Wir simulieren für Sie auch die Schmutzfracht mit der Software SMUSI

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Wir simulieren für Sie auch die Schmutzfracht mit der Software SMUSI

Hier ein Auszug aus dem Gutachten unseres Mitarbeiters Herrn Eichhorn für die Stadt Schlüchtern als Beweis dafür, dass wir so etwas auch beherrschen:

1 Dimensionierung mittels Simulationsmodell „SMUSI“

Die Aufgabe der Regenüberlaufbauwerke besteht entsprechend der Ausführungen in Gliederungspunkt 2 darin, im Niederschlagsfall Teile des anfallenden Regenwassers in die Vorflut zu entlasten.

Um das Gewässer hinreichend zu schützen, erfolgt die Vorhaltung von Speichervolumina mit dem Ziel, den Großteil der Schmutzfrachten im Kanalsystem zu belassen und zur Kläranlage zu führen, so dass nur noch gering verschmutztes Niederschlagswasser entlastet wird.

Für die Bemessung derartiger Überlaufbauwerke existieren seit langem empirische Ansätze, die für einzelne Bauwerke bzw. Direkteinzugsgebiete dieser Becken i.d.R. hinreichend gute Ergebnisse liefern.

Schwieriger und komplizierter wird eine solche Bemessung vor allem aber dann, wenn, wie im Fall Schlüchtern, eine große Anzahl derartiger Bauwerke in „Reihe geschaltet“ sind und die zurückgehaltenen Frachten eines oben liegenden Bauwerks an den Trennbauwerken der unterhalb liegenden Becken bzw. Überläufe erneut zur Entlastung gelangen können.

Das für die RÜB-Berechnung maßgebende ATV-Arbeitsblatt A 128 legt diesbezüglich eine Reihe von Grenzen fest, bei deren Überschreitung der Planer dann gefordert ist, die Beckengrößen mittels eines Nachweis- bzw. Simulationsverfahrens zu ermitteln bzw. zu überprüfen.

Das Simulationsmodell „SMUSI“ [1] als solches ist dabei zunächst kein Bemessungsprogramm für Überlaufbauwerke, sondern wurde als Nachweisverfahren konzipiert, d. h. es erlaubt die Simulation des Schmutzfrachteintrages[2] bei vorgegebenen Kenndaten (Volumen; Drosselabflüsse…) der Überlaufbauwerke. Eine Anwendung als Planungsinstrument ist aber dennoch möglich, indem anhand gesetzter Zielgrößen (zulässige Schmutzfrachtentlastung) für das Gesamtgebiet oder von Teileinzugsgebieten eine iterative Ermittlung der benötigten Beckenvolumina vorgenommen wird.

Die zu erreichenden Zielgrößen (bei der Entlastung) werden durch die Fachbehörde entsprechend der zulässigen Gewässerbelastung vorgegeben bzw. orientieren sich an den Regeln der Technik bei der Mischwasserbehandlung.

Im Bundesland Hessen gilt für die Mischwasserbehandlung, dass die a.a.R.d.T. – neu Stand der Technik – dann eingehalten sind bzw. erreicht werden, wenn neben der A 128 auch die Schmutzfracht mit dem Modell „SMUSI“ simuliert wird und die Ergebnisse der Simulation entsprechend berücksichtigt werden.

Für das Bundesland Hessen gilt, dass der Schmutzfrachteintrag von 250 kg CSB/ha Ared über die Summe (im Mittel) aller Entlastungen vor der biologischen Reinigungsstufe unterschritten werden sollte.

Das ist ein wichtiger Zielparameter.

Für die Stadt Schlüchtern wurde nach Auskunft der Stadtverwaltung und des Wasserwirtschaftsamtes keine Verschärfung der Entlastungsvorgaben festgesetzt. Somit gelten o. g. Standardvorgaben (250 kg CSB/ha Ared).

2  Bearbeitungsverlauf/Prüfmodus

Im Folgenden werden Hinweise zum Prüfverlauf bzw. zur Herangehensweise vermittelt.

Durch die Stadt Schlüchtern wurden umfangreiche und qualitativ gute Unterlagen zur Durchführung der Plausibilitätsprüfung zur Verfügung gestellt.

