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messtechnik kanal (ertl/kretschmer) - H81 Department Wasser ...

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Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Messtechnik in der Kanalbewirtschaftung<br />

Th. Ertl, F. Kretschmer<br />

Regenschreiber<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 1<br />

Schwimmer Wippe Waage<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 2


Wetterradar<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz 816.335 I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Holzmann<br />

Ertl 3<br />

Auflösung? Zugang? Archivmaterial?<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 4


Niederschlag - Messfehler<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Wind: 5 - 50 % pro Ereignis<br />

� Verdunstung bei beheizten Geräten: 20 - 40 %<br />

� Abheberungsfehler: bis 30 %<br />

� Schiefstellung der Wippe: bis 10 %<br />

� Aufstellungsort: Vandalensicher, keine Regen-Abschattung<br />

� Kalibrierung sh. Hochedlinger (2006)<br />

Niederschlag<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 5<br />

� Anzahl Geräte<br />

� Größe EZG, Topographie, Art der Regenverteilung<br />

� mind. 1 Regenschreiber je 3 bis 5 km²<br />

� Kosten der Geräte<br />

� ca. 10% des Kaufpreises als Miete pro Monat<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Regenwippe: ca. 1000,- Euro für 3 Monate inkl. Auf- und Abbau<br />

bzw. Wartung<br />

� Regenwaage:<br />

� DHI Weather Radar: Ankauf ca. 100.000,- Euro inkl. allem<br />

� Auflösung: 0,1mm/min (bei Wippe)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 6


Bsp. Standorte der Regenmesser<br />

� 5 Regenmesser (Wippen mit 0,1mm/min Auflösung)<br />

wurden entlang des Hauptsammlers im Abstand<br />

von 4 - 5 km “vandalensicher” installiert<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 7<br />

Regenereignisse während der Messkampagne<br />

Räumliche Verteilung über das gesamte EZG<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 8


Messtechnik – Durchfluss bei MWE<br />

� Randbedingungen:<br />

� Langzeiteinsätze im Rohabwasser<br />

� Spannweite des Messbereichs: Nachtminima der<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Trockenwetterabflüsse als auch Spitzenabflüsse bei Regenwetter<br />

� Drosselabfluss:<br />

� Bei Drosselstrecken:<br />

� Kombinierte Messwertaufnehmer: v durch Kreuzkorrelation (Nivus), Doppler-<br />

Ultraschall; H durch Druck, <strong>Wasser</strong>-US, Echolot;<br />

� n.e.: Radar: Vollfüllung, kl. DN?; mobiler MID: Verminderung DN, Rückstau<br />

� Bei Drosseleinrichtungen: MID (gefüllt), (Messgerinne: Spannweite)<br />

� Zulaufmenge: inkl. Höhe des <strong>Wasser</strong>spiegels am Beginn des Überlaufs<br />

� Kombinierte Messwertaufnehmer: v durch Kreuzkorrelation (Nivus), Doppler-<br />

Ultraschall, Radar<br />

(aus ÖWAV RB 38)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 9<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 10


Ultraschall Doppler<br />

� Hier mit Messung <strong>Wasser</strong>spiegel durch US-<strong>Wasser</strong> und<br />

separat mit US-Luft (Echolot) (Quelle: Nivus-Prospekt)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 11<br />

Durchflussmessung<br />

� Kombinierter Messwertaufnehmer („Maus“)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt


Ultraschall-Doppler- bzw.<br />

Ultraschall-Korrelations-Verfahren („Kanalmaus“)<br />

(ÖWAV RB 38)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Zur Umrechnung der gemessenen Geschwindigkeit bei veränderlichen<br />

<strong>Wasser</strong>ständen auf die mittlere Geschwindigkeit im Messquerschnitt müssen die<br />

Umrechnungsfaktoren als Funktion des <strong>Wasser</strong>stands für das jeweilige Profil bekannt<br />

sein.<br />

� Bei der Korrelation wird ein Geschwindigkeitsprofil über die Höhe gemessen.<br />

� Der Querschnitt des Messgerinnes muss jedenfalls nachgemessen werden.<br />

� Die Messwertaufnehmer, die als kombinierte Druck- und Geschwindigkeitssensoren<br />

ausgeführt sind, werden üblicherweise in der Abwasserströmung an der<br />

Gerinnesohle angeordnet.<br />

� Die Montage des Sensors sowie die Verlegung des Kabels müssen sehr sorgfältig<br />

