Sonderbauwerke

Bei der Modellierung von Sonderbauwerken sollte man sich von den wasserwirtschaftlichen Begriffen lösen und dafür die rein hydraulische Funktionalität im Auge haben. Besonders gut eignen sich die Sonderbauwerke von Typ 61 bis 68 um verschiedenste Einbauten zu modellieren.

Hydraulisch relevante Information zu Sonderbauwerken:

1.Ablauf 2.Volumen 3.Entlastungsmöglichkeiten 4.Entleerung

Ablauf

Abschnittsdaten (Drosselstrecke) Die angeschlossene Haltung muss eine Freispiegelhaltung sein. Die hydraulischen Eigenschaften dieser Haltung, Gefälle, Profilform, kB-Wert, sowie der Füllstand im Bauwerk bestimmen die Abflussmenge.

Beschränkter Abfluss [l/s] Abhängig ob die abgehende Haltung Freispiegel oder Druckrohrleitung ist wird der angegebene Wert als maximaler Drosselabfluss oder konstanter Pumpenabfluss gerechnet. Eingabe entweder als Gesamtabfluss oder Regenabfluss ( TW + angegebene Menge Regenabfluss) FLUT benötigt hier „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. Es wird unterschieden zwischen Drosselkennlinie und Pumpenkennlinie. 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. 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.

Anzeigen der Pumpenkennlinie als Diagramm:

Pumpenkennlinie

Die Auswahl der Kennlinie erfolgt im Bauwerksdialog. Die Werte QB und HB sind Faktoren um die Kennlinienwerte für Höhe und Menge zu multiplizieren. Bei Standardwert 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.

Volumen

Das Volumen wird über die Eingabe der Grundfläche bestimmt. Dabei kann entweder eine Grundfläche, die für den gesamten Höhenverlauf des Bauwerkes gilt, angegeben werden oder eine vertikale Formveränderung mit beliebigen „Höhenschnitten“.

Nur eine Grundfläche (keine vertikale Formveränderung)!

Das Volumen wird gebildet durch ein Prisma mit der angegebenen Grundfläche und der Höhe „Nutzbare Höhe“ abzüglich einer „Beckenberme“. Die nutzbare Höhe ist bei einem geschlossenen Becken die Differenz zwischen Sohle und Unterkannte der Deckelung, hat also keinen Bezug zu einer Wehrhöhe. Bei einem offenen Becken ist die nutzbare Höhe die Differenz zwischen Sohle und dem Beckenrand. Ohne Verwendung der vertikalen Formveränderung wird mit einem druckdichten Deckel auf nutzbarer Höhe gerechnet. Die Nutzbare Höhe muss mindestens 0.1m über dem höchsten Wehr liegen.

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. 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.

Die Höhe der eingerechneten Berme ist abhängig vom Schachtkennzeichen und der Profilhöhe der abgehenden Haltung. Regelschacht Bermenhöhe = Profilhöhe der abgehenden Haltung Sonderschacht Bermenhöhe = halbe abgehende Profilhöhe Unbekannt Bermenhöhe = ¾ der abgehenden Profilhöhe.

Zwischen Sohlhöhe und Bermenhöhe steht ein Volumen = Grundfläche * Bermenhöhe / 2 zur Verfügung. (Dreiecksrinne)

Vertikale Formveränderung am Schacht / Sonderbauwerk

Im Schachtdialog – Geometrie befindet sich die Option „Vertikale Formveränderung“.

Öffnen der Vertikalen Formveränderung unter dem Tab Geometrie im Knoten-Dialog.

Eingabedialog Dialog der Vertikalen Formveränderung:

Diese greift wenn angegeben auch an Schächten die keine „Sonderbauwerke“ sind. Diese Funktion kann als „Voreinstellung“ wie auch variantenabhängig vergeben werden. Die Schaltfläche „Vorgabe“ übernimmt Werte als wäre das Bauwerk wie bisher prismatisch. Zu bestimmten Höhen wird sofort die dort aktive Fläche angezeigt.Der erste Wert ist dabei die Berme, Minimalwert ist hier 0,1 m. Vorgabe ist halbe Höhe der Abflusshaltung, so wie DYNA standardmäßig rechnet. Hier können nun die Flächenwerte verändert sowie neue Höhen. – Flächenpaare vergeben werden. 1 mm über der „nutzbaren Höhe“, hier „Einstieg“ bezeichnet, wird die Grundfläche auf einen 1m Schacht verkleinert. Beachten Sie dass im Geometrie Aktenreiter des Schachtes bei Sonderbauwerken der „druckdichte Deckel“ jetzt wieder abgewählt werden kann.

