Diese Funktion steht nur im Modul Kanalplanung zur Verfügung.
Bei einer hydraulischen Berechnung mit instationären Methoden wird das Niederschlags-Abfluss-Geschehen im Kanalnetz in seinem örtlichen und zeitlichen Verlauf beschrieben.
In der Kanalplanung wird diese Berechnung mittels der Volumen-Ganglinien-Methode durchgeführt.
Das Berechnungsverfahren simuliert den instationären Abflussvorgang im Kanalnetz durch eine Bilanzrechnung zwischen Zufluss, Speicherung und Abfluss mit dem Ziel, den Abflussvorgang im definierten Zeitintervall genauer zu erfassen und dann die Rohrleitungen und Nebenanlagen günstiger dimensionieren zu können.
Das Verfahren gestattet die Nachrechnung bestehender Netze, insbesondere die Ermittlung von Rückstauhöhen und Abflussganglinien für beliebige Regenzuflussganglinien.
Als Ergebnis einer Rückstauberechnung werden Ein- und Überstauereignisse ausgewiesen.
Die Berechnung erfolgt auf der Basis der eingegebenen Regenganglinie.
Bei Mischwassernetzen wird der vorhandene Schmutzwasserzulauf als konstante Basisabflussmenge verwendet.
Die Geometrie des Kanalnetzes wird durch einzelne Haltungen mit konstantem Durchmesser, konstantem Gefälle und der Nummer des Anfangsschachtes gekennzeichnet.
Die abflusswirksame Stauhöhe und die aus dem dynamischen Speichervolumen des Kanalnetzes resultierende Abflussverzögerung werden bei der Abflussganglinienberechnung berücksichtigt.
Es gelten folgende Merkmale:
Der Blockregen mit konstanter Spende und Dauer wird ersetzt durch eine Regenzufluss-Ganglinie, ermittelt aus örtlichen Regenmessungen (Blockregen kann alternativ weiterhin gerechnet werden).
Die Abflussverzögerung wird aus der Speicherbeziehung Abfluss = Zufluss - Speicherung bestimmt.
Berechnungsverfahren
Der instationäre Abflussvorgang, der exakt durch die Differentialgleichungen von ST. VENANT für offene Gerinne beschrieben wurde, wird rechentechnisch in Anlehnung an KÖNIGER nach dem Differenzenverfahren gelöst.
Es werden kreis-, ei-, rechteck- und maulförmige Kanalprofile berücksichtigt.
Jeder Abschnitt wird für jeden Zeitschritt, wie allgemein üblich, ATV-gerecht berechnet. Die numerische Lösung des gesamten Systems muss aufgrund der Nichtlinearität iterativ erfolgen.
Die in Fließrichtung vorhandenen Netzverzweigungen, wie Rohrverzweigungen, Hochpunkte oder Entlastungsbauwerke werden durch ihre geometrischen und hydraulischen Parameter berechnet. Als Sonderbauwerke werden zum Beispiel Wehre und Drosseln bei der hydraulischen Berechnung berücksichtigt.
Die bisherige Auftrennung des Abwassernetzes an Netzverzweigungen für die instationäre Berechnung ist nicht mehr erforderlich.
Hinweis: Die hydraulische Berechnung der Sonderbauwerke kann nur bei gleichzeitig gestartetem Modul Kanalplanung - Sonderbauwerke erfolgen.
Die Rohrleistung der Haltungen wird unter Verwendung des vorhandenen Innendurchmessers berechnet. Bei der Verwendung von Rohrsortimenten, die unterschiedliche Werte für Nennweite (Profilhöhe) und Innendurchmesser besitzen, sollte vorrangig mit der Materialdatenbank gearbeitet werden.
In einer Vorrechnung unter Annahme geschätzter Wasserspiegel erfolgt die Abflussbestimmung für sämtliche Haltungen und Sonderbauwerke des Kanalnetzes.
