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A three-dimensional two-phase model for flow, transport and mass transfer processes in sewers

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[Quelle: http://d-nb.info]

Kanalnetze stellen eine wichtige Säule in der Infrastruktur moderner Städte dar. Ihre Funktionsfähigkeit sichert den Transport von Abwasser zur Kläranlage und den Transport von Regenwasser aus Siedlungsgebieten. Schäden an Kanälen können zu In- und Exfiltrationen und gleichzeitig hohen Instandsetzungskosten führen. Einen Risikofaktor für den Zustand von Betonkanälen stellen Umwandlungsprozesse von Schwefelwasserstoff (H2S) dar. Ihre Emission kann nicht nur Kanalwände durch Betonkorrosion zerstören, sondern auch ein Sicherheitsrisiko für Kanalarbeiter*innen darstellen. Innerhalb der letzten Dekaden wurden H2S Emissionen intensiv erforscht und verschiedenste Modelle zur Vorhersage von Geruch und Korrosion entwickelt. Der aktuelle Stand der Technik sind eindimensionalle Modellansätze. Gleichzeitig sind einige vorherrschende Prozesse, beispielsweise die Fließgeschwindigkeiten in der Luftphase, dreidimensional und H2S Emissionen spielen eine besondere Rolle an Stellen mit hoher Turbulenz und komplexen Strömungsfeldern (z.B. Abstürze). Diese Arbeit setzt an diesem Punkt an und untersucht und erweitert ein dreidimensionales Zweiphasenmodell hinsichtlich unterschiedlicher Aspekte. Hierfür wird der Zweiphasen- Löser interFoam der Software OpenFOAM verwendet. In einem ersten Schritt werden die hydrodynamischen Eigenschaften für unterschiedliche Modelle in geschlossenen Querschnitten untersucht. Die Testfälle beginnen bei der einfachen Simulation einer Einphasen-Wasserströmung über eine Schwelle und werden dann hin zu einer hochkomplexen Kanalnetzgeometrie erweitert. Die Ergebnisse der Simulationen werden mit experimentellen Ergebnissen und analytischen Lösungen verglichen. Die komplexe Kanalnetzgeometrie wird mit Ergebnissen eines im Verhältnis 1:20 gebauten Modellversuchs und mit existierenden CFDSimulationen für eine offene Geometrie verglichen, und die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung. Es werden Transport-und Massentransferprozesse anhand verschiedener Beispiele untersucht, wozu vorhandene Erweiterungen des Lösers verwendet werden. Diese Erweiterungen basieren auf der Beschreibung von Massentransfer mittels des Henry- Koeffizienten. Es werden Anpassungen vorgenommen, um H2S Emissionen im Kanal besser beschreiben zu können. Diese umfassen die Beschreibung der Temperaturabhängigkeit des Henry-Koeffizienten sowie das Gleichgewicht zwischen H2S und dem Hydrogensulfid- Anion (HS-) in der Wasserphase und den Einfluss des pH Wertes auf dieses Gleichgewicht. Eine zusätzliche Erweiterung beschreibt die Konzentration von H2S in der Luftphase als Partialdruck. Die Erweiterungen und Anpassungen werden anhand unterschiedlicher analytischer Beispiele validiert, und es werden die Vorteile der Anwendung eines dreidimensionalen Modells gegenüber eines eindimensionalen Ansatzes wird am Beispiel der komplexen Kanalgeometrie gezeigt.

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Bücher, Broschüren

Helmut Grüning, Klaus Hans Pecher
Kanalnetzplanung und Überflutungsvorsorge
2019, 416 S., 204 x 157 mm, Softcover
Vulkan Verlag

 

 

Stadthygiene und Gewässerschutz sowie der Schutz vor Überflutungen im urbanen Raum zählen zu den maßgeblichen Aufgaben der Entwässerungstechnik. Im Buch liegen die thematischen Schwerpunkte in den Bereichen der Abwasserableitung. Hier werden die Bemessungsgrundlagen sowie die Modellierung und Simulation von Niederschlag- und Abflussprozessen behandelt. Einen Schwerpunkt machen die urbanen Sturzfluten aus. Die Ausführungen richten sich an Studierende aus dem Bereich der Wasserwirtschaft, aber es sollen auch Praktiker angesprochen werden, die sich über Grundlagen und neue Entwicklungen informieren möchten.

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Abwassertechnik
DIN-Taschenbuch, Band Taschenbuch 13/1
Gebäude- und Grundstücksentwässerung - Entwässerungsgegenstände
16., Aufl.
2018, 698 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Die 16. Auflage 2018 des DIN-Taschenbuchs 13/1 "Abwassertechnik 1" stellt die relevanten Normen für Planung, Berechnung und Bau sowie Betrieb, Wartung und Instandhaltung von Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke bereit (Originaltexte, verkleinert auf das Format A5). Enthalten sind u. a. die aktualisierten Fassungen der Normenreihe DIN 1986 "Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke" (Teile 3, 4, 30 und 100). Besondere Bedeutung kommt dabei dem Teil 100 der DIN 1986 (2016-12) zu, der in Verbindung mit der Normenreihe DIN EN 12056 die für Deutschland notwendige Vorgehensweise konkretisiert. Auch die DIN EN 1253 "Abläufe für Gebäude" wurde vollständig überarbeitet und umstrukturiert. Ergänzt wird dieser Band durch Normen zu Leistungsanforderungen und Konformitätsbewertung für wichtige Entwässerungsgegenstände.

