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Gemeinde Dürrlauingen Ortsteil Mönstetten Landkreis Günzburg Antrag auf Erteilung einer gehobenen wasserrechtlichen Erlaubnis nach § 15 WHG für das Einleiten von Abwasser aus der Misch- und Regenwasserkanalisation in den Weiherbach H YDROTECHNIK Vorhabensträger: Dürrlauingen, den ....................... (Stempel, Unterschrift) aufgestellt: Neusäß, 07.03.2018 Projekt-Nr. 114732 SSTE/COEN Steinbacher-Consult Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Richard-Wagner-Straße 6 86356 Neusäß

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  • Gemeinde Dürrlauingen

    Ortsteil Mönstetten

    Landkreis Günzburg

    Antrag auf Erteilung einer gehobenen

    wasserrechtlichen Erlaubnis

    nach § 15 WHG

    für das Einleiten von Abwasser

    aus der Misch- und Regenwasserkanalisation

    in den Weiherbach

    H Y D R O T E C H N I K

    Vorhabensträger:

    Dürrlauingen, den .......................

    (Stempel, Unterschrift)

    aufgestellt:

    Neusäß, 07.03.2018

    Projekt-Nr. 114732

    SSTE/COEN

    Steinbacher-Consult

    Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG

    Richard-Wagner-Straße 6

    86356 Neusäß

  • Richard-Wagner-Straße 6, 86356 Neusäß Tel.: (08 21) 4 60 59-0 Fax.: (08 21) 4 60 59-99

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    Gemeinde Dürrlauingen

    Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis nach § 15 WHG für das Einleiten

    von Abwasser aus der Misch- und Regenwasserkanalisation in den Weiherbach

    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 2 von 41

    INHALTSVERZEICHNIS

    1. Berechnungs- und Bemessungsgrundlage .......................................................................... 6

    1.1 Aufgabenstellung .............................................................................................................. 6

    1.2 Berechnungsgrundlagen ................................................................................................... 6

    1.2.1 Gesetzliche Regelungen ........................................................................................ 6

    1.2.2 Richtlinien und Arbeitsblätter.................................................................................. 7

    1.2.3 EDV-Programme: ................................................................................................... 8

    1.3 Erläuterungen zum Niederschlags-Abfluss-Modell HYSTEM-EXTRAN ............................. 9

    1.4 Erläuterungen zum Niederschlags-Abfluss-Modell KOSIM .............................................. 10

    1.5 Zusammenspiel der Rechenmodelle ............................................................................... 12

    1.5.1 Bestandsberechnung ........................................................................................... 13

    1.5.2 Prognoseberechnung ........................................................................................... 13

    1.5.3 Sanierungsberechnung ........................................................................................ 13

    1.6 Niederschlagsbelastung .................................................................................................. 14

    1.6.1 Niederschlagshöhen ............................................................................................ 14

    1.6.2 Regenhäufigkeit ................................................................................................... 15

    1.6.3 Modellregen für die hydrodynamische Kanalnetzberechnung .............................. 15

    1.6.4 Regenreihe für die Schmutzfrachtberechnung ..................................................... 15

    1.6.5 Bemessung von Regenrückhaltebecken nach DWA-A 117 .................................. 15

    1.7 Daten der Sonderbauwerke ............................................................................................. 16

    1.8 Weitere Parameter .......................................................................................................... 16

    1.8.1 Betriebliche Rauigkeit (kb-Wert) ........................................................................... 16

    1.8.2 Geländeneigung .................................................................................................. 16

    1.8.3 Längste Fließzeiten in der Schmutzfrachtberechnung .......................................... 16

    1.9 Einfluss der Vorfluter ....................................................................................................... 16

    1.10 Definitionen ..................................................................................................................... 17

    2. Entwicklung der Einzugsflächen ......................................................................................... 18

    2.1 Kanaleinzugsgebiete und Entwässerungsverfahren in Mönstetten .................................. 18

    2.2 Ermittlung der Teilflächen und Befestigung ..................................................................... 19

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 3 von 41

    2.3 Außengebiete .................................................................................................................. 19

    2.4 Bauerwartungsflächen ..................................................................................................... 20

    2.5 Abflusswirksame Flächen im Prognose-Zustand ............................................................. 20

    3. Entwicklung der Einwohnerzahlen ...................................................................................... 22

    3.1 Aktuell angeschlossene Einwohner ................................................................................. 22

    3.2 Prognostizierte angeschlossene Einwohner .................................................................... 22

    4. Entwicklung der Trockenwetterabflüsse ............................................................................ 23

    4.1 Bestehender Trockenwetterabfluss zur Kläranlage.......................................................... 23

    4.1.1 Gesamter Kläranlagenzufluss .............................................................................. 23

    4.1.2 Fremdwasserzufluss ............................................................................................ 23

    4.1.3 Schmutzwasserabfluss ........................................................................................ 24

    4.1.4 Schmutzfrachtkonzentration ................................................................................. 25

    4.1.5 Stundenansatz ..................................................................................................... 25

    4.2 Prognostizierter Trockenwetterabfluss aus dem betrachteten Einzugsgebiet .................. 25

    4.2.1 Häuslicher Schmutzwasserabfluss ....................................................................... 25

    4.2.2 Fremdwasserzufluss ............................................................................................ 26

    4.2.3 Kläranlagenzufluss ............................................................................................... 26

    4.2.4 Schmutzfrachtkonzentration ................................................................................. 26

    4.3 Übersicht der Schmutzfracht-Parameter für das Einzugsgebiet der MWK ....................... 27

    5. Schmutzfrachtberechnung nach DWA-A 128 ..................................................................... 27

    5.1 Anforderungen an Mischwasserentlastungen .................................................................. 27

    5.2 Ergebnisse der Bestandsberechnung .............................................................................. 28

    5.3 Ergebnisse der Sanierungsberechnung ........................................................................... 29

    5.3.1 Anpassung der maximalen Zulaufmenge der Kläranlage ..................................... 29

    5.3.2 Ergebnisse der Sanierungsberechnung ............................................................... 30

    5.4 Einzelnachweise der Entlastungsbauwerke nach DWA-A 128 ........................................ 31

    5.4.1 Mindestmischverhältnis ........................................................................................ 31

    5.4.2 Mindestvolumen ................................................................................................... 31

    5.4.3 Entleerungsdauer................................................................................................. 31

    6. Quantitative Gewässerbelastung durch Mischwasserentlastungen nach LfU-4.4/22 ...... 32

    6.1 Anforderungen an die quantitative Gewässerbelastung nach LfU-4.4/22 ......................... 32

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 4 von 41

    6.2 Quantitative Gewässerbelastungen mittels Schleppspannungsnachweis ........................ 32

    7. Gewässerbelastung durch RW-Einleitungen nach DWA-M 153 ........................................ 34

    7.1 Anforderungen an die Gewässerbelastung nach DWA-M 153 ......................................... 34

    7.2 Prüfung der qualitativen Bagatellgrenzen ........................................................................ 35

    7.3 Überprüfung der qualitativen Gewässerbelastung ........................................................... 36

    7.4 Prüfung der quantitativen Bagatellgrenzen ...................................................................... 36

    7.5 Überprüfung der quantitativen Gewässerbelastung ......................................................... 37

    8. Bemessung notwendiger Rückhaltevolumina nach DWA-A 117 ....................................... 38

    9. Schlussbemerkung .............................................................................................................. 40

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    Hydrotechnik

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    ABBILDUNGS- UND TABELLENVERZEICHNIS

    Abbildung 1: Modellregen vom Typ Euler 2 mit Jährlichkeit T = 1 Jahr; Intervalllänge = 5 min .... 15

    Abbildung 2: Definition von Ein- und Überstauereignissen .......................................................... 17

    Abbildung 3: Verlauf der Mischwasserentlastung von RÜB Mönstetten ...................................... 32

    Tabelle 1: Niederschlagshöhen und –spenden für Dürrlauingen (S. 44; Z. 90) ....................... 14

    Tabelle 2: Grundwerte (hN in [mm]) für die Berechnung von Niederschlags- .......................... 14

    Tabelle 3: Einzugsgebiete in Mönstetten ................................................................................ 18

    Tabelle 4: An die Kanalisation angeschlossene, befestigte Flächen in Mönstetten ................. 18

    Tabelle 5: Befestigte Flächen, Befestigungsgrade und resultierende, abflusswirksame Flächen

    der Einzugsgebiete an den RW-Einleitungen in den Weiherbach ........................... 21

    Tabelle 6: Angeschlossene Einwohner des AZV Winterbach nach Ortsteil ............................. 22

    Tabelle 7: Prognostizierte Einwohner im Einzugsgebiet des AZV Winterbach ........................ 23

    Tabelle 8: Häuslicher Schmutzwasseranfall Qh24 der Kläranlage Winterbach nach

    angeschlossenen Ortsteilen ................................................................................... 24

    Tabelle 9: Systemparameter der Mischwasserkanalisation ..................................................... 27

    Tabelle 10: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Bestand (a) ................................... 28

    Tabelle 11: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Bestand (b) ................................... 28

    Tabelle 12: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Sanierung (a) ................................ 30

    Tabelle 13: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Sanierung (b) ................................ 30

    Tabelle 14: Einleitungswert in Abhängigkeit der Korngröße nach DWA-M 153 ......................... 35

    Tabelle 15: Qualitative Betrachtung nach DWA-M 153 der Einleitungen in den Weiherbach .... 36

    Tabelle 16: Fläche der Einzugsgebiete und daraus resultierende, zulässige und tatsächliche

    Abflüsse in die Vorfluter nach DWA-M 153 ............................................................. 37

    Tabelle 17: Eingabewerte und Ergebnisse der RRB-Bemessung nach DWA-A 117 für die

    Einleitungsstelle MSRK40F .................................................................................... 39

    Tabelle 18: Eingabewerte und Ergebnisse der RRB-Bemessung nach DWA-A 117 für die

    Einleitungsstelle MSRK110 .................................................................................... 39

    Tabelle 19: Eingabewerte und Ergebnisse der RRB-Bemessung nach DWA-A 117 für die

    Einleitungsstelle MSRK225 .................................................................................... 39

    Tabelle 20: Eingabewerte und Ergebnisse der RRB-Bemessung nach DWA-A 117 für die

    Einleitungsstelle MSRA240 .................................................................................... 40

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    Hydrotechnik

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    1. Berechnungs- und Bemessungsgrundlage

    1.1 Aufgabenstellung

    Das Regen- und Mischwasserkanalnetz im Ortsteil Mönstetten der Gemeinde Dürrlauingen

    wird mit Hilfe von Rechenmodellen untersucht. Zur Untersuchung des quantitativen und

    qualitativen Einflusses von Einleitungen auf Vorfluter werden zusätzlich Nachweise nach

    DWA-Merkblatt 153, DWA-Arbeitsblatt 128 und LfU-Merkblatt 4.4/22 durchgeführt.