(verzopfungsfrei) erfolgen.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 13<br />

Kalibrierfaktor (Haas, 2005)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Alle Messverfahren mit Ausnahme der Tracermessung basieren<br />

darauf, dass die durchflossene Fläche und eine darin herrschende<br />

Geschwindigkeit ermittelt werden. Das dabei auftretende Problem der<br />

Unkenntnis der gesuchten mittleren Geschwindigkeit wird durch den so<br />

genannten k-Faktor gelöst. Es handelt sich dabei um das Verhältnis<br />

der mittleren Geschwindigkeit zur gemessenen Geschwindigkeit<br />

� Dieser Faktor, welcher auch Kalibrierfaktor genannt wird, kann<br />

entweder über ein numerisches Modell oder empirisch über mehrere<br />

Messreihen ermittelt werden.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 14


� Die Korrelation ist ein mathematisches Auswerteverfahren.<br />

� Bild- bzw. Echomuster werden letztendlich in Geschwindigkeit der<br />

Teilchen umgerechnet.<br />

Kreuzkorrelation<br />

Teufel (2004)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 15<br />

Kreuzkorrelation (Teufel, 2004)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Korrelation ist der „Vergleich“ zweier zeitversetzter Ultraschall – Aufnahmen.<br />

Voraussetzung für deren Anwendung ist, dass Streuer (Festkörper – Teilchen,<br />

Schwebstoffe oder Gaseinschlüsse) im <strong>Wasser</strong> vorhanden sind. Diese werden mit<br />

einem Ultraschall Impuls unter einem definierten Winkel abgescannt und deren Echo<br />

als Bild- bzw. Echomuster gespeichert.<br />

� Aus der Laufzeit der Pulse, bzw. der Echos dieser Pulse lässt sich – wie beim Puls –<br />

Dopplerverfahren – eine ortsaufgelöste Messung realisieren. Im Millisekundenbereich<br />

folgt ein zweiter Scan, dessen Echomuster ebenfalls gespeichert wird.<br />

� Durch eine Laufzeitbestimmung wird sichergestellt, dass im gleichen Zeit/Ortsfenster<br />

gemessen wird. Die Korrelation der beiden gespeicherten Signale erlaubt die<br />

Bestimmung einer zeitlichen Verschiebung, die unter Berücksichtigung des<br />

Einstrahlwinkels und der Pulswiederholrate direkt in die Fließgeschwindigkeit des<br />

<strong>Wasser</strong>s umgerechnet wird.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 16


Radarmessung<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Geschwindigkeit durch Radar, Höhe durch US<br />

� Zur Umrechnung der gemessenen Oberflächengeschwindigkeit bei veränderlichen<br />

<strong>Wasser</strong>ständen auf die mittlere Geschwindigkeit im Messquerschnitt müssen die<br />

Umrechnungsfaktoren als Funktion des <strong>Wasser</strong>stands für das jeweilige Profil bekannt<br />

sein.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 17<br />

Radarmessung (ÖWAV RB 38)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Radarmessung, Geschwindigkeitsmessung über Signallaufzeit<br />

� Das Messprinzip basiert auf einem Radarstrahl, der auf eine sich bewegende<br />

Flüssigkeitsoberfläche gesendet wird. Das rückgestreute Signal wird auf<br />

Dopplerverschiebung analysiert, welche ein direktes Maß für die Geschwindigkeit<br />

darstellt.<br />

� • Einsatzbereich: alle Arten von Wässern, fließfähige Schlämme<br />

� • Messparameter: Fließgeschwindigkeit und Höhe<br />

� • Typischer Messbereich: 0,2–6 m/s<br />

� • Garantie-Fehlergrenzen: ca. 0,5 % vom Messwert des Durchflusses<br />

� VORTEILE: berührungslos, Installation außerhalb des Mediums, keine Einbauten<br />

erforderlich<br />

� NACHTEILE: Beeinflussung durch Wind, Regen und Sonneneinstrahlung<br />

(bevorzugter Einbau in Schachtbauwerken), keine Erkennung der<br />

Fließrichtungsumkehr<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 18


Magnetisch Induktive Durchflussmessung<br />

� Mobiler MID<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl<br />

Fehlergrenzen (ÖWAV RB 38)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Die „Garantiefehlergrenzen“ (je nach Verfahren bis zu 5 %) sind i. Allg. in der Praxis<br />

nicht erreichbar und die tatsächlichen Fehlergrenzen („Verkehrsfehler“) können ein<br />

