SiedlungsentwässerungZiele Überblick über das Gesamtsystem Grundlagen der Siedlungshydrologie Aufgaben und technische Lösungen Einfachen Dimensionierungsverfahren Zukünftige Entwicklung

Siedlungsentwässerung

Sytemabgrenzung, Begriff Abwasser Ziele und Aufgaben der Siedlungsentwässerung

Siedlungshydrologie Elemente der Siedlungshydrologie Charakterisierung von Regenereignissen

Regen-becken

Quelle

Grund-wasser

Aufbereitung

Reservoir

See

Schlamm-behandlung

Deponie

Landwirt-schaft

Meteor-wasser

Versi-ckerung

Industrie

Kläranlage

Vorflut

Regen

Siedlung

Natürliche hydrologische Bedingungen wenig verändern

Gewässer nicht übermässig belasten Zuverlässig und kostengünstig

Aufgabe der SiedlungsentwässerungVerschmutztes und unverschmutztes Abwasseraus den Siedlungen ableiten und dabei die Siedlungshygiene und den Hochwasserschutzgewährleisten.

Wertschöpfung in der Siedlungswasserwirtschaft

Wasser-versorgung

Regen

Siedlungs-entwässerung

Abwasser-Ableitung undReinigung

MeteorwasserableitungDrainage

ARA

Regen

Grundwasser

RÜBEntlastung

Vorflut

Meteorwasserkanal

Versickerung

Siedlung

Mischwasserkanal

Bade-anstalt

Regenintensitätin s-1 ha-1

30

15

15

10

0

0 200 400 600 800 1000 8760

Stunden pro Jahr

Dauer-kurve der Regen-intensität

2 QTW, Kanalüberlauf

Hochwasserentlastung

QTW

60%

30%

95%

Regenhöhein %

Im Regen-überlaufbeckenteilweise geklärt

ungereinigtentlastet

SchmutzwasserJahresmittel

In ARAgereinigt

Abwasser

Das durch häuslichen, industriellen oder sonstigenGebrauch veränderte Wasser, ferner das in derKanalisation stetig damit abfliessende Wasser,sowie das von bebauten oder befestigten Flächenabfliessende Niederschlagswasser.

GSchG, Art. 4

Verschmutztes AbwasserAbwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt,verunreinigen kann.

Gewässer: Wasser und Gewässerbett mit Sohleund Böschung sowie die tierische und pflanzlicheBesiedlung. Grundwasser, Grundwasserleiter,Grundwasserstauer und Deckschicht.

Verunreinigung: Nachteilige physikalische,chemische oder biologische Veränderung desWassers.

GSchG

Fremdwasser

Eingedolte Bäche Überläufe von Reservoiren und Brunnenstuben Abläufe von laufenden Brunnen Drainage- und Sickerwasser Kühlwasser

Anteil des abgeleiteten Abwassers, der stetiganfällt und nicht verschmutzt ist. Fremdwasserkönnte direkt in die Vorflut eingeleitet werden.

Fremdwasseranfall(Trockenwetter)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 0.5 1 1.5

Abwasseranfall: Q(t) / QMittel

Fracht: TKN(t) / TKNMittel

Fremdwasseranteilca. 0.3 QMittel

Verschmutztes Abwasser kann ein Gewässer verunreinigen. Es muss gereinigt werden.

Abwasser muss aus Siedlungen abgeleitet werden.

Unverschmutztes Abwasser kann ein Gewässer nicht verunreinigen. Es kann und sollunverändert in ein Gewässer eingeleitet werden.

Zeitkonstanten

Regenwasseranfall 5 Minuten Fliesszeit zur ARA 1 Stunde Belastungsvariation ARA 1 Tag Hydraulische Überlastung ARA 1 Woche Mischwasserentlastung 1 Monat Kanalüberlastung 5 Jahre Lebenserwartung 80 Jahre

Prozesse der Siedlungsentwässerung

Abwasserproduktion: Abwassermenge, Schmutzstoffe

Transportieren: Sammeln, ableiten und auftrennen

Retention: Eingriff in zeitliche Dynamik Reinigung: Abtrennen von Schmutzstoffen Rückgabe: Einleitung und Versickerung

