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mikeurban:anleitungen:modifizierte-entwaesserungssysteme

Modifizierte Entwässerungssysteme modellieren

⯈ Weiter nach Einzugsgebiete kopieren

Einleitung

„Modifizierte Entwässerungssysteme bestehen üblicherweise aus zwei Leitungssystemen für die getrennte Ableitung von Misch- und Regenwasser. Das niederschlagsabhängige Abwasser von Straßen und Plätzen wird zusammen mit dem Schmutzabwasser abgeleitet. Unverschmutztes Dach- und Sickerwasser wird in die Regenwasserkanalisation eingeleitet.“ (Glossar des VSA)

Die Trennung zwischen verschmutztem und unverschmutztem Regenwasser kann auch nach anderen Kriterien vorgenommen werden; So spricht man in der Schweiz oft von Teilmischsystemen oder Teiltrennsystemen, in Österreich von modifizierten Mischsystemen oder modifizierten Trennsystemen1).

Entscheidend für die Anwendung ist, dass der Niederschlagsabfluss eines Einzugsgebiets zwei Leitungssystemen zugeführt wird, was in MIKE URBAN zunächst nicht vorgesehen ist.

Beachten Sie in diesem Zusammenhang auch den Beitrag Gemeinsame Modellierung von Regen- und Schmutzwasserkanal.

Beispielmodell

Im Beispielmodell modifizierte-systeme_beispiel.zip sind folgende Daten enthalten:

  • mu17ModifizierteSysteme_v08.mdb (MIKE URBAN 2017-Modell mit Kanalnetz, aber ohne Einzugsgebiete; die benutzerdefinierten Felder sind bereits ergänzt)
  • Liegenschaft_v08.* (Shape-Datei der Liegenschaften mit Entwässerungsverfahren, befestigter Fläche und Flächenanteilen
  • IMPORT_ModifizierteSysteme_v08.xml (Vorlage für Import/Export-Schnittstelle)
  • Einzugsgebiete_NetTypeNo.lyr, Haltungen_NetTypeNo.lyr, Knoten_NetTypeNo.lyr (Vorlagen für die Symbologie)
  • ModifizierteSysteme_v08.mxd (ArcMap-Kartendokument)

Erläuterung der Flächenattribute

Entwässerungsverfahren

Das Entwässerungsverfahren bestimmt, an welchen Kanal jede Einzugsfläche angeschlossen werden muss, und ob ein oder zwei Kanäle benötigt werden.

Es werden folgende fünf Entwässerungsverfahren unterschieden:

Mischsystem: Schmutzwasser und Regenwasser werden in den Mischkanal eingleitet, welcher in Richtung Kläranlage führt.

Modifiziertes System: Schmutzwasser ist mit Regenwasser vermischt und wird dem Mischkanal zugeführt. Darüber hinaus fließt unverschmutztes Regenwasser in den Regenwasserkanal. Jedes Einzugsgebiet im modifizierten System ist daher an zwei Kanäle angeschlossen.

Trennsystem: Schmutzwasser fließt in den Schmutzwasserkanal, es kann aber auch in den Mischwasserkanal fließen, falls ein solcher von weiter oben her kommend bereits vorhanden ist. Regenwasser ist an den Regenwasserkanal angeschlossen. Jedes Einzugsgebiet im Trennsystem ist an zwei Kanäle angeschlossen.

Ausschließlich Schmutzwasser: Vom Einzugsgebiet fließt lediglich Schmutzwasser in die Kanalisation und Richtung Kläranlage. Regenwasser versickert, oder es fließt direkt in angrenzende Gewässer.

Ausschließlich Regenwasser: Auf dem Einzugsgebiet fällt kein Schmutzwasser an, und das Regenwasser fließt in den Regenwasserkanal, es kann aber auch ein Mischkanal sein, wenn das Regenwasser verschmutzt ist.

