Sonderbauwerke

Durch das gewachsene Progammsystem enstanden über die Entwicklung verschiedene Sonderbauwerke für die hydraulischen Berechnungskerne FLUT und DYNA.

Im weiteren Verlauf wird auf die Definition, Anwendungsbereiche und Modellierungshilfen eingegangen.

Sonderbauwerkstypen

HINWEIS:

• Für die Berechnungen werden die Sonderbauwerkstypen 30-32, 61-68, 80 und 90-92 empfohlen.
  
  
• Die restlichen Sonderbauwerkstypen werden für das Zeitbeiwertverfahren, sowie für ältere Modelle verwendet, werden jedoch nicht mehr gepflegt und sind somit nicht mehr aktuell!
  Die nicht aktuellen Bauwerke wurden mit einem roten Hintergrund hervorgehoben.
  
  
• Besonderheit - Attribut Ignoriert: Alle Sonderbauwerkstypen können variantenabhängig durch Aktivierung des Attributs "Ignoriert" passiviert werden. Dies bedeutet, dass aus dem Sonderschacht ein gewöhnlicher Schacht mit Standardattributen entsteht. Das Ignorieren dieses erzeugten Standardschachtes ist nicht mehr möglich, da das Attribut bereits vergeben ist.

Liste der Sonderbauwerkstypen in ++SYSTEMS

Nummer	TYP	Empfohlen	Beschreibung	Eingabe
Verweigungsbauwerke haben in DYNA-Berechnungen keinen Einfluss, da Wechselwirkungen aus Geometrien berücksichtigt werden. Die 10er Bauwerke können dennoch zur Ausgabe in DYNA genutzt werden. Hierdurch können besondere Knotenverzweigungen in den Bauwerkslisten mit aufgelistet werden.
10	Verzweigung als Normalschacht	nicht aktuell	Einfache Verzweigungen müssen nicht zwingend als Sonderbauwerk angelegt werden. Die Abflussverteilung erfolgt auf Grundlage der hydraulischen Verhältnisse. Typ10 hat rein informativen Charakter und kann mit Symbol und Sonderbauwerksbeschriftung belegt werden.	Keine Eingaben erforderlich
11	Verzweigung mit Bauwerksdaten	nicht aktuell	Es kann für FLUT ein Energieverlustbeiwert angesetzt werden, in DYNA werden Schachtverluste automatisch aus der Geometrie hergeleitet. Energieverlustbeiwert im Verzweigungsbauwerk. Wird dieser Wert nicht angegeben, wird mit dem (Zeta-)Wert 0.5 gerechnet.	Flut-Eingabe erforderlich
12	Verzweigung mit Verteilungsverhältnis	nicht aktuell	Eine Verzweigung mit anteiliger Aufteilung. Es kann festgelegt werden, welcher Anteil des Zuflusses in die Ablaufhaltung gerechnet wird. Der Rest wird in die Entlastungs.- bzw. 2. Ablaufhaltung gerechnet. Dies kann in der Realität nur durch aktive Steuerung erreicht werden. Handelt es sich um eine Verbundsteuerung mit Auswertung mehrere Sensoren im Netz ist das Zusatzmodul CONTROL anzuwenden.	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
13	Verzweigung mit begrenzten Abfluss	nicht aktuell	Grenzwasserstand und Grenzdurchfluss. Der weiterführende Kanal muss natürlich in der Lage sein, den geforderten Anteil des Gesamtzuflusses abzuleiten.	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
14	Verzweigung mit Wehrschwelle	nicht aktuell	Verzweigung mit Entlastung über Wehrschwelle, Drosselung rein über Profil-Querschnitt des Ablaufhaltung. Typ 62 bietet hier wesentlich mehr Möglichkeiten. Überfallbeiwert - ohne Eingabe wird mit 0.6 gerechnet.	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
Pumpwerke vom Typ 30 oder Typ 32 sind im Gegensatz zu den Pumpen, die über die "60er-"Bauwerkstypen definiert werden können, sog. ideale Pumpwerke, die sämtliche Zuflüsse rückstaufrei ableiten können.
30	Ideale Pumpstation mit Normalabfluss	aktuell	Ideale Pumpe, jeglicher Zufluss wird zum Ende der weiterführenden Druckrohrleitung weitergerechnet. Intern wird hier ein fiktiver Auslauf Typ90 (Normalabfluss) gerechnet und die Auslaufmenge am Ende der Druckrohrleitung wieder zugeführt. Es erfolgt keine Drucknetzberechnung. Wird der Querschnitt der Druckrohrleitung für die Durchflussmenge zu klein gewählt, entstehen hohe Geschwindigkeiten, dies hat in DYNA Einfluss auf die Schachtverluste. Bei hohen Geschwindikeiten gibt es eine Warnmeldung.	keine Eingabe erforderlich
32	Ideale Pumpstation mit Grenzabfluss	nicht aktuell	wie Typ 30, der fiktive Auslauf wird aber gerechnet, wie ein Typ 92 (Grenzabfluss)	keine Eingabe erforderlich
Die Regenüberläufe TYP 51 bis 55 wurden im wesentlichen für FLUT entwickelt, der Abfluss kann hier unterschiedlich begrenzt werden, in FLUT haben diese Bauwerke kein Volumen. Besser, da individueller konfigurierbar werden Bauwerke Typ 61 bis 68 empfohlen!
51	Regenüberauf TYP 51	nicht aktuell	Regenüberlauf mit Entlastung - Flut-Bauwerk	Flut-Eingabe erforderlich