    Für die Erstellung vorliegender Unterlagen ist es nötig, die Einzugsflächen für den Bestand

    zu erheben. Die ermittelten Bemessungsparameter werden in Rechenmodelle (Kanalnetz-

    berechnung und Schmutzfrachtberechnung) eingearbeitet und durch den Vergleich der Re-

    chenergebnissen mit realen Messungen und Beobachtungen kalibriert.

    Im Zuge der Prognose-/Sanierungsberechnung werden die Bemessungsgrundlagen an ei-

    nen Prognosezustand in rund 20 Jahren angepasst.

    Das Gebiet der hydrodynamischen Kanalnetzberechnung umfasst die Regen- und Misch-

    wasserkanäle. Die Schmutzfrachtberechnung umfasst alle Einzugsgebiete der Mischwas-

    serkanalisation an der Kläranlage Waldkirch.

    1.2 Berechnungsgrundlagen

    Die Berechnung des Kanalnetzes und der Sonderbauwerke erfolgt nach den einschlägigen

    europäischen und nationalen DIN-Normen, DWA-Arbeitsblättern und Richtlinien in der je-

    weils gültigen Fassung.

    1.2.1 Gesetzliche Regelungen

    Als gesetzliche Regelungen sind in diesem Rahmen insbesondere zu nennen:

    Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz, WHG)

    Bayerisches Wassergesetz (BayWG)

    Verordnung über Pläne und Beilagen in wasserrechtlichen Verfahren (WPBV)

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    1.2.2 Richtlinien und Arbeitsblätter

    In der folgenden Übersicht werden die maßgebenden Richtlinien, Arbeitsblätter und Merk-

    blätter, die für Kanalplanungen zu berücksichtigen sind, aufgeführt.

    DIN 1986 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke

    DIN EN 12056 Entwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden

    DIN EN 752 Kanalnetzberechnung

    Teil 1: Allgemeines und Definitionen, Januar 1996

    Teil 2: Anforderungen, September 1996

    Teil 3: Planung, September 1996

    Teil 4: Hydraulische Berechnung und Umweltschutzaspekte, Sept. 1997

    DWA-A 110 Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Abwasserleitun-

    gen und -kanälen, August 2006

    DWA-A 111 Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Regenwasser-

    Entlastungsanlagen, Dezember 2010

    DWA-A 112 Hydraulische Dimensionierung und Leistungsnachweis von Sonderbauwer-

    ken in Abwasserleitungen und -kanälen, August 2007

    DWA-A 117 Bemessung von Regenrückhalteräumen, April 2006

    DWA-A 118 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen für

    Abwasseranlagen

    DWA-A 128 Bemessung von Mischwasserentlastungen

    DWA-A 131 Planung von Pumpwerken

    DWA-A 139 Einbau und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen

    DWA-M 153 Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser

    DWA-M 165 Anforderungen an Niederschlags-Abfluss-Berechnungen in der Stadtentwäs-

    serung

    DWA-A 166 Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung

    DWA-M 176 Hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung von

    Bauwerken zur zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung

    DWA-M 177 Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasser-

    kanälen

    DWA-A 198 Vereinheitlichung und Herleitung von Bemessungswerten

    LfU-4.3/2: Bayer. Landesamt für Umwelt, Slg, LfW, Teil 4, Merkblatt Nr. 4.3/2 vom

    06.06.2012: "Handlungsempfehlung zum Umgang mit Regenwasser"

    LfU-4.3/3: Bayer. Landesamt für Umwelt, Slg, LfW, Teil 4, Merkblatt Nr. 4.3/3 vom

    14.07.2009: "Bemessung von Misch- und Regenwasserkanälen. Teil 1: Kli-

    mawandel und möglicher Anpassungsbedarf"

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    LfU-4.4/22: Bayer. Landesamt für Umwelt, Slg, LfW, Teil 4, Merkblatt Nr. 4.4/22

    15.02.2013: „Anforderungen an Einleitungen von häuslichem und kommu-

    nalem Abwasser sowie an Einleitungen aus Kanalisationen"

    KA 4/99: Arbeitsbericht der ATV-Arbeitsgruppe 1.2.6 „Hydrologie der Stadtentwässe-

    rung“; Regenwasserbewirtschaftung in Siedlungsgebieten zur Angleichung

    an natürliche Abflussverhältnisse; Korrespondenz Abwasser 4/99

    1.2.3 EDV-Programme:

    Die Berechnung des Kanalnetzes und der Sonderbauwerke wurde durch folgende EDV-

    Programme unterstützt:

    „HYSTEM-EXTRAN“, Version 7.9; Institut für technisch- wissenschaftliche Hydrolo-

    gie, Hannover, Deutschland

    „GIPS“, Version 7.6 zur graphische Bearbeitung der Daten, Flächen-Ermittlung und

    Auswertung der Ergebnisse

    „KOSTRA DWD 2010“, Version 3.1; Institut für technisch- wissenschaftliche Hydro-

    logie, Hannover, Deutschland

    „MicroStaion V8i“, Version 08.11; Bentley Systems, Exton, Pennsylvania, USA

    „KOSIM“, Version 7.5; Institut für technisch- wissenschaftliche Hydrologie, Hannover

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    1.3 Erläuterungen zum Niederschlags-Abfluss-Modell HYSTEM-EXTRAN

    Bei der Berechnung von Kanalnetzen werden neben dem Zeitbeiwertverfahren zusätzlich

    hydrodynamische Berechnungsverfahren eingesetzt. Bei einem hydrodynamischen Simula-

    tionsmodell ist es möglich, die Abflussvorgänge in den Kanälen und Sonderbauwerken weit-

    gehend naturgetreu nachzubilden.

    Hier wird statt der bisherigen Belastungen der „Überstau“ als Zielgröße für den rechneri-

    schen Nachweis zu Grunde gelegt. Wenn bei der angewandten hydrodynamischen Berech-

    nung ein Überstau über Oberkante Schachtdeckel ausgewiesen wird, besteht Handlungs-

    bedarf.

    Der Einsatz eines hydrodynamischen Berechnungsverfahrens dient somit der endgültigen

    Feststellung der erforderlichen Kanalquerschnitte.

    Das Stadtentwässerungsmodell HYSTEM-EXTRAN besteht aus zwei Teilen:

    1. Berechnung des Oberflächenabflusses (HYSTEM)

    2. Berechnung des Kanalabflusses (EXTRAN)

    Die Berechnung des Oberflächenabflusses (HYSTEM) umfasst die Abflussbildung und die

    Abflusskonzentration. Bei der Abflussbildung wird nach undurchlässigen Flächen und

    durchlässigen Flächen unterschieden. Die Abflussbildung undurchlässiger Flächen erfolgt

    nach der Grenzwertmethode unter Vorwegabzug der Benetzungsverluste.

    Für die Berechnung werden vier Parameter benötigt:

    Benetzungsverlust Vben

    Muldenverlust MV

    abflusswirksamer Anteil undurchlässiger Flächen zu Beginn der Muldenauffüllung Ao

    abflusswirksamer Anteil undurchlässiger Flächen am Ende der Muldenauffüllung Ae

    Die Abflussbildung durchlässiger Flächen wird mit dem Infiltrationsmodell von Neumann be-

    rechnet. Es gehen folgende Parameter ein:

    Bodenklasse und bodenspezifische Kennwerte c, b

    aktuelle Speicherfüllung des Bodens W

    Speicherkapazität des Bodens Ws

    Die Infiltrationskapazität f wird für jeden Zeitschritt berechnet.

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 10 von 41

    Grundlage für die Abflusskonzentrationsberechnung sowohl für die durchlässigen Flächen

    als auch für die undurchlässigen Flächen ist die Standardeinheitsganglinie

    (HARMS/VERWORN).

    Die Berechnung des Kanalabflusses (EXTRAN) erfolgt auf der Grundlage der mit HYSTEM

    errechneten Zuflussganglinien der einzelnen Haltungen. Es wird ein hydrodynamisches

    Modell angewendet, bei dem der Abfluss-, Wasserstands- und Geschwindigkeitsverlauf

    weitest-gehend exakt berechnet wird.

    Inhalt des Modells ist das Differentialgleichungssystem von de Saint Venant. Diesem Glei-

    chungssystem liegen die Bewegungs- und die Kontinuitätsgleichung zu Grunde.

    Das Differentialgleichungssystem wird in algebraische Gleichungen überführt. Die Differen-

    ziale werden durch endliche Differenzen ersetzt.

    Die Lösung des Gleichungssystems erfolgt durch Iteration. Die Abflussvorgänge können

    vollständig beschrieben werden. Sowohl Druckabfluss als auch Retention werden erfasst.

    Sonderbauwerke wie Auslässe, Pumpen, Wehre oder Rückhaltevolumina können berück-

    sichtigt werden.

    1.4 Erläuterungen zum Niederschlags-Abfluss-Modell KOSIM

    Das DWA-Arbeitsblatt 128 "Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlas-

    tungsanlagen in Mischwasserkanälen" regelt die Anwendung von Nachweisverfahren, mit

    denen Anlagen zur Mischwasserentlastung nachgewiesen werden können. Demnach kön-

    nen Nachweisverfahren grundsätzlich zur Planung und Bemessung von Regenwasserbe-

    handlungsmaßnahmen verwendet werden. Zwingend erforderlich ist ihre Anwendung immer

    dann, wenn die Anwendungsgrenzen des in der Richtlinie angegebenen vereinfachten Auf-

    teilungsverfahrens überschritten werden.

    Als Bemessungsprogramm für das Nachweisverfahren wurde das Programm „KOSIM" des

    Instituts für technisch-wissenschaftliche Hydrologie, Hannover, verwendet. Dieses Pro-

    gramm ist in Bayern für die Durchführung von Schmutzfrachtsimulationsberechnungen zu-

    gelassen.

