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Wasserbedarf - Abwasseranfall

Wasserbedarf - Abwasseranfall. Ziele: Sie verstehen den Zusammenhang zwischen Wasserbedarf und Abwasseranfall Sie kennen die Lastfälle und deren Begründung Sie können einfache Lastfälle berechnen Sie kennen grobe Richtwerte. Herkunft des Abwassers, 1981. Fremdwasser 40%. Regenwasser

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Wasserbedarf - Abwasseranfall

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Presentation Transcript

  1. Wasserbedarf - Abwasseranfall • Ziele: • Sie verstehen den Zusammenhang zwischen Wasserbedarf und Abwasseranfall • Sie kennen die Lastfälle und deren Begründung • Sie können einfache Lastfälle berechnen • Sie kennen grobe Richtwerte

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

  3. Wasserbedarf,Abwasseranfall Abwasseranfall = Trinkwasserauslieferung - Verluste in den Leitungen - Bewässerung von Gärten - Verbrauch (Landwirtschaft, Bau, Brunnen, …) + Eigenförderung der Industrie + Fremdwasser + Regenwasser - Versickerung - Verluste von Kanälen

  4. 280 260 Dauerkurve 240 220 200 180 160 140 120 100 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monat 1991 Wasserabgabe in der Stadt Zürich in 1000 m3 d-1

  5. Wasserabgabe in 1000 m3 d-1 März April Mai 1991

  6. Tagesgang des Wasserverbrauchestypische Verhältnisse in der Schweiz Verhältnis fh(t) = Qh / Qd ländlich städtisch Uhrzeit

  7. Spezifischer Wasserverbrauch m3 E-1 d-1 1976 1.0 1000 Tendenz fallend Maximaler Tag 0.8 800 0.6 600 0.4 400 Mittlerer Tag 0.2 200 0.0 0 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

  8. Extremwertfaktoren fd, fh Qd = Tagesmittelwert, nur als Tagessumme messbar Qh = Momentanwert, direkt messbar fd = Jahresgang der Tagessumme, relativ zum Jahresmittel fh = Tagesgang des Verbrauches, relativ zur Tagessumme Dimensionierungswassermenge für Produktion bei Tagesausgleich Dimensionierungswassermenge für Verteilung

  9. Wie gross ist fd,max für das Jahr 1991 in der Stadt Zürich? Grundlage: Mittelwert ist 192‘000 m3 d-1268/192 = 1.4 Wie gross ist fh,max in einer ländlichen Gemeinde? 0.087×24 = 2.09

  10. Drucklinie Zwischenspeicher im Hause Wie gross ist fd,max, fh,max?

  11. Extremwertfaktoren fd,max, fh,max 6 5 fd,max× fh,max 4 3 fd,max 2 1 0 1000 10000 100000 1000000 Belieferte Einwohner Extremwertfaktoren für Trinkwasser DVGW W410 1995

  12. Maximaler Wasserbedarf einer Kleinstadt Berechnen Sie Qh,max,max für eine Stadt mit 20’000 Einwohner. Wasserverbrauch im Mittel: qd,m = 0.3 m3 E-1 d-1 Qh,max,max = 0.3×20’000×4=6’000×4=24’000m3d-1=0.28m3s-1

  13. Lastfälle der Wasserversorgung Wasserversorgung: 'Jederzeit' genügend hygienisch einwandfreies Trinkwasser mit genügendem Druck zur Verfügung stellen Feuerwehr: Zusätzlich genügend Wasser für die Bedürfnisse der Feuerwehr bereitstellen, grösstes Risiko abdecken

  14. Trinkwasser ist ein LebensmittelEs ist deshalb durch Barrieren von der Umwelt abgeschlossen: • Schutzzonen um Fassungsbauwerke • Gestaltung der Bauwerke • Aufbereitung • Sicherung der Anlagen • Betriebsdruck

  15. Planungshorizont • Leitungen 40 - 80 Jahre • Speicher 20 - 40 Jahre • Aufbereitung 15 - 40 Jahre • Ressourcen (Grundwasser) > 50 Jahre

  16. Reduktion des Wasserverbrauchs

  17. Wasserbedarf Trinkwasser Regenwasser Aktivität / E d / E d / E d l l l Toilettenspülung 59 - 59 Baden / Duschen 58 58 - Wäsche 18 - 18 Körperpflege 11 11 - Geschirrspülen 11 11 - Garten 9 - 9 Trinken, Kochen 5 5 - Putzen 5 5 - Autowaschen 4 - 4 Total 180 90 90 Substitution von Trinkwasser Statistik BUWAL 1984

  18. Entwicklungsprognosen • Bevölkerungswachstum (Abnahme) • Änderung in den Industriegebieten • Entwicklung des spezifischen Verbrauches,Wassersparende Massnahmen • Entwicklung im saisonalen Gang • Veränderung des Tagesganges(z.B. Bewässerungsverbot)

