Hausübung Kanalisation

Stand 2000

Hausübung zur Vorlesung Kanalisation
Studiengang Wasserwirtschaft und Kulturtechnik - Vertiefungsrichtung Siedlungswasserwirtschaft

cand.-ing. Steffen Macke

16. Juni 2000

1   Einleitung

In Abhängigkeit von der Matrikelnummer wurden die folgenden Änderungen an der Aufgabenstellung vorgenommen:

  • Anpassung der Einwohnerdichte
  • Anpassung der Bemessungsregenspende
  • Anpassung der Längsschnittdaten
  Ausgangswert Faktor Veränderter Wert
Einwohnerdichte in E/ha 180 1,07 192,6
Bemessungsregenspende in l/(s · ha) 115,0 1,07 123,05

Table 1: Veränderte Daten

Tabelle 1 enthält die angepaßten Werte der Einwohnerdichte und Bemessungsregenspende.

2   Berechnung der Schmutzwassermenge

2.1   Spezifischer Schmutzwasseranfall

Der spezifische Schmutzwasseranfall beträgt nach der Aufgabenstellung 5,0 l/(s · 1000 E). Das enstpricht einem täglichen Schmutzwasseranfall von 432 l/(E · d)

2.2   Fremdwasser

Der Fremdwasseranfall von 50% wurde durch eine Erhöhung der Bevölkerungszahl um 50% berücksichtigt.

3   Berechnung der Niederschlagswassermenge

Die Berechnung der Niederschlagswassermenge erfolgte über die in ArcView bestimmten Flächen.

4   Berechnung der Bemessungswassermengen

4.1   Spitzenfaktor Schmutzwassermenge

Da es sich um eine Siedlung unter 80000 Einwohnern handelt, wurde nach Babitt mit einem Spitzenfaktor von 4.5 gerechnet. Die Bemessungswassermenge ergibt sich aus der Multiplikation der spezifischen Schmutzwassermenge (inkl. Fremdwasser) und des Spitzenfaktors.

4.2   Spitzenabflußbeiwert

Es wurde ein Spitzenabflußbeiwert von 0,35 gewählt.

5   Gefälle

Die Gefälle wurden so gewählt das die Mindestgeschindigkeit 0,5 m/s [1] eingehalten wurde.

6   Dimensionierung der Leitungen

Nach [1] wurden DN 300 für den Regenwasserkanal und DN 250 für den Schmutzwasserkanal als Mindestquerschnitte verwendet.

7   Hydraulische Berechnung

Die hydraulische Berechnung erfolgte im ersten Schritt nach der Formel volllaufende Kreisrohre von Prandtl/Colebrook. Im zweiten Schritte wurden diese Ergebnisse auf die Teilfüllungen umgerechnet [3]. Es wurde mit einer betrieblichen Rauheit von k b =0,75 mm gerechnet.

7.1   Schmutzwasserkanal

Tabelle 2 enthält die hydraulische Berechnung der Schmutzwasserkanalisation.

Haltung DN I in ‰ k b in mm EW f Spitze Q in l/s Q v in l/s v v in m/s v t in m/s Ausnutzung in %
SH1 250 7 0.75 166 4.5 3.7 56.2 1.14 0.67 6.6
SH2 250 7 0.75 253 4.5 5.7 56.2 1.14 0.75 10.1
SH3 250 7 0.75 394 4.5 8.8 56.2 1.14 0.85 15.7
SH4 250 7 0.75 229 4.5 5.1 56.2 1.14 0.73 9.2
SH5 250 7 0.75 363 4.5 8.1 56.2 1.14 0.83 14.5
SH6 250 7 0.75 453 4.5 10.2 56.2 1.14 0.88 18.1
SH7 250 7 0.75 533 4.5 12.0 56.2 1.14 0.92 21.3
SH8 250 7 0.75 966 4.5 21.7 56.2 1.14 1.07 38.6
SH9 250 7 0.75 1479 4.5 33.2 56.2 1.14 1.18 59.2
SH10 250 7 0.75 1505 4.5 33.8 56.2 1.14 1.18 60.2
SH11 250 7 0.75 167 4.5 3.7 56.2 1.14 0.67 6.6
SH12 250 7 0.75 284 4.5 6.4 56.2 1.14 0.78 11.3
SH13 250 7 0.75 215 4.5 4.8 56.2 1.14 0.72 8.6
SH14 250 7 0.75 174 4.5 3.9 56.2 1.14 0.68 6.9

Table 2: Berechnung Schmutzwasserkanalisation

7.2   Regenwasserkanal

Tabelle 3 enthält die hydraulische Berechnung der Regenwasserkanalisation.

