Die Schmutzfrachtberechnung ist ein Verfahren zur quantitativen Ermittlung von Schadstoffeinträgen in Gewässer über Entwässerungssysteme, insbesondere im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft. Sie dient der Bewertung, Planung und Optimierung von Abwasseranlagen unter Berücksichtigung hydrologischer, hydraulischer und stofflicher Aspekte.
Ziel und Bedeutung
Ziel der Schmutzfrachtberechnung ist es, die Belastung von Vorflutern – also natürlichen Gewässern – mit Schmutzstoffen wie organischen Substanzen, Stickstoffverbindungen, Phosphaten oder Schwermetallen abzuschätzen. Diese Belastung entsteht vor allem bei Regenwetter, wenn in Mischwassersystemen Regen- und Schmutzwasser gemeinsam abgeleitet werden und über Entlastungsbauwerke in die Umwelt gelangen können. Die Ergebnisse der Schmutzfrachtberechnung sind Grundlage für:
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die Auslegung und Bemessung von Regenwasserbehandlungsanlagen,
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die Erfüllung wasserrechtlicher Anforderungen,
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die ökologische Bewertung der Gewässerbelastung,
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und die strategische Planung von Maßnahmen zur Gewässerentlastung.
Anwendungsbereiche
Die Schmutzfrachtberechnung kommt in verschiedenen Kontexten zum Einsatz:
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Neubau- oder Sanierungsprojekte im Bereich der Kanalisation
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Überprüfung wasserrechtlicher Genehmigungen
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Erstellung von Generalentwässerungsplänen
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Modellgestützte Variantenvergleiche bei der Maßnahmenentwicklung
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Nachweisführungen nach DWA-Regelwerken (z. B. DWA-A 128, DWA-M 153)
Methodik
Die Berechnung erfolgt meist modellgestützt auf Basis umfangreicher Eingangsdaten wie:
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Regenzeitreihen
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Abflussverhalten des Kanalnetzes
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Verschmutzungsgrade der Einzugsgebiete
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Hydraulische Eigenschaften von Bauwerken und Rohrleitungen
Es werden sowohl Trockenwetter- als auch Regenwetterabflüsse betrachtet. Dabei spielt die Differenzierung zwischen Misch- und Trennsystemen eine zentrale Rolle. Die Simulation kann dabei auf Einzelereignisse oder Langzeitreihen bezogen sein, um Aussagen zur durchschnittlichen jährlichen Belastung oder zur Belastung bei Extremereignissen zu treffen.
Software und Modelle
Für die Schmutzfrachtberechnung kommen spezialisierte Programme zum Einsatz. In Deutschland ist besonders das vom Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie entwickelte Modell SMUSI (Schmutzfrachtsimulationsmodell) verbreitet. Daneben existieren weitere Softwarelösungen, die hydraulische Netzmodelle mit stofflichen Transportmodellen kombinieren.
Herausforderungen
Die Qualität der Ergebnisse hängt stark von der Genauigkeit der Eingangsdaten, der Kalibrierung der Modelle und der Auswahl geeigneter Bemessungskriterien ab. Zudem ist die Abbildung realer Verhältnisse (z. B. Rückstau, Drosselwirkungen, Einzugsgebietsdynamik) modelltechnisch komplex und erfordert fundiertes Fachwissen.
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