BaSYS Zustandsbewertung Hydraulik gemäß ISYBAU 01/96 und 06/01

Ziel der hydraulischen Zustandsklassifizierung ist es, die Ergebnisse hydraulischer Berechnungen zielgerichtet derart auszuwerten, dass mit wenigen Kenngrößen ein Überblick über die hydraulische Leistungsfähigkeit des Kanalnetzes gewonnen werden kann. Die Zustandsklassifizierung und -Bewertung sowie die daraus abgeleitete Prioritätenliste ersetzt keine Sanierungsplanung für Maßnahmen und erst recht nicht die Aufstellung eines Bauprogramms. Der Bewertungsalgorithmus folgt dabei den Vorschriften der Arbeitshilfen Abwasser Anhang A-3.3 (Hydraulische Zustandsklassifizierung). Aufruf aus Gruppe Berechnung der klassischen Barthauer Management Console.

Die Klassifizierung ist möglich für Rechenergebnisse des Zeitbeiwertverfahrens (A-3.3.1) oder von Einzelsimulationen (A-3.3.2) jedoch nicht für Ergebnisse von Seriensimulationen (A-3-3-3).

In der Hilfe werden folgende Abschnitte beschrieben:

So geht's

Die Zustandsbewertung wird für alle gewählten Haltungen durchgeführt. In der Hilfe werden folgende Abschnitte beschrieben:

Ausgangfelder der Bewertung

Bei der Verwendung von Rechenergebnissen aus den hydrodynamischen Berechnungsprogrammen BaSYS HydroCAD oder BaSYS KanZEIT sind alle erforderlichen Datenfelder für die Bewertung vorhanden. Werden die Rechenergebnisse anderer Quellen verwendet, sollte geprüft werden, ob zumindest die Datenfelder gemäß Tabelle belegt sind:

Berechnung	KanDATA-Formular	Feldbezeichnung	Einheit	Kurzbeschreibung
Alle Verfahren	Haltungsstammdaten	Vollfüllabfluss QV	l/s	Alternativ aus der Haltungshydraulik, beispielsweise nach ISYBAU-Import, Format EY.
	Haltungshydraulik	Maximaler berechneter Abfluss Qmax	l/s	Der Wert wird zusammen mit dem des Volfüllabflusses in m³/s umgerechnet.
Hydrodynamisch		Wasserspiegel oben	m NN	Wasserstand am Zulaufschacht.
	Schachtstammdaten	Deckelhöhe Geländehöhe	m NN	Bei Belegung beider Felder wird der höhere Wert verwendet. Wichtig für die Einstauhöhe.
	Haltungsstammdaten	Sohlhöhe Zulauf HS Profilhöhe H	m NN mm	Berechnung des Rohrscheitels: HS + H / 1000

Durchführung des Assistenten

So geht's:

Zustandsbericht

Der Zustandsbericht wird über die Schaltfläche <Ergebnisse> geöffnet.

Berichtsaufbau

Der Zustandsbericht ist folgendermaßen aufgebaut:

Die Tabelle des Zustandsberichts ist im Folgenden skizzenhaft dargestellt.

Bezeichnung	l [m]	Qv [m³/s]	Qmax [m³/s] maßgebend	Qmax [m³/s] mindest	AKZ maßgebend	AKZ mindest	Klasse auto	Klasse man
119001	54,20	30	7	35	1	3	4	4
119002	55,06	36	23	80	3	3	4	5
119003	48,32	48	22	47	1	3	1	1

Die Abkürzungen in der Tabelle des Zustandsberichts besitzen dabei die folgenden Bedeutungen:

Spalte	Bedeutung
l [m]	Länge der Haltung.
Qv [m³/s]	Vollfüllungsdurchfluss der Haltung.
Qmax [m³/s] maßgebend	Maximaldurchfluss gemäß Rechenlauf mit der maßgebenden Regenhäufigkeit.
Qmax [m³/s] mindest	Maximaldurchfluss gemäß Rechenlauf mit der Mindestregenhäufigkeit.
AKZ maßgebend	Auslastungskennziffer gemäß Rechenlauf mit der maßgebenden Regenhäufigkeit.
AKZ mindest	Auslastungskennziffer gemäß Rechenlauf mit der Mindestregenhäufigkeit.
Klasse auto	Automatisch berechnete hydraulische Haltungsklasse.
Klasse man	Manuell bestätigte oder fachlich begründet hochgestufte hydraulische Haltungsklasse.