Vielfaches der Garantiefehlergrenzen betragen. Dabei sind vor allem folgende<br />

Faktoren zu berücksichtigen:<br />

� Einbaubedingungen und hydraulische Randbedingungen: Mangelnde<br />

Qualität bei Planung und Ausführung der Messeinrichtungen kann hohe<br />

Verkehrsfehler im Betrieb verursachen<br />

� Betrieb und Wartung der Messeinrichtung: Durch mangelnde Wartung können<br />

vor allem Ablagerungen im Messquerschnitt zu hohen Verkehrsfehlern führen<br />

� Zeitliche Komponente: Hohe Verkehrsfehler können bei kurzfristig<br />

schwankenden Durchflüssen auftreten und dürfen nicht auf längerfristige<br />

Messungen (Tages-, Wochen- Monatswerte) hochgerechnet werden.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 20


Praxis-Vergleich Messtechnik (Sévar et al., 2004)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 21<br />

<strong>Wasser</strong>spiegelhöhe an der<br />

Überlaufschwelle<br />

� Wehrkante<br />

� Vermessung mit Nivellement<br />

� Messtechnik<br />

� Ultraschall Luft (Echolot)<br />

� Ultraschall <strong>Wasser</strong><br />

� Einperlung (Druckluft)<br />

� Drucksonde<br />

� Radar<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 22


Quellen: Messtechnik<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Haas, G. (2005) Vergleich und Kalibration von unterschiedlichen<br />

Durchflussmessmethoden. Diplomarbeit TU Graz<br />

� Hochedlinger, M. et al. (2006) CSO Modelling Considering Moving Storms and<br />

Tipping Bucket Gauge Failures. SOM06 Conf. proceedings. BOKU Vienna.<br />

� Nivus (2008) Firmen-Prospekt. www.nivus.de<br />

� ÖWAV (2007) RB 38 Überprüfung stationärer Durchflussmesseinrichtungen auf<br />

Abwasserreinigungsanlagen.<br />

� Sévar et al. (2004) Geschwindigkeits-Radar-Durchflusssensoren im Abwasser<strong>kanal</strong>.<br />

Seminar Durchflussmessung TU München<br />

� Teufel, M. (2004) Doppler – Verfahren, Pulsdoppler und Kreuzkorrelation bei<br />

Ultraschallmessungen. Seminar Durchflussmessung TU München<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 23


Auswahl der Mess-Stelle<br />

Einbau und Wartung<br />

Datenauswertung<br />

Florian Kretschmer<br />

Thomas Ertl<br />

BOKU Wien<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>, Atmosphäre und Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 1<br />

Auswahl der Mess-Stelle<br />

Einbau und Wartung<br />

Datenauswertung<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 2


Kriterien zur Messstellenauswahl<br />

(DWA - M 181)<br />

Grundsätzlich müssen folgende Forderungen von der<br />

Messstelle erfüllt werden:<br />

• Repräsentativität für die Durchflüsse im Sinne der<br />

Zielsetzung,<br />

• Einhalten der Entwurfskriterien für das gewählte<br />

Durchflussmessverfahren,<br />

• ausreichendes Platzangebot insbesondere für die<br />

Längenentwicklung des Messbauwerks,<br />

• Zugänglichkeit zur Messstelle und ihrer Einrichtungen,<br />

• ggf. Schutz der Messstelle vor Manipulationen<br />

Unbefugter oder Vandalismus.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 3<br />

• Mess-Stellen-Konzeption<br />

• Mess-Stellen-Besichtigung<br />

• Auswahl der Mess-Stelle<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 4


• Mess-Stellen-Konzeption<br />

– Ziel der Messkampagne<br />

• Art der Messung (Q, h, NS)<br />

• Messtechnik<br />

• Anzahl der Mess-Stellen<br />

– Theoretische Standortfindung<br />

• Lageplan (Einzugsgebiet)<br />

• Detailplan (Sonderbauwerke)<br />

• Hydrologische Modelle<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 5<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 6


