Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die erste Projektphase hatte gezeigt, dass die Energieverluste in eingestauten Kanalsch\u00e4chten durch das Einsetzen einer Gerinneabdeckung im Schacht reduziert werden k\u00f6nnen. Das Vorhaben beinhaltete Sch\u00e4chte mit geradem Durchgang und mit 45\u00b0-Str\u00f6mungsumlenkung. Von Seiten der Planer wurde im Anschluss der Wunsch ge\u00e4u\u00dfert, auch einen Schacht mit 90\u00b0-Umlenkung im Modell zu untersuchen. Dieser Umlenkschacht tritt in Abwasserkan\u00e4len h\u00e4ufig auf, da die Kanalisation meist dem Stra\u00dfennetz folgt. Es ist zu erwarten, dass die Energieverluste an eingestauten Sch\u00e4chten mit 90\u00b0-Umlenkung sehr gro\u00df werden, da infolge der starken Umlenkung die Str\u00f6mung nicht mehr der Gerinnewandung folgen und es zu einer starken Durchmischung im Schacht kommen kann. Die Abdeckung des Gerinnes k\u00f6nnte daher eine gro\u00dfe Wirkung auf eine Reduzierung des \u00dcberstaues von eingestauten Abwasserkan\u00e4len haben.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer neue Schacht wurde im Laboratorium des Lehrstuhls von Modellschreinern im Ma\u00dfstab 1:1 gebaut. Der Schachtdurchmesser betr\u00e4gt dS = 1,00 m, der Rohrdurchmesser dR = 0,24 m. Wie die fr\u00fcheren Sch\u00e4chte sollte der Schachtunterbau aus PVC-hart und Makrolon bestehen. Der Schacht selbst wurde aus Plexiglas hergestellt, so dass die Schachtstr\u00f6mungen gut beobachtet werden konnten. Der neue Schacht wurde in den noch betriebsbereiten Versuchsstand der ersten Untersuchung eingebaut.
\nUntersucht wurden die Energieverluste des Schachtes im Originalzustand, anschlie\u00dfend die Energieverluste des Schachtes mit Gerinneabdeckung. Dazu wurden die Druckh\u00f6hen nacheinander an mehreren Punkten vor und nach dem Schacht mit Druckmessdosen aufgezeichnet und zu zwei Drucklinien verbunden. Die beiden Drucklinien wurden bis in Schachtmitte verl\u00e4ngert. Der vertikale Abstand der Drucklinien entspricht dem Energieh\u00f6henverlust. Die Versuche wurden f\u00fcr unterschiedliche Einstauh\u00f6hen und Ab-fl\u00fcsse zwischen 20 l\/s und 70 l\/s durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Schacht mit 90\u00b0-Umlenkung waren im Gegensatz zu den Sch\u00e4chten mit geradem Durchgang und mit 45\u00b0-Umlenkung keine gravierenden Unterschiede des Str\u00f6mungsfeldes im Schacht bei sich \u00e4ndernden Randbedingungen zu beobachten. Urs\u00e4chlich hierf\u00fcr war, dass die Str\u00f6mung der starken Umlenkung nicht vollst\u00e4ndig folgen konnte. Die verst\u00e4rkte Umlenkung bedingt einen gegen\u00fcber der 45\u00b0-Umlenkung noch einmal erh\u00f6hten Verlust auf z = 1,0 f\u00fcr hohe Einstaugrade. Die wesentliche Reduzierung der Verlustbeiwerte auf z < 0,2 durch die Abdeckung des Abwasserkanals im Bereich der Berme wurde auch bei der 90\u00b0-Umlenkung eindrucksvoll best\u00e4tigt. Die genannten Verlustbeiwerte sind in die neue ATV-DVWK-Richtlinie A 110 aufgenommen. Bei Feldmessungen im Kanalnetz eines s\u00fcdwestdeutschen Abwasserverbandes konnten die versuchstechnisch ermittelten Verlustbeiwerte auch im Feldversuch f\u00fcr eine 75\u00b0-Umlenkung best\u00e4tigt werden. Ebenso wurde dort der Praxiseinsatz der Kanalabdeckung im praktischen Betrieb erprobt. Die experimentellen Ergebnisse des Versuchsstandes konnten auch rechnerisch simuliert werden. F\u00fcr die Planung von Leistungssteigerungen in \u00fcberlasteten Kanalnetzen sind wohl die anzusetzenden Verlustbeiwerte bekannt, die Programme f\u00fcr die instation\u00e4re Berechnung m\u00fcssen allerdings noch durch einen Schachtmodul erweitert werden, der an beliebiger Stelle des Systems eingesetzt werden kann.