Auf weitere Details zu den Parametern wird im Abschnitt Theoretische Grundlagen eingegangen.

Berichtsdatei

Die Berichtsdaten werden ausschließlich temporär generiert und können über die Werkzeugleiste zwecks weiterer Verwendung gespeichert, gedruckt und im Internet Explorer angezeigt werden. Die Berichtsdatei der zuletzt durchgeführten hydraulischen Zustandsbewertung wird automatisch als XML-Datei im Windows-Benutzerprofil gespeichert:

• {Windows-Benutzer-Profil}\AppData\Roaming\Barthauer\BaSYS\TmpZustandsbewertungHYD.xml

Die genannte Berichtsdatei lässt sich über den Microsoft Internet Explorer öffnen und besitzt dasselbe Layout wie im Modul der hydraulischen Zustandsbewertung.

Zielfelder der Bewertung

Die Ergebnisse der hydraulischen Zustandsbewertung werden in BaSYS KanDATA auf dem Reiter Ergebnisse der Formulare Haltungshydraulik und - für die Ergebnisse hydrodynamischer Einzelsimulationen - Schachthydraulik verwaltet.

KanDATA-Formular	Feldbezeichnung	Einheit	Kurzbeschreibung
Haltungshydraulik	Auslastungsgrad	%	Verhältnis zwischen Qmax und QV.
	Leitungsklasse Automatisch	-	Automatischer Eintrag für das maßgebende Mindestregen- oder Überstauerereignis.
	Leitungsklasse manuell	-	Im Assistent muss die entsprechende Option gewählt sein.
	Art der Regen/Überstauhäufigkeit	-	Solange das Datenfeld leer ist, wird der Auswahllisteneintrag über den Assistenten gefüllt.
Schachthydraulik Haltungshydraulik	Auslastungskennziffer	-	Die Auslastungskennziffer wird als Langtext angezeigt. Das Feld greift auf eine Auswahlliste zu.
Schachthydraulik	Maximaler Wasserstand	m NN	Der Wert wird für den ISYBAU-Export, Format EY, benötigt.

Theoretische Grundlagen

Die hydraulische Zustandsklassifizierung wird ausschließlich für Haltungen durchgeführt. Die Eingangswerte ergeben sich aus hydraulischen Berechnungen mit BaSYS (KanZEIT, HydroCAD) oder externen Berechnungsprogrammen. Die Berechungen sind gemäß Anhang A-4 der Arbeitshilfen Abwasser durchzuführen. Dort sind auch die gemäß DWA-Arbeitsblatt 118 zu verwendenden Häufigkeiten definiert.

Unabhängig vom Berechnungsverfahren verfolgt die hydraulische Zustandsbewertung das Ziel, die aktiv und nicht als Folgewirkung passiv überlasteten Haltungen zu identifizieren. In der Hilfe werden folgende Abschnitte beschrieben:

Anwendungsbereich

Mit der hydraulischen Zustandsklassifizierung können somit besonders Aussagen über die hydraulische Leistungsfähigkeit bestehender Kanalnetze getroffen werden. Die hydraulische Zustandsklassifizierung dient jedoch nicht der Dimensionierung einzelner Haltungen. Hierfür sind die einschlägigen Normen (DIN EN 752) und Regelwerke (A118) zu beachten. Weitere Hinweise sind dem Kapitel "Hydraulische Berechnungen" der Arbeitshilfen-Abwasser (www.arbeitshilfen-abwasser.de) zu entnehmen.

Ziele hydraulischer Berechnungen

Hydraulische Berechnungen bestehender oder geplanter Kanalnetze werden zunächst gemäß Anhang A-4 der Arbeitshilfen Abwasser mit dem Ziel durchgeführt, die hydraulischen Kenngrößen

des Kanalnetzes in Abhängigkeit von Niederschlags- und Trockenwetterbelastungen zahlenmäßig zu ermitteln (zu quantifizieren). Je nach Aufgabenstellung können die hydraulischen Kenngrößen zur

von Kanalnetzen verwendet werden.