52	Regenüberauf mit Bodenöffnung	nicht aktuell	Regenüberlauf - Flut-Bauwerk	Flut-Eingabe erforderlich
53	Regenüberauf als einseitiges Streichwehr	nicht aktuell	wie Typ 14, Entlastung über Wehr, nur Rohrdrossel - besser Typ 62 verwenden	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
55	Regenüberauf als einseitiges Streichwehr mit beschränkten Abfluss	nicht aktuell	Entlastung über Wehr, Ablaufbeschränkung möglich - besser Typ 62 verwenden!	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
Die 60er-Bauwerke werden für die Bauwerksmodellierung empfohlen. Hierbei ist auch eine Volumenabbildung möglich.
61	Abflussregulierung ohne Überlauf	aktuell	Ablauf über Abschieberung, Rohrdrossel, Drossel oder Pumpe - keine Entlastungsschwelle. Einsatz bei klassischer Pumpstation oder Drosselbauwerk	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
62	Abflussregulierung mit Wehrkrone	aktuell	wie Typ 61, zusätzlicher Beckenüberlauf. Wahlweise mit fester Wehrhöhe oder absenkbarem Wehr, um Stauziel einzuhalten	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
63	Abflussregulierung mit Wehröffnung	aktuell	wie Typ 62, jedoch Klärüberlauf statt Beckenüberlauf. Der Klärüberlauf ist in seiner Höhe beschränkt (Schlitz).	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
64	Abflussregulierung mit Wehrkrone und Wehröffnung	aktuell	wie Typ 62 und 63 zusammen, Becken.- und Klärüberlauf. Dies ist das aufwändigste Einzelbauwerk mit allen Möglichkeiten.	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
65	Rückhaltekanal (ohne Überlauf)	aktuell	wie Typ 61 - statt Beckenvolumen wird die Anzahl der als Stauraumkanal zu betrachtenden Haltungen angegeben. Für DYNA ist jegliche Haltung zugleich Stauraum. Es geht um anrechenbare Volumina, die in Ergebnislisten ausgegeben werden.	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
66	Stauraumkanal mit Beckenüberlauf	aktuell	Stauraumkanal mit einer Entlastungsswelle (Beckenüberlauf)	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
67	Stauraumkanal mit Klärüberlauf	aktuell	Stauraumkanal mit einer Entlastungsschwelle (Klärüberlauf)	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
68	Stauraumkanal mit Becken- und Klärüberlauf	aktuell	Stauraumkanal - mit zwei Entlastungsschwellen	Dyna/Flut-Eingabe erforderlich
71	Düker	nicht aktuell	Flutbauwerk für Düker	Nur Flut-Eingabe
Die 80er-Bauwerke können nur an einem Anfangsschacht abgebildet werden!
80	Flutkurve	aktuell	Übergabe von Flutkurven oder verwenden des SCS Verfahren für Außengebiete. Bauwerk kann nur an einem Anfangsschacht angesetzt werden.	Eingabe erforderlich
81	Außengebiete	aktuell	Über das Bauwerk Außengebiet kann an einem Anfangsschacht über entsprechende Dateneingabe ein Außengebietszufluss angesetzt werden. Alternativ kann die Außengebietsfläche grafisch erfasst und einer Haltung zugeordnet werden oder über das SCS Verfahren als Flutkurve Typ 80 abgebildet werden.	Eingabe erforderlich
Auslaufbauwerk Typ 90 wird auch automatisch am Netzende eines Kanalstranges gerechnet - vorausgesetzt: es gibt nur eine Zuflusshaltung. Enden mehr als eine Haltung an einem Endschacht, muss dieser explizit auf ein Auslaufbauwerk gesetzt werden, ansonsten erfolgt eine Fehlermeldung bei Berechnungsstart.
90	Auslaufbauwerk mit Normalwasserstand auch bei Strömen	aktuell	Keine Berücksichtigung von Vorfluterwasserständen	keine Eingabe erforderlich
91	Auslaufbawerk mit Vorfluterwasserstand	aktuell	Mitberücksichtigen von konstanten und variablen Vorfluterwasserständen	Eingabe erforderlich
92	Auslaufbauwerk mit Minimum aus Grenz- (bei Strömen) und	aktuell	Besonderes Auslaufbauwerk	Eingabe erforderlich

Sonderbauwerke Typ 61-68

Bei der Modellierung von Sonderbauwerken in ++Systems sollte man sich von den wasserwirtschaftlichen Begriffen lösen und dafür die rein hydraulische Funktionalität im Auge haben.

Hierfür wurden vorrangig die Sonderbauwerke von Typ 61 bis 68 entwickelt, um verschiedenste hydraulische Einbauten modellieren zu können.

Hydraulisch relevante Information bei der Modellierung von Sonderbauwerken Typ 61-68:

• Ablauf und Abflussberechnung
• Geometrien (Grundfläche/Volumenbildung)
• Entlastungsmöglichkeiten (Überlauf/Wehre)
• Beckenentleerung

HINWEIS:
Für die Sonderbauwerkstypen wurden einige Variantenabhängige Attribute umgesetzt. Hierzu wird auf die Liste für Knoten verwiesen!