    Für die Schmutzfrachtberechnung wird das gesamte Einzugsgebiet der Kläranlage ein-

    schließlich der Regenentlastungsanlagen als Grobnetz erstellt. Anschließend wird das not-

    wendige Beckenvolumen eines fiktiven Zentralbeckens vor der Kläranlage nach dem ver-

    einfachten Aufteilungsverfahren gemäß Arbeitsblatt A-128 ermittelt.

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 11 von 41

    Für die Vorberechnung wird das Grobnetz so abgeändert, dass das im Einzugsgebiet anfal-

    lende Mischwasser vollständig zum Zentralbecken gelangt. Dies wird erreicht, indem der

    Mischwasserabfluss aus den Entwässerungsflächen ohne Berücksichtigung der vorhande-

    nen Entlastungsbauwerke, über die zusammengefassten Transportstrecken des Grobnet-

    zes vollständig zum Zentralbecken geleitet wird. Die dadurch auftretende rechnerische

    Überlastung der Transportstrecken hat wegen der fehlenden Rückkopplung, also der feh-

    lenden Berücksichtigung von Rückstauerscheinungen, keinen Einfluss auf die Simulations-

    ergebnisse des hydrologischen Modells. Beliebig hohe Abflüsse werden mit der gleichen

    mittleren Übertragungsfunktion transformiert wie Abflüsse, die nur zur Teilfüllung der Trans-

    portstrecken führen.

    Die geforderte, rückstaufreie Ableitung des Mischwassers zum Zentralbecken ist damit

    ebenso gegeben, wie die hydraulische Gleichwertigkeit des Ersatzsystems mit dem Netz für

    die Planungsberechnungen. Das Ersatzsystem für die Vorberechnung wurde so konzipiert

    wie das System für die folgenden Planungsberechnungen. Dabei ist auf ein vergleichbares

    Übertragungsverhalten des Ersatzsystems und des realen Systems zu achten.

    Als Ergebnis dieses Rechenabschnittes erhält man eine CSB-Entlastungsfracht am fiktiven

    Zentralregenüberlaufbecken in kg/a. Diese rechnerische CSB-Entlastungsfracht dient im

    weiteren Planungsverlauf als modellspezifische Zielgröße der Bemessung und darf nicht

    überschritten werden.

    Anschließend werden die Netze mit Berücksichtigung der vorhandenen Entlastungsbau-

    werke berechnet. Der Nachweis der Schmutzfracht ist erbracht, wenn die Gesamtemission

    aus allen Entlastungsbauwerken kleiner ist als die des fiktiven Zentralbeckens.

    Der Systemplan der Schmutzfrachtberechnung enthält die Systemelemente des Berech-

    nungsprogramms KOSIM. Volumen und Drosselabfluss sind im Systemplan ebenfalls an-

    gegeben. Zur Anwendung kommen im Rechenmodell u. a. folgende Elemente:

    - Einzugsgebiete (Misch- oder Trenngebiete mit undurchlässigen Flächen, Neigungs-

    gruppe, Einwohnern, Trockenwetter-Abflüssen, Standard-Verschmutzungsparametern

    und Fließzeiten).

    - Einzeleinleiter-Pfeile geben die Lage von Einzeleinleitern an

    - Transportstrecken (Sammler) mit Translation und Berücksichtigung der Fließzeiten

    - Regenüberläufe (DWA-A 128) mit Vorgabe der kritischen Drosselabflüsse

    - Regenüberlaufbecken (Fangbecken, Durchlaufbecken oder Stauraumkanal; DWA-A

    128) mit Vorgabe von Drosselabfluss, Volumen und weiteren Merkmalen

    - Verzweigungsschächte mit Angabe der prozentualen Abflüsse.

    Aus den Namen der Flächen im Schmutzfrachtmodell ist das Entwässerungsverfahren er-

    kennbar.

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 12 von 41

    Dabei steht das Kürzel

    o „a“ für Gebiete im Bestand

    o „b“ für Baugebietserweiterungen in der Prognose

    o „m“ für Mischgebiete und

    o „s“ für Trenngebiete

    1.5 Zusammenspiel der Rechenmodelle

    Die Aufgabenstellung für die hyd. Kanalnetz- und Schmutzfrachtberechnung umfasst die

    Misch- und Regenwasserkanalisation des Ortsteils Mönstetten der Gemeinde Dürrlauingen

    und aller Ortsteile der Gemeinde Winterbach. Auf die Kanalnetzberechnung wird in dieser

    Ausarbeitung nur für den Ortsteil Mönstetten eingegangen, wurde aber für alle genannten

    Ortsteile durchgeführt. Die hydraulische Kanalnetzberechnung und die Schmutzfrachtbe-

    rechnung gliedern sich grundsätzlich in folgende drei Schritte: Bestands-, Prognose- und

    gegebenenfalls Sanierungsberechnung.

    Dabei ist von der Kanalnetzberechnung die Sanierungsberechnung für die Jährlichkeit T = 1

    Jahr in dieser Ausarbeitung enthalten und ausschlaggebend für den vorliegenden Antrag

    auf Wasserrecht.

    Von der Schmutzfrachtberechnung ist

    - die Bestandsberechnung in dieser Ausarbeitung enthalten,

    - die Sanierungsberechnung enthalten und ausschlaggebend für den vorliegenden Antrag

    auf Wasserrecht.

    Die Prognoseberechnung der Schmutzfracht wurde nicht durchgeführt, weil bereits die Be-

    standberechnung zeigt, dass das bestehende Mischsystem ohne Anpassung der Abwas-

    serflüsse zur Kläranlage nicht dem Stand der Technik entspricht. Die gewählten Sanie-

    rungsmaßnahmen wurden entsprechend in die hydraulische Kanalnetzberechnung über-

    nommen.

    Die Rechenmodelle der hyd. Kanalnetzberechnung und der Schmutzfrachtberechnung sind

    in den Anlagen 1 bis 3 dieser Hydrotechnik ausführlich dokumentiert.

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    1.5.1 Bestandsberechnung

    Für die Bestandsberechnung (Ist-Zustand) werden aus der Realität gewonnene Grundlagen

    in Rechenmodelle eingearbeitet. Zunächst werden die Grundlagen im Kanalnetzrechenmo-

    dell (HYSTEM-EXTRAN) implementiert, um mittels des Befestigungsgrades eine Kalibrie-

    rung des Rechenmodells im Bestand zu ermöglichen. Die Kalibrierung erfolgt anhand vor

    allem der Erfahrungen der Gemeinde Dürrlauingen und des AZV Winterbach. Die verifizier-

    ten Daten und Parameter können dann in das Schmutzfrachtrechenmodell (KOSIM) über-

    nommen werden. Sind die Rechenmodelle des Bestandes auf einander abgestimmt, wer-

    den die weiteren Berechnungen durchgeführt.

    Die Bestandsberechnung wird mit folgenden Parametern durchgeführt:

    - Bestehendes Kanalnetz und bestehende Sonderbauwerke mit bisheriger Drosselung

    - Bestehende Einzugsflächen und Trockenwetterabflusse

    1.5.2 Prognose-/ Sanierungsberechnung

    Für die Ermittlung des Prognosezustands dienen die Rechenmodelle der Bestandsberech-

    nung als Ausgangsmodelle, auf denen aufbauend die absehbaren Veränderungen hinsicht-

    lich Neubaugebiete, Nachverdichtung, Abwasseranfall, Fremdwasseranfall und Abwasser-

    konzentration für den Prognosezustand berücksichtigt werden. Wurden in der Bestands-

    oder Prognoseberechnung Probleme identifiziert, können in Form einer Sanierungsberech-

    nung gegebenenfalls verschiedene Varianten von Sanierungslösungen untersucht und auf-

    einander abgestimmt werden. Die resultierende Sanierungsberechnung wurde im vorlie-

    genden Projekt mit folgenden Parametern durchgeführt:

    - Bestehendes Kanalnetz

    - Bestehende und zukünftige Einzugsflächen

    - Prognostizierte Trockenwetterbflüsse

    - sanierte Sonderbauwerke mit veränderter Drosselung

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    1.6 Niederschlagsbelastung

    1.6.1 Niederschlagshöhen

    Vom Deutschen Wetterdienst Offenbach werden alle erforderlichen Eckdaten zur Verfügung

    gestellt, aus denen ein lückenloses Niederschlagsgeschehen abgeleitet werden kann.

    Tabelle 1: Niederschlagshöhen und –spenden für Dürrlauingen (S. 44; Z. 90)

    T 1 2 3 5 10 20

    D hN rN hN rN hN rN hN rN hN rN hN rN

    5 min 5,6 185,7 7,3 244,5 8,4 278,9 9,7 322,3 11,4 381,1 13,2 439,9

    10 min 8,7 145,4 11,1 185,6 12,5 209,1 14,3 238,8 16,7 279 19,2 319,2

    15 min 10,8 119,4 13,6 151,6 15,3 170,5 17,5 194,2 20,4 226,4 23,3 258,6

    20 min 12,2 101,4 15,5 128,9 17,4 144,9 19,8 165,2 23,1 192,7 26,4 220,2

    30 min 14 77,8 18 99,8 20,3 112,7 23,2 128,9 27,2 150,9 31,1 172,9

    45 min 15,6 57,7 20,3 75,3 23,1 85,6 26,6 98,6 31,4 116,2 36,1 133,9

    60 min 16,5 45,8 21,9 60,9 25,1 69,7 29,1 80,8 34,5 95,8 39,9 110,9

    90 min 18,2 33,7 23,6 43,7 26,7 49,5 30,7 56,9 36,1 66,9 41,5 76,9

    2 h 19,5 27,1 24,9 34,5 28 38,9 32 44,4 37,4 51,9 42,7 59,3

    3 h 21,5 19,9 26,8 24,9 30 27,8 33,9 31,4 39,3 36,4 44,6 41,3

    4 h 23 16 28,4 19,7 31,5 21,9 35,4 24,6 40,8 28,3 46,1 32

    6 h 25,4 11,8 30,7 14,2 33,8 15,7 37,7 17,5 43 19,9 48,3 22,4

    9 h 28 8,6 33,3 10,3 36,4 11,2 40,3 12,4 45,6 14,1 50,8 15,7

    12 h 30 6,9 35,3 8,2 38,3 8,9 42,2 9,8 47,5 11 52,8 12,2

    18 h 34,8 5,4 41,3 6,4 45,1 7 50 7,7 56,5 8,7 63 9,7

    24 h 38,6 4,5 46 5,3 50,4 5,8 55,9 6,5 63,3 7,3 70,8 8,2

    48 h 49,6 2,9 59,3 3,4 64,9 3,8 72 4,2 81,6 4,7 91,3 5,3

    72 h 57,5 2,2 68,4 2,6 74,8 2,9 82,8 3,2 93,8 3,6 104,7 4

    T: Wiederkehrzeit (a): mittlere Zeitspanne, in der ein Ereignis einen Wert einmal

    erreicht oder überschreitet

    D: Niederschlagsdauer einschließlich Unterbrechungen (min, h)

    hN / rN: Niederschlagshöhe (mm) / Niederschlagsspende (l/(s*ha))

