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
Tabelle 1 enthält die angepaßten Werte der Einwohnerdichte und Bemessungsregenspende.
Ausgangswert Faktor Veränderter Wert Einwohnerdichte in E/ha 180 1,07 192,6 Bemessungsregenspende in l/(s · ha) 115,0 1,07 123,05
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
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
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.Wie aus Abbildung 1 ersichtlich wird, ergibt sich die längste Fließzeit für die den Abfluß aus der Haltung NH4.
In Tabelle 4 werden die Fließzeiten für den Abfluß von der maßgebenden Haltung NH4 zum Übergabeschacht aufsummiert.
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
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
Tabelle 5 enthält den Kostenanschlag für das Entwässerungnetz des Neubaugebietes.
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
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
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