Schmutzfrachtsimulation in der Siedlungsentwässerung - DWA

3.3 Schmutzfracht im Trockenwetterabfluss
Arbeitsbericht ES 2.6
Zur Durchführung von Mischwassernachweisen sind die wesentlichen im Einzugsgebiet vorhandenen periodischen
Komponenten des Trockenwetterabflusses zu berücksichtigen. Hierzu werden Tagesganglinien vorgegeben, die aus
Messdaten oder Literatur abgeleitet werden.
Die Trockenwetterabflussverschmutzung kann aus Messdaten abgeleitet werden, welche im Allgemeinen jedoch nur
im Zulauf der Kläranlage vorliegen. Durch die Transportprozesse ist die Dynamik hier zeitlich verschoben und geglättet.
Während des Transports kann bereits ein maßgeblicher Vorabbau der CSB- und TKN-Frachten stattfinden. Bei sehr
ausgedehnten Einzugsgebieten können deshalb die in das Kanalnetz eingeleiteten Frachten höher sein.
Liegen keine gebietsspezifischen Informationen vor, müssen alternativ einwohnerspezifische Frachten verwendet werden.
Diese sind jedoch noch mit einer charakteristischen Dynamik zu belegen.
Bei Vorliegen belastbarer Informationen für Zulauf und Frachten ist eine Modellkalibrierung für den Trockenwetterfall
zu empfehlen.
3.4 Schmutzfracht im Regenwasserabfluss
Grundsätzlich ist zwischen zwei unterschiedlichen Ansätzen zu unterscheiden:
� Berechnung mit konstanter Regenwasserkonzentration
� Berechnung mit variabler Regenwasserkonzentration.
Konstante Regenwasserkonzentration
Bei der Berechnung mit konstanter Regenwasserkonzentration wird ein als bekannt vorausgesetzter jährlicher
Schmutzstoffabtrag durch die in diesem Gebiet jährlich abfließende Niederschlagsmenge dividiert.
Dieser Ansatz wurde unter anderem im Arbeitsblatt ATV-A 128 (ATV 1992) und einigen länderspezifischen Regelungen
gewählt. Als jährlicher CSB-Schmutzstoffabtrag wurde im ATV-A 128 600 kg/(ha·a) definiert, was bei Verwendung
eines Jahresniederschlags von 800 mm und einem mittleren Abflussbeiwert von 0,7 in einer Regenwasserkonzentration
von 107 mg/l CSB resultiert.
Mit der Festlegung konstanter Regenwasserkonzentrationen werden erhebliche Vereinfachungen getroffen.
� Durch die Annahme einer mittleren, zeitlich konstanten Schmutzstoffkonzentration im Niederschlagsabfluss wird
vorausgesetzt, dass jeder Niederschlag gleicher Niederschlagsmenge die gleiche Schmutzmenge vorfindet. Einflussgrößen
zur Berücksichtigung der Anfangsbedingungen einzelner Ereignisse wie z. B. die Trockendauer bleiben unberücksichtigt.
Die Vorgeschichte der Abflussereignisse ist ohne Belang.
� Durch die Annahme einer konstanten Regenwasserkonzentration wird vernachlässigt, dass mit zunehmender Niederschlagsmenge
das Schmutzpotenzial auf der Oberfläche und somit auch die Regenwasserkonzentration der abfließenden
Niederschlagsmengen abnehmen.
Mit der Festlegung konstanter Regenwasserkonzentrationen können zwar Anforderungen zum Schmutzabtrag P ab von
der Oberfläche über einen langen Zeitraum berücksichtigt werden. Realitätsnahe Aussagen über das Schmutzfrachtgeschehen
einzelner Ereignisse können mit diesem Ansatz jedoch nicht getroffen werden. Hinzu kommt, dass mit konstanten
Regenwasserkonzentrationen die unterschiedliche Wirkungsweise von Fangbecken (Auffangen des Spülstoßes)
und Durchlaufbecken (Reinigungswirkung) nicht angemessen berücksichtigt werden kann.
Die Mindestvoraussetzung für die Anwendung dieses Ansatzes ist eine realitätsnahe Vorgabe der jährlich abgetragenen
Schmutzfracht. Eine pauschale Vorgabe unabhängig von der Gebietscharakteristik widerspricht den Zielen und Möglichkeiten
einer situations- und ereignisspezifischen Schmutzfrachtsimulation.
Variable Regenwasserkonzentration
Die Berechnung der abgetragenen Schmutzfrachten von der Oberfläche befestigter Flächen erfolgt auf Grundlage
getrennter Funktionen für die Akkumulation von Schmutzfrachten bei Trockenwetter und für Schmutzabtrag während
des Niederschlaggeschehens.
DWA Juli 2012 14