Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft

Evaporation (Verdunstung von Oberflächen): hE = 100 mm

Transpiration (Verdunstung aus Pflanzen): hT = 315 mm

Transpiration ist bedeutender 

 mittels Radar

mittels Regenmesser (Hellmann, Ombrometer) 

Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die Bodenoberfläche unmittelbar zufließt. 

 Zwischenabfluss (Interflow) QI [m³/s]:

Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus den oberflächennahen Bodenschichten zufließt und nicht zur Grundwasserneubildung beiträg

1.9.3 Direktabfluss QD [m3 /s]: QD = QO + QI 

1.9.4 Basisabfluss QB [m³/s]: Teil des Abflusses, der dem Vorfluter aus dem Grundwasser zufließt, d. h. Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist. 1

1.10 Gesamtabfluss in Oberflächengewässern QG [m³/s]: QG = QB + QD= QB + QO + QI

Ausreichende Menge an Rohwasserressourcen (Quantität) aber vielerorts Wasserqualitätsprobleme 

. Angebotsseite: Niederschlag und Verdunstung, Veränderung der regionalen Verfügbarkeit, Verluste im Leitungsnetz, sinkende Wasserqualität

Nachfrageseite: Bevölkerungswachstum, steigende Nachfrage pro Kopf, Bewässerungsfeldbau 1

weniger wichtig

Flusswasser unterliegt einer Vielzahl von Nutzungen. Es ist in der Regel am stärksten verunreinigt und daher für die Trinkwasserversorgung am wenigsten geeignet. Zur Seewassergewinnung eignen sich vorwiegend nährstoffarme, tiefe Seen mit ausreichendem Wasserzufluss. Im Gegensatz zu flachen Seen wird in tiefen Seen ab etwa 40 m Tiefe ein Temperaturausgleich erreicht. Die Qualität des Seewassers hängt im Wesentlichen von der Zufuhr von Verunreinigungen aus den Zuflüssen des Einzugsgebietes und den Uferbereichen, sowie den Nutzungen des Sees (z. B. Freizeit und Erholung) ab. Gewinnbar ist allgemein nur der mittlere jährliche Zulauf abzüglich der Verluste. Talsperren entstehen durch künstliche Sperrung von Tälern. Sie dienen der Trinkwasserversorgung (Trinkwassertalsperren), als Rückhaltebecken zur Regulierung der Abflussschwankungen von Flüssen sowie als Wasserspeicher für Wasserkraftanlagen (Mehrzweck-Talsperren). Die Wasserqualität wird wie bei natürlichen Seen durch die Qualität der Zuflüsse aus dem Einzugsgebiet bestimmt. Grundwasser aus Porengrundwasserleitern ist für Trinkwassergewinnung in der Regel am besten geeignet. Porige Böden (Sande, Kiese, usw.) haben eine filternde und damit reinigende Wirkung, die mit zunehmender Klüftung des Gesteins (zusammenhängende Klufträume) abnimmt. Während der Filtration in den Bodenporen wird das Grundwasser gereinigt, nimmt bei einem entsprechend langen Fließweg die mittlere Bodentemperatur an und ist keimfre

Sickerwasser

Bodenteilchen umgeben von hygroskopischem Wasser

 Grundluft mit Wasserdampf

Haftwasser bestehend aus Häutchenwasser und Porenwinkelwasser

offenes Kapillarwasser

geschlossenes Kapillarwasse

grundwasser

Wasserspiegel mit großen Beharrungsvermögen •

weite Absenkungsflächen bei der Entnahme

• kleine Geschwindigkeiten (bis 1 m/d)

• geringe Schwankungen des Wasserspiegels, der Ergiebigkeit und der Temperatur

• kaum Schwebestoffe und sonstigen Beimengungen anorganischer und organischer  Art. 

 Echtes Grundwasser: nicht durch Oberflächenwasser (Uferfiltrat, Infiltration über Becken) angereichertes Grundwasser Unechtes Grundwasser: durch Oberflächenwasser (Uferfiltrat, Infiltration über Becken) angereichertes Grundwasser Unechtes GW wird auch als angereichertes GW bezeichnet, wenn die Infiltration und Anreicherung über Becken erfolgt. 

50 taege

Lehm : Grundwassernichtleiter :  GW-Schirmfläche 

Sand, Kies 1.GWleiter : GW-oberfläche ; GW-Sohle

Ton : Gwnichtleiter  GW-druchfläche

Sand 2Gwleiter : Gw-Deckfläche

Ton: ....siehe Oben

.Nach dem Filtergesetz von Darcy ist die Filtergeschwindigkeit des Grundwassers proportional zum Grundwassergefälle. vF = kf * I (Filtergesetz nach Darcy) Der kf-Wert ist der Proportionalitätsfaktor

siehe Bidl

Bahngeschwindigkeit: vB = sB/t

sB = wahre Weglänge, die ein Wasserteilchen auf dem Weg von einem Brunnen 1 zu einem Brunnen 2 durch den Boden fließt