Volumen über Stauraumkanal

Die Sonderbauwerke Typ 65 bis Typ 68 beziehen ihr Volumen über das Haltungsvolumen. Der letzte Schacht des Stauraumkanals ist dabei das Sonderbauwerk.

Nur bei unten liegender Entlastung sind die Bauwerke Typ 66 – Typ 68 zu verwenden da hier die Wehre im gleichen Schacht sind wie die Drossel am Ende Bei oben liegender Entlastung ist dafür ein eigenes Bauwerk vorzusehen, eventuell eine Verzweigung mit Wehrschwelle. (Typ 14)

==Entlastungsmöglichkeiten (Wehre)

In 6oer Bauwerken können pro Bauwerk bis zu 2 Wehre direkt angegeben werden, Klärüberlauf und Beckenüberlauf. Für Beide muss der dahinter liegende Abschnitt angegeben werden. Diese Abschnitte mit Ihrer Sohlhöhe nicht auf Wehrhöhe setzen sonst gibt es keinen vollkommenen Überfall.

• Typ 62 – Beckenüberlauf, auch als bewegliches Wehr
• Typ 63 – Klärüberlauf
• Typ 64 – Klär und Beckenüberlauf (Klärüberlauf muss tiefer liegen als der Beckenüberlauf)

Klärüberlauf: Krone [mNN]: Schwellenhöhe ab der Überlauf einsetzt Länge [m]: horizontale Länge der Überlaufschwelle Höhe[m]: vertikale Höhe des Durchlasses Überfallbeiwert: je nach Wehrausbildung aus der Fachliteratur zu entnehmen, Standardwert 0.65 wenn nicht angegeben. Die nutzbare Höhe muss mindestens auf Oberkante des Durchlasses liegen sonst wird darauf korrigiert.

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] / Stauziel [mNN]: Schwellenhöhe ab der Überlauf einsetzt bzw. Stauziel Maximale Absenkung [m] Maximale Absenkung des Wehrs um ein Stauziel nicht zu überschreiten. Aus dem Eintrag Krone wird Stauziel. 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.

• Länge [m]: horizontale Länge der Überlaufschwelle
• Höhe[m]: vertikale Höhe des Durchlasses
• Überfallbeiwert: je nach Wehrausbildung aus der Fachliteratur zu entnehmen, Standardwert 0.65 wenn nicht angegeben.
• Maximal zulässiger Überlauf [l/s]: Abflussbeschränkung über den Beckenüberlauf
• Rückstauklappe: verhindert Rückfluss über das Wehr

Beim Bauwerk Typ 62 kann der Abschnitt im Bereich Beckenüberlauf gleich dem Abschnitt im Bereich Ablauf sein, also nur eine abgehende Haltung. Bei Erreichen der Wehrhöhe erfolgt der Überlauf in den gleichen Abschnitt wie dem Ablauf zugeordnet, eine eventuelle Drosselung oder Abschieberung wird dadurch überströmt.

Entleerung

Im Falle von Becken die nach dem Regenereignis entleert werden empfiehlt sich eine Kennliniensteuerung die beim Füllstand auf das Trennbauwerk schaut. Die Entleerungspumpe läuft nur solange bzw. sobald ein gewisser Wasserstand unterschritten ist.

Sonderbauwerke Teil 1 - Webinar vom 08.07.2014

Hydraulisch relevante Information:

• Ablauf
• Volumen
• Entlastungsmöglichkeiten
• Entleerung

Sonderbauwerke Teil 2 - Webinar vom 15.07.2014

Beispielmodellierungen:

• Stauraumkanal
• Stauraumkaskade
• Becken im Nebenschluss
• Regenklärbecken
• Schwallspülung
• Beckengrössen ermitteln