregen der Verlauf der einzelnen Regenereignisse sehr unterschiedlich ist, einmal ist die Regenspitze am Anfang und zum Regenende ist auch das Netz bereits wieder annähernd geleert, ein andermal ist die Regenspitze am Ende und es muss noch entsprechend lange nachgerechnet werden. Der Faktor TRFT bestimmt bei wie viel Restregenmenge im Netz die Berechnung beendet werden darf. Als Vergleichsgröße wird das Trockenwettervolumen herangezogen. 2 bedeutet also Simulationsende bei doppeltem Trockenwettervolumen. Dabei sollte es keine Entlastungsvorgänge im Netz mehr geben sodass angenommen werden kann dass diese Restmenge zur Kläranlage abfließt. Die Trockenwettervorlaufzeit wird durch die längste Fließzeit im Netz bestimmt. Trockenwetter wird nur beim ersten Regen gerechnet und gespeichert, bei den weiteren wird darauf aufgesetzt. Der Parameter TRMX bestimmt wie lange nach einem Regen maximal nachgerechnet werden soll. Dieser sollte der Regentrennzeit entsprechen die beim Aufbau des Gebietsniederschlages verwendet wurde. Ist nach Ablauf dieser Zeit das Kriterium aus TRFT noch nicht erreicht erhält man eine Warnung dass die Regentrennzeit vermutlich zu kurz gewählt wurde.

Unter „erweitert…“ kann die Genauigkeit der aufgezeichneten Ganglinien angepasst werden. Bei großen Projekten und langen Simulationszeiträumen entstehen sehr große Datenmengen. Der Parameter GENA kann dann bis auf 0.001 vergrößert werden.

Erweiterte Einstellungen – GENA - Faktor

Es empfiehlt sich das Berechnungsverzeichnis bei einem NTFS Dateisystem auf „Komprimiert“ zu setzen. Die Flutkurvendateien (FLKURV*.D) lassen sich gut komprimieren.  

Ausgabe

Unter +++ANZA muss wieder der durch die Simulation abgedeckte Zeitraum eingetragen werden. Dies erfolgt normalerweise bei Auswahl des Gebietsniederschlages, sollt hier jedoch noch einmal überprüft werden. +++FOLG bestimmt bei mehreren Überstauereignissen innerhalb eines Regens ab welcher Trennzeit diese als neues Überstauereignis gezählt werden.

Dialog Hydraulikvariante – Seitliche Zuflüsse -

Durch die langen Zeitreihen, welche bei dem Kontinuum gerechnet werden, sollte die Speicherung von Flutkurven vermieden werden.

Flutkurven speichern vermeiden!

Längsschnitt

Ob ein Längsschnitt, als einhüllende über hunderte Regen Sinn macht bleibt dem Anwender überlassen. Zudem ist, wenn man längere Zeiträume rechnet, oftmals ein 100 jährlicher Regen dabei. Ein Längsschnitt dafür ist eher nicht brauchbar. Zudem kann mit dem manuellen Längsschnitt jederzeit ein beliebiger Strang aufgerufen werden. Durch Anklicken von ++PLOT wird der Längsschnitt ausgeschalten.

Längsschnitt erzeugen für die Langzeitsimulation ausschalten

 

Ergebnisse

Hier werden die Ergebnisse der Hydraulischen Berechnung zusammengefasst, beachten Sie die Schaltflächen für die Zwischenablage um die angezeigten Ergebnistabellen beispielsweise in einem Bericht einzubauen.

Hydraulikvariante Ergebnisse

Schmutzfrachtvariante

Neue Schmutzfracht erstellen

Im ersten Schritt muss eine neue Schmutzfrachtvariante für die Hydraulikvariante erstellt werden. Hierfür einfach im Kontextmenü der gewünschten Hydraulikvariante eine neue Schmutzfracht anlegen.