Ablauf und Abflussberechnung

In ++ SYSTEMS können in den 60er-Bauwerken zwischen verschiedene Drosselarten der Abläufen gewählt werden.
Das ermöglicht eine realitätsnahe Abbildung der zu modellierenden Sonderbauwerke.

Die Ablaufeinstellungen können in drei Hauptbereiche unterteilt werden: Ablauf, Wandöffnung/Schieber und Abflussberechnung.

In der nachfolgenden Abbildung wird der Ablaufbereich innerhalb der 60er-Bauwerken dargestellt und es auf etwaige Einstellmöglichkeiten eingegangen. Dieser Bereich ist in allen Dialogen der 60er-Bauwerke identisch aufgebaut.

Ablauf

• Unter dem Bereich Ablauf muss zunächst die ablaufende Haltung bestimmt werden.

• Diese kann eine Freispiegelleitung oder Druckleitung sein.
  

• In Abhängigkeit des Ablaufssystems verändert sich der Dialog im Bereich Abflussberechnung die Ableitung erfolgt über eine Drossel oder eine Pumpe.
  
• Zusätzlich besteht die Möglichkeit einen Ablauf mit einer Rückstauklappe zu versehen.

Wandöffnung/Schieber

• Für den Fall einer bekannten Schieberstellungen an einem Sonderbauwerk, kann diese Gegebenheit über die Funktion Wandöffnung modelliert werden.
  

• Um die Funktion nutzen zu können, muss die Abflussberechnung über Abschnittsdaten (Drosselstrecke) oder als beschränkten Abfluss erfolgen.
  

• Für die Berechnung des Abflusses durch die Schieberung wird in DYNA eine Zwischenhaltung mit einer Mindestlänge von 1,5m erzeugt. Diese ist für den Anwender nicht sichtbar.

• Bei der Wahl eines Schieberprofils wird die "verdrängte" Fläche ermittelt und daraufhin ein vereinfachter waagrechter Schieber gesetzt, welcher mit der entsprechenden Höhe das Profil abschiebert. Dabei kann es vorkommen, das zum Beispiel bei Abschieberung mit einen Kreisprofil, die Schieberstellung deutlich höher liegt als angenommen.

• Die Wandöffnung sitzt immer auf der Bauwerkssohle, unabhängig von der Sohle der weiterführenden Haltung und der Entlastungshaltung.
  

• Verlustbeiwert: Erhöht den kB-Wert der nachfolgenden Haltung und erhöht somit den Verlustansatz bei der Ableitung!

Beispiel: Abschieberung - Standard	Beispiel: Abschieberung - Kreis

HINWEIS: Das Projekt ist nicht rechenbar, wenn eine Wandöffnung verwendet wird, aber die Eingabefelder der Breite und Höhe nicht ausgefüllt sind!

Abflussberechnung

Abschnittsdaten (Drosselstrecke)

• Die hydraulischen Eigenschaften der gewählten Ablaufhaltung mit deren Gefälle, Profilform, kB-Wert, sowie der Füllstand im Bauwerk bestimmen die Abflussmenge.
  

• Die angeschlossene Haltung muss eine Freispiegelhaltung sein.
  

• Für den Fall einer bekannten Schieberstellungen an dem gewählten Sonderbauwerk kann diese unter Wandöffnung im Sonderbauwerksdialog modelliert werden.

Beschränkter Abfluss [l/s]

• Abhängig, ob die abgehende Haltung eine Freispiegel oder Druckrohrleitung ist, wird der angegebene Wert als maximaler Drosselabfluss oder konstanter Pumpenabfluss gerechnet.

• Die Eingabe kann entweder als Gesamtabfluss oder Regenabfluss erfolgen.
  Hierbei wird bei der Ausfall von Regen zum Abfluss noch das Trockenwetter hinzugenommen ( TW + angegebene Menge Regenabfluss). FLUT benötigt hierfür einen „Regenabfluss“. In DYNA kann beides verwendet werden.

Kennlinie

• Kennlinien beschreiben eine Beziehung zwischen Füllstand im Knoten (Schacht bzw. Sonderbauwerk) zum Abfluss Q in der Abflusshaltung.
  

• Im Bauwerksdialog kann zwischen vorangelegten Drosselkennlinie oder Pumpenkennlinie gewählt werden.

• Die Werte QB und HB sind Skalierungsfaktoren um die Kennlinienwerte für Höhe und Menge zu Strecken oder Stauchen. Bei dem Wert 1 wird die Kennlinie unverändert angesetzt.

• Der Referenzfüllstand kann vom aktuellen Bauwerk, aber auch jedem anderen Schacht abgegriffen werden.
  Beispielsweise beginnt die Beckenentleerung erst dann, wenn vor dem Regenüberlauf der Füllstand einen gewissen Wert unterschreitet. (z.B. Becken im Nebenschluss)

Anlegen einer Kennlinie

• Die beiden Kennlinienarten müssen zunächst auf Globaler Ebene oder auf Hydraulikvarianten-Ebene angelegt werden. Die spezifischere Abbildung ist für verschiedene Planungsstände von Bedeutung. Es können ebenenübergreifend Kennlinien mit der gleichen Nummer angelegt werden. Hierbei werden zunächst immer erst die Kennlinie in der Hydraulikvariante abgefragt.