Haltung DN I in ‰ k b in mm A E in ha y s Q in l/s Q v in l/s v v in m/s v t in m/s Ausnutzung in %
NH1 300 6 0.75 0.53 0.35 23 84 1.19 1.02 27.5
NH2 300 6 0.75 0.82 0.35 35 84 1.19 1.13 42.0
NH3 300 6 0.75 1.27 0.35 54 84 1.19 1.25 65.2
NH4 300 6 0.75 0.74 0.35 32 84 1.19 1.11 38.0
NH5 300 6 0.75 1.17 0.35 50 84 1.19 1.23 60.1
NH6 300 6 0.75 1.46 0.35 63 84 1.19 1.283 75.0
NH8 400 6 0.75 3.12 0.35 134 179 1.42 1.54 74.9
NH13 300 6 0.75 0.69 0.35 29 84 1.19 1.09 35.5
NH12 300 6 0.75 0.92 0.35 39 84 1.19 1.16 47.0
NH9 500 6 0.75 4.78 0.35 206 323 1.64 1.72 63.8
NH10 500 6 0.75 4.86 0.35 209 323 1.64 1.73 64.9
NH7 400 6 0.75 1.72 0.35 74 179 1.42 1.36 41.3
NH11 300 6 0.75 0.54 0.35 23 84 1.19 1.02 27.6
NH14 300 6 0.75 0.56 0.35 24 84 1.19 1.04 28.8

Table 3: Berechnung Regenwasserkanalisation

8   Längsschnitte der geplanten Leitungen

Die Anhänge A und B enthalten die Längsschnitte der geplanten Leitungen. Die Schnitte wurden in Anlehnung an [2] gefertigt.

9   Lageplan mit Gebietseinteilung und Kanalführung

Anhang C enthält den Lageplan der geplanten Kanalisation für das Neubaugebiet.

10   Hydraulischer Nachweis der Anschlußkanäle

10.1   Anschluß an den Schmutzwasserkanal

Der vorhandene Schmutzwasserkanal weist einen Durchmesser DN 400 auf und ein Gefälle von 2,9 auf. Nach Prandtl/Colebrook ergibt sich für einen solche Kanal bei einer betrieblichen Rauheit von 0,75 mm ein Q v = 123 l/s. Nach [1] soll Q ges 0,9 · Q v nicht überschreiten.

Qzul=0,9· Qv=0,9· 123=110,7l/s

Der Gesamtabfluß setzt sich aus der Vorbelastung von 60 l/s und dem Abfluß aus dem Neubaugebiet von 33,8 l/s (s. 7.1) zusammen.

Qges=60+33.8=93.8l/s

Qges<Qzul

10.2   Anschluß an den Regenwasserkanal

Für den Nachweis des Regenwasserkanales des Neubaugebietes an die bestehende Regenwasserkanalisation wurde das Zeitbeiwertverfahren gewählt.




Figure 1: Haltungsnamen Regenwasserkanalisation

Wie aus Abbildung 1 ersichtlich wird, ergibt sich die längste Fließzeit für die den Abfluß aus der Haltung NH4.

Haltung Länge in m v in m/s t in s å t in s
NH4 57.54 1.11 52 51
NH5 49.46 1.23 40 92
NH6 34.89 1.29 27 119
NH7 44.32 1.36 32 151
NH8 48.35 1.55 31 182
NH9 72.76 1.72 42 225
NH10 76.96 1.73 44 269

Table 4: Fließzeiten

In Tabelle 4 werden die Fließzeiten für den Abfluß von der maßgebenden Haltung NH4 zum Übergabeschacht aufsummiert.

0,111· tf2· Qr1=0,111· 29,8· 210=695l/s>Qr2=380l/s

Damit ergibt sich nach [1] ergibt sich der Abfluß in der Anschlußhaltung damit wie folgt:

Qr=( Qr1+Qr2· tf1/tf2) · j 1=( 210+380· 4,49/29,8) · 1=267l/s

Durch die unterschiedlichen Fließzeiten bleiben die ursprünglichen 380 l/s weiterhin maßgebend. Der Kanal ist ausreiched leistungsfähig.

11   Mengen- und Massenermittlung

11.1   Haltungslängen

Die Haltungslängen wurden mit ArcView bestimmt.