Die fünf Entwässerungsverfahren sind in der folgenden Tabelle nochmals zusammengefasst:

Verfahren Kanäle
Anzahl Kanal 1
(ARA)
Kanal 2
(Gewässer)
Misch 1 3 - Misch
Modifiziert 2 3 - Misch 2 - Regen
Trenn 2 1 - Schmutz 2 - Regen
Schmutz 1 1 - Schmutz
Regen 1 2 - Regen

Befestigte Fläche

Die befestigten Flächen sind die Grundlage der Berechung des Niederschlagsabflusses. Das hier vorgestellte Verfahren setzt voraus, dass Sie die Größe der befestigten Fläche bereits auf jeder Einzugsfläche ermittelt haben.

Dazu können sie GIS-Werkzeuge verwenden, wie beispielsweise die Funktion „Transfer Attributes“ in den ET GeoWizards

Oder Sie nutzen die Oberflächenverschneidung von MIKE URBAN, indem Sie

  • die Einzugsflächen provisorisch nach MIKE URBAN importieren,
  • die Oberflächenverarbeitung in MIKE URBAN durchführen, und
  • das Ergebnis in ArcGIS wieder an die Ausgangsdaten anhängen.

Flächenanteile

Die beiden Flächenanteile TeilARA und TeilRW legen fest, wieviel von den befestigten Flächen in die Kanalisation fließt.

Mischsystem: Ist der TeilARA = 1, fließen sämtliche befestigten Flächen in den Mischkanal. Der TeilARA kann auch geringer sein, wenn Teile der befestigten Flächen versickern oder in ein angrenzendes Gewässer abfließen. Werte kleiner 1 können sich beispielsweise aus einem Messprogramm ergeben.

Modifiziertes System: Weil das Einzugsgebiet an zwei Kanäle angeschlossen ist, werden auch zwei Anteile angegeben: der Anteil Richtung Kläranlag TeilARA, und der Anteil Richtung Regenwasserkanal AnteilRW. Ist zum Beispiel TeilARA = 0,5 und TeilRW = 0,5, dann ist die Hälfte der befestigten Fläche an den Mischkanal, und die andere Hälfte an den Regenwasserkanal angeschlossen. Die Summe aus TeilARA und TeilRW kann 1 nicht übersteigen. Die Summe könnte aber kleiner als 1 sein, wenn ein Teil des Wassers versickert.

Trennsystem: Sofern man voraussetzt, dass kein Regenwasser in den Schmutzwasserkanal eindringt, ist TeilARA = 0. Möchte man einen Fremdwasserabfluss berücksichtigen, könnte man TeilARA auch größer ansetzen2). Ist der TeilRW = 1, fließen sämtliche befestigten Flächen in den Regenwasserkanal. Die Summe aus TeilARA und TeilRW kann 1 nicht übersteigen. Die Summe könnte aber kleiner als 1 sein, wenn ein Teil des Wassers versickert.

Ausschließlich Schmutzwasser: Sofern man voraussetzt, dass kein Regenwasser in den Schmutzwasserkanal eindringt, ist TeilARA = 0. Möchte man einen Fremdwasserabfluss berücksichtigen, könnte man TeilARA auch größer ansetzen3).

Ausschließlich Regenwasser: Ist der TeilRW = 1, fließen sämtliche befestigten Flächen in den Regenwasserkanal. Der TeilRW kann auch geringer sein, wenn Teile der befestigten Flächen versickern oder in ein angrenzendes Gewässer abfließen. Werte kleiner 1 können sich beispielsweise aus einem Messprogramm ergeben.

