Schritt-für-Schritt-Anleitung Flow für DWA A102

Grundlagen

Das Modul Flow++ wurde an das im Jahr 2001 erschiene Arbeitsblatt DWA A102/2 angepasst. Auch die Schritt-für-Schritt Anleitung für Flow wurde an die neuen Funktionen und Arbeitsschritte nach dem neuem Regelwerk angepasst! Daher nutzen Sie diese Anleitung als Beispiel für eines Ihrer Projekte oder verwenden Sie zur Übung unser Projekt Weinbergstraße.

Über die Änderungen und Funktionsweisen wurde bereits ein umfangreiches Webinar gehalten, sowie die Änderungen eingehend unter DWA A102 beschrieben!

Datengrundlage für das Schulungsprojekt

Die FLOW++ „Schritt-für-Schritt“ Anleitung 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.

Ausgangssituation

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.

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.

Grundlegende informationen für das Berechnungsverfahren in Flow++ finden Sie unter Bilanzierung des Zentralbeckens

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

Durch das Änderungen und Anpassungen an der Schmutzfrachtberechnung für das A102 Regelwerk sind auch Neue und angepasste Arbeitsschritte erforderlich.

Im folgenden wurde Versucht die FLOW++ Arbeitsschritte in einem Fließschema darzustellen. Die Felder in Blau sind durch das A102 hinzugekommen und erfordern zusätzliche Arbeitsschritte:

Arbeitsschritte für eine Schmutzfrachtberechnung im Nachweisverfahren

Modellaufbau

Niederschlagskontinuum

In diesem Beispiel wird eine Synthetische Niederschlagsreihe über 52 Jahre im MD Format eingelesen und verwendet. Mit der Aktuellen Version können die zugesendeten Dateien im *.dat Format einfach automatisch einlesen.

HINWEIS:
Dateien haben nicht immer die Endung .md, auch .dat oder .reg sind gebräuchlich!

Importieren der Niederschlagsdaten in Regenmessstationen

Hierfür einfach mit Rechtsklick auf den Ordner Regenmessstation (im Projektbaum) den Import über MD-Format auswählen. Es öffent sich ein neues Fenster mit der Möglichkeit die gewünschten Regenreihen einzulesen. Hier einfach die Dateien markieren und auswählen.

Rechtsklick auf Regenmessstationen – Import – MD Format

Importdialog der Regenreihe im MD Format

Es wird eine Regenmessstation erzeugt, dabei öffnet sich gleichzeitig der Objektdialog für diesselbige. 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.

Dialog der Regenmessstation – Importierte Regenreihe

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! Im ersten Schritt wird die gewünschte Regenmessstation ausgewählt und danach die Parameter des Gebietsniederschlags festgelegt:

• 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 muss mehr Simulationszeit berechnet werden. 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. Die Trennzeit sollte daher der tatsächlichen Entleerungsdauer des Netzes entsprechen. Wird in der Hydraulikvariante ein Gebietsniederschlag ausgewählt wird abgefragt ob die Regentrennzeit als „Max. Nachlaufzeit nach Regenende“ (TRMX) übernommen werden soll. In den meisten Fällen sollte hier der Wert TRMX der Regentrennzeit entsprechen.

Hydraulikvariante Laufzeitkontrolle

Auf die nach dem oben beschriebenen Verfahren entstandenen Regenereignisse kann noch ein Filter angesetzt werden. Dabei muss eine Vorschrift ausgewählt werden, z.B Verteilungsvorschrift nach KOSTRA DWD oder dergeichen. Die Naturregen werden nun entsprechend der Vorschrift analysiert und dann ausgefiltert. Dadurch können Starkregenserien für den Überflutungsnachweis gebildet werden. Auch im Nachgang können Filter auf den Gebietsniederschlag angewendet werden, wie zum Beispiel Regen die zu Entlastungen geführt oder die einen Überstau verursacht haben. Desweiteren ist auch eine Regenauswertung bezüglich Extremwertstatistik 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 im Projektbaum Zeitreihen. 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 in der Hydraulikvariante 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 wird der Gebietsniederschlag aus einer Station über die Flächen 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. Die Ursache hierfür ist die unterschiedliche zeitliche Variation der der einzelnen Regenereignisse. Als Beispiel, kann die Regenspitze am Anfang des Ereignisses auftretten und das Netz zum Regenende bereits annähernd geleert sein. In einem anderen Fall 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

HINWEIS:
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

Der Längsschnitt für ein Kontinuum auszugeben ist in den meisten Fällen nicht sinnvoll, daher wird empfohlen auf die Ausgabe eines Längsschnittes zu verzichten. Das verkürzt die Ausgabe für die Berechnungsergebnisse. 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.

