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Bei der hydraulischen Berechnung von Kanalnetzen und für den entsprechenden Nachweis bei Planungsprojekten ist es immer wichtig, den Auslastungsgrad der Haltungen zu kennen.

Die cseTools bieten mit der Kanalplanung alle wichtigen Verfahren, um diese Berechnungen innerhalb des Planungsprojekts durchführen zu können.

In diesem Artikel möchte ich heute erklären, wann es sinnvoll ist, nicht mehr nur den Durchfluss im Kanalnetz (Qvoll/Qteil) zu betrachten, sondern auch ganz konkret das Verhältnis zwischen Wasserstand und Profilhöhe (Tteil/Tvoll).

Nach der Dimensionierung des Netzes mithilfe des Zeitbeiwertverfahrens erfolgt im nächsten Schritt die instationäre hydraulische Berechnung. Bei dieser wird mittels der Volumen-Ganglinien-Methode nachgewiesen, wie sich der Durchfluss und die Höhe des Wasserspiegels im Verlauf eines Regenereignisses entwickeln.

Dabei sollte allerdings nicht vergessen werden, dass neben der Betrachtung des Abflussverhältnisses auch das Verhältnis der Wasserstände berücksichtigt werden kann.

Qteil/Qvoll

Sobald sich ein Netz bei der Berechnung im Einstau/Überstau befindet, man könnte auch sagen der Wasserstand sich dem Rohrscheitel annähert, ist kein frei strömender Abfluss mehr gewährleistet. Weil standardmäßig die Berechnung des Auslastungsgrads als Qteil/Qvoll erfolgt, ist dieser dann entsprechend hoch.

Qteil/Qvoll = Abflussverhältnis (vorhandener Durchfluss zu Rohrleistung)

Screenshot Durchfluss Ganglinie bei maximal 97% Auslastung
Die Ganglinie zeigt, dass der maximale Auslastungsgrad bei ca. 97 % mit Qteil/Qvoll liegt.

Tteil/Tvoll

Je mehr sich der Wasserstand dem Rohrscheitel nähert, desto ungenaue wird diese Berechnung, weil kein ungehinderter Durchfluss mehr gewährleistet ist (z. B. durch Verwirbelungen). Das ist der Zeitpunkt, wo man die Berechnung des Auslastungsgrades auf das Verhältnis Tteil/Tvoll (Wasserstandshöhe zu Höhe Rohrscheitel) umschalten sollte.

Bei der cseTools Kanalplanung geschieht dies im Menü Einstellungen -> Hydraulik auf der Registerkarte stationär.

Screenshot Einstellungen Hydraulik stationär

Nach dem Umschalten und erneuter instationären Berechnung ergibt sich für dieselbe Haltung (siehe oben) jetzt eine maximale Auslastung von ca. 80 % bei Tteil/Tvoll.

Tteil/Tvoll = Verhältnis der Wasserstände (Wasserstandshöhe zu Profilhöhe)

Die zugehörige Ganglinie des Wasserspiegels zeigt, dass hier durchaus noch Reserven vorhanden sind.

Screenshot Wasserspiegel Ganglinie bei maximal 80% Auslastung

Fazit:

Nur weil eine Haltung nach der hydraulischen Berechnung also einen Auslastungsgrad von nahezu 100 % aufweist, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass hier kein Spielraum mehr vorhanden ist.

Ich hoffe, dass Ihnen dieser Artikel ein paar hilfreiche Hintergründe liefert und Sie dies für ihre nächsten Planungsprojekte sinnvoll nutzen können.