• Kennlinien unterteilen sich in Abschnitte, in denen es jeweils mindestens 2 Punkte gibt.

• Ein Folgeabschnitt muss mit der gleichen Höhe beginnen, wie der vorherige Abschnitt geendet hat.

• Ein neuer Abschnitt ist immer dann erforderlich, wenn ein „Stetigkeitssprung“ vorliegt, beispielsweise eine weitere Pumpe einschaltet.

• Ab dem zweiten Abschnitt kann eine Hysterese angegeben werden. Um diesen Wert verzögert sich der Rücksprung in den vorherigen Abschnitt bei fallendem Wasserspiegel. Diese Hysterese muss kleiner sein, als der H-Wert des 1.Punktes des zu bearbeiteten Abschnittes. Damit kann der Ausschaltwasserspiegel niedriger liegen als der Einschaltwasserspiegel. Dies gewährleistet, dass eine Pumpe nicht ständig ein- und wieder ausschaltet, da erst das Differenzvolumen gepumpt werden muss.

• Es besteht die Möglichkeit sich die Kennlinien als Förderkennlinie, bzw. als Drosselkennlinie im Gredt anzeigen zu lassen. Diese werden im Projektordner als kenn001.dxf,kenn002.dxf,.. abgelegt.

Förderkennlinie	Drosselkennlinie

Geometrie der Sonderbauwerke

Die richtige Abbildung der Geometrien und insbesondere das damit verbundene Volumens eines Sonderbauwerks ist maßgeblich für die hydraulische Berechnung. Das Bauwerk kann über einfache Einträge im Knotendialog oder aufwendigere Abbildung, wie Umrissdarstellungen oder der vertikalen Formveränderung modelliert werden.
Viele Geometriefunktionen können auch auf gewöhnliche Schachtbauwerke angewandt werden und sind nicht nur vom Bauwerkstyp abhängig.

HINWEIS:
Für die Volumensbildung eines Bauwerks wird die Anwendung der vertikalen Formveränderung empfohlen!
Bei der Anwendung der vertikalen Formveränderung greifen die Eintragungen in der konstanten Grundflächen nicht mehr! Die Anwendung der Umrissfunktion wird dennoch für Darstellungszwecke empfohlen.

Grundfläche

• Die Grundfläche eines Knotens wird zunächst aus dem Knotenradius ermittelt, sofern keine Einträge der Grundflächen eines Sonderbauwerks über den ISYBAU-Import erfolgt sind.

• Der Radius kann in der Hydraulikvariante unter dem Reiter "Transport" voreingestellt werden.

• Wenn Einträge zur Fläche in Grundfläche erfolgt sind, haben diese einen höheren Stellenwert und greifen vorrangig.

• Um Bauwerksflächen, bzw. Bauwerksumrisse im Modell abzubilden, gibt es einige Möglichkeiten zur Digitalisierung eines Umrisses.

• Bei der Verwendung von Knotenumrissen und keinem Eintrag im Knotendialog unter "Grundfläche [m²]" wird die Umrissfläche als Grundfläche des Knotens verwendet.

Digitalisierung von Umrissen

Im Video wird auf einge Möglichkeiten der Umrissdigitalisierung eines Schachtes eingegangen.

• Möglichkeit 1 - Koordianteneingabe im Knotendialog :
  Im Knotendialog -> Tab Geometrie -> Button Umriss : händische Eingabemöglichkeit von Punkten mit zugehörigen Koordinaten. Zu beachten ist hierbei, dass die Eingabe der Punkte durchgängig nacheinander erfolgen muss. Diese Punkte werden der Reihe nach verbunden. Die letzte Eingabe wird mit dem ersten Punkt geschlossen

• Möglichkeit 2 - Digitalisierung von Umrissen:
  Im Menüband -> Knoten(Schacht/Sonderbauwerk) -> Bauwerksumriss -> definieren/bearbeiten : können Umrisse über Mausklick direkt im Modell digitalisiert und auch nachträglich bearbeitet werden.
  Mit der "entf"-Taste lassen sich markierte Umrisspunkte löschen.
  Mit eine Doppelkick lassen sich in dem Modus weitere Punkte einfügen.

HINWEIS:
Einblenden von Hintergrundgrafiken (Vektor-/Rastergrafik oder WMS-Dienst) bei der Umrissdigitalisierung. Beispielsweise ein Bild eines Sonderbauwerksplans über die Einfügemöglichkeit bei Rastergrafiken (.jpg oder .png) im Modell einfügen.
Workflow Rastergrafik -> neu -> Bilddatei wählen -> Button "OK und platzieren" -> Bild per einem Mausklick im Bereich platzieren -> Bild im Modell ausrichten (Drehen, Skalieren, Größenanpassungen

• Möglichkeit 3 - über eine Eigenschaftsliste :
  Mit Hilfe einer Eigenschaftsliste und einer eindeutigen Knoten-Identifikation können Umrisse über eine Tabelle importiert werden.

