Entwässerung einer Stadt – erläutert am ...

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Entwässerung einer Stadt
erläutert am
Generalentwässerungsplan
der Stadt Bad Griesbach
24.10.2006 COPLAN AG, Georg Kessler, Dipl.-Ing. (Univ.)

Gliederung
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• Grundsätzliches
– Rechtliche Grundlagen
– das Kanalsystem einer Stadt
– Problembereiche
– Ziel eines GEP
• Bad Griesbach und sein Kanalsystem
• Generalentwässerungsplan GEP
– Grundlagenermittlung
– Bauliche Sanierungsplanung
– Hydraulische Sanierungsplanung
– Kombination der Ergebnisse
– Schmutzfrachtberechnung
• Ausblick und weitere Verwendung des GEP
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Rechtliche Grundlagen
• Bei der Abwasserentsorgung gilt Art. 41b Abs.1 BayWG:
Die Abwasserentsorgung ist eine hoheitliche Aufgabe, die grundsätzlich die
Gemeinden übernehmen müssen. Für die Gemeinden besteht nur die
Möglichkeit sich über Zweckverbände, Eigenbetriebe o.ä. zu organisieren.
• WHG § 7: Das Einleiten von Abwasser bedarf der wasserrechtlichen Erlaubnis
• WHG § 18b: Abwasseranlagen sind nach den Regeln der Technik zu errichten
und zu betreiben
• Regeln der Technik: DIN-Vorschriften und Arbeits- und Merkblätter der DWA
(Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall)
– A 118 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen
– A 128 Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungen in
Mischwasserkanälen
– M 149 (bzw. Arbeitshilfen Abwasser) Zustandserfassung, -klassifizierung und
Bewertung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden
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Das Kanalsystem einer Stadt
z Konsequente Kanalisierung der Städte erst im 20.
Jahrhundert (Anschlussgrad ca. 96%)
¾ Abwasseranfall (Hausanschlüsse, Dachrinnen, Straßeneinläufe,
Drainagen, Undichtigkeiten im Kanalnetz)
¾ Ableitung (Schmutz-, Regen- und Mischwasserkanäle, Druckleitungen,
Pumpschächte)
¾ Behandlung (RÜ, RÜB, SK, Kläranlage)
Im Wesentlichen werden die Aufgaben des Ingenieurs in
der Wasserwirtschaft in Zukunft keine Erschließungen
mehr sein, sondern es gilt die vorhandenen Probleme in
der Kanalisation zu beseitigen.
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Problembereiche
Baulicher Zustand
Ziel ist ein dichtes Kanalnetz
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§ 324 Abs. 1 Strafgesetzbuch (Gewässerverunreinigungen in Form von Einleitungen von
Abwasser in den Untergrund ist ein Straftatbestand)
§ 18 b Wasserhaushaltsgesetz, sowie Art. 41 e Bayerischens Wassergesetz (Öffentliche und
private Kanalisationen sind so zu errichten, zu betreiben und zu unterhalten, dass sie
dicht sind)
Die Ursachen von baulichen Schäden im Kanalnetz
sind zumeist mangelhafte Bauausführung,
Abnützungserscheinungen, Beschädigungen bei
anderen Baumaßnahmen oder Alterungsprozesse.
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Problembereiche
Hydraulischer Zustand
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Ziel ist die Vermeidung von Schäden durch
Überflutungen infolge von Niederschlagsabflüssen
Durch den fortschreitenden Ausbau der
Kanalsysteme, insbesondere der
Mischwasserkanäle, werden die bereits
bestehenden Kanäle mit mehr Niederschlagswasser
beaufschlagt, was zu Überlastungen führen kann.
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Problembereiche
Mischwasserbehandlung
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Ziel der Mischwasserbehandlung ist die bestmögliche Reduzierung
der Gesamtemissionen aus Regenentlastungen und Kläranlagen
im Rahmen der wasserwirtschaftlichen Erfordernisse
In Mischwasserkanälen werden aus technischen,
wasserwirtschaftlichen und wirtschaftlichen Gründen
Regenentlastungsbauwerke angeordnet, die bei
Niederschlagsabfluss zu hohen Schmutzfrachtentlastungen in die
Gewässer führen können. Aufgabe der Mischwasserbehandlung
ist es, den Regenabfluss zur Kläranlage so zu begrenzen, dass
dort die angestrebten Ablaufwerte eingehalten werden und
gleichzeitig die stoßweisen Belastungen des Gewässers aus
Regenentlastungen in vertretbaren Grenzen bleiben.