11.2   Grabentiefen

Die Geländehöhen und Sohltiefen der Oberwasser- und Unterwasserschächte wurden im GIS in die Haltungstabelle übernommen. Der Maximalwert der Differenz aus Geländehöhe und Sohltiefe wurde für die Haltung als Grabentiefe verwendet.

11.3   Wasserhaltung

Für Oberwasser- und Unterwasserschacht jeder Haltung wurde die Differenz aus Grundwasserstand (0,20 mNN) und Sohltiefe gebildet. Der Maximalwert der Differenzen ergab die notwendige Tiefe der Wasserhaltung.

11.4   Schachthöhen

In der Haltungstabelle wurden für die jeweiligen Schächte die Geländehöhen und Sohlhöhen subtrahiert.

12   Kostenanschlag

Position Erbrachte Leistung Menge Einheit EP GP
1 Baustelleneinrichtung 1.00 pauschal   29121.08
2.1 Pflaster 727.77 lfd. m 58.00 42210.66
2.2 Asphalt 727.77 lfd. m 140.00 101887.80
3.6 Rohrgraben Tiefe bis 4,00 m 58.87 lfd. m 192.00 11303.04
3.7 Rohrgraben Tiefe bis 4,50 m 240.10 lfd. m 240.00 57624.00
3.8 Rohrgraben Tiefe bis 5,00 m 278.97 lfd. m 300.00 83691.00
3.9 Rohrgraben Tiefe über 5,00 m 149.83 lfd. m 360.00 53938.80
5.1 Steinzeugrohre DN 250 727.77 lfd. m 75.00 54582.75
5.2 Betonrohre DN 300 471.43 lfd. m 40.00 18857.12
5.3 Betonrohre DN 400 92.67 lfd. m 55.00 5096.85
5.4 Betonrohre DN 500 149.72 lfd. m 90.00 13474.71
4.4 GW-Absenkung 1,5 - 2,0 m 129.62 lfd. m 40.00 5184.80
4.5 GW-Absenkung 2,0 - 2,5 m 338.63 lfd. m 80.00 27090.40
4.6 GW-Absenkung über 2,50 m 149.83 lfd. m 120.00 17979.60
6.3 Schächte von 2,00 - 2,50 m 1 Stück 2000.00 2000.00
6.4 Schächte von 2,50 - 3,00 m 6 Stück 2200.00 13200.00
6.5 Schächte von 3,00 - 3,50 m 7 Stück 2400.00 16800.00
6.6 Schächte von 3,50 - 4,00 m 2 Stück 2900.00 5800.00
6.7 Schächte von 4,00 - 4,50 m 7 Stück 3400.00 23800.00
6.8 Schächte von 4,50 - 5,00 m 5 Stück 3900.00 19500.00
6.9 Schächte über 5,00 m 2 Stück 4200.00 8400.00
7. Unvorhergesehenes   pauschal   29121.08
8. Ingenieurhonorar   pauschal   24461.70
9. Mehrwertsteuer 16% pauschal   99768.81
  Endsumme       764894.20

Table 5: Kostenanschlag

Tabelle 5 enthält den Kostenanschlag für das Entwässerungnetz des Neubaugebietes.

13   Erläuterungsbericht

Im Rahmen dieser Ausarbeitung mußten viele vereinfachende Annahmen getroffen werden, eine reale Planung würde eine wesentlich größere Komplexität aufweisen. Die grundsätzliche Vorgehensweise wäre jedoch ähnlich.

14   Verwendete Software

Es wurde u.a. die folgende Software verwendet:

  • ArcView GIS (Windows) - Digitalisierung, Flächenberechnungen, Hydraulische Berechnungen, Gefälleberechnung, Netzmodellierung, Pläne
  • LYX (Linux) - Textverarbeitung
  • Pybliographic (Linux)- Bibliographie
  • StarOffice (Linux) - Kalkulation

References

[1]
Abwassertechnische Vereinigung (ATV). Richtlinien für die hydraulische Berechnung von Schmutz-, Regen- und Mischwasserkanälen. 1977.

[2]
Deutsches Institut für Normung. Planwerke für die Versorgungswirtschaft, die Wasserwirtschaft und für Fernleitungen; Kanalnetzpläne öffentlicher Abwasserleitungen. Beuth, Berlin, 1980.

[3]
Schneider. Bautabellen für Ingenieure. Werner Verlag, 1998.




A   Längsschnitte der geplanten Leitungen

B   Längsschnitte der geplanten Leitungen

C   Lageplan mit Gebietseinteilung und Kanalführung

This document was translated from LATEX by HEVEA.