Einleitung

EU-weit ist der Gewässerschutz in der EU Wasserrahmenrichtlinie gebündelt und für alle europäischen Länder vorgegeben. Die dortigen Bestimmungen stellen relativ grobe Leitlinien dar, die in den nachfolgenden Ebenen (in Deutschland sind dies Bundes- und Landesgesetze sowie kreisweite Satzungen) weiter detailliert und den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Um die Qualität der Gewässer zu sichern, setzt Deutschland die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) u.a. mit entsprechenden Überwachungsverordnungen um, die in den jeweiligen Bundesländern geregelt sind (z. B. in NRW die SüwVO oder in Bayern EÜV).

Demnach sind die Betreiber verpflichtet, Protokoll über die Quantität und Qualität der ins Gewässer geleiteten Mengen zu führen. Die aktuelle Überprüfung der Einhaltung ist noch nicht bundesweit geregelt und erfolgt deshalb meist nur stichprobenartig. Dies wird sich in naher Zukunft ändern. Erste Bundesländer passen ihre Verordnungen durch neue Gesetze an, wodurch die Überprüfungsanforderungen deutlich verschärft bzw. weiter konkretisiert werden. So wird zum Beispiel im Erlass des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft der Landesregierung Baden-Württemberg‚ Messen an Regenüberlaufbecken exakt definiert, dass Entlastungsmengen und -ereignisse zu messen sind. Dafür ist nunmehr gesetzlich vorgeschrieben, dass alle Regenüberlaufbecken (RÜB) bis Ende 2024 mit entsprechenden Messeinrichtungen auszurüsten sind.

Welche Messeinrichtung wird für eine normgerechte Ausrüstung benötigt? Wo wird die Messeinrichtung an RÜBs befestigt?

Voraussetzungen /Bewertungskriterien

Die besondere Herausforderung an Regenbecken-Überläufen besteht durch die hydraulischen und baulichen Rahmenbedingungen. Die zu erfassenden Wassermengen reichen beim Überlauf von Regenbecken und damit bei der Einleitung von Abwasser in die Gewässer von wenigen Litern bis zu einigen Kubikmetern pro Sekunde. Die mit ausreichender Genauigkeit zuverlässig zu erledigen, überfordert die meisten Messverfahren bzw. ein angemessenes Budget! Die meisten Regenbecken-Überläufe wurden konventionell in Form von festen Wehrschwellen aus Beton hergestellt.

In neuerer Zeit wurden Regenbecken zunehmend, nicht zuletzt zur besseren Stauraumausnutzung oder für den Rückstauschutz bei Hochwasser mit automatisch wirkenden Stauklappen und Wehren sowie Rechenanlagen ausgestattet.

Abb. 2 Entlastungsvarianten
Abb. 1 Kronenformen an festen Wehrschwellen

Lösungen

Grundsätzlich kommen 2 Möglichkeiten zur Überlaufmengenmessung in Frage!

Möglichkeit 1: Einbau von Durchflussmessungen in die Entlastungsleitungen zum Vorfluter

Dies bedeutet i.d.R. den Einbau von Teilfüllungsmessgeräten in Nennweiten von DN 600 bis DN 3000. Derartige Maßnahmen sind technisch und finanziell mehr als anspruchsvoll. Bei den Messverfahren kommen die bei den Abflussregelungen bekannten Verfahren zur Durchflussermittlung – nämlich induktive Durchflussmessungen, Radar-oder Ultraschall – in Betracht.

Möglichkeit 2: Nutzung und Einbau von Füllstands-bzw. Überlaufhöhenmessungen

Dies bedeutet die Erfassung der Überströmungshöhen von festen Wehrschwellen oder Wehrstellungen bei beweglichen Wehren. Die Methode bedarf einer Standard Füllstandsmessung und stellt zweifelsfrei das günstigste Messverfahren dar. Allerdings sind einige Ergänzungen erforderlich, um diesem Verfahren die Genauigkeit und Aussagekraft zu ermöglichen. Diese Aufgabe übernimmt das EMA-System!

Abb. 3 EMA Basiskomponenten und Erweiterungen

Das System (elektronische Mengenauswertung) besteht aus
1. dem EMA Panel zur Installation der Sensorik inklusive Prüf- und Justierhilfen,
2. einer konventionellen Füllstandsmessung der Premiumhersteller als Druck, Ultraschall oder Radarsonde,
3. einem digitalen Höhenbolzen in Form eines induktiven Schalters, welcher die Füllstandsdaten mit einer Referenz versieht,
4. ein EMA Controller inklusive EMA-Software zur transparenten Ermittlung und Auswertung der Überfallmengen und
5. abgestufte EMA-Messprofil für die Installation an Wehrschwellen zur Erhöhung der Genauigkeit.