HINWEIS:
Hier werden die Einwohner und Gesamtwerte für das Trockenwetter aufgelistet! Es lohnt sich immer einen Blick auf die Liste zu werfen um hier im Vorfeld schnell Fehler an der Einwohnerzahl oder am Abfluss des Trockenwetters zuf finden!

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

Das Gesamtspeichervolumen dient zur Ermittlung des spezifischen Speichervolumens und daraus resultierend ergibt sich das erforderliche Gesamtvolumen für das Zentralbecken. Hier können Sie die Tabelle entweder manuell oder automatisch über die verknüpfte Hydraulikberechnung(natürlich nur wenn Sie vorab die Hydraulik bereits berechnet haben!) füllen lassen.

Berechnung des Gesamtspeichervolumens

Über den einzelnen Pfeil können Sie entweder einzelne Werte aus der Hydraulikvariante übernehmen oder aber sich die kompletten Daten aus der Hydraulikvariante übergeben lassen (hier der Mehrfachpfeil).

Wenn die Werte aus der Hydraulik (DYNA) übernommen wurden erscheinen diese in grüner Farbe! Werden einzelne Werte manuell eingetragen erscheinen diese in Schwarzer Farbe.

Die Berechnung des Gesamtspeichervolumen erfolgt ab sofort immer mit jeder Veränderung und muss nicht nochmals explizit ausgeführt werden!

HINWEIS:
Weitergehende Anforderungen auf Grund eines sehr schwachen bzw. sehr starken Vorfluters sind in dem bisherigen Umsetzung des Regelwerkes nicht vorgesehen.

Optionen für Funktionale Einheiten (Erweiterte Anforderungen):

Unter dem Button "Erweitert" im Reiter Flow können weiter Anpassungen an dem Zentralbecken vorgenommen werden.

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 miteinfließt. Zudem besteht die Möglichkeit Seitenumbrüche in den Ergebnislisten miteinzufügen, dies ermöglicht eine leichtere Abgrenzung der Bauwerke in den Ergebnislisten. Mit der letzten Option besteht die Möglichkeit auch im Trennsystem angeschlossene Flächen für das Au zu berücksichtigen (Sonderfall!).

Optionen Funktionale Einheiten

Entlastungsereignis:

Entlastungsereignis

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 über die Entlastungsschwelle wird das Ereignis gezählt

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

Anpassen der Parameter der Schmutzstoffe

CSB Konzentration festlegen

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).

Einstellen der Schmutzstoffe

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

Stoffpotential für AFS63 verwalten

Der Stoffparameter ist ab sofort vorbelegt und kann in der jeweiligen Schmutzfrachtvariante unter dem Reiter Schmutzstoffe eingesehen und angepasst werden. Hier haben Sie die Möglichkeit auch die Werte der einzelnen Kategorien für Ihr Projektgebiet anzupassen - bei Individuellen Anpassungen sollten aber vorab mit den Behörden abgeklärt werden!

Einstellen des Stoffpotential für den vorbelegten Schmutzstoff AFS63

HINWEIS:
Die übergabe der Kategorien erfolgt auf der Objektebene (Flächen), daher muss dieser Arbeitsschritt vor dem Ausführen der Hydraulikvariante erfolgen. Nachträgliche Veränderungen an den Kategorien erfordern immer eine Neuberechnung der Hydraulikvariante!

Die Kategorien können jetzt wie auf den Flächen (Objekt) individuell eingestellt werden - hierfür sich das gewünscht Objekt auswählen und im Reiter Beregnung/Schmutzfracht über das Drop-Down-Menü anpassen! Desweiteren kann hier ein individueller Wert eingegeben werden, falls die Fläche mit den vorbelegten Kategorien nicht abgedeckt werden kann.

Objektebene Fläche - im Reiter "Beregnung/Schmutzfracht" finden Sie die individuelle Einstellung für die Flächen

HINWEIS:
Die Eingaben der Kategorien ist Schmutzfrachtvariantenabhängig - Das bedeutet das hier auf die richtige Auswahl der Schmutzfrachtvariante Wert gelegt werden muss!

Natürlich können die Kategorien auch über die Funktion markierte ändern... für eine ausgewählte Menge an Flächen angepasst werden.

Dialog markierte ändern... für Flächen

Desweiteren haben Sie wie gewohnt auch die Möglichkeit diese Objekte nach den Attribute einzufärben, Abfragen zu erstellen oder Eigenschaftslisten aufzurufen.