\nAus dieser Sicht konnten die im Untersuchungsprogramm genannten Ziele vollst\u00e4ndig erreicht werden. F\u00fcr den Betrieb von Kanalnetzen steht dank dieser Ergebnisse k\u00fcnftig eine besonders preiswerte Alternative zur Ert\u00fcchtigung von partiell \u00fcberlasteten Kanalnetzen zur Verf\u00fcgung. Dadurch wird die Gefahr des Einstaus oder gar der \u00dcberflutung erheblich reduziert. Das Gef\u00e4hrdungspotenzial durch austretendes Abwasser in Bezug auf die Verunreinigung von Grundwasser und das Entstehen von Verm\u00f6genssch\u00e4den als Folge des unkontrollierten Abflusses auf der Oberfl\u00e4che kann preisg\u00fcnstig eingegrenzt werden. Aus \u00f6kologischer Sicht sind die einfachen Ma\u00dfnahmen zur Ert\u00fcchtigung besonders wertvoll, da sie aufwendige Bauma\u00dfnahmen mit den entsprechenden Umweltbelastungen er\u00fcbrigen.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDie wissenschaftliche Aufbereitung des Gesamtumfangs der Untersuchungen wurde als Mitteilungsheft Nr. 70 des Lehrstuhls f\u00fcr Hydraulik und Gew\u00e4sserkunde der TU M\u00fcnchen im Schriftenaustausch mit \u00e4hn-lich ausgerichteten Lehrst\u00fchlen national und international verbreitet. In einem in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt organisierten Seminar \u00fcber Innovationen in der Abwasserableitung und Abwassersteuerung konnten im M\u00e4rz 2002 mit einem Beitrag \u00fcber die Minderung der Schachtverluste in Kanalsystemen auf nationaler Ebene die Vorz\u00fcge der im Untersuchungsprogramm quantifizierten Einfl\u00fcsse der Wirkung der Schachtabdeckung im Kreis der hier vertretenen Fachkollegen auf dem Gebiet der Abwasserableitung diskutiert werden. Wichtig f\u00fcr die praxisnahe Umsetzung ist der direkte Kontakt mit der Fachwelt, welche hier in erster Linie durch die ATV-DVWK repr\u00e4sentiert wird. Auf einem Seminar \u00fcber die Hydraulische Planung von Abwasseranlagen wurde im Juni 2002 von Frau Dr.-Ing. Merlein ein Beitrag \u00fcber die Bedeutung der Schachtverluste eingebracht.\n\n\nFazit\n\nDie experimentellen Untersuchungen an den Versuchsst\u00e4nden an der TU M\u00fcnchen haben die Angaben \u00fcber die Verlustbeiwerte f\u00fcr den Einbezug der Sch\u00e4chte in die hydraulische Berechnung auf eine sichere und nachvollziehbare Unterlage gestellt. Sie haben direkt Eingang gefunden in das entsprechende Regelwerk und sind somit f\u00fcr die k\u00fcnftige Gestaltung der Schachtbauwerke richtungsweisend. Die erheblich h\u00f6heren Verlustbeiwerte der Sch\u00e4chte mit der Auftrittsberme auf der H\u00f6he des halben Rohrdurchmessers oder gar noch niedriger haben dazu gef\u00fchrt, dass diese Art von Sch\u00e4chten als Sondersch\u00e4chte gekennzeichnet sind, Sch\u00e4chte mit hochgezogener Berme dagegen als Regelsch\u00e4chte fungieren.\nF\u00fcr die einfachen Verh\u00e4ltnisse in der Teststrecke f\u00fcr die Feldmessungen konnte hierf\u00fcr, ebenso wie f\u00fcr den verwendeten Versuchsstand, der Einfluss der Abdeckung auf die m\u00f6gliche Leistungssteigerung auch rechnerisch nachgewiesen werden. In gr\u00f6\u00dferen Kanalnetzen ist die Verflechtung innerhalb des Netzes mit diesen einfachen Ans\u00e4tzen nicht mehr m\u00f6glich. Der Nutzen und die Wirksamkeit der Ma\u00dfnahmen f\u00fcr eine verbesserte Abflussleistung in derartigen Strukturen bed\u00fcrfen der Simulation unter den unterschiedlichen Randbedingungen. Hier besteht weiterer Handlungsbedarf f\u00fcr die erfolgreiche Anwendung der vorgeschlagenen Ma\u00dfnahmen.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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