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Ziel eines GEP
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• Grundlagenermittlung mit Vermessung, Aufbau eines
Kanalkatasters, Erfassung des Bauzustandes und
Überprüfung des hydraulischen Zustands
• Bauliche und hydraulische Sanierungsplanung
• Schmutzfrachtberechnung und Anpassung der
Sonderbauwerke
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• Zusammenfassung der Ergebnisse in eine ganzheitliche
Planung
Zielsetzung: Erarbeitung eines ökologischen und
ökonomischen Entwässerungskonzeptes für die
Zukunft
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Golf
Bad Griesbach und sein
Kanalsystem
Stadtgebiet
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Bad Griesbach
im Rottal
Kurgebiet
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Bad Griesbach und sein
z Stadt Bad Griesbach, Landkreis Passau
z Therme, staatlich anerkannter Luftkurort
und Golf Resort in Einem
z ca. 10 000 Einwohner
z mehr als 1,1 Millionen Übernachtungen
im Jahr
Kanalsystem
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Bad Griesbach und sein
• Mischwasserkanal 58 008 m
• Schmutzwasserkanal 22 026 m
• Regenwasserkanal 16 351 m
• Druckleitungen 3 698 m
Die Durchmesser liegen zwischen DN 150
und DN 1800
• 2 RÜB, 1 RÜ, 1 KA
Kanalsystem
• Vorfluter ist die Rott bei Karpfham
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Grundlagenermittlung
• Sichtung der Bestandspläne
• Vermessung des Kanalnetzes
• Aufbau einer Kanal-Datenbank
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• Durchführung der TV-Untersuchung des Kanalnetzes
• Übernahme der Ergebnisse ins Kanalkataster
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Grundlagenermittlung
(Kanaldatenbank)
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Die vorhandenen
Bestandsunterlagen werden
gesichtet. Anhand dieser wird
eine terrestrische Vermessung
durchgeführt. Die
Vermessungsdaten werden in
ein geeignetes Datenbank-
System übernommen, wobei die
Schächte komplett neu
durchnummeriert werden.
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Grundlagenermittlung (TV-Befahrung)
Von November 2003 bis August 2005 wurden die
Kanäle von der Fa. Kuchler gespült und untersucht.
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Grundlagenermittlung (TV-Befahrung)
Es wurden folgende Kanäle befahren:
• Mischwasserkanal 53 089 m
• Schmutzwasserkanal 19 498 m
• Regenwasserkanal 13 279 m
• Bachverrohrungen 4 402 m
= 89 % der befahrbaren Kanäle
2849 Haltungen von 3288 wurden befahren
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Grundlagenermittlung (TV-Befahrung)
Ergebnisse: Filme (DVD), Photos, Protokolle, Daten
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Grundlagenermittlung (TV-Befahrung)
Einarbeiten der Daten und Darstellen der Schäden in „Schadensplänen“
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Grundlagenermittlung
(Zustandbewertung)
Zustandsbewertung der Haltungen nach ISYBAU:
(mit wenigen Zahlen kann ein Überblick über den Zustand des Kanalnetzes gewonnen werden)
Die einzelnen Kanalhaltungen werden in
Zustandsklassen 1 bis 5 eingeteilt:
1 sehr wenig, sehr klein, sehr leicht, sehr schwach
2 wenig, klein, leicht, schwach
3 deutlich, mittel
4 viel, groß, schwer, stark
5 sehr viel, sehr groß, sehr schwer, sehr stark (Sofortmaßnahme)
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Grundlagenermittlung
(Zustandbewertung)
Abhängig ist die Zustandsklasse der Haltung von:
• Einzelschadensklasse
• Schadensdichte
• Schadenslänge
• Abwasserart
• Trinkwasser-Schutzzonen
• Bodenverhältnisse
• Abstand zum Grundwasser
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Grundlagenermittlung
(Zustandbewertung)
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Das Ergebnis der Zustandsbewertung wird im Plan dargestellt:
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Grundlagenermittlung
In Bad Griesbach wurden folgende Zustandsklassen ermittelt:
Zustandsklasse
1
2
3
4
5
(Zustandbewertung)
Anzahl der
Haltungen
1536
203
436
405
269
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Sanierungsplanung (baulich)
Unter Berücksichtigung der Randbedingungen wie Durchmesser,
Material, Einbautiefe, Lage usw. wird ein Sanierungsvorschlag
für jede Haltung gemacht:
• Erneuerung
• Inliner-Sanierung
• Reparatur (punktuell)
• Keine Sanierung
Ziel: $OOH Schmutz- und Mischwasserkanäle sollen dicht und
schadensfrei sein. Alle Regenwasserkanäle sollen betriebssicher
sein.