Bilanzierung Kläranlagenauslauf

Mit dem A102 sollen die Schmutzfrachten der Kläranlage mit bilanziert und ausgegeben werden. Hierfür wurde im Reiter "Zentralbecken" der Kläranlagenaustrag hinzugefügt. Dieser errechnet sich nach der Gleichung 32 aus dem DWA-A 102-2. Zusätzlich haben Sie die Möglichkeit sowohl eine individuelle Konzentration für AFS63 oder CSB anzugeben.

Möglichkeit zur Bilanzierung des Kläranlagenauslaufes

Erstellen von Funktionalen Einheiten

HINWEIS:
Mit dem neuen Umsetzung des Regelwerkes A102 für Flow++ wird die Erstellung der Funktionalen Einheiten vorgegeben. Nur somit können konsistente Ergebnisse nach der Berechnung ausgegeben werden!

Eine Funktionale Einheit(FE) bezeichnet einen Zusammenschluss von mehreren hydraulischen Sonderbauwerken, wel 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 für die Erstellung der 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 (Sonderbauwerk) 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

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.

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)

HINWEIS:
alle FE Knoten und Knoten die für FE Schwellen verwendet werden müssen Netzknoten sein bzw. das Speichern von Kurven muss angehakt sein
FE's 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, welcher 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 ausführen.

Für jede angeschlossene Fläche, welche sich im Einzugsgebereich einer Funktionalen Einheit befindet werden Attribute angelegt, welche eine Zuweisung der Fläche zu den FEs ermöglichen.

Folgende Attribute werden für jede Fläche angelegt:

• FE_Anteil=1.00
• FE_Name=RÜB01
• FE_Nummer=1

HINWEIS:
Diese Zuweisung sollte bei komplexen Abflusssituationen, wie Vermaschung etc. manuell angepasst werden. Eine Löschung dieser Attribute hat zur Folge, das die Fläche der Einzugsgebiete und der Anteil der undurchlässigen Fläche (Au-Wert) nicht mehr im Detail für jede FE in den Ergebnislisten ausgegeben werden kann! Daher ist eine Manuelle Anpassung und Zuweisung nur in Einzelfällen durchzuführen!

Zentralbeckenvariante erstellen

Nach der Berechnung des Gesamtvolumen kann die Zentralbeckenvariante erstellt werden. In den meisten Fällen ist es aber ratsam zuerst den Ist-Zustand eingehend zu testen und zu plausibiliseren!

Die Erstellung einer Zentralbeckenvariante erfolgt im Kontextmenü (über rechtsklick) der jeweilige Schmutzfrachtvariante mit dem ausführen der Aktion Zentralbeckenvariante neu: Erstellen. Es wird eine neue Hydraulikvariaten mit dem Namen der Schmutzfrachtvariante und dem Anhang _Z erstellt.

Nach dem DWA A102 sollen in der Zentralbeckenvariante alle Bauwerke mit Speichervolumen passiviert und an das Ende des Netzes, vor den Kläranlagenzulauf, das Zentralbecken platziert werden. Um einen Rückstaufreien Abfluss zum Zentralbecken zu gewährleisten werden die Profilhöhen des Kanalnetzes im nachgang iterativ erhöht. Zudem werden Pumpwerke als Ideal Pumpsstationen gesetzt, welche den ankommenden Abfluss ohne Verluste oder Kennlinie weiterleiten. Das passivieren von Bauwerke, das setzen von Idealen Pumpstationen, sowie die Profilvergrößerung erfolgt über die Erstellung der Zentralbeckenvariante automatisch und über variantenabhängige Attribute. Das Zentralbecken selbst ist als Bilanzierungstool im Reiter des Modulsflow abgebildet.

Die Attribute der Maßnahmen zum rüchstaufreien Abfluss umfassen folgende Werte:

• Kontinuum_Z::Profilhöhe=1500
• Kontinuum_Z::Ignoriert=1

Erstellen des Zentralbecken

Ab Version 15-Inn ist es nicht mehr erforderlich eine Fiktive Einheit für das Zentralbecken zu erstellen. Für das Zentralbecken ist eine feste Struktur eingeführt worden. Diese ergibt sich aus den Anforderungen aus dem DWA A102. Durch viele Freiheitsgrade auf Grundelage der Anforderungen aus dem DWA A 102 werden die Frachtausträge der Entlastungen beim Zentralbecken über einen Bilanzierungsansatz ermittelt. Hierbei wird der Austrag an den Ausläufen über die sich einstellende Entlastungsmenge während der Simulationszeit innerhalb des ausgewählten Messreihe bilanziert.

