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Überflutungsnachweis - Kopplung Oberfläche und Kanalsystem

Bisherige Verfahren gingen immer von einem freien und verlustlosen Aus- bzw. Einlauf aus bzw. in das Kanalsystem aus, was aber der Erfahrung widerspricht. So stellt zum Beispiel beim Wasseraustritt aus dem Kanal der Kanaldeckel einen Widerstand für das Wasser dar. Und beim Wassereintritt ist das Eintrittsvolumen abhängig von der Größe und Lage der Einlaufquerschnitte, von der Neigung des Geländes und von der Geschwindigkeit und dem Höhenstand des Wassers auf der Oberfläche. Wasser, das aus dem Schacht herausläuft, wird von bisherigen Verfahren in einem virtuellen Straßenspeicher oberirdisch gehalten. Sobald es der Belastungszustand der Kanalisation erlaubt, läuft das ganze gespeicherte Wasser am gleichen Ort, wo es herausgeflossen ist, wieder in das Kanalsystem hinein. Die Fließwege an der Oberfläche konnten nicht berücksichtigt werden.

Überflutungsnachweis - Kopplung Oberfläche und Kanalsystem
bidirektionale Kopplung von Oberfläche und Kanalsystem

Für die Überflutungsprüfung dürfen die beiden Teile Oberflächenabfluss und Abfluss im Kanal nicht getrennt berechnet werden, sondern müssen als ein zusammenhängendes System untersucht werden, bei dem ein ständiger Wasseraustausch zwischen dem eindimensional berechneten Kanalabfluss und dem zweidimensional berechneten Oberflächenabfluss über Schachtdeckel und Sinkkästen möglich ist. Dieses Verfahren nennt man vollständige bidirektionale Kopplung.

Verlustansätze

Mit verschiedenen Verlustansätzen bei der Berechnung vom Wasseraustausch zwischen Kanal und Oberfläche (z. B. bei Überflutungen) kann man auf unterschiedliche Ergebnisse kommen. Um herauszufinden, wie groß dieser Einfluss der verschiedenen Verlustansätze ist, wurde für ein repräsentatives Kanalnetz jeweils eine Überflutungsberechnung mit drei verschiedenen Ansätzen gemacht: mit der klassischen hydrodynamischen Kanalnetzberechnung , mit bi-direktionaler Kopplung zur hydrodynamischen Oberflächenabflussberechnung mit freiem Ein- und Auslauf, und mit den Verlustansätzen nach der Überfall- und Energieformel.

Überflutungsnachweis - Einflass auf Überflutung
Einfluss der Verlustansätze auf die Überflutung

Die Ergebnisse zeigen, dass nach dem klassischen Ansatz lediglich die Schächte im Südosten des Gebietes überstauen (rote Schächte - Abb. Einfluss der Verlustansätze auf die Überflutung). Bei der erweiterten Betrachtung mit gekoppeltem Oberflächenabfluss und freiem Ein- und Auslauf zeigt sich schon ein stark verändertes Überflutungsgebiet. Durch den freien Wassereintritt und das verfügbare Kanalvolumen am nördlichen Schacht wird fast das komplette Oberflächenwasser an dieser Stelle wieder in den Kanal eingeleitet. In der verlustbehafteten Betrachtung tritt Wasser wegen dem reduzierten Ein- und Auslaufvermögen in das nördliche Grundstück ein und erreicht schadensrelevante Wasserstände im Bereich der dort liegenden Gebäude. Außerdem verändert sich die Anzahl und Position von überstauenden Schächten signifikant.