    Tabelle 2: Grundwerte (hN in [mm]) für die Berechnung von Niederschlags-

    höhen und –spenden für Dürrlauingen (Klassenfaktor 0,5)

    T/D 15 min 60 min 12 h 72 h

    1 a 9,25 14,5 25,0 42,5

    100 a 25,0 47,5 85,0 110,0

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    1.6.2 Regenhäufigkeit

    Die Jährlichkeit (Wiederkehrzeit) T in a gibt an, in wie vielen Jahren (a) ein bestimmtes Re-

    genereignis statistisch maximal einmal auftreten darf (Kehrwert der Häufigkeit). Bei hydro-

    dynamischen Kanalnetzberechnungen wurde die Wiederkehrzeit des eingesetzten Regene-

    reignisses mit der gewünschten Sicherheit gegen Austritt von Abwasser aus dem Kanal

    (Überstau) gleichgesetzt.

    1.6.3 Modellregen für die hydrodynamische Kanalnetzberechnung

    Im vorliegenden Projekt wird für die Er-

    mittlung der Abflussmengen aus der Ka-

    nalisation eine Regenhäufigkeit von T = 1

    Jahr angewendet.

    Dabei kam ein Modellregen nach Euler

    Typ II mit einer Regendauer von D = 15

    min zum Einsatz.

    Abbildung 1: Modellregen vom Typ Euler 2 mit Jährlichkeit T = 1 Jahr; Intervalllänge = 5 min

    1.6.4 Regenreihe für die Schmutzfrachtberechnung

    Für das Nachweisverfahren der Schmutzfrachtberechnung wird die Regenreihe des reprä-

    sentativen Niederschlagsjahr 1975 der Station Augsburg-Mühlhausen Nr. 90591 verwendet.

    Für die Berechnung des fiktiven Zentralbeckens und die damit verbundene, zulässige Jah-

    resentlastungsfracht wird in KOSIM die mittlere Jahresniederschlagshöhe aus der selben

    Regenreihe ermittelt.

    1.6.5 Bemessung von Regenrückhaltebecken nach DWA-A 117

    Im vorliegenden Projekt werden für die Dimensionierung von Regenrückhaltevolumen nach

    dem DWA-Arbeitsblatt 117 Blockregenereignisse mit einer Wiederkehrzeit von T= 1 a ver-

    wendet.

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    1 2 3

    Nie

    de

    rsch

    lags

    he

    [m

    m]

    Intervall

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    1.7 Daten der Sonderbauwerke

    Die Daten der Entlastungsbauwerke im Einzugsgebiet der KLA Winterbach, Verzweigungen

    und Speicherräume sind in den Anhängen 2 und 3 dieser Hydrotechnik dokumentiert. Au-

    ßerdem sind die technischen Daten des RÜBs Mönstetten detailliert in Abschnitt 5.1 der Er-

    läuterung (Überprüfung der Regenüberlaufbauwerke nach dem Stand der Technik) enthal-

    ten.

    1.8 Weitere Parameter

    1.8.1 Betriebliche Rauigkeit (kb-Wert)

    Die Ermittlung der Reibungsverluste erfolgt nach Prandtl-Colebrook mit dem üblichen Bei-

    wert kb = 1,5 mm, da die Kanalschächte hinsichtlich Banketthöhe und hydraulischer Ver-

    hältnisse nicht näher geprüft werden konnten.

    1.8.2 Geländeneigung

    Der Einfluss der Geländeneigung auf die Abflussbildung wurde durch Verwendung der Nei-

    gungsklassen 1 bis 5 berücksichtigt.

    1.8.3 Längste Fließzeiten in der Schmutzfrachtberechnung

    Die Fließzeiten in den Transportstrecken wurden für die Implementierung im Schmutz-

    frachtmodell über eine mittlere Fließgeschwindigkeit des Mischwassers in der Kanalisation

    vm von 0,8 m/s berechnet.

    1.9 Einfluss der Vorfluter

    Die hydraulischen Nachweise sind ausschließlich für das Abflussverhalten des anfallenden

    Niederschlagswassers in den vorhandenen Rohrleitungen, d. h. ohne Einfluss von Einstau-

    ereignissen aus den Vorflutern, geführt. Hochwasserereignisse im Vorfluter und Starkregen

    treffen nur selten zum gleichen Zeitpunkt ein. Für den Nachweis der Einflüsse von ver-

    schiedenen Hochwasserereignissen müssten weitere Berechnungen beauftragt und durch-

    geführt werden.

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    1.10 Definitionen

    Überlastung / Einstau

    Zustand, bei dem Schmutzwasser und/oder Regenwasser in einem Entwässerungssystem

    unter Druck abfließen, aber nicht an die Oberfläche gelangen und so keine Überflutung ver-

    ursachen.

    Überstau

    Zustand, bei dem der Wasserstand ein bestimmtes Bezugsniveau erreicht oder überschrei-

    tet. Dieses Bezugsniveau kann zwischen Kanalscheitel und Geländeoberkante gewählt

    werden und mit der in der örtlichen Entwässerungssatzung vorgegebenen Rückstauebene

    identisch sein. Vielfach wird die Geländehöhe der Schachtabdeckungen als Bezugsniveau

    des rechnerischen Maximalwasserstandes gewählt, da es bei Überschreiten dieses Wertes

    zu einem Austritt von Wasser auf die Geländeoberfläche (Straßenfläche) kommt und die

    Möglichkeit der Überflutung besteht.

    Abbildung 2: Definition von Ein- und Überstauereignissen

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    2. Entwicklung der Einzugsflächen

    2.1 Kanaleinzugsgebiete und Entwässerungsverfahren in Mönstetten

    Der Ortsteil Mönstetten der Gemeinde Dürrlauingen wird weitgehend im Mischsystem ent-

    wässert. Einige zusätzliche Regenwasserkanäle leiten in die Bachverrohrung ein, die

    Mönstetten von West nach Ost durchquert, sodass man von einem modifizierten Mischsys-

    tem sprechen kann. Entsprechend den Angaben der Gemeinde und einer vorliegenden

    Kamera-Befahrung der Kanäle sind verschiedene Privatgrundstücke und öffentliche Flä-

    chen an diese Regenwasserkanäle bzw. auch direkt an die Bachverrohrung angeschlossen.

    Die in der Mischwasserkanalisation anfallenden Abwässer werden über einen Hauptsamm-

    ler des Abwasserzweckverbands Winterbach über den Ortsteil Waldkirch der Gemeinde

    Winterbach zur Kläranlage des AZV Winterbach geleitet.

    Der Baubestand wurde aus dem amtlichen Liegenschaftskataster (ALKIS) übernommen.

    Die Bauerweiterungsflächen wurden mit der Gemeinde Dürrlauingen in einem Gespräch

    abgestimmt. Der Baubestand, Bauerweiterungsflächen und die obengenannte Zuordnung

    der Flächen sind im Lageplan 114732-02-KP in Beilage 3 kenntlich gemacht.

    In den Tabellen 3 und 4 sind die Flächen in Mönstetten zusammengefasst, die der Misch-

    bzw. Regenwasserkanalisation zugeordnet wurden.

    Tabelle 3: Einzugsgebiete in Mönstetten

    Tabelle 4: An die Kanalisation angeschlossene, befestigte Flächen in Mönstetten

    Bereich Befestigte Fläche Abef [ha]

    Bestand Prognose

    Mischwasserkanalisation 6,4 6,9

    Regenwasserkanalisation 1,4 2,0

    Bachverrohrung (davon öffentlich) 1,3 (0,7) 1,5 (0,7)

    Summe 9,1 10,4

    Bereich Einzugsgebietsfläche A [ha]

    Bestand Prognose

    Mischsystem 14,8 15,8

    Trennsystem 1,5 3,1

    Modifiziertes System 8,9 8,9

    Summe 25,2 27,8

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    2.2 Ermittlung der Teilflächen und Befestigung

    Die Flächenaufteilung erfolgte getrennt für den Ist-Zustand und die Prognose. Ferner wur-

    den die Bestandsflächen dem vorhandenen Misch- oder Regenwasserkanal, je nach Anga-

    ben der Gemeinde Dürrlauingen und den Erkenntnissen aus dem vorhandenen Kanalkatas-

    ter zugeordnet.

    Befestigungsgrade und Abflussbeiwerte im Einzugsgebiet der Kanalisation wurden zur Be-

    rechnung der Abflussverhältnisse, ausgehend von der digitalen Flurkarte, den orthogonalen

    Luftbildern, Vermessungen und topografischen Karten durch Ermittlung der enthaltenen

    Dach-, Hof- und Straßenflächen für jede Kanalhaltung individuell berechnet.

    Für die Prognose wurden neben den Bauerweiterungsflächen vereinzelt in den Einzugsge-

    bieten zusätzliche Gebäudegrundflächen zur Nachverdichtung des Ist-Zustandes berück-

    sichtigt.

    Für die Nachweise nach DWA-M 153 wurden mittlere Abflussbeiwerte für Dach-, Straßen-

    und Hofflächen angesetzt. Die resultierenden, abflusswirksamen Flächen, mit welchen die

    Nachweise nach DWA-M 153 geführt wurden, sind im Detail in Abschnitt 2.5 zusammenge-

    stellt.