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 7<br />

MH-RÜ1<br />

MH-RÜ2<br />

SO-RÜ4/5<br />

SO-RÜ4u6<br />

SO-RÜ4v1<br />

VS-SORÜ5<br />

VS-SORÜ17<br />

VS-SORÜ20<br />

VS-SORÜ21<br />

VS-FERÜ1<br />

VS-FERÜ19<br />

VS-WSRÜ11<br />

VS-WSRÜ30<br />

WS-RÜ3<br />

VS-WSRÜ37<br />

WS-RÜ4<br />

VS-WSRÜ45<br />

WS-RÜ1<br />

PI-RÜ5<br />

PI-RÜ2<br />

VS-PIRÜ39<br />

VS-PIRÜ43<br />

PI-RÜ6<br />

VS-PIRÜ59<br />

PI-RÜ7<br />

PI-RÜ8<br />

PI-RÜ9<br />

VS-WARÜ0<br />

WA-RÜ1<br />

WA-RÜ2<br />

VS-WARÜ1<br />

VS-WARÜ2<br />

WA-RÜ3<br />

VS-WARÜ3<br />

WA-RÜ4<br />

VS-WARÜ4<br />

WA-RÜ6<br />

WA-RÜ5<br />

VS-WARÜ5<br />

VS-WARÜ6<br />

VS-WARÜ7<br />

vorgelagert lokal entlastet/frei<br />

-100 0 100 200 300 400<br />

Abfluss [l/s]<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 8


• Mess-Stellenbesichtigung<br />

– Einbindung des Kanalbetreibers<br />

• Betriebliche Besonderheiten<br />

– Praktische Eignung des Standortes<br />

• Gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil<br />

• Regelmäßigkeit des Profils<br />

• oberstromige Krümmungen, Zusammenflüsse<br />

• Ablagerungen<br />

• Abflusstiefe<br />

• Verkehr<br />

• Zugängigkeit<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 9<br />

Quelle: Nivus GmbH (2004)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 10


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 11<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 12


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 13<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 14


• Mess-Stellen-Besichtigung<br />

– Regenschreiber<br />

• freie Flächen (Regenschatten)<br />

• Vandalismus<br />

• Öffentliche Flächen (Ansprechperson, Information)<br />

– Protokoll<br />

• Mess-Stellenname, Adresse (Plan)<br />

• Art der Messung, Gerät<br />

• Profil, Dimension<br />

• Zugängigkeit (Verkehr, Steigeisen)<br />

• Fotos (Einbau, Umgebung)<br />

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�Auswahl der Mess-Stellen<br />

�Messkampagne - Vergabe<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 16


Messkampagne (Vergabe)<br />

• Anzahl Geräte (Messstellen) und Kosten<br />

abschätzen<br />

• Kontakt mit Firmen<br />

• (Abklärung BVergG), Verhandlungsverfahren<br />

• Besprechung des Messzieles, Diskussion<br />

Messkonzept<br />

– Zeitraum, Dauer<br />

– Messtechnik<br />

– Ex-Schutz<br />

– Wartung � Sicherheit der Datenerfassung<br />

• zB 95% der Zeit glztg. alle Messgerätestellen in Funktion<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 17<br />

Vertragspunkte (mit Dienstleister)<br />

• Vorbesichtigung:<br />

• Auswahl und Vorbesichtigung der Messstellen,<br />

sowie die Beurteilung der hydraulischen Gegebenheiten.<br />

• Sicherer Einstieg (� sh. Befahren von Behältern,<br />

Koordination)<br />

• Geräte<br />

– Anzahl und Art, Erfassbare Messwerte (H, v, Q, T), Ex-Schutz<br />

– Messintervall, Datenspeicherung, Stromversorgung<br />

– Anlieferung und Einbau, Vor-Ort Kalibrierung (Abgleich) mit<br />

Gerät XY, Zuschläge bei erschwerten Bedingungen<br />

– Ausbau, Reinigung, Versicherung<br />

• Datenübergabe: Art der Daten-Aufbereitung,<br />

Plausibilitätsprüfung, Zeitpunkt festsetzen, Pönale<br />

• Vorreinigung des Kanals<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 18