• Möglichkeit 4 - über Import der ISYBAU- und DWA-M 150 Schnittstelle Menüband -> Projekt -> Import -> ISYBAU-XML oder DWA M 150 auswählen

• Möglichkeit 5 - über Import CSV:
  

Spaltenaufbau einer CSV für den Umrissimport

• Möglichkeit 6 - über einen DXF-Import (GMB-Methode):
  

Beispiel: Auswahl Menü	Layerauswahl

• Möglichkeit 7 - über Punktmengen und einer bereits Importierten Vektorgrafik:
  

1 | Anlegen einer neuen Punktmenge

2 | Punkte aus Hintergrundgrafik generieren

3 | Vektorgrafik, entsprechenden Layer und Punktmenge auswählen

4 | Rechteck über Knoten aufziehen, um Punkte auszuwählen

Beispiel: Rechteck aufziehen	Punkte sind ausgewählt

5 | Umriss Digitalisieren (Knoten -> Bauwerksumriss digitalisieren -> Manuell | Siehe Schritte Möglichkeit 2)

HINWEIS: Rohranschlusspunkte versetzen
Rohranschlusspunkte bei Sonderbauwerken sollten peripher am Bauwerksrand angeschlossen werden, um Volumenfehler zu vermeiden.
Über den Funktion Menüband -> Abschnitte (Haltungen/Anschluss) -> Anschlusspunkte versetzen -> manuell lassen sich die Anschlusspunkte händisch versetzen. Mit gedrückter "STRG"-Taste kann der Fangmodus deaktiviert werden.
Genauere Infos dazu finden Sie unter: Haltungslängen und Rohranschlusspunkte!

Volumenbildung

Für die Volumenbildung in ++Systems gibt es mehrere Wege. Diese gilt sowohl bei Sonderbauwerken als auch an normalen Schächten. Jeder Schacht besitzt ein Volumen. Diese können individuell modelliert werden. In der Regen wird das Volumen an Normalschächten über ein Prisma mit einer konstanten Fläche abgebildet. Im weiteren Verlauf wird auf die verschiedenen Modellierungsarten eingegangen.

Arten der Volumenbildung in ++Systems

• 1. Volumenbildung durch ein Prisma mit einer konstanten Grundfläche (Standardschacht -> druckdichter Deckel ist wählbar | Abbildung der 60erSonderbauwerke über diese Möglichkeit -> Nur druckdicht möglich = geschlossene Bauwerke!)

• 2. Vertikale Formveränderung ( Abbildung von verschiedenen Höhenschichten mit dazugehöriger Fläche | Alle Schachtbauwerke sind auch in offener Bauweise möglich = wählbar, ob Deckel verschraubt ist oder nicht!)

• 3. Bei Stauraumkanälen: Volumen aus Kanal

Exkurs: Berme bei Schachtbauwerken

• An jedem Schacht wird je nach Schachtkennzeichnung eine unterschiedlich hohe Berme erzeugt. Bei Verwendung der 60er-Bauwerke wird der Schacht immer standardmäßig zum Sonderschacht.

• Des weiteren ist die erzeugte Bermenhöhe zusätzlich abhängig von der Profilhöhe der abgehenden Haltung.

• Die Querschnittsfläche der Berme entspricht einer Dreiecksfläche.

• In ++Systems wird eine Berme eine Dreiecksrinne angesetzt, um die Volumensabbildung eines Schachtvolumens realitätsnäher abzubilden, da die Bauwerksfläche in einem realen Schacht nicht durchgängig bis zu Sohle gleich ist.

Bermenhöhe

Schachtkennzeichen	Bermenhöhe
Regelschacht	= Profilhöhe der abgehenden Haltung
Unbekannt	= 3/4 der abgehenden Profilhöhe
Sonderschacht	= halbe abgehende Profilhöhe

• Diese Bermenabbildung wird bei allen Möglichkeiten der Volumenabbildungen in einem Schacht verwendet.

• Nur bei der vertikalen Formveränderung ist es möglich, diesen Wert, unabhängig von der Schachtkennzeichnung, händisch auf minimal 0,10m zu setzen. Der Mininmalwert ist eine Restriktion aus der hydraulischen Berechnung.

Exkurs: Nutzbare Höhe

HINWEIS:
Als Nutzbare Höhe wird der Bereich zwischen Sohle und Unterkante Betondecke, bzw. Beckenrand bezeichnet.
"Auf dieser Höhe wird im Modell eine Bauwerksdecke gesetzt."
Die Nutzbare Höhe ist nicht zu verwechseln mit dem Füllstand zwischen Sohle und Wehr!

Bei der nutzbaren Höhe eines Bauwerks gilt es mehrere Fälle zu unterscheiden:

• Händische Eintragung der Nutzbaren Höhe im Bauwerksdialog

• Geschlossenes Becken, bzw. Standardschacht: Differenz zwischen Unterkante Deckel und Sohle -> Kein Bezug zur Wehrhöhe, unabhängig ob Deckel druckdicht gesetzt ist oder nicht! -> greift, wenn kein Eintrag im Bauwerksdialog erfolgt ist!

• Offene Bauwerke (Anwendung der vertikalen Formveränderung! + kein druckdichter Deckel): Differenz zwischen Beckenrand und Sohle

• Die Nutzbare Höhe muss in allen Fällen mindestens 0.1m über dem höchsten Wehr liegen.

• Bei Verwendung der vertikalen Formveränderung wird die Nutzbare Höhe nur informative Höhe bei der Ermittlung des DYNA-Volumens übernommen und hat keine Auswirkung auf die Berechnung.

Exkurs: Sohlhöhen / Anfangswasserstände

• Die Sohlhöhe des Beckens wird für die Berechnung auf die tiefste angeschlossene Rohrsohle abgesenkt. Achtung, dadurch ergeben sich Volumenänderungen!