SiedlungshydrologieBildung von Abflüssen als Folge von Niederschlägen, Drainage

Niederschlag: Regen, Schnee Abflussbildung: Benetzen, Verdunsten, Füllen

von Mulden, Versickern, Abfliessen, (Schneeschmelze), Drainage

Abflusskonzentration: Zusammenführen des Abflusses

Abwassertransport: Kanalisation, Hydraulik

05

101520

Regendauer min

Regenintensität in m s-1

Niederschlag

Abflussbildung

Verdunstung

VersickerungAbfluss

0 20 40 60

zur Kanalisation

Kanalisation

Abfluss-konzentration

Abwasser-Transport

GrundstückEntwässerung

Verdunstung

Muldenfüllung

Oberflächen-abfluss

Versickerung

Be-netz-ung

Regendauer

Niederschlags-

intensität

Verwehungen

Abflussbildung

Waage

Data-logger

Niederschlagswaage elektronische Messwippe

Data-logger

Regenmessgeräte

Zeitlicher Verlauf der Regenintensität Örtlicher Verlauf der Regenintensität

Statistische Charakterisierung von Eigenschaften von Regen und Regenabschnitten

Modellereignisse mit bestimmten Eigenschaften

Historische, reale Ereignisse, gefallene Regen

Modellereignisse

Charakterisierung von Regen

0

100

200

300

400

0 5 10 15 20 25

Regenintensität in s-1 ha-1

Regendauer in min

Blockregen mit10 min Abschnitt-Dauer

Beispiel einer Regenauswertung

GemesseneRegenganglinie

Regenabschnittdauerkurve für Zürich

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50 60Regenabschnitt: Dauer in Minuten

Regenintensität in s-1 ha-1

20 a10 a

5 a2 a1 a

0.5 a

Jährlichkeit z

Regenintensität nach Hörler Rhein

r = Regenintensität in l s-1 ha-1

T = Dauer des Regenabschnittes in Minutenz = Wiederkehrintervall in aG = Grundzahl in s-1 ha-1

Intensität mit T = 15 min, z = 1 aB = Ortskonstante in minC = Ortskonstante -

r T z GB

T BC z( , ) ( log ( ))

15

1 10

Regenintensität nach Hörler und Rhein

r T z GB

T BC z( , ) ( log ( ))

15

1 10

r T zK zT B

( , )( )

Ortskonstanten für die Schweiz

Ortskonstante K(z) in min ha-1 s-1 B G C H

Wiederkehrintervall z (Jahre) min s-1 ha-1 - mm a-1

1 2 5 10

Bern

Davos

Locarno

Sion

Zürich

40001950706810503036

49842438844613603664

648431591041817804569

779637621204421605313

12102368

14878

18650

132

0.950.930.691.060.75

102899918225881044

4000 min ha-1 s-1 = 24 mmH = Jahresniederschlag im mm a-1

0

5

10

15

20

25

0 60 120 180 240 300

Niederschlagshöhein mm

Dauer des Niederschlagsin Minuten

Regen in Fehraltorf, 1991

Niederschlagshöhein mm

Dauer des Niederschlagsin Minuten

1

10

100

10 100 1000

100 50 20

105

12

Mittlere Regenintensitätin s-1 ha-1

Regen in Fehraltorf, 1991

0.1

1

10

100

1000

0.1 1 10 100 1000 10000

Mittlere Regenintensitätin mm h-1

Messintervall in h

50 Jahre 10 Jahre

2.33 Jahre

Regen in ZürichMZA, 1901 - 1975

Westwind36%

Nord-wind17%

Ostwind 6%

Südwind24%

verschiedeneWind-

richtungen17%

Hauptwindrichtung bei Starkniederschlägenin Zürich

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10 15 20 25

Einzugsgebiet in km2

rMittel / rmax

Gebietsniederschlag und PunktmessungBeispiel: Lund Schweden

60 Min30 Min15 Min

5 Min

1 Min

Regen-dauer T

RÜB

ARA

Trenn-system

VersickerungMischsystem

Elemente der Siedlungsentwässerung

Herkunft des Abwassers, 1981

Fremdwasser40%

Regenwasser15%

IndustrielleAbwässer20%

Haushalt und Kleingewerbe25%

BUWAL 1981

Hochwasser in LuzernSintflutartige Regenfälle haben am Mittwochabendim Grossraum Luzern zahlreiche Gebiete unter Wasser gesetzt.Die Schweizerische Meteorologische Anstalt verzeichnete vorallem in Luzern spektakuläre Niederschlagswerte: VonMittwochnachmittag bis Donnerstagfrüh fielen 72 Liter Regenpro Quadratmeter. Das war fast die Hälfte der Menge, diedurchschnittlich im Monat Juni gemessen wird. 46 Liter fielenam späteren Mittwochnachmittag innerhalb bloss einer Stunde.

Tagesanzeiger, 25.6.1993

Meterhohe Fontänen in den Strassen

Nach Angaben der Polizei wurde niemand verletzt,doch ist der Sachschaden beträchtlich. Die Kanalisation vermochte in Luzern und den Vorortsgemeinden Kriens und Horw das Wasser nicht zu schlucken. Strassen verwandelten sich in Sturzbäche, Schachtdeckel wurden angehoben und weggeschwemmt. Mitten in den Fahrbahnen spritzten meterhoch Fontänen.

Tagesanzeiger, 25.6.1993