Hierbei werden dem Zentralbecken wichtige Parameter aus den vorherigen Einstellungen übergeben. Dem Volumen des Zentralbeckens wird automatisch das Gesamtspeichervolumen aus dem Formblatt zugewiesen. Dies ersetzt die in früheren Programmversionen aufwendigen Feinjustierungen am Becken.

Umsetzung der Anforderung in FLOW

• Erzeugung einer festen Struktur als Durchlaufbecken im Nebenschluss mit vorgeschalteten Beckenüberlauf , auffindbar im Reiter Zentralbecken des Moduls FLOW
• Übernahme des Mischwasserzufluss als Zufluss zur biologischen Reinigungsstufe (QM), Parameter ist anpassbar.
• Fangteil des ZB mit zugeordneten Gesamtspeichervolumen laut Formblatt und Anforderungen an den Klärüberlauf und Sedimentationswirkungsgrad, Parameter sind anpassbar.
• Berücksichtung des Frachtaustrags am Ablauf der Kläranlage, umgesetzt nach Definition DWA A102-2 - Gl. 32

Durchführen der Berechnung: Ist-Zustand und Zentralbeckenvariante

Bevor nun das Kontinuum für den Ist-Zustand und die Zentralbecken gerechnet wird empfiehlt sich erst einen einzelnen Regen zu rechnen um eventuelle Fehlermeldungen zu analysieren und manuelle Veränderungen am Netz durchzuführen. Dies gilt sowohl für die hydraulische Berechnung als auch für die Schmutzfrachtberechnung. Es empfiehlt sich eine Schrittweise Erhöhung des Berechnungsregen

• Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Rechenmodells
• Übernahme von Durchflusskurven für alle relevanten Bauwerke
• Kontrolle der Ergebnislisten und Darstellung der Sonderbauwerke
• Erste Tendenzen für Probleme in der Schmutzfracht sichtbar (schlechtes Mischungsverhältnis, etc…)
• Sparsamer Umgang mit der Rechenzeit
• Frühzeitig die Möglichkeit nachzumodellieren

Wenn die hydraulikvarianten für den IST-Zustand und die Zentralbeckenvariante über die Hydraulik berechnet wurde, kann die Schmutzfrachtberechnung ausgeführt werden! Die Schmutzfracht selbst wird über das Kontextmenü gestartet: Ausführen Flow/Ist-Zustand und Ausführen Flow/Zentralbecken

HINWEIS:
Für eine kürzere Berechnungszeit wurde hier statt den üblichen 52 Jahren nur 13 Jahre von 2000 bis 2012 berechnet!
Diese Zeitreihe finden Sie auch in den Grundlagen des Projektes!

Ergebnisse der Schmutzfrachtberechnung

Die Ergebnisse der Schmutzfracht können an verschiedenen Stellen eingesehen und ausgegeben werden:

• Im Schmutzfrachtdialog - Reiter "Ergebnisse A102":
• Bilanzwerte Stoffaustrag - Abfluss & Frachten
• Gegenüberstellung Frachtkennwerte Zentralbecken & Reales System
• Bauwerks- und Entlastungskennwerte

Erreichbar im Dialog der jeweiligen Schmutzfracht über Doppelklick -> Reiter Ergebnisse Flow

• Ergebnislisten:
  • Grundlagen
  • Gebietskenngrößen
  • Entlastungsbauwerke
  • Zulauf- Entlastungsvolumen
  • Frachten und Konzentrationen
  • Jahresgrößen
  • Bauwerksbezogene Entlastungen

Erreichbar über das Kontextmenü der jeweiligen Schmutzfracht (RK Schmutzfracht -> Ergebnisliste ausgeben)

• Anzeigen Flow:

• • Ausläufe (ohne FE)
    • Zentralbecken
    • Ist-Zustand

• • Bauwerke (ohne FE)
    • Zentralbecken
    • Ist-Zustand
    • Ist-Zustand (Markierte)
    • Ist-Zustand (Markierte) CSV Export

Erreichbar über das Kontextmenü der jeweiligen Schmutzfracht (RK Schmutzfrach -> Anzeigen Flow)

Gesamtergebnisse im Schmutzfrachtdialog - Ergebnisse A102

Für die Ergebnisdarstellung der Schmutzfrachberechnung wird auf das Anwendungsbeispiel verwiesen:

In diesem Zusatz wird eine Schmutzfrachtberechnung nach dem neuen Regelwerk A102 durchgeführt und bewertet. Für ein schnelle Übersichtlichkeit der Berechnungsergebnisse haben wir uns an die Tabellen und Strukturen dieses Beispielprojektes gehalten. Hierzu wurde in dem Dialog der Schmutzfracht ein eigener Reiter "Ergebnisse A102" angelegt, welche die unterschiedlichen Tabellen auf einen Blick verfügbar macht.