Dies betrifft sowohl die zu prüfenden Berechnungsunterlagen als auch die erforderlichen Vergleichsunterlagen über Kanalbestand, Kanalisationskonzept und aktuellen Primärdaten [3].

Zunächst wurden die Unterlagen über Kanalbestand und Kanalisationskonzept gesichtet, um die zur Verfügung gestellten Planungsunterlagen auf die logische Übereinstimmung mit den technischen Gegebenheiten des Einzugsgebietes/des Netzes prüfen zu können.

Nach der Einarbeitung in die grundlegende Netzstruktur des Entsorgungsgebietes erfolgte die Plausibilitätsanalyse der den SMUSI-Läufen zu Grunde liegenden Systemlogik, d. h. der Bauwerksanordnung und -zahl bzw. der Verknüpfung der einzelnen technischen Elemente sowie der Einzugsgebiete.

In den weiteren Arbeitsschritten wurde eine detaillierte Plausibilitätsprüfung der für die Berechnungen relevanten Grundlagen/Eingabedaten vorgenommen.

Aus den zu prüfenden Unterlagen wurde ersichtlich, dass – einhergehend mit dem Bau- und Sanierungsfortschritt im Entsorgungsbereich – durch das ausführende Büro eine kontinuierliche Fortschreibung der Berechnungen sowie eine immer detailliertere Erfassung von Eingabedaten (z. B. im Hinblick auf den spezifischen Abwasseranfall) vorgenommen wurde.

Zur Plausibilitätsprüfung der Eingabedaten dienten einerseits durch die Stadt übergebene Unterlagen als auch ein Vergleich mit Erfahrungs- und Literaturwerten.

Die Einwohnerzahlen wurden im Rahmen der Plausibilitätsprüfung beispielsweise mit den aktuellen Einwohnermeldezahlen verglichen und die Ansätze für spezifische Schmutz- und Fremdwasserspenden mit Literaturwerten auf ihre Plausibilität geprüft.
Die maßgebenden Flächenansätze wurden auf Basis von Lageplänen und Ortsbegehungen (Stichproben) kontrolliert.

Die in den Berechnungen eingeflossenen Prognosen mussten dabei weitgehend mit dem Flächennutzungsplan des zu prüfenden Bereiches Übereinstimmung zeigen.

Weiterhin wurden die Simulationsbedingungen und -einstellungen auf eine logische Übereinstimmung mit den Gegebenheiten des Untersuchungsgebietes überprüft.

Die übergebenen (aktuellsten) Eingabedaten wurden ebenfalls einer Plausibilitätsprüfung unterzogen und schrittweise in die Vergleichssimulation mit der aktuellen Programmversion SMUSI 4.00r integriert.

Dabei konnte die innere Systemlogik und die rechnerische Plausibilität überprüft werden.

Im Ergebnis wurde festgestellt, dass die Simulation zunächst nicht nachvollziehbar war.

Das wurde dem Auftraggeber bereits mitgeteilt.

Nach eingehender Analyse des Problems und nach einer Konsultation mit dem Programmentwickler wurde ein noch bis dahin unbekannter Fehler der genutzten Programmversion festgestellt, der bei einer zu hohen Anzahl der Datensätze (> 200) auftrat.

Nach Übergabe eines neuen Updates zur genutzten Programmversion durch die Universität Darmstadt, konnten die Simulationen schließlich nachvollzogen werden.

[1]
„Das Schmutzfrachtsimulationsmodell „SMUSI“ ist ein flächen- und komponentendetailliertes hydrologisch-deterministisches Niederschlagsabfluss- und Stofftransportmodell. Es ist als Langzeitsimulationsmodell konzipiert und berechnet die maßgebenden Kenngrößen zur gewässerorientierten Beurteilung der Wirkung von Entlastungsanlagen in bestehenden oder geplanten Entwässerungsnetzen“.
[2]
Die natürlichen (ereignisspezifischen) Vorgänge werden nicht exakt nachgebildet, sondern die Simulationsergebnisse beschreiben die den jeweiligen Planungsvarianten zuzuordnende Entlastungssituation durch eine Darstellung der im Jahresmittel an Regenentlastungen in den Vorfluter abgeschlagenen bzw. zur Kläranlage weitergeleiteten Stofffrachten und -konzentrationen.
[3]
wie z. B. der Einwohnermeldezahlen des Jahres 2000

Werdau, den 05.02.2003