Erstellen eine neuen Schmutzfrachtvariante

Als erste Aktion muss das Auslaufbauwerk (Schacht) gewählt werden der dem Kläranlagenzulauf entspricht. Dies kann zum einen automatisch durchgeführt werden, oder der Schacht manuell ausgewählt werden. Diese Zuweisung der Kläranlage erfolgt wiederum über das Kontextmenü. Danach öffnet man die Schmutzfrachtvariante per Doppelklick. Auf drei Aktenreiter verteilt können die weiteren Einstellungen vorgenommen sowie die Ergebnisse der Berechnung abgerufen werden.  

Bestimmung des erforderlichen Gesamtspeichervolumens

Über die Schaltfläche werden die zur Berechnung des spezifischen Speichervolumens nach DWA A128 benötigten Werte aus der Hydraulikvariante übernommen. Diese Werte können je nach Projektanforderungen noch geändert werden. Über die Schaltfläche „Berechnen“ wird das spezifische Speichervolumen in m³/ha und das erforderliche Gesamtvolumen (Zentralbeckengröße) laut den Vorgaben der DWA M128 errechnet.

Berechnung des Gesamtspeichervolumens

Sind weitergehende Anforderungen auf Grund eines sehr schwachen bzw. sehr starken Vorfluters zu berücksichtigen kann diese Option hier aktiviert werden.

Wichtiger Hinweis: Erweiterte Anforderungen Wird in der Gesamtvolumenberechnung der Wert e0 gesetzt erhöht sich das Gesamtvolumen nach dem A128 und dadurch auch das Volumen der Zentralbeckenvariante. Merkblatt Nr.4.4.22; Bayerische Landesamt für Umwelt: Nur im Nachweisverfahren anwendbar! Bei Vorliegen von weitergehenden Anforderungen dürfen dann in der anschließenden Planungsberechnung nur max. 85 % der in der Vorberechnung ermittelten Jahresschmutzfracht im Mittel an den betroffenen Entlastungsanlagen entlastet werden. Es ist nicht die prozentuale Verringerung der Entlastungsrate e0 nachzuweisen. Das Bedeutet das in der Gesamtvolumenberechnung der Hacken für erweiterte Anforderungen nicht gesetzt wird. Dieser Sachverhalt gilt nur in Bayern und sollte mit der Genehmigungsbehörde abgesprochen werden.

Anpassen der Parameter für Flow

Die Parameter der Schmutzfrachtberechnung Flow können im folgenden Reiter der jeweiligen Schmutzfracht angepasst werden:

Berechnung des Gesamtspeichervolumens

Programmtechnische Optionen: Hier kann der Berechnungsschrit angepasst werden, empfohlen wird ein Berechnungszeitschritt von 10 Minuten.Dieser Zeitschritt ist ausreichend genau für eine Bewertung eingehende Bewertung der Entlastungsfunktion des Bauwerks.Für kürzere Berechnungsschritte erhöht sich auch der Berechnungsaufwand. Die Aufzeichnungen der Kurven hängt von der jeweiligen Berechnungskapazität ab und kann den gegebenheiten angepasst werden. Die Tabellarischen Ergebnislisten können auch für die einzelnen Regenereignisse ausgegeben werden, dies erhöht natürlich die Ergebniszusammenführung und kann individuell angepasst werden.

Hydraulikvariante Ergebnisse

Optionen für Funktionale Einheiten: Zum einen können die Parameter Trockenwetterabweichung oder Volumen des Trockenwetterzuflusses pro Jahr angegeben werden. Desweiteren wir hier festgelegt ab welchen Durchmesser vorgelagertes Kanalstauraumvolumen in die Berechnung mit einfließt. Zudem besteht die Möglichkeit Seitenumbrüche in den Ergebnislisten miteinzufügen, dies ermöglicht eine leichtere Abgrenzung der Bauwerke in den Ergebnislisten.

Hydraulikvariante Ergebnisse

Entlastungsereignis:

Hydraulikvariante Ergebnisse

Diese Parameter legen fest, wann eine Entlastung als solche gezählt wird:

• Erst nach 10 min Trennzeit wird ein eigenständiges Entlastungsereignis angenommen
• Erst ab einem Abfluss von 1 l/s der Entlastungsschwelle wird das Ereignis gezählt

Dadurch wird vermieden das eine unrealistisch hoher Anzahl an Entlastungsereignisse und zu hoher Entlastungsdauern aufgezeichnet werden.  