Hydraulisches Berechnungsverfahren

Das zutreffende hydraulische Berechnungsverfahren wird in Abhängigkeit von Kanalnetzart und spezifischer Aufgabenstellung festgelegt. Die Zustandsklassifizierung ist gemäß Anhang A-4 der Arbeitshilfen Abwasser auf Grundlage folgender Berechnungsverfahren möglich:

• Zeitbeiwertverfahren

• Hydrodynamische Einzelsimulation

Die genannten Verfahren bedingen zwangsläufig verschiedene Methoden zur Zustandsbewertung der Berechnungsergebnisse. Die Kriterien zur Wahl des hydraulischen Berechnungsverfahrens beziehen sich auf einige Merkmale des gesamten Kanalnetzes, die im Folgenden beschrieben sind.  

Zeitbeiwertverfahren

Die vereinfachte hydraulische Berechnung mit dem Zeitbeiwertverfahren ist gemäß Anhang A-4 der Arbeitshilfen Abwasser in folgenden Fällen möglich:

• Das gesamte Einzugsgebiet des Kanalnetzes umfasst weniger als 50 ha.

• Die längste Fließzeit im Kanalnetz unterschreitet 15 Minuten.

• Das Kanalnetz besitzt in Fließrichtung keine Verzweigungen.

• Das Kanalnetz umfasst keine Sonderbauwerke wie Becken, Pumpen und Wehre.

• Die Ablaufrandbedingung des modellierten Hydrauliknetzes ist der ungehinderte Abfluss (freier Auslass) ohne Rückstau.

• Die Aufteilung des Kanalnetzes in einzelne Teilsysteme ist unzulässig.

Die Klassifizierung der Berechnungsergebnisse ist auf das Zeitbeiwertverfahren abgestimmt.

Hydrodynamische Einzelsimulation

Andernfalls ist die hydrodynamische Einzelsimulation erforderlich:

• Voruntersuchungen und Variantenvergleiche können über die Kurzzeitsimulation unter Nutzung von Modellregen erfolgen.

• Detailliertere Nachweise sind über die Langzeitsimulation zu führen.

Die Klassifizierung der Berechnungsergebnisse ist auf die hydrodynamischen Einzelsimulationen abgestimmt.

Klassifizierung der Berechnungsergebnisse

Berechnungen mit dem Zeitbeiwertverfahren und hydrodynamischen Einzelsimulationen bedingen unterschiedliche Eingangswerte für die Klassifizierung der Berechnungsergebnisse. Im Zusammenhang mit der hydraulischen Aus- oder Überlastung erfolgt unabhängig vom Berechnungsverfahren die haltungsbezogene Einteilung in die hydraulischen Haltungsklassen. Aussagen über das Kanalnetz liefert die Systemzahl Hydraulik.

Zeitbeiwertverfahren

In der hydraulischen Zustandsklassifizierung werden die Ergebnisse einer Berechnung mit dem Zeitbeiwertverfahren analysiert. Die darauf basierende Einteilung in die hydraulischen Haltungsklassen wird im nächsten Abschnitt beschrieben.

Maßgebende Regenhäufigkeit

Die maßgebende Regenhäufigkeit wird für das Zeitbeiwertverfahren über die Art des Einzugsgebietes festgelegt. Bei uneinheitlicher Bebauungsstruktur können verschiedene Regenhäufigkeiten maßgebend sein.

Die Berechnung mit der relevanten maßgebenden Regenhäufigkeit ist im Assistenten zu wählen.

Mindestregenhäufigkeit

Die Mindestregenhäufigkeit ergibt sich für das Zeitbeiwertverfahren durch die Verdoppelung des Zahlenwertes der maßgebenden Regenhäufigkeit. Für aufgelockerte Bebauung ergibt sich beispielsweise eine maßgebende Regenhäufigkeit von 1/a und eine Mindestregenhäufigkeit von 2/a.

Die Berechnung mit der relevanten maßgebenden Regenhäufigkeit ist im Assistenten zu wählen.