Dabei wird die Wassermengenermittlung für ein beliebiges Netzelement erst durchgeführt, wenn alle strömungstechnisch oberhalb liegenden Elemente bereits berechnet wurden. Die daraus resultierende Berechnungsreihenfolge wird durch die im Hintergrund ablaufende Netzsortierung gewährleistet.
In einer anschließenden Rückrechnung in umgekehrter Reihenfolge werden die zugehörigen Wassertiefen bestimmt.
Der Wechsel von Vor- und Rückrechnungen wird solange durchgeführt, bis die Wasserspiegeländerung aller Elemente von einer Iteration zur nächsten innerhalb der verwendeten Fehlerschranke, siehe Einstellungen, Hydraulik, instationär, liegt.
Die Iterationsanzahl und damit auch die benötigte Rechenzeit hängen ebenfalls von dieser Fehlerschranke ab, aber auch von der Netzspezifik, der Courant-Bedingung und der gewählten Belastung.
Die Berechnung erfolgt auf der Basis der eingegebenen Regenganglinie. Bei Mischwassernetzen wird der vorhandene Schmutzwasserzulauf als konstante Basisabflussmenge verwendet. Die Geometrie des Kanalnetzes wird durch einzelne Haltungen mit konstantem Durchmesser, konstantem Gefälle und der Haltungsbezeichnung, im Normalfall entspricht sie der Bezeichnung des Anfangsschachtes, gekennzeichnet. Die abflusswirksame Stauhöhe und die aus dem dynamischen Speichervolumen des Kanalnetzes resultierende Abflussverzögerung werden bei der Abflussganglinienberechnung berücksichtigt.
Die Darstellung der Berechnungsergebnisse erfolgt einmal netzspezifisch in tabellarischer Form direkt innerhalb des Dialoges instationäre Hydraulikberechnung oder über Auswertung/Berichte, für das berechnete Kanalnetz. Verschiedene Listenformate stehen Ihnen zur Verfügung, die nach Ihren Vorstellungen bezüglich Umfang, Spaltenformate, Spaltenreihenfolge und Seitenlayout geändert werden können. Als Kommentar für die Ergebnisliste wird automatisch ein Text mit der Bezeichnung des gewählten Abwassernetzes, dem Regenmodel, der Anzahl der Berechnungsintervalle, der Speicherberechnung und dem Überstaunachweis erzeugt. Alle hydraulischen Parameter stehen für jede Haltung des berechneten Kanalnetzes und für jedes Zeitintervall der Zuflussganglinie zur Verfügung.
Dadurch kann jedes Kanalnetz einzeln berechnet werden und eine netzspezifische Ergebnisliste automatisch erzeugt werden.
Weiterhin haben Sie die Möglichkeit über die Menüfunktion Auswertung, Abfrage mit den Ergebnissen der hydraulischen Berechnung, für das aktuell berechnete Kanalnetz, nach Schacht- und Haltungseigenschaften getrennt, umfangreiche Auswertungen durchzuführen und die Ergebnisse grafisch darzustellen. Eine detaillierte Beschreibung finden Sie unter dem Punkt Bewertungen und Auswertungen.
Durch die genaue Darstellung der Parameter des Abflussvorganges ist eine optimale Nachrechnung aller Haltungen, des gesamten Netzes, bei verschiedenen Zulaufmengenbelastungen und für variable Zeitbereiche möglich.
Der iterative Berechnungsablauf wird in einem Berechnungsprotokoll dokumentiert. Im Normalfall werden maximal 300 Iterationen durchgeführt. Wird durch die Courant-Bedingung eine höhere Iterationsanzahl erforderlich, so wird dieser Wert verwendet. Kann die eingestellte Fehlerschranke, siehe Einstellungen, Hydraulik, instationär, damit nicht erreicht werden, erfolgt eine Fehlermeldung und die Berechnung wird abgebrochen. In diesem Falle sollten entweder die Fehlerschranke korrigiert oder die Netzdaten überprüft werden. Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Ablauf der instationären Hydraulikberechnung ist ein fehlerfreier Datenbestand.