Anpassen der Parameter der Schmutzstoffe

Die CSB-Konzentration kann über die Verwaltung der Schmutzstoffe individuell festgelegt werden. Die Standardwerte ergeben im Durchschnitt einen CSB-Wert von ca. 600 mg/l aus den verschiedenen Wassermengen des Trockenwetterabflusses (SW,FW,RW).

Hydraulikvariante Ergebnisse

Desweiteren ist es möglich die individuelle CSB-Konzentrationen für Gewerbliche Einleiter einzustellen. Hier einfach auf den vorherigen Dialog auf Zusätzliche Gewerbliche SW klicken und für den jeweiligen Einleiter können die Konzentrationen eingegeben werden.

Individuelle CSB-Konzentration für Gewerbliche Einleiter festlegen

 

Erstellen von Funktionalen Einheiten

Funktionale Einheiten (FE) nennen wir Zusammenfassungen von mehreren hydraulischen Sonderbauwerken, die gekennzeichnet sind durch mindestens eine Entlastung in ein Oberflächengewässer und ein zugeordnetes Einzugsgebiet. Zum Beispiel ein Stauraumkanal mit obenliegender Entlastung benötigt zwei Bauwerke; zum einen ein Bauwerk (typ 65) zur Abflussregulierung, zum anderen ein Entlastungsbauwerk (Typ 62) weiter oben im Netz. Ein anderer gängiger Fall ist ein Fangbecken im Nebenschluss, welches zunächst ein Trennbauwerk (Typ 62-63) benötigt, dessen Entlastung dann in dem Fangbecken (Typ 61-64) endet. Zur Ermittlung dessen Entlastungsrate ist dann nicht das Regenwasser in der Entlastung des Trennbauwerks heranzuziehen, sondern dasjenige, welches oberhalb des Trennbauwerkes anfällt. Arbeitsschritte Funktionale Einheiten

• Erstellen neue Funktionale Einheit
• Art und Anschluss festlegen
• Schwellen definieren:
• Zuerst den Schacht/Bauwerk auswählen und dann die abgehende Haltung wählen
• Ablaufschwelle festlegen
• Schwellen übernehmen und Typ festlegen
• Volumenhaltungen übernehmen und Schwelle zuweisen
• Beckenvolumenschächte übernehmen und Schwelle zuweisen
• Fiktive Schächte oder Haltungen festlegen (kein Volumenelement)

Im ersten Schritt muss eine neue Funktionale Einheit erstellt werden, indem über das jeweilige Kontextmenü der Schmutzfracht eine neue Einheit angelegt wird.   Es öffnet sich das Dialogfenster der neu erstellen Funktionalen Einheit. Hier müssen jetzt im Einzelnen die Elemente des Sonderbauwerks zusammengeführt werden.

Dialog für der Funktionalen Einheit

Im ersten Schritt werden die Schwellen des Sonderbauwerks festgelegt. Dies kann entweder über die graphische Auswahl im Benutzerfenster geschehen oder über die Suchfunktion, wenn der jeweilige Name bekannt ist. Zuerst muss der Schacht ausgewählt werden und danach die abgehende Haltung.

Dialog Schacht grafisch auswählen

Dialog Haltung grafisch auswählen

Hier müssen alle Kontenpunkten mit den jeweiligen abgehenden Haltungen angegeben werden, welche bilanziert werden sollen. Auch die Drossel mit der jeweiligen Abflusshaltung muss mit eingebracht werden. Das Programm erkennt automatisch ob es sich um eine Abflusshaltung oder um einen Beckenüberlauf handelt. In diesem Fall werden für das RÜB01 zwei Schwellen definiert: Zum einen die abgehende Haltung in der Drossel. Zum anderen die Entlastungsschwelle in den Vorfluter, also der Beckenüberlauf.

Ergebnis der hinzugefügten Haltungen als Schwellen

Diese beiden Schwellen müssen jetzt manuell nochmals als Bilanzierte Schwelle oder Abflaufschwelle zugewiesen werden. Zuerst wird der Knotenpunkt Drossel und die abgehende Haltung als Ablaufschwele übernommen.