Auswahl der Mess-Stelle<br />

Einbau und Wartung<br />

Datenauswertung<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 19<br />

• Geräteeinbau<br />

• Gerätewartung<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 20


• Geräteeinbau<br />

– Funktionsüberprüfung der Sensoren,<br />

Logger und Akkus im Labor<br />

– Reinigung der Kanalisation<br />

– Sensorkabel außerhalb der Strömung<br />

– Sensor oberstrom installieren<br />

– Datenlogger geschützt vor höheren<br />

<strong>Wasser</strong>ständen<br />

– Aufmass (Standard-, Sonderprofil)<br />

– Markierung des Deckels, Fotos<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 21<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 22


Einbausituation<br />

Einbausituation<br />

Meßsensor<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 23<br />

Spannvorrichtung<br />

Meßsensor<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 24


Doppler-Ultraschall-Gerät am Ende der Drosselstrecke<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 25<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 26


Zwangsanstau (Teufel, 2004)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 27<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 28


• Gerätewartung<br />

– Wartungs- und Ausleseintervall 14 Tage<br />

– Funktion des Geräts prüfen<br />

– Batterien- bzw. Akkutausch<br />

– Daten auslesen und prüfen (vor Ort<br />

Plausibilitätsprüfung)<br />

– Ablagerungen entfernen<br />

– <strong>Wasser</strong>stand händisch nachmessen<br />

– gegebenenfalls Verlegen der Mess-Stelle<br />

(Rauschen, Rückstau)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 29<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 30


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 31<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 32


• Gerätewartung<br />

– Kalibrierung der Durchflussmess-Stellen<br />

– Problem: US-Doppler-Sensoren messen<br />

Geschwindigkeit des stärksten Signals<br />

– Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit zur<br />

Berechnung des Durchflusses<br />

– Geschwindigkeitsvergleichsmessung<br />

(Vielpunktmessung mit Handsonden, mobiler<br />

MID, Ultraschall Mustererkennung, etc.)<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 33<br />

Auswahl der Mess-Stelle<br />

Einbau und Wartung<br />

Datenauswertung<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 34


• Datenauswertung<br />

– Plausibilitätsprüfung vor Ort<br />

– Auslesen und Auswerten möglichst zeitnahe<br />

– Datenaufbereitung im Büro<br />

• Identifikation und Elimination von Ausreißern<br />

• Schließen von Messlücken (Wartungsarbeiten)<br />

• gemessene Werte - theoretische Abflusskurven<br />

• Korrektur von Driften<br />

• Kalibrierung auf mittlere Geschwindigkeit<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 35<br />

• Datenauswertung<br />

– Datenverwaltungs- bzw. Auswertesoftware<br />

• Schnittstelle zur Modellierung<br />

– Trocken- und Regenwetterdaten<br />

• Regenwetterauswertung<br />

• Trockenwetterauswertung<br />

– Fremdwasser<br />

– Mischwasserentlastungen<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 36


• Regenwetterauswertung<br />

– Regendaten Grundlage der Modellkalibrierung<br />

– Auswertung der gemessene Niederschläge<br />

und Abflüsse zur Bestimmung der abflusswirksamen<br />

Flächen<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 37<br />

Aufgetretene Niederschlagsereignisse während der Messkampagne<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 38


mm / Tag<br />

70,00<br />

60,00<br />

50,00<br />

40,00<br />

30,00<br />

20,00<br />

10,00<br />

0<br />

7.3.2005<br />

21.3.2005<br />

4.4.2005<br />

Niederschlag / Tag<br />

18.4.2005<br />

2.5.2005<br />

Niederschlagsereignisse in der Messperiode (Mittelwert der fünf Regenschreiber)<br />

16.5.2005<br />

Zeit<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 39<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 40<br />

30.5.2005<br />

13.6.2005<br />

27.6.2005<br />

11.7.2005


Regenwetterganglinie<br />

Direktabflussvolumen<br />

Abflussganglinie abzüglich konstantem Trockenwetterabfluss – Ermittlung der abflusswirksamen<br />

Flächen<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 41<br />

• Trockenwetterauswertung<br />

– Niederschlagsdaten (Regenschreiber)<br />

– Identifizierung der Trockenwettertage<br />

– Darstellung von Tages-, mittlere Wochen- und<br />

Monatsganglinien<br />

– Unplausibilitäten und Besonderheiten<br />

– Ermittlung der Grundlast im Kanal bei<br />

Trockenwetter<br />

– Ermittlung von Trockenwetter-, Schmutzwasser-<br />

und Fremdwasserabfluss an den<br />

Mess-Stellen<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 42


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 43<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 44


Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 45<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 46


• Fremdwasser<br />

– Quantitative Verfahren<br />

• Trinkwasserproduktion, Trinkwasserverbrauch,<br />

• Schmutz- und Abwasseranfall<br />

• Chemische Verfahren<br />

– Qualitative Verfahren<br />

• Visuelle Verfahren (TV-Inspektion)<br />

• Aussagen anhand von Pegel-, Grundwasserständen<br />

und Regenschreiberdaten in Verbindung<br />

mit Abflussganglinien<br />

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Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Florian Kretschmer, Thomas Ertl 48


• Mischwasserentlastungen<br />

– Messdaten als Grundlage der Modellkalibrierung<br />

– Überprüfung der Zusammenhänge zwischen<br />

Abfluss, Geschwindigkeit und <strong>Wasser</strong>stand<br />

– Überprüfung der Zusammenhänge zwischen<br />

Niederschlag und steigendem Abfluss<br />

– Kontrolle der Zu- und Abläufe der Entlastungsbauwerke<br />

– Einfluss der Niederschläge auf das Gesamt-<br />

System und auf einzelne Entlastungen<br />

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Entlastungsereignis<br />

Zu- und Ablauf einer Entlastung während eines Niederschlagsereignisses<br />

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<strong>Wasser</strong>spiegel, Geschwindigkeit und Wehrhöhe in MWE während eines Regenereignisses<br />

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Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Messkampagne – Sicherheit & Gesundheit<br />

Th. Ertl, F. Kretschmer<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 1<br />

Messkampagne – Sicherheit & Gesundheit<br />

INHALT:<br />

� ASchG (Schutz von Personen)<br />

� Befahren von Behältern<br />

� Sicherheit im Umgang mit Fremdfirmen<br />

� ATEX (Hersteller / Verwender) � Messgeräte<br />

� Kategorisierung / Zonierung<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 2


Einführung<br />

„Befahren von Behältern“<br />

� Unter „Befahren“ ist der Einstieg, Aufenthalt und<br />

Ausstieg von „eng umschlossenen Behältern“<br />

(i.u.F. unterirdischen Bauwerken der Kanalisation)<br />

zu verstehen.<br />

� Es gelten:<br />

� ArbeitnehmerInnenschutzgesetz<br />

ASchG, BGBl. Nr. 450/1994<br />

� Allgemeine Arbeitnehmerschutzverordnung<br />

(hat durch ASchG Status “Gesetz”)<br />

AAV – BGBl. Nr. 218/1983<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 3<br />

ÖWAV-Merkblatt Sicherheitsausrüstung<br />

� [Vorbemerkung zur Tabelle auf folgenden Seiten. ]<br />

1. Beim Befahren einer Kanalisationsanlage (Schächte,<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Pumpwerke, Mischwasserüberlaufbecken,...) muss mindestens<br />

eine zweite unterwiesene Aufsichtsperson über Tage zur<br />

Sicherung der mit der Bergeeinrichtung gesicherten Person ständig<br />

anwesend sein.<br />

2. Vor jeder Befahrung ist von einem Berechtigten (Anordnungsbefugter<br />

zB Vorgesetzter mit fachliche Kenntnissen und Erfahrung) ein<br />

Befahrerlaubnisschein BES gemäß AAV – BGBl. Nr. 218/1983 in der<br />

letztgültigen Fassung gemäß ASchG, BGBl. Nr. 450/1994 auszustellen<br />

und vor Ort anzuwenden (als Checkliste, sh. ÖWAV Arbeitsbehelf 24).<br />

3. Für Kanalarbeiten auf Verkehrsflächen ist eine Absicherung des<br />

Arbeitsbereiches und das Tragen von Warnkleidung erforderlich,<br />

ebenso muss die strassenpolizeiliche Bewilligung vorhanden sein.<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 4


#<br />

1 Arbeitskleidung<br />

Sicherheitstechnische Ausrüstung Check PSA<br />

Arbeitsanzug X<br />

Arbeitshandschuhe feuchtigkeitsdicht X<br />

Gummihandschuhe X<br />

Latex - Handschuhe X<br />

pro<br />

Fahrzeug<br />

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<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Lagerbehälter für Handschuhe (Teilung für rein und unrein) X<br />