• Nur Haltungen hinter einem Wehr dürfen tiefer liegen als die angegebene Beckensohle.

• Pumpensumpf oder andere Tiefstellen eventuell nicht mit dem Becken zusammen modellieren. Extra Schachtbauwerk!

• Liegt die abgehende Freispiegelhaltung über Beckensohle steht dieses Volumen nicht zur Verfügung, da es im Berechnungsvorlauf schon gefüllt wird (Anfangswasserstand).

• Ist die abgehende Haltung eine Druckrohrleitung, greift diese ab Beckensohle, auch wenn der Rohranschlusspunkt höher liegt.

Volumenbildung durch ein Prisma mit einer konstanten Grundfläche (Standardschacht)

• Als Standardschacht gilt ein runder Schacht mit Angabe zum Radius und zur Ausprägung der Bermenhöhe.

• Das Volumen wird gebildet durch ein Prisma mit der angegebenen Grundfläche und der Höhe „Nutzbare Höhe“, abzüglich einer „Beckenberme“. ( Volumen 1 = ab Deckelhöhe bis Beginn der Berme als Prisma / Volumen 2 = von Bermenbeginn bis Sohlhöhe als Dreiecksrinne)

• Die volle Schachtgrundfläche wird also erst ab Höhe der Berme erreicht. Darunter wird einfach linear interpoliert. Hierdurch wird weniger Volumen aktiviert als bisher, aber mehr als in Wirklichkeit.

• Bei der Volumenabbildung über ein Prisma ist eine Volumenreduzierung durch den Konus eines Schachtes am Einstieg nicht möglich!

Volumenberechnung Standardschacht: V_Schacht = Grundfläche * ((Nutzbare Höhe - Bermenhöhe) + 0,5 * Bermenhöhe)

Im Video wird wichtiges Grundlagenwissen zur Volumenbildung eines Standardschachts erläutert.

Vertikale Formveränderung am Schacht / Sonderbauwerk

HINWEIS:
Für die Volumensbildung eines Sonderbauwerks wird die Anwendung der vertikalen Formveränderung empfohlen!
Hierbei werden mehr Freiheitsgrade aktiv und es können detailliertere Angaben zum Volumen vorgenommen werden.
Bei der Verwendung der vertikalen Formveränderung werden Eingaben zur Grundfläche, bzw. der Geometriebereich des Beckens im Bauwerksdialog passiviert. Diese werden im Bauwerksdialog nicht dynamisch angepasst. Der druckdichte Deckel kann abgewählt werden. Die Verwendung eines Umrisses kann für Dartellungszwecke sinnvoll sein.

• Ändert sich, die zur Verfügung stehende Fläche über den Höhenverlauf eines Schachtes, kann diese über die „Vertikale Formveränderung“ definiert werden.

• Somit lässt sich die Modellierung der Volumenbeanspruchung zum Wasserspiegel auch bei nicht prismatischen Bauwerken exakt umsetzen.

• Der Vorteil dieser Funktion ist, dass hier über den Höhenverlauf veränderlich Flächenwerte vergeben werden können.

• Im Schachtdialog unter "Geometrie" befindet sich die Option vertikale Formveränderung.
  Diese Funktion greif auch, wenn die Schächte keine „Sonderbauwerke“ sind.

• Bei Verwendung der vertikalen Formveränderung wird dargestellt, dass diese aktiv ist.
  Des weiteren ist die Auswahlmöglichkeit des Druckdichten Deckels aktiv.

• Eingabedialog der Vertikalen Formveränderung:

• Diese Funktion kann als „Voreinstellung“, wie auch variantenabhängig vergeben werden.

• Die Schaltfläche „Vorgabe“ übernimmt Werte, als wäre das Bauwerk prismatisch (Standardschacht).

• Der erste Wert im Höhenverlauf (=unterster Wert im Dialog) ist dabei die Berme (standardmäßig: halbe Höhe der Abflusshaltung bei Sonderbauwerken).

• Die Berme kann in dieser Funktion angepasst werden. Minimalwert der Berme ist 0,1 m.

• Der Vorteil dieser Funktion ist, dass hier über den Höhenverlauf veränderlich Flächenwerte vergeben werden können.

• Somit können auch Vereengungen aufgrund eines Konus berücksichtigt werden.

• Im oberen Beispiel wird 1 mm über der „nutzbaren Höhe“, als „Einstieg“ bezeichnet, die Grundfläche auf einen 1m Schacht verkleinert.

• Die jeweiligen Flächen-Höhen-Paare können aus der Bauwerkszeichnung (z.B. in CAD) ermittelt werden.

• Das verfügbare Volumen zwischen zwei Flächen wird als gerader Pyramidenstumpf gerechnet.

• Das Volumen von Sohle bis Bermenhöhe wird, wie beim Standardschacht gerechnet.

Beispiel - Bauwerskzeichnung zur Vertikale Formveränderung

• Auf der Höhe Krone(Klär) ist das Beckenvolumen bei der Modellierung abzulesen, welches im Bauwerk gespeichert/aktiv werden kann.
  

• Ab hier beginnt in der Realität die Entlastung des Bauwerks.

Beispiel - Vertikale Formveränderung über CSV-Import

• Im Projektbaum -> Projekt -> Import (analog Export) kann eine CSV-Datei mit Höhen/Flächen-Paaren eingelesen werden.