Manuelle Zuweisung der Schwellen

  Danach werden alle zu bilanzierenden entlastungsschwellen übernommen und einem Typ manuell zugewiesen.

Manuelle Zuweisung der zu bilanzierenden Schwellen

In den folgenden Schritten werden die Volumenschächte und Volumenhaltungen manuell hinzugefügt. Dieser Schritt kann auch über das Bearbeitungsfenster erfolgen: Hierfür werden alle gewünschten Knoten und Haltungen markiert und über das Kontextmenü des Projektbaums mit rechtsklick Markierte Abschnitte und Knoten als Volumenelemente übernehmen der jeweiligen Funktionalen Einheit übergeben.

Zuweisung Beckenvolumenschächte mit Festlegung der Schwelle

Abschnitte und Knotenelemente, welche nicht als Volumenelement aufgenommen werden sollen aber dennoch Teil des Sonderbauwerks sind, können als fiktive Elemente gesetzt werden. Dabei werden die Durchflussmengen dennoch bilanziert aber nicht als Volumenelement eingebracht.

Fiktive Schächte hinzufügen

Wichtiger Hinweis: Für die Bilanzierung und die automatische Berechnung des vorgelagerten Kanalnetzvolumens ist es nötig Abschnitte und Knotenelemente konsistent auch als Volumenelemente in die Funktionale Einheit miteinzugeben. Das heißt, dass die Funktionale Einheit keine Volumenelemente auslässt, welche auch für den Zu- und Abfluss benötigt werden. Die Volumenelemente einer Funktionalen Einheiten sollten immer an einem Knotenpunkt gestartet und beendet werden.

Fehler: Negatives Beispiel für die Zuweisung der Knoten und Abschnitte einer Funktionalen Einheit: Hier fehlt die Haltung, der Knoten wurde dennoch als Volumenelement hinzugefügt

Darstellung der Funktionalen Einheiten nach Fertigstellung:

Darstellung in Flow der Funktionalen Einheiten, im Projektbaum wird eine neue Funktionale Einheit angelegt (links) und die Ausdehnung der FE erscheint grau hinterlegt im Bearbeitungsfenster(rechts)

Wichtiger Hinweis:

• alle FE Knoten und Knoten die für FE Schwellen verwendet werden müssen Netzknoten sein bzw. das Speichern von Kurven muss angehakt sein
• FEs können durch das automatisch auf Knoten und Abschnitten gesetzte Attribut „FE-Nr“ eingefärbt werden

 

Automatische Berechnung des Volumen

Statisches vorgelagertes Kanalnetzvolumen und Bauwerksvolumen

• Statisches Volumen FE: Dieser Wert gibt das Volumen der Schächte und Haltungen die in eine Funktionalen Einheit zusammengefügt wurden summiert und ausgegeben.
• Statisches, vorgelagertes Volumen: Zum anderen wird das vorgelagerte Kanalnetzvolumen als statische Volumen eingebunden, je nach festgelegten Wert in den Einstellungen der jeweiligen Schmutzfracht

Zuweisung der Fläche zu den Funktionalen Einheiten

Um die ordnungsgemäße Flächenzuweisung zu den jeweiligen Bauwerken zu gewährleisten wurde ein automatismus geschaffen, welche die Direkteinzugsgebiete und Gesamteinzugsgebiete der jeweiligen FE Einheiten berechnet.Im Projektbaum der jeweiligen Schmutzfracht das Kontextmenü öffnen und folgende Funktion Alle FEs:Direkteinzugsgebiet/Automatisch ermitteln

Hinweis: Diese Zuweisung sollte bei komplexen Abflusssituationen, wie Vermaschung etc. manuell angepasst werden.  

