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Stauraumkanal Laizer Wiesen – Regenwasserbehandlung, Zulaufkanal und Retentionskanal im Verbund

Part3

Mit dem Stauraumkanal „Laizer Wiesen“ besitzt die Stadt Sigmaringen eine flexible, moderne und damit auch wirtschaftliche Regenwasserbehandlungsanlage. Zum Einen berücksichtigt sie den Aspekt der Gesamtbetrachtung und des Zusammenwirkens wesentlicher Elemente der Siedlungsentwässerung einschließlich des Gewässers „Donau“. Zum Anderen ist damit eine bedeutende Kosteneinsparung gegenüber den ebenfalls untersuchten Varianten einer herkömmlichen Regenwasserbehandlung in Form eines zentralen Regenüberlaufbeckens oder eines Staukanals mit Beckenüberlauf verbunden. Die Einsparungen betragen zwischen 350.000,- € und 540.000,- € je nach untersuchter Variante bei einer Gesamtsumme von 2.139.000,- €.
Mit dem „Auslagern“ eines Teils des Regenwasserbehandlungsvolumens von V = 680 m3 etwa 500 m westlich des geplanten Beckenüberlaufs in Form eines Stauraumkanals (DN 2000, SRK 1) ist es durch den Einbau zweier hydraulisch betriebener, und von der Kläranlage fernwirktechnisch steuerbarer Schnellschlussschieber DN 1400 und DN 1200 möglich, bei einem Regenereignis in Korrespondenz mit dem Restvolumen des vor und hinter dem Beckenüberlauf angeordneten Stauraumkanals 2 (SRK 2), die Gesamtanlage so zu steuern, dass die Überlauftätigkeit am Beckenüberlauf in der Dauer und der Menge minimiert werden kann. Bereits bei Beginn des Regenereignisses ist es möglich, einen Teil des Mischwasserzuflusses in der oberen Kaskade zu speichern und damit die Entlastung am Beckenüberlauf zeitlich zu verzögern bzw. zu verhindern. Beim Entleerungsvorgang des Stauraumkanals 1 können in Abhängigkeit des Füllstands im Stauraumkanal 2 beliebige Spülwellen mit unterschiedlichen Volumina zwischen V = 5 m3 und 200 m3 abgelassen werden.
Damit ist es möglich, den gesamten Zulaufkanal DN 1400 – DN 1600 und den Stauraumkanal 2 bis in den vor dem Mess- und Drosselschacht (MID) angeordneten Geröllfang bzw. Spülwellenauffangraum zu spülen und vollständig zu reinigen. Zusätzlich wird in einer oberhalb des Stauraumkanals 1 liegenden weiteren Spülkaskade zweimal täglich das anfallende Schmutzwasser bis zu einem Volumen von maximal V = 15m3 zurückgehalten und durch das schlagartige Öffnen des Schnellschlussschiebers DN 1200 die gesamte Anlage auf eine Länge von ca. 750 m gespült.
Wasserwirtschaftlich hat diese Art der Kanalnetzbewirtschaftung den Effekt, dass die Zulaufkanäle sowohl in Trockenwetterzeiten als auch in Regenwetterzeiten ständig sauber und ablagerungsfrei gehalten werden. Dies bedeutet, dass bei allen Regenereignissen mit Überlauf in das Gewässer „Donau“ die Überlaufkonzentration und damit auch der Schmutzfrachteintrag deutlich geringer sind, als bei ungereinigten und nicht ablagerungsfreien Kanälen. Zusammen mit dem im Beckenüberlauf als weitergehende Behandlung eingebauten Feinsiebrechen ist damit ein maximaler Schutz der „Donau“ gegeben.