2 Schutzkleidung<br />

Schutzhelm mit Kinnriemen oder Anstosskappe X<br />

Schutzjacke (gummiert) X<br />

Sicherheitsstiefel (hoch) (Stahlkappe, wasserdicht, durchtrittsicher) X<br />

Schutzbrille gegen Spritzen X<br />

Warnkleidung (Weste oder Anzug) X<br />

3 Bergeeinrichtung / Auffangsystem<br />

#<br />

Höhensicherungsgerät: Dreibein oder Anschlageinrichtung mit<br />

Fallbremse und Rettungshubeinrichtung (Personenwinde)<br />

Auffanggurt: Rettungshose mit integriertem Auffanggurt bzw. extra<br />

Sicherheitsgeschirr<br />

4 Erste Hilfe Ausrüstung<br />

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X<br />

X<br />

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<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Erste Hilfe Koffer (Type I bis zu 5 Personen) X<br />

Augenduschflasche (Kontrolle des Ablaufdatums) X<br />

5 Schutz der Atmung<br />

Gaswarngerät (Ex-Ox-Tox-Tox) CH4, O2, H2S, CO2) X<br />

6 Hilfsmittel / Werkzeug<br />

Sicherheitstechnische A usrüstung C heck PSA<br />

pro<br />

Fahrzeug<br />

Deckelheber bzw. umgeformter Krampen oder Hebeeinrichtung X<br />

Kommunikationsmittel (Funk, Handy)<br />

[darf nur in ex-geschützter Ausführung in Schacht eingebracht werden]<br />

X<br />

Ex-Leuchte X<br />

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Einsatz von Fremdfirmen<br />

� Auszug Musterdienstanweisung Rbl.36:<br />

� III.2 Einsatz von Fremdfirmen<br />

� „Bei der Vergabe von Leistungen an Fremdfirmen ist in die<br />

Vertragsbedingungen die Verpflichtung zur Einhaltung der<br />

Schutzvorschriften und der für diese Leistungen relevanten<br />

Bestimmungen der Dienstanweisung aufzunehmen. Sofern<br />

es die Verhältnisse erfordern, ist die Fremdfirma vor dem<br />

Ausführungsbeginn über die örtlichen Gefährdungen und<br />

Belastungen durch den jeweils Verantwortlichen [Anm.: des<br />

Betreibers] zu informieren. Über die Unterweisung hat der<br />

Verantwortliche einen schriftlichen Vermerk anzufertigen<br />

(Beilage 7).“<br />

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<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

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Beilage 7 Einsatz von Fremdfirmen (zu Kap. III.2)<br />

� Allgemeines<br />

� Datum: Einsatz von : bis:<br />

� Bereich/Arbeitsplatz/Ort:<br />

� Verantwortlicher: Fremdfirma/Institution:<br />

� Inhalte der Unterweisung:<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Aufklärung über Gefahren und Belastungen vor Ort/am Arbeitsplatz (u.a. Ex-Bereiche,<br />

offene <strong>Wasser</strong>fläche, bewegliche Maschinenteile, Lärmbereich, umschlossene<br />

Räume, Schächte, Strom, Säuren/Laugen)<br />

� Einhaltung der Sicherheitsvorkehrungen/-anweisungen (u.a. Gerüste, Seilsicherung,<br />

Atem-schutzgerät, Gehörschutz, Beachtung von Warn-/Verbotsschildern)<br />

� Gefährdungen auf der Kläranlage<br />

� Gefährdungen in der Kanalisation<br />

� ......................................................................................................................<br />

� Bestätigung:<br />

� Über die o.g. Themen wurde ich unterwiesen<br />

� Datum Unterschrift Fremdfirma<br />

� Datum Unterschrift Verantwortlicher<br />

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Koordinationspflicht nach ASchG §8<br />