Berechnung

Berechnung der Maximalabflüsse mit dem Zeitbeiwertverfahren für die Mindestregenhäufigkeit/en sowie die maßgebende/n Regenhäufigkeit/en. Bei Verwendung der Applikation ZEBEV, Firma ITWH, ist die Variante "Nachrechnung" zu wählen.

Hydrodynamische Einzelsimulationen

In der hydraulischen Zustandsklassifizierung werden die Ergebnisse hydrodynamischer Einzelsimulationen ausgewertet. Die darauf basierende Einteilung in die hydraulischen Haltungsklassen wird im nächsten Abschnitt beschrieben.

Maßgebende Überstauhäufigkeit

Die maßgebende Überstauhäufigkeit wird für hydrodynamische Einzelsimulationen über die Art des Einzugsgebietes festgelegt. Bei uneinheitlicher Bebauungsstruktur können verschiedene Überstauhäufigkeiten maßgebend sein. Die maßgebende Überstauhäufigkeit bildet den Ausgangswert für die maßgebende Regenhäufigkeit und die Mindestregenhäufigkeit.

Maßgebende Regenhäufigkeit

Die maßgebende Regenhäufigkeit wird für hydrodynamische Einzelsimulationen durch Halbierung des Zahlenwertes der maßgebenden Überstauhäufigkeit ermittelt. Für aufgelockerte Bebauung ergibt sich beispielsweise eine maßgebende Überstauhäufigkeit von 0,50/a und eine maßgebende Regenhäufigkeit von 0,25/a.

Die Berechnung mit der relevanten maßgebenden Regenhäufigkeit ist im Assistenten zu wählen.

Mindestregenhäufigkeit

Die Mindestregenhäufigkeit wird für hydrodynamische Einzelsimulationen durch die Vervierfachung des Zahlenwertes der größten maßgebenden Überstauhäufigkeit ermittelt. Für aufgelockerte Bebauung ergibt sich beispielsweise eine größte maßgebende Überstauhäufigkeit von 0,50/a und eine maßgebende Mindestregenhäufigkeit von 2,00/a.

Die Berechnung mit der relevanten maßgebenden Regenhäufigkeit ist im Assistenten zu wählen.

Modellregen

Aufstellung der Modellregen für die Mindestregenhäufigkeit sowie für die maßgebende Regenhäufigkeit im Zusammenhang mit hydrodynamischen Einzelsimulationen. Die Dauer der Modellregen wird gemäß Anhang A-4 der Arbeitshilfen Abwasser definiert.

Berechnungen

Die Durchführung der hydrodynamischen Einzelsimulationen erfolgt mit Modellregen der Mindestregenhäufigkeit und der maßgebenden Regenhäufigkeit. Hierbei wird für jede Haltung ein Maximalabfluss und für jeden Schacht ein maximaler Wasserstand berechnet.

Einteilung in die hydraulischen Haltungsklassen

Die Einteilung in die hydraulischen Haltungsklasse KY wird je Haltung vorgenommen. Diese Zahl ist ein Maß für die hydraulische Leistungsfähigkeit der jeweiligen Haltung. Die Einteilung erfolgt für das Zeitbeiwertverfahren und die hydrodynamische Einzelsimulation über abweichende Kriterien unter Berücksichtigung folgender Parameter:

Die Haltungsklassen werden aufgrund der oben genannten Parameter vergeben. Die Berechnungen müssen für die genannte Regenhäufigkeit durchgeführt werden. Außerdem muss die jeweilige Zuordnungsvoraussetzung erfüllt sein.

Die hydraulischen Haltungsklassen gehen in die Systemzahl Hydraulik ein und werden zusammen mit den wichtigsten Eingangsparametern im Zustandsbericht ausgegeben.

Systemzahl Hydraulik

Durch eine auf die Haltungslängen bezogene Mittelung der hydraulischen Haltungsklassen ergibt sich für das jeweilige Kanalnetz die Systemzahl Hydraulik SYY. Die Zahl ist ein Maß für die hydraulische Leistungsfähigkeit des Kanalnetzes. In Sonderfällen wie Kanalnetzen mit ausgeprägtem Rückstauverhalten kann die Systemzahl von der realen Leistungsfähigkeit abweichen:

Die Systemzahl Hydraulik wird im Zustandsbericht mit ausgegeben.