    Private Flächen, welche nicht an die Regenwasserkanalisation, sondern über eine direkte

    Ableitung an den Vorfluter bzw. dessen Verrohrung angeschlossen sind, sind bei den ma-

    ximalen Einleitungsmengen aus der Regenwasserkanalisation nicht berücksichtigt. Diese

    Flächen sind im Rechenmodell der Kanalnetzberechnung nicht enthalten. In den Lageplä-

    nen für die Berechnungsgrundlagen sind Dachflächen mit Direkteinleitung in den Vorfluter

    für eine bessere Übersichtlichkeit farblich gekennzeichnet.

    2.3 Außengebiete

    Zuflüsse aus den Außengebieten in die Mischwasserkanalisation wurden in der hyd. Kanal-

    netzberechnung anhand der tatsächlichen Einzugsgebietsflächen ermittelt, da sie sich auf

    das Entlastungsverhalten an RÜB Mönstetten auswirken. Die Größe und Abflusswirksam-

    keit der Außengebiete bestimmt sich aufgrund der Topographie und Nutzungsart. Der Um-

    fang der berücksichtigten Außengebiete für den Ortsteil Mönstetten ist in der Übersichtskar-

    te 114732-01-KP in Beilage 3 dargestellt. In der Summe wurde Außengebiete mit einer Flä-

    chensumme von ca. 12.45 ha (Prognose-Zustand) berücksichtigt.

    Bei Wasser aus Außengebieten, welches dem Vorfluter über Regenwasserkanäle zugeführt

    wird, handelt es sich um natürliche Abflüsse zum Vorfluter hin, die nicht durch den erhöhten

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    Versiegelungsgrad der bebauten Bereiche verursacht werden. Daher wurden sie nicht in die

    Berechnung der Einleitungsmengen aus der Regenwasserkanalisation einbezogen.

    Das für die Simulation verwendete Rechenprogramm HYSTEM-EXTRAN ist in der Lage,

    Zuflüsse von Außengebieten nachzubilden.

    In der Schmutzfrachtberechnung wurden gemäß DWA-A 128 nur befestigte Flächen be-

    rücksichtigt.

    2.4 Bauerwartungsflächen

    Alle Bauerwartungsflächen wurden den Angaben der Gemeinde entsprechend berücksich-

    tigt. Neben Nachverdichtungsflächen im bestehenden Ortsbereich wurden die Bauabschnit-

    te I und II des geplanten Baugebiets am Weiherweg am westlichen Ortsrand als Trennsys-

    tem in die Prognose-Berechnung aufgenommen. Da eine Entwurfsplanung der Regenwas-

    serkanalisation bisher nicht vorliegt, wird die Einleitung von Regenwasser in den Weiher-

    bach aus dem Baugebiet separat beantragt und in der Kanalnetzberechnung nicht berück-

    sichtigt.

    Der Bauabschnitt III wird nach Angaben des planenden Ingenieurbüros Degen & Partner

    GmbH aus Gefällegründen als Mischsystem erschlossen und wurde daher in den Berech-

    nungen vollständig berücksichtigt.

    Die erfassten Befestigungsflächen des Baugebiets am Weiherweg sind dem Lageplan

    114732-02-KP in Beilage 3 zu entnehmen.

    2.5 Abflusswirksame Flächen für die Nachweise nach DWA-M 153

    Für den Nachweis nach DWA-M 153 wurden die befestigten Flächen Abef aus der Datener-

    hebung übernommen, die für die Erstellung der hydrodynamischen Kanalnetzberechnung

    und die Schmutzfrachtberechnung durchgeführt wurde.

    Um daraus die abflusswirksamen Flächen für die Nachweise nach DWA-M 153 zu ermitteln,

    wurden Straßen und Dachflächen pauschal mit einem Abflussbeiwert von ψ = 0,9 und Hof-

    flächen mit einem Abflussbeiwert von ψ = 0,6 abgemindert. Grünflächen wurden in diesem

    Zusammenhang nicht als abflusswirksam berücksichtigt.

    Tabelle 5 zeigt die angesetzten Flächen und Befestigungsgrade für die Einzugsgebiete der

    einzelnen Regenwassereinleitungen.

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    114732-Hydrotechnik Seite 21 von 41

    Die Einleitungsstelle MSRA240 entspricht der Straßenentwässerung des Erlenwegs über

    die Bachverrohrung des Weiherbachs. Außerdem werden in der Summe ca. 5.400 m² ab-

    flusswirksame Flächen aus Privatgrundstücken über die Bachverrohrung entwässert, wel-

    che unter die Niederschlagswasserfreistellungsverordnung fallen.

    Tabelle 5: Befestigte Flächen, Befestigungsgrade und resultierende, abflusswirksame Flächen der

    Einzugsgebiete an den RW-Einleitungen in den Weiherbach

    Parameter Dachflächen Hofflächen Straßenflächen Gesamtfläche

    Einleitungsstelle: MSRK40F

    Befestigt Fläche AE [m²] 1.807 1.513 1.756 5.076

    Abflussbeiwert Ψm [-] 0,9 0,6 0,9 0,81

    Abfl.-wirksame Fläche Au [m²] 1.626 908 1.580 4.115

    Einleitungsstelle: MSRA110

    Befestigt Fläche AE [m²] 701 313 1.436 2.450

    Abflussbeiwert Ψm [-] 0,9 0,6 0,9 0,862

    Abfl.-wirksame Fläche Au [m²] 631 188 1.292 2.111

    Einleitungsstelle: MSRK225

    Befestigt Fläche AE [m²] 2.856 1.544 3.015 7.415

    Abflussbeiwert Ψm [-] 0,9 0,6 0,9 0,838

    Abfl.-wirksame Fläche Au [m²] 2.570 926 2.714 6.210

    Einleitungsstelle: MSRA240 (Straßenentwässerung über Bachverrohrung)

    Befestigt Fläche AE [m²] 0 0 6.974 6.974

    Abflussbeiwert Ψm [-] 0,9 0,6 0,9 0,9

    Abfl.-wirksame Fläche Au [m²] 0 0 6.277 6.277

    Einleitungsstelle: MSRA240 (informativ: Straßenentwässerung und genehmigungsfreie Pri-

    vateinleitungen über Bachverrohrung)

    Befestigt Fläche AE [m²] 5.086 1.384 6.974 13.444

    Abflussbeiwert Ψm [-] 0,9 0,6 0,9 0,869

    Abfl.-wirksame Fläche Au [m²] 4.577 830 6.277 11.684

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    3. Entwicklung der Einwohnerzahlen

    3.1 Aktuell angeschlossene Einwohner

    Nach einer Einwohnerauswertung für die Jahre 2014, 2015 und 2016 lag die Einwohnerzahl

    des Ortsteils Mönstetten im betrachteten Zeitraum zwischen 387 und 408 Einwohnern. Ge-

    meinsam mit Mönstetten sind alle Ortsteile der Gemeinde Winterbach und die Ortsteile Ha-

    fenhofen und Eichenhofen der Gemeinde Haldenwang an Kläranlage Winterbach ange-

    schlossen. Somit müssen für die Nachweise nach DWA-Arbeitsblatt 128 auch die Einwoh-

    nerzahlen dieser Orte erhoben werden.

    Für die weiteren Berechnungen wurden die Einwohnerzahlen von 2014, 2015 und 2016

    gemittelt. In den Ortsteilen, die an die öffentliche Kanalisation angeschlossen sind, leben

    demzufolge zurzeit ca. 1630 Einwohner. Tabelle 6 zeigt eine detaillierte Auflistung aller an-

    geschlossenen Ortsteile.

    Tabelle 6: Angeschlossene Einwohner des AZV Winterbach nach Ortsteil

    Ortsteil 2014 [EW]

    2015 [EW]

    2016 [EW]

    Mittelwert [EW]

    Mönstetten 387 408 398 403

    Winterbach 311 308 299 304

    Waldkirch 292 293 295 294

    Rechbergreuthen 186 193 188 191

    Eichenhofen 79 80 78 79

    Hafenhofen 384 361 357 359

    Summe 1.629

    3.2 Prognostizierte angeschlossene Einwohner

    Für Wohnneubaugebiete wurde eine Einwohnerdichte von 50 EW/ha berücksichtigt. In den

    bestehenden Einzugsgebieten wurde davon ausgegangen; dass die Nachverdichtung zu

    keinem wesentlichen Einwohnerzuwachs führt. Da für Hafenhofen und Eichenhofen keine

    Informationen zur zukünftigen Einwohnerentwicklung vorliegen wurde ein Einwohnerzu-

    wachs von etwa 10% als Reserve angenommen.

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    Tabelle 7: Prognostizierte Einwohner im Einzugsgebiet des AZV

    Winterbach

    Ortsteil Einwohnerzahlen [EW]

    Zuwachs [EW]

    Mönstetten 535 +132

    Winterbach 351 +47

    Waldkirch 331 +37

    Rechbergreuthen 236 +45

    Eichenhofen 87 +8

    Hafenhofen 394 +35

    Summe 1.934 +304

    4. Entwicklung der Trockenwetterabflüsse

    Die Berechnung des Schmutzwasseranfalls erfolgt über die Anzahl der Einwohner und de-

    ren spezifischen Wasserverbrauch in Verbindung mit einer direkten Zuweisung von Ein-

    wohnern und Abflussspenden.

    4.1 Bestehender Trockenwetterabfluss zur Kläranlage

    4.1.1 Gesamter Kläranlagenzufluss

    Nach Auswertung der Betriebstagebücher der Kläranlage Waldkirch liegt der mittleren Klär-

    anlagenzufluss bzw. Trockenwetterabfluss in den Jahren 2014 bis 2016 bei

    Qt24 KA = 108.039 m³/a.

    4.1.2 Fremdwasserzufluss

    Fremdwassererhebungen an der Kläranlage Winterbach liegen aus den Jahren 2014 –

    2016 vor. Der Fremdwasseranteil FWA liegt demnach bei 30,6% (FWZ = ca. 44%). Der

    Fremdwasseranteil entspricht einem mittleren Fremdwasserzufluss von

    Qf KA = 33.019 m³/Jahr.

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    4.1.3 Schmutzwasserabfluss

    Der Schmutzwasserzufluss wurde aus der Differenz von Trockenwetterzufluss und

    Fremdwasserzufluss bestimmt.

    In den Jahren von 2014 – 2017 flossen der Kläranlage Winterbach im mittel 75.020 m³/a an

    Schmutzwasser (Qs KA) zu. Dies entspricht einem spezifischen Schmutzwasseranfall von

    ws = 126,1 l/(EW d).

