Siedlungsentwässerung Ziele

1. SiedlungsentwässerungZiele • Überblick über das Gesamtsystem • Grundlagen der Siedlungshydrologie • Aufgaben und technische Lösungen • Einfachen Dimensionierungsverfahren • Zukünftige Entwicklung

2. Siedlungsentwässerung • Sytemabgrenzung, Begriff Abwasser • Ziele und Aufgaben der Siedlungsentwässerung Siedlungshydrologie • Elemente der Siedlungshydrologie • Charakterisierung von Regenereignissen

3. Regen Landwirt- schaft Quelle Reservoir Industrie Deponie Schlamm- behandlung Siedlung Aufbereitung Regen- becken Kläranlage See Versi- ckerung Meteor- wasser Grund- wasser Vorflut

4. Aufgabe der Siedlungsentwässerung Verschmutztes und unverschmutztes Abwasser aus den Siedlungen ableiten und dabei die Siedlungshygieneund den Hochwasserschutz gewährleisten. • Natürliche hydrologische Bedingungen wenig verändern • Gewässer nicht übermässig belasten • Zuverlässig und kostengünstig

5. Regen Wasser- versorgung Siedlungs- entwässerung Wertschöpfung in der Siedlungswasserwirtschaft Abwasser- Ableitung und Reinigung Meteorwasserableitung Drainage

6. Regen Versickerung Grundwasser Siedlung Mischwasserkanal ARA Entlastung RÜB Bade- anstalt Meteorwasserkanal Vorflut

7. Regenintensität in l s-1 ha-1 ungereinigt entlastet 95% 30 Hochwasserentlastung Dauer- kurve der Regen- intensität 15 Im Regen- überlaufbecken teilweise geklärt 15 Regenhöhe in % 10 60% 2 QTW, Kanalüberlauf Schmutzwasser Jahresmittel QTW 30% 0 0 200 400 600 800 1000 8760 In ARA gereinigt Stunden pro Jahr

8. Abwasser Das durch häuslichen, industriellen oder sonstigen Gebrauch veränderte Wasser, ferner das in der Kanalisation stetig damit abfliessende Wasser, sowie das von bebauten oder befestigten Flächen abfliessende Niederschlagswasser. GSchG, Art. 4

9. Verschmutztes Abwasser Abwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt, verunreinigen kann. GSchG Gewässer: Wasser und Gewässerbett mit Sohle und Böschung sowie die tierische und pflanzliche Besiedlung. Grundwasser, Grundwasserleiter, Grundwasserstauer und Deckschicht. Verunreinigung: Nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderung des Wassers.

10. Fremdwasser Anteil des abgeleiteten Abwassers, der stetig anfällt und nicht verschmutzt ist. Fremdwasser könnte direkt in die Vorflut eingeleitet werden. • Eingedolte Bäche • Überläufe von Reservoiren und Brunnenstuben • Abläufe von laufenden Brunnen • Drainage- und Sickerwasser • Kühlwasser

11. Fremdwasseranfall(Trockenwetter) Fracht: TKN(t) / TKNMittel 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 0.5 1 1.5 Abwasseranfall: Q(t) / QMittel Fremdwasseranteil ca. 0.3 × QMittel

12. Abwasser muss aus Siedlungen abgeleitet werden. Verschmutztes Abwasser kann ein Gewässer verunreinigen. Es muss gereinigt werden. Unverschmutztes Abwasser kann ein Gewässer nicht verunreinigen. Es kann und soll unverändert in ein Gewässer eingeleitet werden.

13. Zeitkonstanten • Regenwasseranfall 5 Minuten • Fliesszeit zur ARA 1 Stunde • Belastungsvariation ARA 1 Tag • Hydraulische Überlastung ARA 1 Woche • Mischwasserentlastung 1 Monat • Kanalüberlastung 5 Jahre • Lebenserwartung 80 Jahre

14. Prozesse der Siedlungsentwässerung • Abwasserproduktion: Abwassermenge, Schmutzstoffe • Transportieren: Sammeln, ableiten und auftrennen • Retention: Eingriff in zeitliche Dynamik • Reinigung: Abtrennen von Schmutzstoffen • Rückgabe: Einleitung und Versickerung

15. SiedlungshydrologieBildung von Abflüssen als Folge von Niederschlägen, Drainage • Niederschlag: Regen, Schnee • Abflussbildung: Benetzen, Verdunsten, Füllen von Mulden, Versickern, Abfliessen, (Schneeschmelze), Drainage • Abflusskonzentration: Zusammenführen des Abflusses • Abwassertransport: Kanalisation, Hydraulik

16. 20 15 10 5 0 0 20 40 60 Regenintensität in mm s-1 Niederschlag Regendauer min Verdunstung Abflussbildung Abfluss Versickerung

17. Grundstück Entwässerung zur Kanalisation Abfluss- konzentration Abwasser- Transport Kanalisation

18. Abflussbildung Verwehungen Verdunstung Niederschlags- intensität Muldenfüllung Be- netz- ung Oberflächen- abfluss Versickerung Regendauer