In der folgenden folgenden sind die Flächenanteile ergänzt worden:

Verfahren Kanäle Flächenanteile
Anzahl Kanal 1
(ARA)
Kanal 2
(Gewässer)
Fläche 1
(ARA)
Fläche 2
(Gewässer)
Misch 1 3 - Misch TeilARA > 0 <Null>
Modifiziert 2 3 - Misch 2 - Regen TeilARA > 0 TeilRW > 0
Trenn 2 1 - Schmutz 2 - Regen TeilARA = 0 TeilRW > 0
Schmutz 1 1 - Schmutz TeilARA = 0
Regen 1 2 - Regen <Null> TeilRW > 0

Bearbeitungsschritte

(A) Vorbereiten der Ausgangsdaten

Die Einzugsgebiete basieren auf den Liegenschaften. Neben einer eindeutigen ID und der Gesamtfläche umfassen die Attribute auch die eben vorgestellten Eigenschaften Entwässerungsverfahren, befestigte Fläche und Flächenanteile.

Konkret sind folgende Entwässerungsverfahren zu sehen:

Mischsystem (grün): TeilARA = 1,00 bedeutet, dass alle befestigten Flächen an den Mischkanal angeschlossen sind. TeilRW ist irrelevant, da die Flächen nicht an den Regenwasserkanal angeschlossen werden.

Modifziertes System (cyan): TeilARA = 0,40 bedeutet, dass 40 % der befestigten Flächen an den Mischkanal angeschlossen sind und zur Kläranlage entwässern. TeilRW = 0,60 bedeutet, dass 60 % der befestigen Flächen in den Regenwasserkanal entwässern.

Trennsystem (violett): TeilARA = 0,00 bedeutet, dass die befestigten Flächen vollständig vom Schmutzwasserkanal ferngehalten werden. TeilRW = 1,00 bedeutet, dass die befestigten Flächen zur Gänze in den Regenwasserkanal entwässern.

Ausschließlich Schmutzwasser (rot): TeilARA = 0,00 bedeutet, dass die befestigten Flächen vollständig vom Schmutzwasserkanal ferngehalten werden. TeilRW ist irrelevant, da die Flächen nicht an den Regenwasserkanal angeschlossen werden.

Ausschließlich Regenwasser (blau): TeilRW = 1,00 bedeutet, dass die befestigten Flächen zur Gänze in den Regenwasserkanal entwässern. TeilARA ist irrelevant, da die Flächen nicht mit dem Schmutzwasserkanal verbunden werden.

Die Flächenanteile sind hier pro Gebiet einheitlich vergeben, was für eine eher konzeptionelle Herangehensweise spricht. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, die Flächenanteile jedes Einzugsgebiets individuell festzulegen.

Feld Datentyp Bemerkung
GebietID Text, 20 Zeichen eindeutige ID des Einzugsgebiets
Verfahren Text, 15 Zeichen Entwässerungsverfahren
EW Long Integer Anzahl der Einwohner; wird im Beispiel nicht weiter verwendet
EWDichte Double Einwohnerdichte; wird im Beispiel nicht weiter verwendet
Flaeche_m2 Double Gesamtfläche des Einzugsgebiets [m2]
Bef_m2 Double befestigte Fläche des Einzugsgebiets [m2]
TeilARA Double Anteil der befestigten Fläche in Richtung Kläranlage [1/1]
TeilRW Double Anteil der befestigten Fläche am Regenwasserkanal [1/1]

(B) MIKE URBAN-Datenbank erweitern

Um die importierten Daten leichter mit den Ausgangsdaten vergleichen zu können, empfehlen wir, in den Einzugsgebieten (ms_Catchment) folgende benutzerdefinierten Felder zu ergänzen:

Feld Datentyp Bemerkung
usrVerfahren Text, 20 Zeichen Entwässerungsverfahren
usrTeilRW Double Anteil der befestigten Fläche in Richtung Kläranlage [1/1]
usrTeilARA Double Anteil der befestigten Fläche am Regenwasserkanal [1/1]

(C) Import-Schnittstelle einrichten und Import durchführen

(1) Öffnen Sie die MIKE URBAN-Datenbank mit dem Kanalnetz.

(2) Starten Sie im Menü „Datei“ den „Import/Export…“ und gehen Sie mit „Weiter“ zum nächsten Schritt.