Bereits in den Jahren 1995 und 1996 wurden für die Entwässerungsgebiete „Gorheim“ und „Laizer Wiesen“ die Allgemeinen Kanalisationspläne sowie die Regenwasserbehandlung aufgestellt, zur wasserrechtlichen Genehmigung eingereicht und vom Landratsamt Sigmaringen in der damaligen Form genehmigt. Aufgrund der anhaltenden Diskussion in der Frage der gemeinsamen Betrachtung von Kanalnetz, Regenwasserbehandlung und Kläranlage gab die Stadt Sigmaringen im Jahre 2000 eine Schmutzfrachtberechnung im Einzugsgebiet der Kläranlage Sigmaringen in Auftrag.
Auf der Grundlage der oben aufgeführten Literatur wurden die Bemessung und die Nachweise der Regenwasserbehandlungsanlagen der Stadt Sigmaringen über eine Schmutzfrachtbetrachtung mittels
Langzeitsimulation auf der Basis einer 30-jährigen Regenreihe für den Ortspunkt Sigmaringen (1966 – 1995) durchgeführt und zur wasserrechtlichen Genehmigung eingereicht.

Die wesentlichen Gesichtspunkte für die Durchführung waren dabei:

Gesamtbetrachtung und Zusammenwirken aller Elemente der Siedlungsentwässerung, Kanalisation, Entlastungs- und Regenwasserbehandlungsanlagen sowie Kläranlage und Gewässer bei der Planung und dem Betrieb.
Abstimmung der Zulaufmenge aus den einzelnen Regenwasserbehandlungsanlagen sowie den Trenngebieten auf die hydraulische Leistungsfähigkeit der Kläranlage Sigmaringen.
Aufzeigen von Möglichkeiten zur Vermeidung, Verminderung und Verzögerung von Oberflächenwasserabflüssen in der bestehenden Mischwasserkanalisation.
Einbeziehen von Fremdwasserquellen, die die Kläranlage unnötig belasten.

Die im eingereichten Entwurf ermittelten Ergebnisse aus dem Jahre 2001 [zulässige Schmutzfrachten, Einleitungsmengen] waren und sind Grundlagen für die Planung der Regenwasserbehandlungsanlagen in den einzelnen Teileinzugsgebieten für die Zukunft.

Variantenuntersuchung
Unter den Gesichtspunkten Wirtschaftlichkeit und Anforderungen an die wasserwirtschaftlichen Aspekte wurden verschiedene Varianten für die Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete „Laizer Wiesen“ und „Gorheim“ näher untersucht, wie z. B.

getrennte Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete mit Regenüberlaufbecken und Stauraum
getrennte Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete mit zwei Stauraumkanälen und einem Retentions-Bodenfilter für das Entlastungswasser aus dem BUE „Gorheim“
gemeinsame Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete mit einem Stauraumkanal entsprechend der tatsächlichen Ausführung
gemeinsame Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete mit einem Regenüberlaufbecken im Bereich der „Laizer Straße“ und unter Beibehaltung des bestehenden Regenüberlaufbeckens „Laizer Wiesen“ und unter Beibehaltung des bestehenden Regenüberlaufbeckens „Laizer Wiesen“.
Als unter diesen Gesichtspunkten wirtschaftlichste Lösung erwies sich bei der Untersuchung eine gemeinsame Regenwasserbehandlung der beiden Einzugsgebiete mit einem Stauraumkanal mit unten liegender Entlastung im Bereich des jetzigen Regenüberlaufbeckens sowie dem Neubau des bestehenden Regenüberlaufs „Gorheim“ entsprechend den a. a. R. d. T. mit einem maximalen Schutz der Vorflut „Gorheimer Bach“ durch das Weiterleiten des kritischen Mischwasserabflusses Qkrit in Richtung „Gorheimer Allee“ zum Stauraumkanal „Laizer Wiesen“.