Zentralbeckenvariante erstellen

Im nächsten Schritt wird die Berechnung der Zentralbeckenvariante beschrieben. Laut A128 werden alle Bauwerke mit Speichervolumen passiviert und an das Ende des Netzes, vor den Kläranlagenzulauf, das Zentralbecken platziert. Um einen Rückstaufreien Abfluss zum Zentralbecken zu gewährleisten werden die Profilhöhen des Kanalnetzes erhöht. Das passivieren von Bauwerke sowie die Profilvergrößerung erfolgt über „variantenabhängige Attribute“. Dabei können im gleichen KANAL++ Projekt, abhängig von der ausgewählten Hydraulikvariante, Stammdaten verändert werden. Kontinuum_Z::Profilhöhe=1500 Kontinuum_Z::Ignoriert=1 Für die Profilvergrößerung gibt es 2 Ansätze:

Das Zentralbecken selbst wird ebenfalls über variantenabhängige Attribute am letzten Schacht des Normalnetzes, dem Kläranlagenzulauf, erzeugt.

Bevor nun das Kontinuum für das Zentralbecken gerechnet wird empfiehlt sich erst einen einzelnen Regen zu rechnen um eventuelle Fehlermeldungen zu analysieren und manuelle Veränderungen am Netz durchzuführen um das Netz „Zentralbeckenkonform“ rechnen zu können. Steht das Netz wird nun die hydraulikvariante Kontinuum_Z auf das Zentralbecken gerechnet. Nach Fertigstellung erfolgt die Schmutzfrachtauswertung für das Zentralbecken

Somit kann der Nachweis aufgrund der Entlastungsrate des Kanalnetzes mit Gegenüberstellung der Entlastungsrate des Zentralbeckens geführt werden.

Liegen weitergehende Anforderungen laut A128 vor (Beispielsweise ein schwacher Vorfluter) kann dem auch bei der Berechnung der Zentralbeckengröße Rechnung getragen werden. Dabei wird die zulässige Entlastungsrate mit 0,85 multipliziert.

Ergebnisse der Schmutzfrachtberechnung

Die Ergebnisse sind in drei Bereiche unterteilt und jeweils auf jährliche Werte umgerechnet. Im oberen Teil wird das Gesamtnetz in seiner Berechnung für den IST-Zustand und dem Zentralbecken gegenübergestellt.

Hier ist die Entlastungsrate im IST-Zustand der Entlastungsrate des Zentralbeckens gegenübergestellt. Entlastungsmenge: Alle Ausläufe ohne Kläranlagenzufluss sind hier aufsummiert. Zu beachten ist die Option „ohne die Ausläufe des Trennsystems“. Regenmenge: Alle Ausläufe inkl. Zufluss zur Kläranlage Restregenmenge: zum Simulationsende noch nicht ausgelaufenes Regenwasser, wird der Kläranlage zugeordnet. Rate: Verhältnis Entlastungsmenge zu Regen.- plus Restregenmenge CSB: Entlastete CSB Menge in kg Konz. CSB: mittlere CSB Konzentration der Entlastungen

Im mittleren Teil kann aus der Gesamtberechnung ein gewählter Zeitraum isoliert betrachtet werden.

Dies dient dazu bei längeren Simulationszeiträumen Zeitabschnitte vergleichen zu können. Bei einer 40 jährigen Simulation können Beispielsweise die ersten 20 Jahre mit den zweiten 20 Jahren verglichen werden

Im unteren Teil werden alle Bauwerke einzeln mit ihren jährlichen Entlastungsdaten aufgeführt. Bei Becken im Nebenschluss wird das zugehörige Trennbauwerk als Referenzbauwerk gelistet. Zu beachten ist die Option nur „echte“ Entlastungsbauwerke. Dabei werden Verzweigungen und Bauwerke ausgenommen bei denen keine der abgehenden Haltungen zu einem Auslauf führt. Somit verbleiben alle Abflüsse dieser „Schächte“ im Netz oder führen zur Kläranlage Ausgegeben wir auch das Mischungsverhältnis und das Mindestmischungsverhältnis nach DWA A128

Zusätzlich erhält man durch die Schmutzfrachtberechnung 2 Tabellen, eine für die Ausläufe mit aufsummierte Werten Einmal mit Auflistung aller zu Entlastung führenden Regenereignissen.

Diese Tabellen können auch für die Entlastungsbauwerke erzeugt werden.

Beide Tabellen können über die Zwischenablage an andere Programme übergeben werden