t = Fließzeit zwischen den Brunnen

Bahngeschwindigkeit: vA = s/t

s = horizontaler Abstand zwischen 2 Brunnenachsen

t = Fließzeit zwischen den Brunnen

Filtergeschwindigkeit: vF = kf * I = Q/A

kf = Durchlässigkeitsbeiwert

I = Grundwassergefälle

Q = Grundwasservolumenstrom

A = Querschnitt des Grundwasserleiters incl. der Fläche der Bodenkörner

Porengeschwindigkeit: vP = Q/AN

AN = Nettoquerschnitt des Grundwasserleiters ohne Fläche der Bodenkörner 

vA ≈ vP = vF/nP 

vA Abstandsgeschwindigkeit 

vP Porengeschwindigkeit

vF Filtergeschwindigkeit

Ableitung von unzureichend gereinigtem Abwasser jeglicher Herkunft

Umschlag, Transport und Lagerung wassergefährdender Stoffe

Auslaugung von Abfalldeponien mit oberirdischem Abfluss

Regenwassereintrag aus dicht besiedelten Gebieten und von Straßenflächen

Mischwasserentlastungen
Ab- und Ausschwemmungen aus land- und forstwirtschaftlichen Gebieten

Einleitung von Drainwasser aus land- und forstwirtschaftlichen Gebieten

Eintrag von Verunreinigungen aus der Luf

 akut toxisch, • chronisch toxisch, • kanzerogen (krebserregend), • mutagen (erbgutschädigend), • teratogen (fruchtschädigend), • infektiös.  

Bild :)

 Annahme einer stationären, gleichförmigen Strömung, d. h. die Geschwindigkeit ist zeitlich und örtlich konstant, Annahme einer über die durchflossene Querschnittsfläche gleichmäßig verteilten mittleren Fließgeschwindigkeit und Annahme der Inkompressibilität des Wassers/Abwassers, soweit nicht größere Gasmengen darin enthalten sind.  

örtliche Verluste:

• Eintritt des Wassers in ein Rohr

• Änderung der Richtung einer Leitung (Umlenkverluste z. B. Krümmer, Kniestücke)

• Änderung des Querschnitts

• Einbauten (Schieber, Klappen u. a.)

• Austritt des Wassers aus dem Rohr Reibungsverluste  

 (Füllhöhe h = d/2). rhy = AQ/IU AQ = 0,5 * π d2 /4 IU = 0,5 * 2π r = 0,5 * π d rhy = 0,5 * π d2 /4/0,5 * π d  

 Berechnen Sie die vorliegenden Strömungsverhältnisse. Re = v * d/ν Re = v * d/ν = 1,50 ∗ 0,40/1,31 * 10-6 = 0,46 * 106 > 2320 turbulente Strömungsverhältnisse 

Diese Rauheiten berücksichtigen alle Verluste, d. h. 1. Wandrauheiten (Reibungsverluste) 2. Örtliche Verluste, z. B. • Lageungenauigkeiten und -änderungen • Rohrstöße, Formstücke, Bögen, Kniestücke, Verzweigungen, Einlauf-  und Auslaufverluste • Schachtbauwerke u. a.  

Die Colebrook-Formel dient der Bestimmung der Widerstandszahl λ im Übergangsbereich zwischen hydraulisch glatten und hydraulisch rauen Strömungsverhältnissen. 1/√λ = -2,0 lg(2,51/(Re * √λ + k/(d * 3,71)) Da diese Formel keine expliziten Lösungen bei der Berechnung der Widerstandzahl λ liefert, wurde von Moody ein Diagramm zur Bestimmung von λ entwickelt. 

 Durch die Vergrößerung des Abflusses bei Vollfüllung QV werden • Nenngrößenunterschreitungen, • Querschnittsverringerungen durch Ablagerungen (bis zu 3 % der Querschnittsfläche trotz regelmäßiger Wartung der Kanäle) und • Gleichsetzungen der wirklichen Kanallänge l mit der bei der Planung zugrunde gelegten Vertikalprojektion l’ pauschal berücksichtigt. 

 Bei der Berechnung von Teilfüllungsabflüssen ist der hydraulische Radius unbekannt. Es muss daher zunächst der Abfluss bei Vollfüllung berechnet werden. Hier ist der hydraulische Radius bei Kreisprofilen rhy = d/4. Mit dem Verhältnis von QT/QV kann dann über die nachstehenden Formeln bzw. mit Tabellenwerten, die mit diesen Formeln generiert wurden, die Füllhöhe berechnet werden. Teilfüllungsgeschwindigkeit vT: vT/vV = [rhy,T/rhy,V] 0,625 Teilfüllungsabfluss QT: QT/QV = AT/AV * [rhy,T/rhy,V] 0,625 

Pumpen dienen der Förderung verschiedener Medien (Wasser, Abwasser) • von einem Niveau auf ein höher gelegenes Niveau sowie • der Erhöhung des Druckes und damit der Geschwindigkeit des Förderstromes (Vergrößerung des Durchsatzes). 

• niedrige Jahreskosten aus Kapital- und Betriebskosten

• reparaturfreundlich

• leichter Ersatz der Verschleißteile •

hoher Wirkungsgrad über breiten Anwendungsbereich 4

Kreiselpumpen: Pumpwerk einer Wasserversorgungsanlage Verdrängerpumpen: Exzenterschneckenpumpen zur Förderung von Schlämmen Förderschnecken: Abwasserförderung im Zufluss von Kläranlagen  

 Grund: Durchbiegung der Schnecke 4