System
Aufgrund der nach der Schmutzfrachtbetrachtung erforderlichen Größe der Regenwasserbehandlungsanlage mit einem Volumen von V = 1.550 m3 können gemäß den „Arbeitsmaterialien zur Regenwasserbehandlung“ (1) in Anlehnung an das DWA Arbeitsblatt A 128 (2) „….Speicherräume in der Kanalisation auf das Gesamtvolumen angerechnet werden, wenn sie einen Durchmesser ≥ DN 800 oder entsprechendes Volumen unterhalb der maßgebenden Überlaufschwelle aufweisen“. Zusätzlich zu den anrechenbaren Kanalvolumen unterhalb der Überlaufschwelle wird der im Anschluss „Oberbergen“ vorhandene Retentionskanal DN 2000 ebenfalls für die Regenwasserbehandlung mit angerechnet.
Grundsätzlich erfolgt die Ablaufsteuerung aus dem Retentionskanal mit einem automatischen Schnellschlussschieber. Die Entleerung erfolgt mit Spülwellen in Abhängigkeit der Vollfüllung des Stauraumkanals DN 1400 sowie DN 1600 bzw. der Rechteckprofile 1.60 m/1.30 m und 2.20 m/1.40 m. Der zeitliche Verlauf des Spülprogramms sowie die einzelnen Spülvolumina sind abhängig vom zur Verfügung stehenden Volumen im Stauraumkanal bei sinkendem Wasserspiegel, mit der Bedingung, dass kein Überfall am Beckenüberlauf mehr stattfinden darf.

Planungselemente
Im Bereich der Parkfläche wurde der neue Regenüberlauf „Gorheim“ gebaut, der zusätzlich mit einem Schnellschlussschieber zur Spülung des Sammlers DN 500 – DN 1300 in der „Gorheimer Allee“ ausgerüstet wurde. Zwischen dem RUE alt und dem neuen Regenüberlauf wurde eine Stahlbetonleitung DN 1200 (L = 33 m) als Spülkaskade verlegt, um ein ausreichendes Spülvolumen (V = 38 m3) zur Verfügung zu haben. Zum Schutz der Vorflut „Gorheimer Bach“ ist im Bereich der Überlaufschwelle ein Feinsiebrechen zur Rückhaltung von Schwimmstoffen eingebau, um den Austrag von Schutzstoffen in Zukunft zu vermeiden.
Damit wird sowohl die hydraulische als auch die stoffliche Stossbelastung des „Gorheimer Bachs“ wesentlich vermindert.
Die eigentliche Regenwasserbehandlungsanlage bildet der Stauraumkanal (SRK) mit im unteren Drittel liegenden Beckenüberlauf (BUE) und dem Mess- und Drosselschacht (MS). Die Ausführung des Stauraumkanals erfolgt von Schacht 600 bis zum Beckenüberlauf mit einem Rechteckprofil 1,60 m × 1,30 m bzw. mit Stahlbetonrohren DN 1600, ab dem Beckenüberlauf bis zum Messschacht mit einem Rechteckprofil 2.20m/1.40 m aus Stahlbeton.
Die Einhaltung des maximalen Stauziels den Beckenüberlauf von 570.60 m.ü.NN, das gleichzeitig den Bemessungswasserspiegel darstellt, ist durch den auf einer festen Schwelle gegeben.
Zum Rückhalt von Schwimm- und Grobstoffen ist ein Feinsiebrechen auf der Überlaufschwelle vorgesehen.
Der notwendige Hochwasserschutz ist ebenfalls in den Beckenüberlauf direkt integriert.
Der Mess- und Drosselschacht mit einer Abflussmengenbegrenzung von ca. Qab=40 l/s (Endausbau Qdr = 66 l/s) ist mit einer induktiven Durchflussmessung (IDM) ausgerüstet. Der Anschluss an den bestehenden Schmutzwassersammler zur Kläranlage Sigmaringen erfolgt an den Schacht ZS 98.
Vor dem Mess- und Drosselschacht ist ein belüfteter Geröllfang, der daneben die Aufgabe hat, die Spülwellen aus dem Retentionskanal „Oberbergen“ und der Spülkaskade „Gorheim“ aufzunehmen (Vgesamt = 30 m3).

Reinigung der Anlagen und Spülung in Trockenwetterzeiten
Die Reinigung des Hauptsammlers „Oberbergen“ sowie der Regenwasserbehandlungsanlage erfolgt durch variable Spülwellen aus der Spülkaskade „Oberbergen“ nach dem Regenereignis.