    Nach Angaben der Gemeinden Dürrlauingen und Winterbach handelt es sich dabei im We-

    sentlichen um häusliche Schmutzwasserabflüsse. Für die Schmutzwasserabflüsse relevan-

    tes Gewerbe ist im Einzugsgebiet der Kläranlage nach Angaben der Gemeinden nicht an-

    gesiedelt.

    Für die Nachweise nach DWA-Arbeitsblatt 128 wurden die in Tabelle 8 zusammengestell-

    ten, mittleren häuslichen Schmutzwasserabflüsse auf Basis der Einwohnerverteilung und

    der an der Kläranlage erfassten Schmutzwassermengen ermittelt.

    Tabelle 8: Häuslicher Schmutzwasseranfall Qh24 der Kläranlage Winterbach nach ange-

    schlossenen Ortsteilen

    Die Kanalnetzhydraulik, welche die Grundlage der Nachweise nach DWA-Merkblatt 153 bil-

    det, betrachtet die maximalen Abwasserabflüsse, die in der Kanalisation bei Eintreten des

    Bemessungsregens über einen begrenzten Zeitraum entstehen können. Deshalb wurde

    hier pauschal ein Schmutzwasserabfluss von 150 l/(EW d) angesetzt.

    Ortsteil Mittlerer Schmutz-

    wasseranfall [m³/a]

    Ortsteil Mittlerer Schmutz-

    wasseranfall [m³/a]

    Mönstetten 18.548 Rechbergreuthen 8.791

    Winterbach 13.991 Eichenhofen 3.636

    Waldkirch 13.531 Hafenhofen 16.523

    Summe 75.020

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    4.1.4 Schmutzfrachtkonzentration

    Die Schmutzfrachtkonzentration im häuslichen Schmutzwasser wurde über die mittlere ein-

    wohnerspezifische CSB-Fracht von 90 g/(E d) berechnet.

    cs,CSB h24 = 90 g/(EW d) / ws

    cs,CSB h24 = 90 g/(EW d) / 126,1 l/(EW d) * 1.000 mg/g

    cs,CSB h24 = 714 mg/l

    Unter Berücksichtigung des Fremdwasserzuflusses wurde für den Kläranlagenzufluss aus

    dem gesamten betrachteten Einzugsgebiet eine mittlere Schmutzfrachtkonzentration von

    ct,CSB = 495,6 mg/l berechnet

    4.1.5 Stundenansatz

    Der Stundenansatz zur Ermittlung der Tagesabflussspitze wird für den häuslichen

    Schmutzwasseranfall in Mönstetten mit x = 8 angenommen.

    4.2 Prognostizierter Trockenwetterabfluss aus dem betrachteten Einzugsgebiet

    4.2.1 Häuslicher Schmutzwasserabfluss

    Für das Einzugsgebiet der Kläranlage wird der häusliche Schmutzwasserabfluss in der

    Prognose über den Einwohnerzuwachs bei gleichbleibendem Wasserverbrauch wie folgt

    ermittelt:

    Qh24 PRO = EW (Prognose) * ws

    Qh24 PRO = 1.934 EW * 126 l/(EW d)

    Qh24 PRO = 88.996 m³/a

    Eine Nennenswerte Ansiedlung von Gewerbebetrieben wird in Mönstetten und den anderen

    angeschlossenen Ortsteilen in den kommenden Jahren nicht erwartet. Somit entspricht der

    häusliche Schmutzwasseranfall dem gesamten Schmutzwasserfluss.

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    4.2.2 Fremdwasserzufluss

    In der Prognoseberechnung wird mit einem gleichbleibendem Fremdwasseranteil bzw.

    Fremdwasserzuschlag gerechnet. Somit ergibt sich in der Prognoseberechnung folgender

    Fremdwasserzufluss:

    Qf24 PRO = Qs24 * FWZ

    Qf24 PRO = 88.996 m³/a * 44%

    Qf24 PRO = 39.170 m³/a

    4.2.3 Kläranlagenzufluss

    Der Kläranlagenzufluss bzw. Trockenwetterabfluss für das gesamte Einzugsgebiet ergibt

    sich als Summe von Schmutzwasserabfluss und Fremdwasserzufluss für die Prognose zu:

    Qt24 PRO = Qs24 PRO + Qf24 PRO

    Qt24 PRO = 88.996 m³/a + 39.170 m³/a

    Qt24 PRO = 128.165 m³/a

    4.2.4 Schmutzfrachtkonzentration

    Die Schmutzfrachtkonzentration ct,CSB wird für häusliches über den einwohnerspezifischen

    Wasserverbrauch von ws = 126,1 l/(EW d) und die einwohnerspezifische CSB-Fracht von

    90 g/(EW d) berechnet. Diese Parameter werden in der Prognose als unverändert ange-

    nommen. Daher gilt für die zukünftige Schmutzfrachtkonzentration:

    ct,CSB PRO = ct,CSB IST = 495,6 mg/l

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    4.3 Übersicht der Schmutzfracht-Parameter

    In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten Parameter für die Berechnungen der

    Mischwasserkanalisation nach DWA-A 128 zusammengefasst.

    Tabelle 9: Systemparameter der Mischwasserkanalisation

    5. Schmutzfrachtberechnung nach DWA-A 128

    5.1 Anforderungen an Mischwasserentlastungen

    Die Mischwasserentlastung im Ortsteil Mönstetten der Gemeinde Dürrlauingen erfolgt in

    den Weiherbach.

    Nach Rücksprache mit dem Wasserwirtschaftsamt Donauwörth gelten für die Mischwasser-

    entlastungen im Einzugsgebiet der Kläranlage Winterbach Normalanforderungen nach

    DWA-A 128.

    Parameter Bestand Prognose

    Einwohner 1.629 EW 1.934 EW

    Befestigte Fläche Abef gesamt 12,7 ha 13,6 ha

    Befestigte Fläche Abef Mönstetten 6,7 ha 7,1 ha

    Häusl. Schmutzwasseranfall Qh24

    Gesamt 75.020 m³/a 88.996 m³/a

    EZG Mönstetten 18.548 m³/a 24.605 m³/a

    Fremdwasserzuschlag FWZ 44% 44%

    Fremdwasserzufluss Qf24

    Gesamt 33.019 m³/a 39.170 m³/a

    EZG Mönstetten 8.163 m³/a 10.829 m³/a

    Trockenwetterzufluss Qt24

    Gesamt 108.039 m³/a 128.165 m³/a

    EZG Mönstetten 26.711 m³/a 35.434 m³/a

    Spez. Wasserverbrauch ws 126,1 l/(EW d) 126,1 l/(EW d)

    Schmutzfrachtkonzentration ct,CSB

    Häuslich / gewerblich 713,7 mg/l 713,7 mg/l

    Kläranlagenzufluss 495,6 mg/l 495,6 mg/l

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    5.2 Ergebnisse der Bestandsberechnung

    Die in der Zentralbeckenberechnung für den Bestand ermittelte Schmutzfracht, die aus dem

    Gesamtsystem entlastet werden darf, beträgt 3.198 kg CSB / Jahr. Dabei muss ein Min-

    destvolumen von ca. 277 m³ in der Mischwasserkanalisation als Regenstauraum vorgehal-

    ten werden.

    Die wesentlichen Parameter und Ergebnisse der Nachweis-Berechnung sind in Tabelle 10

    und Tabelle 11 (S.28) zusammengefasst.

    Der Vergleich der berechneten Entlastungsfracht gemäß Nachweis und der zulässigen Ent-

    lastungsfracht gemäß Zentralbeckenberechnung ergibt, dass die zulässige mittlere Jahres-

    schmutzfracht in der Bestandsberechnung derzeit geringfügig überschritten wird:

    SFue,128 = 3.205 kg CSB / Jahr > SFue,FZB = 3.198 kg CSB / Jahr

    Das erforderliche Mindestvolumen von 277 m³ im Gesamtsystem wird mit einer Summe von

    540 m³ an vorhandenem Beckenvolumen eingehalten.

    Tabelle 10: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Bestand (a)

    Entlastung

    Bez.

    Entl.-

    Typ

    Fläche

    kumuliert

    spez.

    Volumen

    Vorh.

    Volumen

    Mindest-

    volumen

    Drossel-

    abfluss

    stündl.

    TW-

    Abfluss

    AE,b,kum Vs,kum Vvorh Vmin QDr,max Qt,x

    - [ha] [m³/ha] [m³] [m³] [l/s] [l/s]

    RÜB MS 1)

    FBH 6,5 58 374 46 9 2,02

    RÜB WB 2)

    FBH 5,8 29 166 41 9,2 1,53

    FZB FBH 12,65 43 1 2 16,9 8,18

    Gesamt - - - 540 - 11,73 1) Mönstetten, 2) Winterbach

    Tabelle 11: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Bestand (b)

    Entlastung

    Bez.

    Überlauf-

    häufig-

    keit

    Ent-

    lastete

    Menge

    zul.

    Entlast.-

    rate

    vorh.

    Misch-

    verhältnis

    entl.

    Schmutz-

    fracht

    spezifische

    Entlastungs-

    fracht

    Entlas-

    tungs-

    fracht

    nue,d VQue e0 mvorh SFue SFue,s,kum SFue,128

    [d/a] [m³/a] [%] - [kg/a] kg/(ha a)] [kg/a]

    RÜB MS 1)

    24 7.900 21,33 61,8 880 135 888

    RÜB WB 2)

    33 9.457 28,62 87,9 1.037 179 1.121

    FZB 108 7.173 34,04 5,4 1.196 246 1.196

    Gesamt - 24.529 - - 3.113 - 3.205 1) Mönstetten, 2) Winterbach

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    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 29 von 41

    Über einem Drittel der entlasteten Schmutzfracht wird am fiktiven RÜB vor der Kläranlage

    ‚FZB‘ entlastet. Die Entlastung an ‚FZB‘, welches kein physikalisches Bauwerk ist, weist auf

    einen massiven Einstau der Kanalisation vor der Kläranlage hin. Die Zulaufmenge zur Klär-

    anlage ist geringer als die Summe der Drosselabflüsse von RÜB Mönstetten und RÜB Win-

    terbach, weshalb davon ausgegangen wird, dass der rechnerische Einstau vor der Kläran-

    lage nicht durch einen Fehler im Rechenmodell verursacht wird.