Hier finden Sie folgende Grundlegende Ergebnisse:

• Bilanzwerte Stoffaustrag - Abfluss & Frachten: Hier wird für den Ist-Zustand eine Bilanz der Regenwasserabflüsse von den Flächen erstellt - sowie der Stoffabtrag bilanziert.

• Gegenüberstellung Frachtkennwerte Zentralbecken & Reales System: Liefert eine schnelle Übersicht über die Entlastungswerte für das Gesamtsystem sowohl im Ist-Zustand, sowie im Zentralbecken. Hier sollte das Zentralbecken im Vergleich zum Ist-Zustand keinen geringeren Frachtaustrag (insgesamt) aufweisen!

• Bauwerks- und Entlastungskennwerte: Hier werden die Ergebnisse der einzelnen Sonderbauwerke/Funktionalen Einheiten dargestellt. Im Fokus stehen hier die Werte für den Parameter AFS63.

HINWEIS: Das Mischverhältnis bezieht sich aber auch weiterhin auf den Parameter CSB!

Ergebnislisten

• Ergebnislisten
  • Grundlagen
  • Gebietskenngrößen
  • Entlastungsbauwerke
  • Zulauf- Entlastungsvolumen
  • Frachten und Konzentrationen
  • Jahresgrößen
  • Bauwerksbezogene Entlastungen

Die Ergebnislisten geben einen detaillierten Überblick über die Ergebnisse der Schmutzfrachtberechnung mit Funktionalen Einheiten. Über das Kontextemenü der jeweiligen Schmutzfracht wird die Ausgabe der Listen gesteuert:

Dialog zum auswählen der Ergebnisse, welche als Dokument dargestellt werden sollen

Hier können Sie Auswählen welche Ergebnisse Sie ausgeben lassen wollen. Daraufhin öffnet sich das erstelle Dokument in ++System, welches Sie daraufhin als PDF-Datei drucken oder speichern können. Die Ergebnisse richten sich nach den ausgewählten Kategorien und zeigen entweder die Gesamtmengen oder detaillierte Ergebnisse der einzelnen Regenereignisse.

Hier ein Beispiel für eine Ergebnissliste der Zulauf- und Entlastungsvolumina der Funktionalen Einheiten.

Eine Detaillierte Auflistung der Ergebnislisten und die einzelnen Werte finden Sie unter folgenden Link: Flow-Ergebnislisten

Anzeige Flow

• Anzeigen Flow
  • Hydraulikvariante Kontinuum (Ausläufe)
    • Zentralbeckenvariante
    • Ist-Zustand
  • Hydraulikvariante Kontinuum (Bauwerke)
    • Zentralbecken
    • Ist-Zustand (Markierte)
    • Ist-Zustand (Markierte) CSV Export

Diese Ergebnisausgabe entspricht der bekannten Ausgabe aus früheren Versionen. Beim Anzeigen der Ergebnisse für Ausläufe oder Bauwerke werden jeweils zwei Tabellen mit den Ergebnissen der Bauwerke oder der Ausläufe gezeigt. In der ersten Tabelle wird immer eine Zusammenfassung aller Werte über den Gesamten Zeitraum ausgegeben. In der zweiten Tabelle wird für jedes Bauwerke/Auslauf das Ergebnis der Berechnung für jeden einzelnen Regen ausgegeben. Die Werte beziehen sich hier auf die einzelnen Sonderbauwerke ohne die Bilanzierung der Funktionalen Einheiten.

Wie bereits erwähnt, können die tabellarischen Ergebnislisten auch für die einzelnen Regenereignisse ausgegeben werden, dies erhöht natürlich die Ergebniszusammenführung und kann individuell angepasst werden. Diese Einstellung sollte vor dem Berechnungstart der Schmutzfracht geprüft werden.

In der zweiten Tabelle (einzelne Regenereignisse) besteht die Möglichkeit die Fracht und Konzentrationsverläufe für die aufgelistet Bauwerke/Ausläufe für jeden Regen im Detail zu sortieren und anzuschauen. Zuerst wurde in der Spalte Facht-CSB aufsteigend sortiert und mit Doppelklick das dazugehörige Diagramm für den zeitlichen Verlauf der CSB-Fracht geöffnet.

Dasselbe wurde bei der Konzentration ausgeführt. Auch hier mit Doppelklick auf einen der Werte und es öffnet sich das Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Konzentration für das jeweilige Regenereignis.