• Form CSV: Schachtname; Höhe1;Fläche1;Info1;Höhe2;Fläche2;Info2;...
  Beispiel: RÜB1;0.250;16.0000;Berme;1.250;16.0000;OK_Absetzbereich;...

Im Video werden Besonderheiten der Volumenbildung über die vertikale Formveränderung thematisiert.

Volumen über Stauraumkanal

• Ein Stauraumkanal mit untenliegender Entlastung kann direkt über die Sonderbauwerke Typ 65 bis 68 abgebildet werden.

• Für die Modellierung eines Stauraumkanals mit obenliegender Entlastung muss für die Entlastung zunächst ein Bauwerktyp 61-64 abgebildet werden, in Abhängigkeit der Art der Drosselung muss, bzw. empfiehlt es sich am Drosselbauwerk noch ein Bauwerkstyp 61-68 zu setzen.

• Da bei der hydrodynamischen Berechnung das ganze Kanalnetz mit allen Haltungen und Knoten als Kanalnetzvolumen angesehen wird, ist bei einem Stauraumkanal die Modellierung aller Einbauten auch nur über die Bauwerkstypen 61-64 möglich.
  Für den funktionale Modellierung ist eine Unterscheidung innerhalb der Typen 61-64 oder 65-68 nicht erfolderlich.
  Um genauere Angaben mit Darstellung des Bauwerksvolumen inkl. des Stauraumkanal in der Bauwerksliste zu erhalten, können dennoch die Typen 65 - 68 verwendet werden.

• Die Sonderbauwerkstypen 65 - 68 beziehen ihr Volumen über das Haltungsvolumen. Der letzte Schacht des Stauraumkanals ist dabei das Sonderbauwerk mit mindestens dem Drosselbauwerks und ggf. aller Schwellen.

• Auch hier können die Eingaben durch die vertikale Formveränderung passiviert werden. Vorsicht: Volumenabbildung erfolgt dann über Schachtbauwerk! Kanalvolumen bleibt dennoch erhalten.

• Bei der Berechnung des Stauraums können die zu berücksichtigten Abschnittsanzahl ab Bauwerkstyp angegeben werden. Hierbei werden die Abschnitte des Hauptstranges abgezählt.
  Bei Verzweigungen werden beide Zulaufhaltungen angezeigt. Hier können auch die Abschnitte angegeben werden.

Ein Zufluss	Verzweigung

Entlastungsmöglichkeiten (Überlauf/Wehre)

• In 60er Bauwerken können pro Bauwerk bis zu 2 Wehre direkt angegeben werden, Klärüberlauf und Beckenüberlauf.

• Für Beide muss der dahinter liegende Abschnitt angegeben werden.

• Diese Ableitungsabschnitte mit Ihrer Sohlhöhe dürfen nicht auf Wehrhöhe gesetzt werden, sonst gibt es keinen vollkommenen Überfall!
  Der Stauspiegel muss sich sonst erstmal aufbauen, bevor es abfließen kann! Modellierungsfehler!

• Des Weiteren ist bei den Ableitungsabschnitte darauf zu achten, dass diese ausreichend groß dimensioniert sind, um keine hydraulischen ungünstigen Auswirkungen auf die Entlastung haben.
  Stichwort : rückstaufreie Entlastung - Q_voll > Q_M !

HINWEIS: Abgehende Haltung eines Wehrs (z.B Ablaufleitung / Verbindungsleitung)
Sohlhöhe nicht auf Wehrhöhe! Ausreichend groß dimensionieren: Q_voll > Q_M !
Stichwort: vollkommener Überfall!
Siehe auch im Video des Anwendungsbeispiel - Sonderbauwerksmodellierung

Mögliche Wehre in Abhängigkeit der Bauwerkstypen

• Typ 62 – Beckenüberlauf, auch als bewegliches Wehr durch Angabemöglichkeit einer Absenkung
• Typ 63 – Klärüberlauf
• Typ 64 – Klär- und Beckenüberlauf (Klärüberlauf muss tiefer liegen als der Beckenüberlauf.)

Klärüberlauf

• Krone [mNN] Schwellenhöhe ab der Überlauf einsetzt -> max. Stauziel bei Bauwerkstyp 63 und 67.
• Länge [m] Länge der Überlaufschwelle
• Höhe[m] Schlitzhöhe
• Überfallbeiwert je nach Wehrausbildung aus der Fachliteratur zu entnehmen. Standardwert 0.65, wenn keine Eingabe erfolgt.
• Maximal zulässiger Überlauf [l/s] Eingabemöglichkeit, falls bekannt.
• Rückstauklappe Möglichkeit der Berücksichtigung von Rückstauklappen im KÜ.

• Die nutzbare Höhe muss mindestens auf Oberkante des Durchlasses liegen, sonst wird darauf korrigiert.

• Trennbauwerk: KÜ kann „missbraucht“ werden, um die Überleitung vom Trennbauwerk in das Becken im Nebenschluss abzubilden, wenn der Beckenüberlauf für den im Trennbauwerk befindlichen Notüberlauf benötigt wird.