(3) Verwenden Sie den Spezialeditor und öffnen Sie mit […] die Konfiguration „IMPORT_ModifizierteSysteme_v08.xml“.

(4) Klicken Sie auf „Next“. Der Spezialeditor öffnet sich. Links sehen Sie eine Aufgabe „IMPORT_ModifizierteSysteme_ausSHP“. Wenn Sie auf die Aufgabe doppelklicken, öffnen sich die darunter liegenden Tabellenkonfigurationen.

(5) In der Aufgabe „IMPORT_ModifizierteSysteme_ausSHP“ müssen Sie auf der rechten Seite im Register „Allgemein“ unter „Quelle“ das Verzeichnis auswählen, in dem die Shape-Dateien stehen. Löschen Sie dazu den Text, drücken Sie auf […] und wählen Sie das Verzeichnis.

Die übrigen Register (Quelle, Ziel, Brücke, Toplogie) brauchen Sie nicht zu verändern. Der Import ist folgendermaßen konfiguriert:

  • In MIKE URBAN eventuell bereits vorhandene Einzugsgebiete werden vorab gelöscht.

(6) Markieren Sie die Tabellekonfiguration „Einzugsflaechen_S_M“. Im Register „Allgemein“ entfernen Sie den Text und klicken auf […]. MIKE URBAN bietet Ihnen nun die Shape-Dateien zur Auswahl an, die sich im vorher angegebenen Verzeichnis befinden. Wählen Sie die Shape-Datei ohne den Nachsatz „_Geometry“, in unserem Beispiel „Liegenschaft_v08“.

(7) Markieren Sie nacheinander die drei übrigen Tabellekonfigurationen (Einzugsflaechen_RW, ModellA_S_M, ModellA_RW) und wählen Sie wie in Schritt (6) die richtige Shape-Datei aus.

(8) Bevor Sie den Import abschließen, können Sie die Tabellenkonfiguration speichern. Stellen Sie die Funktion der Schaltfläche links unten entsprechend ein, klicken Sie auf die Schaltfläche und wählen Sie einen Datenamen.

(9) Anschließend stellen Sie die Funktion der Schaltfläche auf „Ausführen und Schließen“ und klicken auf die Schaltfläche. Der Import wird gestartet.

  • Einzugsgebiete werden erzeugt,
  • Hydrologiedaten des Modells A erzeugt, jedoch
  • Einzugsgebietsverknüpfungen werden nicht erzeugt

(D) Ergebnis des Imports darstellen

Es bietet sich an, die Einzugsgebiete nach dem Attribut NetTypeNo (Entwässerungssystem) zu klassifizieren und als Symbol Schraffuren zu verwenden, damit auch übereinander liegende Einzugsgebiete sichtbar sind. In der Tat ist der Sachverhalt als Folge des Trennverfahrens und des modifizierten Verfahrens im Westen des Gebiets gut zu erkennen.

Zusätzlich ist auch die Kanalisation, die bereits im Beispielmodell vorliegt, nach NetTypeNo klassifiziert dargestellt.

Die entsprechenden Layerdateien sind im Beispielmodell modifizierte-systeme_beispiel.zip enthalten. Sie können in den Layereigenschaften, Register „Symbologie“ über die Schaltfläche „Import“ geladen werden.

(E) Einzugsgebiete mit dem Kanalnetz verknüpfen

Wir stellen neben den Einzugsgebiete auch die Kanalisation nach NetTypeNo klassifiziert dar. Die Idee ist nun, eine automatische Einzugsgebietszuordnung durchzuführen, und zwar getrennt für

  • Schmutzwasser,
  • Regenwasser, und
  • Mischwasser.

(1) Öffnen Sie den Einzugsgebiets-Editor und starten Sie „Befehle > Mit Attributen auswählen“.

(2) Mit dem Ausdruck [NetTypeNo] = 1 wählen Sie die Schmutzwasser-Einzugsgebiete aus.