� Auszug aus Manuskript von Ing. Klaus Kopia<br />

zum VÖEB-ÖWAV-Dichtheitsprüfungskurs (2003):<br />

� „Koordination (2 Arbeitnehmer von 2 Arbeitgeber)<br />

� Werden in einer Arbeitsstätte mehrere Arbeitnehmer von<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

mehreren Arbeitgebern tätig, so haben deren Arbeitgeber (auch<br />

Auftraggeber) die Koordination hinsichtlich Sicherheit und<br />

Gesundheitsschutz durchzuführen. Damit wird gewährleistet,<br />

dass sich Arbeitende nicht gegenseitig gefährden, verletzen oder<br />

töten.<br />

� „Betriebsfremde“:<br />

� Bei Betriebsfremden (Handwerker, Besucher, Schüler,<br />

Fäkalübernahme) ist besondere Sorgfalt angebracht, da im<br />

Schadensfall bereits einfache Fahrlässigkeit zu einer rechtlichen<br />

Verfolgung führen kann.“<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 9<br />

Sicherheitsnachweis<br />

2 Arbeitnehmer von 1 Arbeitgeber<br />

Fahrzeugführer<br />

Unterwiesener<br />

"Befahrer"<br />

Arbeitnehmer<br />

Geschäftsführer<br />

od. Vorarbeiter<br />

Vorgesetzter<br />

Arbeitgeber<br />

Beifahrer<br />

Unterwiesener<br />

"Sicherungsperson"<br />

Arbeitnehmer<br />

� Anforderung bei Befahren: ASchG §4 Evaluierung,<br />

ASchG §61/6 "Alleinearbeit“, ASchG §26 Erste Hilfe<br />

AAV §§ 59 und 60 Behälter und eng umschlossene Räume etc.<br />

sowie<br />

AAV § 59/9 jederzeitige Bergemöglichkeit ohne Fremde Hilfe<br />

� Beide Personen unterwiesen<br />

� Befahrerlaubnisschein mit<br />

Kanalunternehmen akkordiert<br />

� Verwendung der PSA<br />

2 Arbeitnehmer von 2 Arbeitgebern<br />

Geschäftsführer<br />

od. Vorarbeiter<br />

Vorgesetzter<br />

Arbeitgeber<br />

Fahrzeugführer<br />

Unterwiesener<br />

"Befahrer"<br />

Arbeitnehmer<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

Betriebsleiter<br />

Kommune/ AWV<br />

Vorgesetzter<br />

Arbeitgeber<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Betriebspersonal<br />

Unterwiesener<br />

"Sicherungsperson"<br />

Arbeitnehmer<br />

� Prinzip: Ersatzperson (von Betreiber)<br />

muss die gleiche Sicherheit<br />

gewährleisten<br />

� --> ASchG §8 - Koordination der<br />

Arbeitgeber: mit schriftlichem Nachweis<br />

und mit Befahrerlaubnisschein<br />

nachvollziehbar zu machen!<br />

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Messgeräte und Sicherheit<br />

� ATEX Atmosphères Explosibles = explosionsfähige Atmosphären<br />

� EU: 2 Richtlinien<br />

� Hersteller: ATEX 95, RL 94/9/EG, Maschinen – RL<br />

� Verwender, Betreiber: ATEX 137, RL 1999/92/EG, AN-Schutz – RL<br />

Umsetzung in Ö:<br />

� Verwender und Betreiber: (ASchg), VEXAT ( - 1.7.2006)<br />

� Erfordernis: Ex-Schutz Dokument, Zonierung<br />

� Kanalisation: meist Zone 2 (selten, kurz: ex-fähige Atm.)<br />

� Hersteller: (GewO – MSV), ExSV 1996 (- 30.6.2003)<br />

� Kategorisierung: Kategorie 3 (für Zone 2 erforderlich)<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 11<br />

Literatur: Sicherheit und Gesundheit<br />

Universität für Bodenkultur Wien<br />

<strong>Department</strong> für<br />

<strong>Wasser</strong>-Atmosphäre-Umwelt<br />

� Ertl, Th., Kopia, K. und G. Gangl (2006) Umgang mit Fremdfirmen aus<br />

sicherheitstechnischer Sicht. KanMan06 Seminar.<br />

� Kopia, K. (2006) Arbeitsbehelf 36 Explosionsschutzdokument<br />

für Abwasseranlagen. Vortrag beim VEXAT Seminar 30.5.06<br />

� ÖWAV (2003) RB 36 Dienstanweisung für das Betriebspersonal von<br />

Abwasserbehandlungsanlagen<br />

� ÖWAV Merkblatt Sicherheitsausrüstung. Gratis-Download unter<br />

www.oewav.at<br />

Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz I Univ.Ass. DI Dr. Thomas Ertl 12

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