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8 Titelthema GIS GIS – gestützte Entwässerungsplanung Kurzfassung Gundelfingen– Lange waren GeoInformationsSysteme – kurz GIS genannt – ein heiß diskutiertes Thema und die Vielzahl der Möglichkeiten erschwerte dem potenziellen Anwender den Überblick und die Entscheidungsfindung. Die Entwicklung geht von einer früher notwendigen Installation hin zu web-basierten Auskunftssystemen durch die sich der Anwender die Daten von jedem internetfähigen Computer aus ansehen kann. Software Updates, sowie der Kauf von Lizenzen entfallen. Durch die Datenhaltung an einem Ort können diese dort kostengünstig und professionell gesichert werden. Mit der Umstellung der Datenhaltung im GIS von hinterlegten Tabellen zu Datenbanken hat sich auch der Austausch zwischen den Anwendungen wesentlich vereinfacht. Hinzu kommen software- übergreifende Schnittstellen, die den Datenaustausch definieren. Im folgenden Beispiel stellen wir unsere Arbeiten für das Trinkwasser- und Abwassernetz der Stadt Gundelfingen vor. Aufgabenstellung Aufgrund der auslaufenden Genehmigung des Wasserrechtsverfahrens wurde die HPC – HARRESS PICKEL CONSULT AG von der Stadt Gundelfingen an der Donau beauftragt, das bestehende Regen-, Misch- sowie Schmutzwassernetz der Stadt vermessungstechnisch aufzunehmen, ein Kanalkataster zu erstellen und Sanierungsvorschläge zu erarbeiten. Dazu gehörte auch der Nachweis der Einzelbauwerke nach den einschlägigen Richtlinien. Methodik Für die Erstellung des Bestandsplanes wurden die oberirdischen Teile des Kanalnetzes in Lage und Höhe vermessen. Die Zu- und Abläufe wurden aufgenommen und in ihren Durchmessern bestimmt. Auf Grundlage der Aufnahme vor Ort, alten Plänen und Recherchen in der Stadtverwaltung wurde der Bestandsplan erstellt. Bauwerke Im Stadtteil Echenbrunn und in Gundelfingen befinden sich mehrere Bauwerke der Kanalisation. Hierzu gehören, vier HPC, Mai 2011 Stauraumkanäle für Mischwasser, ein Durchlaufbecken, mehrere Schmutzwasserpumpwerke, ein Mischwasserpumpwerk und ein Regenwasserpumpwerk. Weiterhin sind Auslässe für Regenwasser, Auslässe für die Notüberläufe der im Mischwasser bestehenden Bauwerke – die das Regenwasser ungedrosselt in die Brenz und den Ölbach ableiten – und 3 Regenrückhalte- becken für Regenwasser vorhanden. Bei drei Einzugsgebieten wird das Regenwasser in Erdbecken geleitet. Erfassung der Pumpenkennwerte im Programm Die in Gundelfingen vorhandenen Rückhaltebecken (RUB) für Mischwasser verhindern einen Überstau im Mischwassersystem und leiten das Wasser gedrosselt in die Kläranlage Gundelfingen weiter. Die Notüberläufe dieser Rückhaltebecken werden teilweise in die Brenz weitergeleitet. Weiterhin bestehen drei, als Erdbecken ausgeführte Rückhalteräume (RRR) für Regenwasser, die teilweise Überläufe in Versickerungsgräben besitzen. GIS-Grundlagen Für die Berechnung des Regen- und Mischwassernetzes wurde gemäß den Vorgaben nach DWA A 118 das instationäre Berechnungsverfahren gewählt. Für die Durchführung der Berechnungen, wurde das Programm Hykas der Firma Rehm verwendet. Bedeutende Eingangsparameter für die Berechnung sind: Abflussbeiwert bzw. Befestigungsgrad, Größe der Einzugsgebiete und maßgebender Bemessungsregen. Abflussbeiwerte Der Spitzenabflussbeiwert ΨS wird nach Tabelle 6 DWA A 118 bestimmt. Er ist abhängig