Beckenüberlauf

• Krone [mNN] Schwellenhöhe ab der Überlauf einsetzt -> max. Stauziel bei allen Bauwerkstypen mit Beckenüberlauf
• Maximale Absenkung [m] Maximale Absenkung des Wehrs, um ein Stauziel nicht zu überschreiten. -> Bewegliches Wehr
• Länge [m] Länge der Überlaufschwelle
• Überfallbeiwert je nach Wehrausbildung aus der Fachliteratur zu entnehmen. Standardwert 0.65, wenn keine Eingabe erfolgt.
• Maximal zulässiger Überlauf [l/s] Eingabemöglichkeit, falls bekannt.
• Rückstauklappe Möglichkeit der Berücksichtigung von Rückstauklappen im BÜ.

• Besonderheit Krone [mNN] / Stauziel [mNN]
• Bei Verwendung der "Maximalen Absenkung [m]" wird aus der Zeile "Krone [mNN]" ein "Stauziel [mNN]".
  
• Bei Erreichen des Stauziels wird nicht, wie beim klassischen Wehr, bedingt durch die sich einstellende Überfallhöhe, weiter Wasserspiegel aufgebaut, sondern das Wehr senkt sich ab, um das Stauziel einzuhalten.
  
• Ist der tiefste Punkt des Wehres erreicht, kann sich wiederum der Wasserspiegel über das Stauziel hinaus erhöhen und abschlagen.

• Besonderheit Typ 62 - Abflussregulierung mit Wehrkrone
• Abschnitt vom Beckenüberlauf kann auch gleich dem Abschnitt des Ablaufes sein. Es kann eine abgehende Haltung zweimal zugewiesen werden.
• Bei Erreichen der Wehrhöhe erfolgt der Überlauf in den gleichen Abschnitt wie dem Ablauf zugeordnet. Eine eventuelle Drosselung oder Abschieberung wird dadurch überströmt.
• Möglichkeit der Simulation einer Notentlastung im Netz, z.B. bei Regenrückhaltebecken

HINWEIS:
Bei mehreren Überläufen als maximal vorgegebenen Defintionsmöglichkeiten (Typ 64), werden diese abgehenden Haltungen dennoch hydraulisch berücksichtigt. Die Ergebnisse der Ablaufleitungen werden nur nicht in den Bauwerkslisten dargestellt. Eine Definition der Sonderbauwerke ist theoretisch primär für die Abflussregulierung erforderlich. Theoretisch könnten Entlastungen auch nur über abgehende Haltungen erzeugt werden (Dennoch nicht zu Empfehlen! Bitte Sonderbauwerkstypen verwenden!)
Entlastungs- und Ablaufhaltungen können eine tiefere Sohle als die Bauwerkssohle haben. Allerding kann dadurch ein größeres Volumen in DYNA entstehen, da die Bauwerkssohle in DYNA auf die tiefste Sohle der abgehenden Haltung gesetzt wird.

Beckenentleerung

• Im Falle von Becken, die nach dem Regenereignis entleert werden, empfiehlt sich eine Kennliniensteuerung mit Verweis auf einen Referenzfüllstand.
• Die Entleerungspumpe läuft nur solange, bzw. sobald ein gewisser Wasserstand unterschritten ist.

Wizzard - Sonderbauwersmodellierung

• Die 60erBauwerke können auch über einen Wizzard modelliert werden, ohne spezifische Kenntnis zu den einzelnen 60er Bauwerken zu haben.
• Der Wizzard fragt hierbei in der Fußzeile verschiedene Eigenschaften ab und gibt dem Anwender die Arbeitsschritte vor.
• Nach erfolgreicher Durchführung des Wizzards wird der benötigte Sonderbauwerkstyp durch die zuvor durchgeführen Abfragen automatisch generiert.
• Die Eingaben lassen sich im Nachgang im Knotendialog im Bereich Sonderbauwerk editieren.

1 | Aktivieren des Wizzards

2 | Durchführen der Abfragen in der Fußzeile von ++Systems

Im Video wird die Anwendung des Wizzards für die Bauwerksmodellierung aufgezeigt.

Anwendungsbeispiel - Sonderbauwerksmodellierung

Im Video wird die Modellierung eines aufwendigen Mischwasserüberlaufbeckens im Nebenschluss aufgezeigt und wichtige Modellierungswerkzeug thematisiert.

Zusammenfassung - Anwendungsbeispiel Sonderbauwerksmodellierung
00:00:48 | Erklärung Gesamtprojekt - Trennbauwerk mit Notüberlauf, Becken im Nebenschluss mit Klärüberlauf
00:04:30 | Trennbauwerk - 64er Bauwerk mit Rohrdrossel
00:09:21 | Verbindungshaltung Trennbauwerk & Becken - Besonderheiten bei abgehender Haltung von Überläufen
00:11:00 | Drosselbauwerk - 61er Bauwerk mit Beschränktem Abfluss
00:12:14 | Becken (Volumenteil) - 63er Bauwerk, Entleerung über Pumpe (Pumpenkennlinie) mit Berücksichtigung Referenzfüllstand
00:13:53 | Exkurs: Pumpenkennlinien / Drosselkennlinien
00:18:35 | Exkurs: Vertikale Formveränderung
00:22:20 | Möglichkeiten Plausibilitätsprüfung der Modellierung
00:24:22 | Exkurs: Ganglinien - Hydraulikergebnisse / Füllstände / Durchflussganglinien
00:28:57 | Exkurs: Darstellung - Ansichtskonfiguration / Farbkonfiguration