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Sanierungsplanung (baulich)
Die Sanierungsplanung wird im Lageplan dargestellt:
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Die Leistungsfähigkeit größerer Kanalnetze kann nur
mit
Ganglinienverfahren (hydrodynamische
Kanalnetzberechnung)
ermittelt werden.
Ganglinienverfahren beschreiben das Niederschlag-
Abfluss-Geschehen an der Oberfläche und im
Kanalnetz in seinem örtlichen und zeitlichen Verlauf.
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Die Qualität der Ergebnisse ist abhängig von der Qualität der
Eingabedaten. Im Rahmen der Grundlagenermittlung muss eine
Vielzahl von Eingabedaten gesammelt werden:
zKanalstammdaten (Durchmesser, Tiefe usw.)
zEinwohnerdichte
zTrinkwasserverbrauch
zFremdwasseranfall
zBefestigungsgrad
zGebietsgefälle
zSonderbauwerke (RÜ, RÜB)
zEinzugsgebiete
zEntwässerungsart
zDrosselabflüsse
zFließzeitparameter
zIndirekteinleitermengen
zPumpenleistungen
zRegendaten
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Vorgehensweise:
ƒ Grundlagenermittlung, Sammlung der Eingabedaten
ƒ Belastungsregen festlegen (Modellregengruppe)
ƒ Berechnung und Kalibrieren des IST-Zustandes
ƒ Sanierungsplanung
ƒ Berechnung sanierten Zustandes
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Ziel (vgl. A 118):
In Bad Griesbach wird der IST-Zustand mit einem Regen der
Wiederkehrwahrscheinlichkeit von 2 Jahren berechnet. Die
Kanäle, die in diesem Fall überstaut sind, d.h. es tritt Wasser
aus dem Schacht, sind zu sanieren. Saniert wird dann so, dass
bei diesen Schächten auch bei einem 3-jährigen Regen kein
Wasser austritt.
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Die Überlastungen werden im Belastungsplan dargestellt
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Die Überlastungen werden im Belastungsplan dargestellt
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Möglichkeiten der hydraulischen Sanierung sind z.B.:
– Erneuerung der Haltung mit einem größeren Durchmesser
– Umschluss von stark belasteten Kanälen auf weniger belastete Kanäle
– Aufbau von Verzweigungen in Fließrichtung (Vernetzung)
– Reduzierung von befestigten Flächen
– Verschraubung von Schachtdeckeln
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Sanierungsplanung (hydraulisch)
Im sanierten Zustand dürfen keine Überlastungen in sanierten
Bereichen mehr auftreten.
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Kombination der Ergebnisse
Die hydraulischen Sanierungsmaßnahmen werden in den Sanierungsplan
übertragen und mit der baulichen Sanierung abgeglichen:
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Kombination der Ergebnisse
Folgende Haltungssanierungen sind geplant:
Inliner
Reparatur
Bereits saniert
Stilllegung
Keine Sanierung
Maßnahme
Neubau baulich bedingt
Neubau hydr. bedingt
Zustand unbekannt
Anzahl der Haltungen
1593
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305
63
154
746
9
5
422

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Schmutzfrachtberechnung
Zur Vervollständigung des GEP ist noch die Schmutzfrachtberechnung
entsprechend dem Arbeitsblatt 128 der DWA durchzuführen. Damit werden
die Mischwasserbehandlungsbauwerke überprüft und die Genehmigung der
Mischwassereinleitungen aus diesen Bauwerken in die Vorfluter beantragt.