    Damit die Abwasserbeseitigung im Einzugsgebiet der Kläranlage Winterbach den heutigen,

    technischen Anforderungen entspricht, müssen entweder die Drosselmengen der Regen-

    überlaufbauwerke reduziert werden, oder die maximale Zulaufmenge der Kläranlage Win-

    terbach erhöht werden.

    Im Prognosezustand werden zusätzlich erhöhte Mischwasserabflüsse aus dem Einzugsge-

    biet der Kläranlage erwartet (vgl. Kapitel 4.2 und 4.3). Somit ist auch eine Erhöhung der

    Entlastungsmengen aus am fiktiven RÜB ‚FZB‘ zu erwarten.

    Aus diesem Grund wird es nicht als zielführend betrachtet, eine Prognoseberechnung mit

    unveränderten Betriebsbedingungen durchzuführen. Nachfolgend wird die Mischwasserka-

    nalisation nach sinnvoller Anpassung der Betriebsbedingungen (Sanierungszustand) über-

    rechnet und nachgewiesen.

    5.3 Ergebnisse der Sanierungsberechnung

    5.3.1 Anpassung der maximalen Zulaufmenge der Kläranlage

    Die Abflussmengen unterhalb der Mischwasserentlastungen sind bereits im Bestand deut-

    lich größer, als der genehmigte, maximale Mischwasserzulauf zur Kläranlage. Eine Verrin-

    gerung der Drosselmengen der RÜBs würde zu einer erhöhten Entlastungsmenge an den

    RÜBs führen. Aus diesem Grund wird durch den AZV Winterbach eine Erhöhung der zuläs-

    sigen Mischwasserzulaufmenge an der Kläranlage Winterbach angestrebt.

    Nach Angaben des Klärwärters werden die Aggregate durch die Limitierung im Wasser-

    rechtsbescheid der Kläranlage unter Teillast betrieben. Im Bauentwurf der Kläranlage vom

    09.06.1996 (Ingenieurbüro Otto) werden folgende Bemessungswerte der Kläranlage ange-

    geben:

    Schmutzwasser 26,25 m³/h (7,3 l/s)

    Fremdwasser 8,4 m3/h (2,3 l/s)

    Regenwasser 70 m³/h (19,4 l/s)

    Summe 104,7 m³/h (29,1 l/s)

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    In der Sanierungsberechnung wurde daher die maximale Zulaufmenge der Kläranlage von

    16,8 l/s auf 29 l/s erhöht, um die Überlastung der Kanalisation vor der Kläranlage zu unter-

    binden. Die für das Einzugsgebiet prognostizierten Trockenwetterabflüsse und Bauerweite-

    rungsflächen wurden berücksichtigt.

    5.3.2 Ergebnisse der Sanierungsberechnung

    Die in der Zentralbeckenberechnung für das sanierte Kanalnetz ermittelte, zulässige Jah-

    resentlastungsfracht beträgt 3.243 kg CSB / Jahr. Dabei muss ein Speichervolumen von

    102 m³ in der Mischwasserkanalisation vorgehalten werden.

    Die wesentlichen Parameter und Ergebnisse der Nachweis-Berechnung sind in Tabelle 12

    und Tabelle 13 zusammengefasst. Der Vergleich der berechneten Entlastungsfracht gemäß

    Nachweis und der zulässigen Entlastungsfracht gemäß Zentralbeckenberechnung ergibt,

    dass die rechnerisch entlastete Jahresfracht etwa 75% der zulässigen Jahresentlastungs-

    fracht entspricht. Die am fiktiven RÜB ‚FZB‘ Entlastete Schmutzfracht von 1 kg CSB / Jahr

    ist vernachlässigbar.

    SFue,128 = 2.443 kg CSB / Jahr < SFue,FZB = 3.243 kg CSB / Jahr

    Tabelle 12: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Sanierung (a)

    Entlastung

    Bez.

    Typ Fläche

    kumuliert

    spez.

    Volumen

    Vorh.

    Volumen

    Mindest-

    volumen

    Drossel-

    abfluss

    stündl.

    TW-Abfluss

    AE,b,kum Vs,kum Vvorh Vmin QDr,max Qt,x

    - [ha] [m³/ha] [m³] [m³] [l/s] [l/s]

    RÜB MS 1)

    FBH 7,08 53 374 53 9 2,68

    RÜB WB 2)

    FBH 6,21 27 166 46 9,2 1,76

    FZB FBH 13,64 40 1 3 29 9,71

    Gesamt - - - 541 - - 14,15

    Tabelle 13: Zusammenfassung Schmutzfrachtberechnung Sanierung (b)

    Entlastung

    Bez.

    Überlauf-

    häufigkeit

    Ent-

    lastete

    Menge

    zul.

    Entlast.-

    rate

    vorh.

    Misch-

    verhältnis

    entl.

    Schmutz

    fracht

    spezifische

    Entlas-

    tungsfracht

    Entlas-

    tungs-

    fracht

    nue,d VQue e0 mvorh SFue SFue,s,kum SFue,128

    [d/a] [m³/a] [%] - [kg/a] kg/(ha a)] [kg/a]

    RÜB MS 1)

    26 9.953 24,67 49,5 1.124 159 1.133

    RÜB WB 2)

    34 10.999 31,08 79,7 1.210 195 1.309

    FZB 1 7 26,96 10,3 1 171 1

    Gesamt - 20.959 - - 2.335 - 2.443

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    Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis nach § 15 WHG für das Einleiten

    von Abwasser aus der Misch- und Regenwasserkanalisation in den Weiherbach

    Hydrotechnik

    114732-Hydrotechnik Seite 31 von 41

    Die jährliche Entlastungsfracht des Regenüberlaufbeckens in Mönstetten wird durch die zu-

    künftig größeren Abwasserabflusse in Mönstetten um ca. 245 kg CSB/Jahr erhöht. Hier fällt

    vor Allem das Baugebiet am Weiherweg ins Gewicht. Von der insgesamt entlasteten

    Schmutzfracht werden ca. 46% am RÜB Mönstetten entlastet.

    Das erforderliche Mindestvolumen von 102 m³ im Gesamtsystem wird mit einer Summe von

    541 m³ vorhandenem Beckenvolumen deutlich überschritten.

    5.4 Einzelnachweise der Entlastungsbauwerke nach DWA-A 128

    Die nachfolgenden Einzelnachweise für das RÜB Mönstetten werden auf Grundlage der

    Bauwerksdaten und der in der Sanierungsberechnung angesetzten Betriebsbedingungen

    erbracht.

    5.4.1 Mindestmischverhältnis

    Das Mischverhältnis dient als Maßstab, wie hoch die Schmutzfracht im entlasteten Misch-

    wasser im Vergleich zu Regenabfluss und Trockenwetterabfluss ist. Wird das Mindest-

    mischverhältnis eingehalten, ist die Anforderung, dass nur durch das Niederschlagswasser

    stark verdünntes Mischwasser in die Vorfluter entlastet werden darf, erfüllt.

    Für das Regenüberlaufbecken in Mönstetten beträgt das Mindestmischverhältnis bei Nor-

    malanforderungen 7. Es wird sowohl im Bestand als auch nach der Sanierung eingehalten

    (siehe Tabelle 112 und Tabelle 13, S. 30).

    5.4.2 Mindestvolumen

    Wie aus Tabelle 12 (S.30) ersichtlich ist, wird das Mindestvolumen, das sich aus den ober-

    halb liegenden Einzugsflächen berechnet, durch das RÜB Mönstetten mehrfach zur Verfü-

    gung gestellt.

    5.4.3 Entleerungsdauer

    Die rechnerische Entleerungsdauer eines Regenüberlaufbeckens sollte 10 bis 15 Stunden

    nicht überschreiten. Die Entleerungsdauer des RÜB Mönstetten beträgt zukünftig ca. 11,5

    Stunden. Die Anforderung wird dementsprechend eingehalten.

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    114732-Hydrotechnik Seite 32 von 41

    6. Quantitative Gewässerbelastung durch Mischwasserentlastungen

    nach LfU-4.4/22

    Mit dem LfU Merkblatt Nr. 4.4/22, vom 15.02.2013, werden unter anderem Einleitungen aus

    der kommunalen Mischwasserkanalisation in Gewässer quantitativ reglementiert.

    6.1 Anforderungen an die quantitative Gewässerbelastung nach LfU-4.4/22

    Der Leitgedanke der Überprüfung der quantitativen Gewässerbelastung von Mischwasser-

    entlastungen nach LfU-4.4/22 ist, dass die Emission dem Schutzbedürfnis des oberirdi-

    schen Gewässers angepasst wird.

    Im LfU Merkblatt Nr. 4.4/22 sind drei anwendbare Nachweismethoden zur Überprüfung der

    quantitativen Gewässerbelastung von Mischwasserentlastungen festgelegt. Dabei wird hier

    in Absprache mit Herrn Komm (WWA Donauwörth) die durch die eingeleiteten Wassermen-

    gen erhöhte Schleppspannung am Gewässerbett nachgewiesen. Die maximale Einlei-

    tungsmenge wird dabei aus dem hydraulischen Kanalnetzmodell ermittelt.

    6.2 Quantitative Gewässerbelastungen mittels Schleppspannungsnachweis

    Der Maximalabfluss im Vorfluter setzt sich aus

    dem natürlichen Abfluss im Gewässer (hier MQ

    = ca. 20 l/s) und der maximalen Entlastungs-

    menge aus dem Regenüberlaufbecken zusam-

    men. Die hydraulische Kanalnetzberechnung

    gibt bei einem Bemessungsregen mit einer

    Dauer von 15 min und einer Jährlichkeit T = 1

    Jahr eine maximale Einleitungsmenge von ca.

    710 l/s am RÜB Mönstetten in den Weiherbach.

    Damit ergibt sich ein Maximalabfluss im Ge-

    wässer von 730 l/s.