  19. 150000 100000 50000 0 Jahresgang des Abwasseranfalles Abwasseranfall Qd in m3 d-1 Niederschlag in mm d-1 0 40 80 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

  20. Summenhäufigkeit des Abwasseranfalles % der Werte 100 Qd,80% = 45’000 m3 d-1 80 60 Mittelwert: Qd,m = 35’700 m3 d-1 40 20 0 0 50'000 100'000 150'000 Abwassermenge Qd in m3 d-1

  21. % der Werte 100 rd,80% = 5.6 mm d-1 80 60 rd,50% = 0.1mm d-1 40 Mittelwert: rd,m = 3.3 mm d-1 20 0 0 20 40 60 80 100 Niederschlag, Tagessumme in mm d-1 Summenhäufigkeit des Niederschlages

  22. 0 4 8 12 16 20 24 Tagesgang des Abwasseranfalles Q in L3 T-1 QARA 2.00 Reserve für Regenwasser QRW QTW,h,max QTW,80% 1.00 Schmutzwasser, QSW Fremdwasser, QFW 0.00 Uhrzeit

  23. Q = 2 × Q × f ARA d , 80% h , max Q = 2 × Q × f + Q ARA SW , d , 85% SW , h , max FW Dimensionierungswassermengeder Kläranlage: QARA Schweiz: Deutschland

  24. Abwassermengen TW Trockenwetteranfall SW Schmutzwasser FW Fremdwasser H Haushalt und Kleingewerbe I Industrie und Gewerbe

  25. Siedlungsentwässerung ARA RÜB

  26. 100 QTW 10 h / a Siedlungsentwässerung 2 QTW 20 QTW ARA 200 h / a RÜB 2 QTW 8600 h / a 50 h / a Dimensionierungswassermengen

  27. Q d,max Q h,max Typische Werte 1000 10’000 100’000 Einwohner Wasserversorgung 3 -1 Spitzentag: m d 800 8’000 80’000 3 -1 Tagesspitze: m s 0.02 0.15 1.2 mm 250 400 1000 Hauptleitung Æ 3 -1 Bedarf Feuerwehr m s 0.03 0.1 0.1 3 Löschreserve m 200 800 - Abwasser 3 -1 mittl. Tagesanfall m d 400 4’000 40’000 3 -1 Tagesspitze: QTW m s 0.01 0.09 0.8 3 -1 max. Regenwasser m s 1 7.5 50 2 m 1 2 20 m Kanal Æ

  28. Lastfall Feuerwehr • Ziel:Grenzkosten der Erweiterung der Wasserversorgung = Grenzkosten (Schaden) von Mangel an Löschwasser • Annahmen:Brandfall mit einer Dauer von 3 hmit Wasserbedarf QFeurwehr • Kritischer Lastfall:Wasserbedarf der Feuerwehr trifft zusammen mit hohem Wasserbedarf der Konsumenten • Fragestellung:Von welchem Wasserbedarf soll ausgegangen werden?

  29. Lastfall Feuerwehr • Eine detaillierte Risikoabschätzung würde den Rahmen dieser Vorlesung sprengen. • Frage:Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist ein Brand ein extremes Ereignis und fällt mit einem extremen Wasserbedarf zusammen? • Annahmen:Brand und Trinkwasserbedarf sind nicht korreliert.Jeder 6. Brand ist ein extremes Ereignis WB,ext = 1 / 6und dauert 3 h tB,ext = 3 hExtremer Wasserbedarf dauert 1 h pro Tag: th = 1 h

  30. Lastfall Feuerwehr • Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit Wh, dass an einem Tag an dem ein Brandfall eintritt, der maximale Wasserbedarf Qh,max und der Brandfall sich überlagern? • Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Brand auf einen Tag mit höchstem (Wd,max) oder mindestens mittlerem Wasserbedarf (Wd,m) fällt? Wd,max = 1 / 365 Wd,m = 180 / 365 = 1/2

  31. Lastfall Feuerwehr • Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein extremer Brand mit maximalem Tagesbedarf und der Tagesspitze des Bedarfes zusammenfallen?Wh,max,max × WB,ext = Wh,max× Wd,max × WB,ext = 1/6 × 1/365 × 1/6 = 1 / 13‘000Nur bei jedem 13‘000. Brand wird die verfügbare Wassermenge wirklich beansprucht, wenn Qdim = Qh,max,max + QFeuerwehr • Häufig wird von einem kleineren Wasserbedarf ausgegangen: Qdim = Qh,m,max + QFeuerwehrDie Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Brand für ca. 1 h nicht genügend Wasser zur Verfügung steht, beträgt dann ca. 5%.

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