vom Befestigungsgrad, der Regenspende bei einer Dauer von 15 Minuten und der vorherrschenden mittleren Geländeneigung. Im Fall der Stadt Gundelfingen und dem Stadtteil Echenbrunn liegt die mittlere Geländeneigung zwischen 1 % – 3 %. Die Regenabflussspende bei einer Regendauer von 15 Minuten entspricht bei einem 2-jährigen Regenereignis 146,6 l/s*ha. Für die Berechnung wurden durchschnittliche Befestigungsgrade ermittelt. Hierfür wurden exemplarisch mehrere, jeweils ein Hektar große Flächen detailliert in ihre Teilflächen aufgeschlüsselt. Im Ergebnis werden nachfolgen typische Befestigungsgrade (B) und die daraus folgenden Spitzenabflussbeiwerte dargestellt. Grünflächen B = 5 % ΨS = 0,05 Asphaltflächen B = 95 % ΨS = 0,91 Trenngebiet B = 17 % ΨS = 0,33 Mischgebiet B = 21 % ΨS = 0,36 Stadtzentrum B = 35 % ΨS = 0,46 Maßgebender Bemessungsregen Der maßgebende Bemessungsregen wurde aus dem KOSTRA Atlas 2000 entnommen. Für das Regenwassernetz wurde nach DWA A 118 ein 2-jähriges Regenereignis und für die Dimensionierung der Regenüberlaufbecken ein 5-jähriges Ereignis
herangezogen. Die Überflutungshäufigkeit liegt nach DWA A 118 bei n = 30 Jahren und der Trockenwetterabfluss beläuft sich auf ca. 47 l/s. Hydraulikprogramm Bestehende Verhältnisse Regenwasser Die Berechnungen des Bestands haben ergeben, dass das Regenwassernetz sowie das Mischwassernetz teilweise überlastet sind. Beim Hauptsammler aus dem Stadtkern (Ei-Profil DN900/1350) tritt eine rechnerische Auslastung von ca. 150 % auf. In diesem Bereich wurde nach Auskunft der Stadt Gundelfingen bisher kein Wasseraustritt auf den Straßenraum beobachtet, sodass es aktuell keine Hinweise auf eine Überflutung gibt. Die Mischwasserhaltungen ausgehend vom Ortsteil Echenbrunn bis zur Kläranlage Gundelfingen sind laut Kläranlagenmitarbeiter bei Regenwasser teilweise so überlastet, dass sich ein Rückstau in den Schächten bis auf die Geländeoberkante einstellt und teilweise Wasser über die Schächte in den Straßenraum austritt. Hier gibt es demnach keine konkreten Hinweise auf eine Überflutung. Das austretende Wasser in diesem Bereich fließt in die angrenzenden Wälder und versickert dort. Eine Beeinträchtigung von Gebäuden trat bisher nicht ein. Des Weiteren wurden im restlichen Stadtteil keine Beobachtungen gemacht, dass Wasser aus den Schächten in den Straßenraum austritt. Das Risiko, dass aufgestautes Wasser aus den Schächten in den Straßenraum austritt wird in Gundelfingen aus bisherigen Beobachtungen heraus als gering eingeschätzt. Die Überlastungen im Regenfall sollten jedoch reduziert werden, um Überflutungen im Innenstadtbereich zukünftig zu vermeiden. Bestehende Verhältnisse Schmutzwasser Das anfallende Schmutzwasser wird weitgehend im Freispiegelgefälle entwässert. Teilweise sind Pumpwerke mit kurzen Druckleitungen zum Höhenausgleich integriert. Berechnungsgrundlage Die gesamte Einwohnerzahl der Stadt Gundelfingen betrug 2008 rd. 8.000 Einwohner (durchschnittlicher Wasserverbrauch 124 l/d*E), die prozentual auf die Größe des Einzuggebiets aufgeteilt wurden. Das Schmutzwasserentsorgungssystem wurde mit einer Zuwachsrate von 5 % pro Jahr betrachtet. Nach Auskunft der Stadt Gundelfingen beträgt der Fremdwasseranteil für das gesamte Stadtgebiet 24 % des Kläranlagenzulaufes. Die industrielle Schmutzwasserfracht in Gundelfingen liegt nach Angaben