    Abbildung 3: Verlauf der Mischwas-serentlastung von RÜB Mönstetten

    Um die Fließverhältnisse bei dem genannten Maximalabfluss abzubilden wird die Fließfor-

    mel nach Gauckler-Manning-Strickler verwendet:

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    0:00 0:30 1:00 1:30

    Entl

    astu

    ngs

    me

    nge

    [l/

    s]

    Zeit [hh:mm]

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    Hydrotechnik

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    vm = kSt * rhyd2/3 *JE

    1/2 = Q/(b * h)

    vm mittlere Fließgeschwindigkeit Q Abfluss

    kSt Stricklerbeiwert b Grabenbreite

    rhyd hydraulischer Radius h Wasserspiegelhöhe

    JE Energieliniengefälle

    Um obige Gleichung zu lösen, wird der hydraulische Radius rhyd gleich der Wasserspiegel-

    höhe h gesetzt. Weiterhin werden folgende Parameter für den Weiherbach unterhalb der

    Einleitungsstelle folgendermaßen eingeschätzt:

    kSt = 30 m1/3/s

    JE = 12 ‰

    b = 1,00 m

    Daraus folgt für den Abfluss Qmax = 730 l/s:

    h10/3 = Q2 /(kSt² * JE * b²)

    h = 0,41 m

    und für die Schleppspannung:

    τ0 = ρ * g * JE * rhyd = ρ * g * JE * b * h / (b + 2h)

    τ0 = ca. 26 N/m²

    τ0 Wandschubspannung an der Sohle (‚Schleppspannung‘)

    ρ Dichte von Wasser (1000 kg/m³)

    g Erdanziehung (9,81 m/s²)

    Die durch die Entlastung verursachte Schleppspannung von etwa 26 N/m² liegt in einer

    Größenordnung, die in der verfügbaren Literatur für eine kiesige Sohle mit einer Körnung

    von ungefähr 25 mm und größer als unkritisch betrachtet wird.

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    7. Gewässerbelastung durch RW-Einleitungen nach DWA-M 153

    Mit dem Merkblatt DWA-M 153, gültig seit Februar 2000, ergänzt im August 2007, werden

    Regenwassereinleitungen in Gewässer qualitativ und quantitativ reglementiert.

    7.1 Anforderungen an die Gewässerbelastung nach DWA-M 153

    Qualitativ:

    Grundgedanke des Bewertungsverfahrens nach DWA-M 153 ist, dass die Emission von

    Regenwasser aus Trenngebieten dem Schutzbedürfnis des Gewässers angepasst wird.

    Ist der eingeleitete Regenwasserabfluss stärker verschmutzt, als es dem Schutzbedürfnis

    des aufnehmenden Gewässers angemessen ist, so muss er vor der Einleitung gereinigt

    werden (qualitative Anforderung).

    Emissionswert E * Durchgangswert D ≤ Gewässerpunktezahl G

    Quantitativ:

    Der Regenwasserabfluss von befestigten Oberflächen kann die Hochwasserspitzen in

    Oberflächengewässern vergrößern. Mit geeigneten Maßnahmen zum Zurückhalten und ge-

    drosselten Weiterleiten des Wassers können diese unerwünschten Auswirkungen verringert

    werden. Dabei wird der maximal zulässige Drosselabfluss mit der Erodierbarkeit der Ge-

    wässersedimente abgestimmt.

    Es müssen folgende Kriterien eingehalten werden:

    Drosselabfluss QDr: Der Abfluss aus jeder Einleitungsstelle darf einen definierten Drosselab-

    fluss nicht übersteigen. Der Drosselabfluss zur Begrenzung der eingeleiteten Abflussspitzen

    wird aus der zulässigen Regenabflussspende qr und der undurchlässigen Fläche Au ermit-

    telt:

    QDr = qr * Au in l/s

    Maximalabfluss QDr,max: Neben dem Drosselabfluss an einer einzelnen Einleitstelle darf der

    Maximalabfluss (QDr,max) aus der Summe von aller Einleitungen innerhalb einer festgelegten

    Fließstrecke (1000-fach Wasserspiegelbreite) nicht wesentlich überschritten werden.

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    Hydrotechnik

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    Der maximale zulässige Abfluss in dieser Fließstrecke wird über den Einleitungswert ew

    (Tabelle 14, S.35) in Abhängigkeit von der Korngröße der Gewässersedimente und dem

    Mittelwasserabfluss MQ ermittelt:

    QDr,max = ew * MQ in l/s

    Sind beide Bedingungen, der zulässige Drosselabfluss und der Maximalabfluss im betrach-

    teten Gewässerabschnitt eingehalten, so ist zu erwarten, dass das Gewässer vor übermä-

    ßigen Belastungen ausreichend geschützt ist.

    Tabelle 14: Einleitungswert in Abhängigkeit der Korngröße nach DWA-M 153

    Gewässersediment Einleitungswert ew

    überwiegend lehmig-sandig 2 – 3

    kiesig (< faustgroß) 4 – 5

    steinig (> faustgroß) 6 – 7

    7.2 Prüfung der qualitativen Bagatellgrenzen

    Bei der Einleitung in oberirdische Gewässer kann eine Regenwasserbehandlung entfallen,

    wenn die drei Bedingungen A, B und C nach Punkt 6.1 (DWA-M 153) gleichzeitig eingehal-

    ten werden:

    A: Der Vorfluter entspricht den Gewässertypen G3 bis G6.

    Die Bedingung ist für alle Einleitungsstellen erfüllt. Der Vorfluter entspricht

    dem Gewässertyp G5 - kleiner Hügel- und Berglandbach.

    B: Die undurchlässigen Flächen entsprechen den Flächentypen F1 bis F4 (siehe DWA-

    M 153 Anhang A Tabelle A.3):

    Die Bedingung wird bei allen Einleitungsstellen erfüllt.

    C: Innerhalb eines Gewässer- oder Uferabschnittes von 1.000 m Länge wird das Re-

    genwasser von insgesamt nicht mehr als 0,2 ha (2.000 m²) undurchlässiger Fläche

    eingeleitet:

    Die Bedingung wird nicht erfüllt.

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    Ergebnis: Es ist für jede Einleitstelle zu prüfen, in welchem Umfang eine Behandlung des

    Regenwassers erforderlich ist.

    7.3 Überprüfung der qualitativen Gewässerbelastung

    Ausgehend von den abflusswirksamen Einzugsflächen (siehe Abschnitt 2.5) wurden die

    einzelnen Einleitungsstellen mit Hilfe des Bemessungsprogramms ATV-A 138 des Instituts

    für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH (ITWH) nach DWA-M 153 qualitativ

    überprüft. In Tabelle 15 sind die Gewässerpunktzahlen G und die Bewertung der Abfluss-

    belastungen B für alle Einleitungen gegenübergestellt. Die detaillierten Nachweise, die mit

    Hilfe des Bemessungsprogramms erstellt wurden, sind in Anlage 4 beigefügt.

    Ergebnis: Bei drei der vier Regenwassereinleitungen ist keine Regenwasserbehandlung

    erforderlich.

    Tabelle 15: Qualitative Betrachtung nach DWA-M 153 der Einleitungen in den Weiher-

    bach

    Einleitungsstelle Gewässer-

    punktzahl G

    Abfluss-

    belastung B

    Anforderung

    nach DWA-M 153

    MSRK40F 18 14,1 erfüllt

    MSRA110 18 16,1 erfüllt

    MSRK225 18 14,4 erfüllt

    MSRA240 18 20 nicht erfüllt

    MSRA240 + Privat 18 15,2 erfüllt

    7.4 Prüfung der quantitativen Bagatellgrenzen

    Die Prüfung der Bagatellgrenzen beruht auf der Flächenerhebung, welche bereits in Ab-

    schnitt 2.5 beschrieben wurde.

    Auf die Schaffung von Rückhalteräumen kann nur verzichtet werden, wenn mindestens eine

    der drei folgenden Bedingungen eingehalten ist:

    D: Es wird in einen Teich oder einen See mit einer Oberfläche von mindestens 20 %

    der undurchlässigen Fläche oder in einen Fluss entsprechend Abschnitt 5.1

    (DWA-M 153) eingeleitet.

    Für keine der Einleitungen ist diese Anforderung erfüllt.

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    E: Die undurchlässigen Flächen betragen innerhalb eines Gewässerabschnittes von

    1.000 m Länge insgesamt nicht mehr als 0,5 ha.

    Für keine der Einleitungen ist diese Anforderung erfüllt.

    F: Das erforderliche Gesamtspeichervolumen nach Abschnitt 6.3.4 (DWA-M 153) ist

    kleiner als 10 m³.

    Für keine der Einleitungen ist diese Anforderung erfüllt.

    Ergebnis: Nach DWA-M 153 ist bei allen Einleitungsstellen zu prüfen, in welchem Umfang

    die Schaffung von Rückhalteräumen erforderlich ist.

    7.5 Überprüfung der quantitativen Gewässerbelastung

    Aufgrund der vom Wasserwirtschaftsamt Donauwörth ausgewiesenen Mittelwasserabfluss-

    werte und Berechnungen durch Steinbacher-Consult ergeben sich für die Vorfluter die in

    Tabelle 16 zusammengestellten, zulässigen Drosselabflüsse QDr. Den Drosselabflüssen

    sind die in der Kanalnetzhydraulik berechneten Maximalabflüsse gegenübergestellt. Ferner

    wird der Weiherbach als kleiner Hügel- und Berglandbach mit einer zulässigen Regenab-

    flussspende von 30 l/(s ha) eingestuft.

    Die detaillierten Berechnungen auf denen dieser Nachweis beruht sind als Anlage 5 beige-

    fügt.

    Tabelle 16: Fläche der Einzugsgebiete und daraus resultierende, zulässige und tatsächliche Abflüs-

    se in die Vorfluter nach DWA-M 153

    Vorfluter Einleitungs-stelle

    Undurchlässige Fläche

    Au

    zulässiger Drosselabfluss

    QDr

    Spitzenab-fluss Qab

    [m²] [l/s] [l/s]

    Weiherbach

    MSRK40F 4.115 12 79

    MSRA110 2.111 6 47

    MSRK225 6.210 19 105

    MSRA240 6.277 19 23

    Die berechnete Einleitungsmenge an MSRA240 aus dem Erlenweg in die Bachverrohrung

    bestimmt sich näherungsweise aus der Differenz des Maximalabflusses aus der Bachver-

    rohrung und der an MSRK40F, MSRK110 und MSKA225 eingeleiteten Maximalabflüsse.

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    Ergebnis: Die zulässigen Drosselabflüsse werden an allen Einleitungsstellen überschritten.

    Weiterhin werden folgende Parameter für die Berechnung des Maximalabflusses innerhalb

    der Fließstrecke des Weiherbachs angesetzt: