Modellierung der Abwasserexfiltration aus Kanalnetzen mithilfe von Indikatorparametern

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Krebs
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 19392496

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Vorfeld der Simulationen wurden 3 Themenkomplexe aufgeworfen, die die Sinnhaftigkeit hydrodynamischer Simulationen zur Betrachtung der Ex- und Infiltration, die Beeinflussung von Simulationsergebnissen durch In- und Exfiltration als Randbedingungen und die Möglichkeit der Lokalisierung von In- und Exfiltrationsschwerpunkten in Einzugsgebieten zum Inhalt haben. Die Erkenntnisse werden im Folgenden zusammenfassend dargestellt: • Für die Berechnung der Exfiltration ist eine hydrodynamische Simulation erforderlich, da die genutzten Berechnungsansätze sehr sensitiv auf hydrodynamische Randbedingungen (Wasserstand) reagieren. • Der Aufbruch der Kolmationsschicht kann die Exfiltrationsraten maßgeblich beeinflussen. Eine hinreichend exakte Modellierung ist allerdings auf Basis der derzeitigen Erkenntnisse noch nicht möglich. • Infiltrationsraten sind weniger stark durch hydrodynamische Randbedingungen beeinflusst. Die Berechnung der Infiltrationsraten auf Einzugsgebietsebene kann durch Vorgabe stationärer Randbedingungen erfolgen, wobei allerdings die zeitlichen und lokalen Auswirkungen von Niederschlagsereignissen nicht einbezogen werden können. • Bei ungünstigen strukturellen Randbedingungen ist mit Beeinflussungen der hydrodynamischen Simulationen durch die Grundwasserinfiltration zu rechnen. Insbesondere kann sich die Anzahl der Ein- und Überstauereignisse sowie die Anzahl der davon betroffenen Schächte erhöhen. • Durch die hydrodynamische Simulation der In- und Exfiltrationsraten ist eine Lokalisierung von potenziellen Schwerpunkten und damit eine Sanierungspriorisierung möglich.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2006). Großräumige modellierung von Infiltration und Exfiltration. In: ATV-DVWK, editor. Undichte Kanäle- (k)ein Risiko?, pages 131-142, ISBN: 3-939057-60-6, Frankfurt 11.-12. Oktober 2006
  T. Franz, C. Karpf, and P. Krebs
  
• (2007). Fractionation of infiltration and inflow (i/i) components in urban sewer systems with regression analysis. In: International Conference Sustainable techniques and strategies in urban water management (NOVATECH) 2007, 24.06.07-28.6.07, Lyon
  C. Karpf, T. Franz, and P. Krebs
  
• (2007). Modelltechnische Ansätze zur Ermittlung von grundwasserinduzierten Fremdwasserabflüssen. In: 40. Essener Tagung, Aachen, 14.-16.3.07
  C. Karpf, T. Franz, and P. Krebs
  
• (2008). Hydraulic modelling of sewage exfiltration. In: 11th International Conference on Urban Drainage (ICUD) 01.09.-05.09.2008, Edinburgh
  C. Karpf, Tränckner J., and P. Krebs
  
• (2009). Hydraulic modelling of sewage exfiltration. Water Science and Technology, 59(8):1559-65
  C. Karpf, J. Tiränckner, and P. Krebs
  
• (2009). Hydrodynamic sewer network modelling in consideration of the dynamic of groundwater and surface water 2009. International Conference on Urban Drainage, Tokyo
  C. Karpf, S. Hoeft and P. Krebs
  
• (2010). A new sewage exfilltration model - parameters and calibration. International Conference Sustainable techniques and strategies in urban water management (NOVATECH), Lyon
  C. Karpf, J. Tränckner, and P. Krebs
  
• (2010). Modelling of groundwater infiltration and sewerage exfiltration - processes and parameters. 6th International Conference on Sewer Processes and Networks in Brisbane, Australia
  C. Karpf and P. Krebs
  
• (2010). Quantification of sewage exfiltration by means of hydrodynamic simulations. In: IWA World Water Congress, 19.-24.09.2010, Montreàl, Canada
  C. Karpf, S. Kempke, and P. Krebs
  
• (2010). The exfiltration process and the colmation layer. Chapter 4, pages 61-70. IWA-Publication, Editor: Ellis, John Bryan and Bertrand Krajewski, Jean-LucLondon
  J. B. Ellis, D. M. Revitt, C. Karpf, and P. Krebs
  
• (2011). A new sewage exfiltration model - parameters and calibration. Water Science and Technology, 63.10:2294-2299
  C. Karpf and P. Krebs
  
• (2011). Groundwater infiltration, surface water inflow and sewerage exfiltration considering hydrodynamic conditions in sewer systems. Water Science and Technology, 63.9
  C. Karpf, S. Hoeft, C. Scheffer, L. Fuchs, and P. Krebs
  (Siehe online unter https://doi.org/10.2166/wst.2011.388)
• (2011). Quantification of groundwater infiltration and surface water inflows in urban sewer networks based on a multiple model approach. Water Research, 45:3129-3136
  C. Karpf and P. Krebs