19. Regenmessgeräte Niederschlagswaage elektronische Messwippe Waage Data- logger Data- logger

20. Charakterisierung von Regen Historische, reale Ereignisse, gefallene Regen • Zeitlicher Verlauf der Regenintensität • Örtlicher Verlauf der Regenintensität • Statistische Charakterisierung von Eigenschaften von Regen und Regenabschnitten • Modellereignisse mit bestimmten Eigenschaften Modellereignisse

21. Beispiel einer Regenauswertung Regenintensität in l s-1 ha-1 Gemessene Regenganglinie 400 300 Blockregen mit 10 min Abschnitt- Dauer 200 100 0 0 5 10 15 20 25 Regendauer in min

22. 500 20 a 400 10 a 5 a 300 2 a 1 a 200 0.5 a 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Regenabschnittdauerkurve für Zürich Regenintensität in l s-1 ha-1 Jährlichkeit z Regenabschnitt: Dauer in Minuten

23. 15 + B r ( T , z ) = G × × ( 1 + C × log ( z )) 10 T + B Regenintensität nach Hörler Rhein r = Regenintensität in l s-1ha-1 T = Dauer des Regenabschnittes in Minuten z = Wiederkehrintervall in a G = Grundzahl in l s-1ha-1 Intensität mit T = 15 min, z = 1 a B = Ortskonstante in min C = Ortskonstante -

24. Regenintensität nach Hörler und Rhein 15 + B r ( T , z ) = G × × ( 1 + C × log ( z )) 10 T + B K ( z ) r ( T , z ) = T + B

25. Bern Davos Locarno Sion Zürich Ortskonstanten für die Schweiz Ortskonstante K(z) in l min ha-1 s-1 B G C H -1 Wiederkehrintervall z (Jahre) min - mma -1 -1 l s ha 1 2 5 10 4000 4984 6484 7796 12 148 0.95 1028 1950 2438 3159 3762 10 78 0.93 999 7068 8446 10418 12044 23 186 0.69 1822 1050 1360 1780 2160 6 50 1.06 588 3036 3664 4569 5313 8 132 0.75 1044 4000 l min ha-1 s-1 = 24 mm H = Jahresniederschlag im mm a-1

26. Regen in Fehraltorf, 1991 Niederschlagshöhe in mm 25 20 15 10 5 0 0 60 120 180 240 300 Dauer des Niederschlags in Minuten

27. Mittlere Regenintensität in l s-1 ha-1 Niederschlagshöhe in mm 100 50 20 100 10 5 2 10 1 1 10 100 1000 Dauer des Niederschlags in Minuten Regen in Fehraltorf, 1991

28. Regen in Zürich MZA, 1901 - 1975 Mittlere Regenintensität in mm h-1 1000 100 50 Jahre 10 Jahre 2.33 Jahre 10 1 0.1 0.1 1 10 100 1000 10000 Messintervall in h

29. Hauptwindrichtung bei Starkniederschlägen in Zürich Nord- wind 17% verschiedene Wind- richtungen 17% Westwind 36% Ostwind 6% Südwind 24%

30. Gebietsniederschlag und Punktmessung Beispiel: Lund Schweden rMittel / rmax Regen- dauer T 1 60 Min 0.9 30 Min 0.8 15 Min 0.7 5 Min 0.6 1 Min 0.5 0.4 0 5 10 15 20 25 Einzugsgebiet in km2

31. Mischsystem Versickerung Trenn- system ARA RÜB Elemente der Siedlungsentwässerung

32. Herkunft des Abwassers, 1981 Fremdwasser 40% Regenwasser 15% Haushalt und Kleingewerbe 25% Industrielle Abwässer 20% BUWAL 1981

33. Hochwasser in Luzern Sintflutartige Regenfälle haben am Mittwochabend im Grossraum Luzern zahlreiche Gebiete unter Wasser gesetzt. Die Schweizerische Meteorologische Anstalt verzeichnete vor allem in Luzern spektakuläre Niederschlagswerte: Von Mittwochnachmittag bis Donnerstagfrüh fielen 72 Liter Regen pro Quadratmeter. Das war fast die Hälfte der Menge, die durchschnittlich im Monat Juni gemessen wird. 46 Liter fielen am späteren Mittwochnachmittag innerhalb bloss einer Stunde. Tagesanzeiger, 25.6.1993

34. Meterhohe Fontänen in den Strassen Nach Angaben der Polizei wurde niemand verletzt,doch ist der Sachschaden beträchtlich. Die Kanalisation vermochte in Luzern und den Vorortsgemeinden Kriens und Horw das Wasser nicht zu schlucken. Strassen verwandelten sich in Sturzbäche, Schachtdeckel wurden angehoben und weggeschwemmt. Mitten in den Fahrbahnen spritzten meterhoch Fontänen. Tagesanzeiger, 25.6.1993