des Kläranlagenpersonals bei 20–30 % des Kläranlagenzulaufes (entspricht einer Schmutzwasserfracht von ca. 1,2 l/s*ha). Der Stundenansatz für die nachfolgenden Berechnungen liegt nach DWA A 118 zwischen 1/8 (ländliche Gebiete) und 1/16 (Großstädte). Für Gundelfingen wurde ein Stundenansatz von 1/12 herangezogen. Diese Aufteilung des Abflusses dient dazu, das anfallende Schmutzwasser realitätsnah auf den Tag (24 h) zu verteilen und verhindert eine Unterdimensionierung bzw. Überlastung der Haltungen. Die hydraulische Berechnung des Schmutzwassernetzes ergab keine Überlastung. Der Mindestdurchmesser nach DWA A 118 von DN 200 für Schmutzwasserleitungen wurde allerdings nur teilweise eingehalten. Zusammenfassung und Empfehlung Das Trinkwasser- und Abwassernetz der Stadt Gundelfingen wurde durch Vermessung aufgenommen. Die Daten wurden für ein Geoinformationssystem, hier Magellan mit dem Auskunftstool Cubic, aufbereitet. Damit ist die Stadtverwaltung in der Lage, Titelthema über den Verlauf der Trinkwasser- und Abwasserleitungen Auskunft zu geben. Hinterlegt sind weiterhin Daten über Leitungsmaterial, Dimension und Gefälle, etc. Dabei kann bereits im GIS eine logische Prüfung der Daten erfolgen, z. B. wird eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn der Rohrdurchmesser entlang der Fließstrecke abnimmt. Die Haltung der Daten in einer Datenbank ermöglicht jede nur denkbare Auswertung der Daten. Es ergab sich vor dem Hintergrund der Regenwassereinleitung in die Vorfluter die Notwendigkeit, das Kanalnetz zu überrechnen. Die Berechnungen erfolgen mit spezieller Software, die die Verhältnisse im Netz simuliert. Die Daten konnten ohne weitere Aufbereitung aus dem GIS übernommen und einer Berechnung zugeführt werden. So konnte in kurzer Zeit errechnet werden, wo die Rohrdimensionen oder das Gefälle verändert werden müssen, um einen geordneten Abfluss des Abwassers zu gewährleisten. Für die hydraulische Überrechnung des Kanalnetzes wurde das instationäre Verfahren herangezogen. Im Bestandsnetz ergab sich eine Auslastung von ca. 30 % im Regen- und Mischwassernetz. Im Schmutzwassernetz war keine Überlastung festzustellen. Das Ergebnis der Prognose- rechnung ist nahezu deckungsgleich mit den Auslastungen aus der Bestandsrechnung. Die bei der Datenaufbereitung gesparte Zeit konnte darauf verwendet werden, unterschiedliche Sanierungs- und Vereinfachungsvarianten zu berechnen. Im Ergebnis bekommt die Stadt Gundelfingen zukünftig ein optimiertes Kanalnetz, das mit geringst möglichen Kosten unterhalten und betrieben werden kann. Der Kunde erhält ein zusammenhängendes Kanalkataster mit allen daran gekoppelten Systemparametern und den sich aus den Berechnungen ergebenden Schwachstellen. Aufgrund eines solchen Kanalkatasters kann eine auf das System abgestimmte Sanierungsplanung erarbeitet werden. Dr.-Ing. Oliver Kemmesies okemmesies@hpc-ag.de Claus Friedewold cfriedewold@hpc-ag.de www.hpc.ag 9
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Seite 3 und 4: In dieser Ausgabe 2 Editorial 4 Unt
Seite 5 und 6: Richtlinien und Regelwerke Wesentli
Seite 7: GIS-basierte Kanalinformationssyste
Seite 11 und 12: GIS als Datenpool, Planungsinstrume
Seite 13 und 14: Info-Anforderung per Fax (09080) 99
Seite 15 und 16: Was beeinflusst den Wert von Haus u

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