Ziel ist durch Korrektur der Drosselabflüsse das Stauraumvolumen im
Kanalnetz und den Regenüberlaufbauwerken optimal auszunützen.
Simuliert werden die Entlastungen mit einem Langzeitsimulationsmodell,
das die maßgebenden Kenngrößen zur gewässerorientierten Beurteilung
der Wirkung von Entlastungsanlagen zum Ergebnis hat.
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Schmutzfrachtberechnung
Eingabeparameter:
– Kanalisierte Flächen und Trenngebiete (Einwohner, Wasserverbrauch,
Befestigungsgrad u.a.)
– Einzeleinleiter
– Sammler und Drosselorgane
– Regenüberläufe
– Becken
– Kläranlage
– Regenreihe
– Stoffkonzentrationen im Trockenwetterabfluss
– Tagesganglinien
u.a.
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Schmutzfrachtberechnung
Entlastungskenngrößen als Ergebnis:
– Entlastungsanzahl
– Entlastungsdauer
– Entlastungswassermenge
– Entlastungsstofffrachten
– Entlastungskonzentrationen
– Entlastungsraten für Wassermengen und Stofffrachten
– Entlastungsspitzenwerte
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Schmutzfrachtberechnung
Mit der Schmutzfrachtberechnung wird überprüft, ob die
bestehenden Mischwasserbehandlungsbauwerke ausreichend
sind, ob sie durch Anpassung der Drosselabflüsse angepasst
werden müssen oder ob Baumaßnahmen notwendig sind.
Mit der Schmutzfrachtberechnung wird die Genehmigung der
Einleitungen aus der Mischwasserkanalisation in die Vorfluter
beantragt.
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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Die Einteilung der Sanierung in Bauabschnitte sollte
folgenden Kriterien unterliegen:
• Sanierung der Sofortmaßnahmen (Zustandsklasse 5)
Wasserwirtschaftliche Forderung
• Hydraulische Sanierung kleinerer Maßnahmen und bekannter
hydraulischer Problemstellen
• Anpassung der Mischwasserbehandlung
• Umsetzung der baulichen und hydraulischen Sanierung in
Abstimmung mit anderen Baumaßnahmen
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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Sofortmaßnahmen, die bereits zur Sanierung
vorgesehen sind:
„Kreuzende Fremdleitung“
Gefahr in Verzug (Verstopfung) und undichter Kanal
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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Mit mittleren Einheitspreisen wurden die Kosten für die
bauliche und hydraulische Sanierung des kompletten
Kanalnetzes von Bad Griesbach abgeschätzt.
Bei einer konsequenten Abwicklung dieser geplanten
Sanierungen hätte die Stadt Bad Griesbach am Schluss ein
Kanalnetz, das dem Stand der Technik entspräche..
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24.10.2006 COPLAN AG, Georg Kessler, Dipl.-Ing. (Univ.)

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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Bauwerk Kosten
Erneuerung / Neubau (baulich) ¼
Erneuerung / Neubau (hydraulisch) ¼
Reparatur ¼
Renovierung (Inliner) ¼
Stilllegung ¼
Gesamtsumme ¼
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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Am Ende der Sanierungsplanung hat die Stadt Griesbach
eine Planung, mit der mit gezielten Maßnahmen
schrittweise der Zustand des Kanalnetzes verbessert
werden kann. Außerdem können bei
Straßenbaumaßnahmen mögliche Kanalsanierungen
berücksichtigt werden und die Ursachen von
hydraulischen Problemen sind schnell zu ermitteln.
24.10.2006 COPLAN AG, Georg Kessler, Dipl.-Ing. (Univ.)

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Ausblick und weitere
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Verwendung des GEP
Grundlegendes Ziel
ist, dass mit einem
vertretbarem Aufwand
die anerkannten
Regeln der Technik
eingehalten werden.
Damit verbunden ist
eine Verbesserung
der Hygiene und eine
Entlastung der
Gewässer und des
Grundwassers.
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