Abb. 4 Genauigkeitsverbesserung

Messgenauigkeit

    • Die Messwehre können sowohl werkseitig produktkalibriert sein oder eine individuelle Anwendungskalibration auf unserem Prüfstand erhalten.
    • Bei der Anwendungskalibration werden die örtlichen Rahmenbedingungen der Strömung auf einem Prüfstand, soweit möglich, nachgestellt und gehen in eine individuelle EMA-Stützpunktkurve ein
    • Die Berechnung der Wassermengen erfolgt auf Basis der wissenschaftlich anerkannten Methoden. Als Besonderheit ist darauf zu verweisen, dass das von EMA verwandte Formelwerk auch die präzisere Berechnung für Überfallmengen nach de Buat vorsieht. Kritische Betrachtungen zur Berechnung der Überfallmengen an Sonderbauwerken in der Bundesrepublik Deutschland.
    • Die erfolgreiche Anwendung des EMA-Systembaukasten erfordert das exakte Einmessen und Konfigurieren des Systems. Es geht darum ein präzises Laser-Nivellement durchzuführen und zu dokumentieren, um die exakte Beziehung zwischen gemessenem Füllstand, digitalem Höhenbolzen und OK-Überlaufschwelle herzustellen.
    • Dazu wurde ein EMA-Aufmaß/Systemschnitt, Verfahrensanweisungen, Einweisungen und Audits entwickelt sowie Fachleute zur Installation und Inbetriebnahme von EMA-Systemen an Regenbecken ausgebildet.Informieren sie sich über unsere EMA-Systeme und die EMA-Methode.
    • Die Erweiterung SCADA.web alarmiert bei Störungen, zeigt den aktuellen Prozesszustand an und stellt alle Prozessdaten bereit. Die Erweiterung IntelliFlow ermittelt in Ergänzung zur Messung parallel Durchflussdaten, vergleicht und plausibilisiert diese und ermöglicht bei entsprechenden baulichen Rahmenbedingungen sogar eine automatische volumetrische Kalibrierung.Die Erweiterung IntelliNet ermöglicht vollständige Automatisierung und Einbindung in die 4.0 Netzbewirtschaftung

Abb. 5 Stützpunktkurve
Abb. 6 SensoMatic-EMA-Systeme
Abb. 7 Präzises Laser-Nivellement

Anwendungsbeispiele

RÜB Lebach

Das Regenüberlaufbecken in Lebach erfasst die Entlastungsmenge mittels EMA [h]. Hierbei wird die Entlastungsmenge an einer festen Wehrschwelle ermittelt. Mit Hilfe eines stufenförmigen Messprofils und einem Thomson Dreieck kann sogar bei geringen Abfluss, die Entlastungsmenge exakt erfasst werden.  Hierbei wird mit Hilfe von Sensorik und einer dazu erforderlichen Formel die Mengenerfassung unterstützt. Ein wichtiger Vorteil von EMA ist, dass die Berechnung der Entlastungsmenge und die Rohdaten transparent für den Kunden zugänglich sind.

Abb. 8 Regenüberlaufbecken Lebach

Regelwerke:

  • DWA-A111
  • DWA-M151
  • DWA-A166
  • DWA-M176
  • DWA-M176
  • DWA-M181
  • DWA-M253
  • Praxisleitfaden: Messen, Bewerten & Optimieren

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Bei der Dimensionierung und Konfiguration von Abflussregelungen gibt es zahlreiche weitere Aspekte und Erfahrungen zu berücksichtigen. Einige können wir über unsere Checkliste erfahren, am leichtesten und sicher ist es jedoch im Gespräch mit unseren Fachingenieuren im Planerservice die Rahmenbedingungen und Anwendung im Dialog abzustimmen. Dort können Fragen zur hydraulischen sicheren Bemessung und Auslegung, zur Anordnung, zur Einbringung in das Bauwerk, zur Schaltanlage, zu Anschlüssen und Kabelwegen, zur Prozessüberwachung und Wartung individuell erörtert werden. Mit den gewonnenen Informationen können wir Ihnen dann einen passgenauen und zukunftSicheren Vorschlag ausarbeiten!

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