(3) Unter „MOUSE > Einzugsgebietswerkzeuge“ starten Sie die „Automatische Einzugsgebietszuordnung“. Klicken Sie „Weiter>“.

(4) Bei den Einzugsgebieten geben Sie „Ausgewählte Elemente“ an.

(5) Beim Ziel geben Sie „MOUSE“, „Wastewater“ und „Alle Elemente“ an.

(6) Limitieren Sie die Suchdistanz auf beispielsweise 100 m, um unsinnige Verknüpfungen zu verhindern. Klicken Sie „Weiter>“.

(7) Mit „Fertig“ schließen Sie die Zuordnung ab.

(8) Wiederholen Sie Schritte (2) bis (7) für [NetTypeNo] = 2 (Schmutzwasser).

(9) Wiederholen Sie Schritte (2) bis (7) für [NetTypeNo] = 3 (Mischwasser).

Sie müssen das Ergebnis der automatischen Einzugsgebietszuordnung auf jeden Fall kontrollieren. So fällt im Westen auf, dass die Schmutzwasser-Einzugsgebiete über die Straße hinweg zugeordnet worden sind. In Wirklichkeit sind diese Einzugsgebiete an den Mischkanal in der Straße angeschlossen.

Korrigieren Sie die Zuordnung, indem Sie im Einzugsgebiets-Editor die Knoten-ID anpassen.

Im Idealfall sind die Knoten-IDs der Anschluss-Schächte bereits bekannt und können beim Import eingelesen werden. Das würde die ganze automatische Zuordnung mit ihren Ungenauigkeiten erübrigen.

Offene Punkte

  • ausführlichere Anleitung zum Berechnen der befestigten Anteile
  • Auswählen von nur einer Ebene bei übereinander liegenden Einzugsgebieten
  • Bearbeiten von Stützpunkten
  • Kopieren von Einzugsgebieten
  • Diskussion der Beispielabbildung der „Kommission Standards Daten und Begriffe“ des VSA, 11.02.2008
  • Testen der Methode beim Aktualisieren oder Ergänzen von Einzugsgebieten
  • Einfärben der Zuordnungslinien 4)

Anhang: Importspezifikation

Einzugsflächen Schmutzwasser und Mischwasser (Einzugsflaechen_S_M)

Register „Allgemein“ filtert auf folgende Einzugsgebiete:

Verfahren :: Verfahren IN ('Misch','Modifiziert','Trenn', 'Schmutz')

Register „Zuweisung“:

#   Geometrie des Polygons:
SHAPE = SHAPE
#
#
#   ID der Einzugsflaeche:
AssetName = GebietID
#
#
#   ID der Einzugsflaeche, mit Suffix Schmutzwasser oder Mischwasser:
MUID = GebietID + '_S' WHERE Verfahren = 'Trenn'
MUID = GebietID + '_S' WHERE Verfahren = 'Schmutz'
MUID = GebietID + '_M' WHERE Verfahren = 'Misch'
MUID = GebietID + '_M' WHERE Verfahren = 'Modifiziert'
#
#
#   Kanalisierte Flaeche (optional):
#   nur erforderlich, wenn die kanalisierte Flaeche nicht der Gesamtflaeche entspricht
#   Area = +++
#
#
#   Einwohnerzahl verwenden (optional):
#   PEsNo = 1 bedeuet JA, PEsNo = 0 bedeuet NEIN
PEsNo = 1
#
#
#   Einwohnerdichte in ein benutzerdefiniertes Feld, als Zusatzinformation
usrEWDichte = EWDichte
#
#
#   Einwohnerzahl
Persons = EW
#
#
#    Verfahren in ein benutzerdefiniertes Feld, als Zusatzinformation
usrVerfahren = Verfahren
#
#
#   Anteil zur ARA in ein benutzerdefiniertes Feld, als Zusatzinformation
usrTeilARA = TeilARA
#
#
#   Entwaesserungssystem
NetTypeNo = 1 WHERE Verfahren = 'Trenn'
NetTypeNo = 1 WHERE Verfahren = 'Schmutz'
NetTypeNo = 3 WHERE Verfahren = 'Misch'
NetTypeNo = 3 WHERE Verfahren = 'Modifiziert'

Einzugsflächen Regenwasser (Einzugsflaechen_RW)

Register „Allgemein“ filtert auf folgende Einzugsgebiete:

Verfahren :: Verfahren IN ('Modifiziert','Trenn', 'Regen')

Register „Zuweisung“:

#   Geometrie des Polygons:
SHAPE = SHAPE
#
#
#   ID der Einzugsflaeche:
AssetName = GebietID
#
#
#   ID der Einzugsflaeche, mit Suffix fuer Regenwasser:
MUID = GebietID + '_R'
#
#
#   Kanalisierte Flaeche (optional):
#   nur erforderlich, wenn die kanalisierte Flaeche nicht der Gesamtflaeche entspricht
#   Area = +++
#
#
#   Einwohnerzahl verwenden (optional):
#   PEsNo = 1 bedeuet JA, PEsNo = 0 bedeuet NEIN
PEsNo = 0
#
#
#    Verfahren in ein benutzerdefiniertes Feld, als Zusatzinformation
usrVerfahren = Verfahren
#
#
#   Anteil zu Regenwasserkanal in ein benutzerdefiniertes Feld, als Zusatzinformation
usrTeilRW = TeilRW
#
#
#   Entwaesserungssystem
NetTypeNo = 2 WHERE Verfahren = 'Trenn'
NetTypeNo = 2 WHERE Verfahren = 'Modifiziert'
NetTypeNo = 2 WHERE Verfahren = 'Regen'

Hydrologiedaten Modell A Schmutzwasser und Mischwasser (ModellA_S_M)

Register „Allgemein“ filtert auf folgende Einzugsgebiete:

Verfahren :: Verfahren IN ('Misch','Modifiziert','Trenn', 'Schmutz')

Register „Zuweisung“:

#   ID der Einzugsflaeche:
CatchID = GebietID + '_S' WHERE Verfahren = 'Trenn'
CatchID = GebietID + '_S' WHERE Verfahren = 'Schmutz'
CatchID = GebietID + '_M' WHERE Verfahren = 'Misch'
CatchID = GebietID + '_M' WHERE Verfahren = 'Modifiziert'
#
#
#   Befestigungsgrad:
ImpArea = ( Bef_m2 / Flaeche_m2 ) * 100 * TeilARA
#
#
#   Parametersatz (optional):
#   weist den Parametersatz -DEFAULT- zu
#   Werte des Parametersatzes in MIKE URBAN adaptieren!
ParAID = "-DEFAULT-"

Hydrologiedaten Modell A Regenwasser (ModellA_RW)

Register „Allgemein“ filtert auf folgende Einzugsgebiete:

Verfahren :: Verfahren IN ('Modifiziert','Trenn', 'Regen')

Register „Zuweisung“:

#   ID der Einzugsflaeche:
CatchID = GebietID + '_R'
#
#
#   Befestigungsgrad:
ImpArea = ( Bef_m2 / Flaeche_m2 ) * 100 * TeilRW
#
#
#   Parametersatz (optional):
#   weist den Parametersatz -DEFAULT- zu
#   Werte des Parametersatzes in MIKE URBAN adaptieren!
ParAID = "-DEFAULT-"
2) , 3)
aber vielleicht wäre dann die Betitelung als „modifiziertes System“ angebrachter
4)
sollte über SQL-Befehl möglich sein, sofern man msm_CatchCon und msm_CatchConLink mit usrNetTypNo versieht
mikeurban/anleitungen/modifizierte-entwaesserungssysteme.txt · Zuletzt geändert: 2019/07/05 12:13 von katharina