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Rohrleitungen - innovative Bau- und Sanierungstechniken, m. CD-ROM
Schriftenreihe aus dem Institut für Rohrleitungsbau Oldenburg, Band 45
2018, 760 S., 212 x 150 mm, Softcover
Vulkan Verlag

 

 

Rohrleitungen unterliegen dem technischen Verschleiß und der Alterung. Von der Allgemeinheit besonders wahrgenommen werden die notwendigen baulichen Maßnahmen bei den großen Freispiegelkanälen in der Entwässerung, die - abhängig von Beanspruchung und Material sowie anderen Parametern - nach vielleicht 100 Jahren nicht mehr funktionstüchtig sind. Besonders in den Innenbereichen größerer Städte sind in diesen Jahren große Maßnahmen zu erwarten, da zu Beginn des 20. Jahrhunderts vielerorts mit dem Bau von Entwässerungsleitungen begonnen wurde. Neben dem Neubau gibt es doch mittlerweile viele gute, angepasste Technologien, von grabenloser Verlegung zu ausgefeilter Sanierungstechnik. Neben den Neuerungen der Sanierungstechnik sollen auch die digitalen Themen der Vorjahre weitergesponnen werden. Darüber hinaus werden in weiteren Vortragsblöcken die aktuelle Entwicklung z.B. im Bereich der Rohrleitungsmaterialien, der Sanierung, des Neubaus, des grabenlosen Bauens, der Wasserver- und Abwasserentsorgung, der Gasversorgungs- und der Pipelinetechnik oder der Fernwärmeversorgung beleuchten.

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Andrzej Raganowicz
Nutzen statistisch-stochastischer Modelle in der Kanalzustandsprognose
Methoden, Modelle und wasserwirtschaftliche Anwendung
2017, XIV, 190 S., m. 65 Farbabb. 25 cm, Hardcover
Springer, Berlin

 

 

Das Buch beschreibt die statistisch-stochastische Modellierung des Kanalzustandes. Die Modellierung des kritischen Zustandes vereinfacht die komplette Kanalzustandsprognose. Rohrwerkstoffe, Verlegetiefen und Untergrundverhältnisse sowie der Grundwassereinfluss finden Berücksichtigung. Als Anwendungsbeispiele wird auf die Fremdwasserprognose und die Grundwasserprognose eingegangen. Die Themen des Buches sind: Stadtentwässerungsgeschichte; Zustandsprognosen für Wassersysteme; Kanalisationssyteme; Analyse und Beurteilung; Kontrolle und Beurteilung vom baulich-betrieblichen Kanalzustand; Hochdruckreinigung; Optische Inspektion; Reparaturmaßnahmen; Kodiersysteme für die optische Inspektion von Entwässerungssytemen; Kritischer Zustand des Entwässerungssystems; Statistische Modellierung des kritischen Kanalzustands; Stochastische Modellierung des kritischen Kanalzustands; Planungsvorschläge für Kanalsanierungsmaßnahmen; Simulation von wasserwirtschaftlichen Ereignissen.

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Fehler in der Kanalsanierung, erkennen, vermeiden
Schriftenreihe aus dem Institut für Rohrleitungsbau an der Fachhochschule Oldenburg, Band 14
3., Aufl.
2017, 290 S., m. Abb. 21 cm, Softcover
Vulkan Verlag

 

 

In Deutschland weisen laut der jüngsten DWA-Umfrage 2015 rund ein Fünftel aller Kanalhaltungen Schäden auf, die kurz- bis mittelfristig zu sanieren sind. In den letzten Jahrzehnten wurde eine Vielzahl an Verfahren entwickelt, die die Funktionsfähigkeit der schadhaften Kanalhaltung wieder für viele Jahre oder sogar Jahrzehnte gewährleistet. Je nach Sanierungskonzept und maßnahmenabhängigen Randbedingungen kann eine Reparatur, eine Renovierung oder eine Erneuerung zweckmäßig sein. Aus diesen Verfahrenshauptgruppen ist dann das passende Verfahren auszuwählen. Neben der fachgerechten Planung und Verfahrensauswahl ist auch die entsprechend sorgfältige Ausführung für den Erfolg einer Sanierungsmaßnahme entscheidend. Die Qualitätssicherung spielt hierbei eine essentielle Rolle. Das Fachbuch "Fehler in der Kanalsanierung erkennen und beheben", das nun in der 3. stark überarbeiteten Auflage erscheint, bietet sowohl den Netzbetreibern als auch den Bauausführenden und Planern ein hervorragendes Kompendium, um schnell die wesentlichen Kriterien einer Sanierungsmaßnahme im Blick zu haben.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Anton Weißenbach
Wirtschaftliche Gestaltung von Trägerbohlwänden als Baugrubenverkleidung im Wohnungsbau und erforderliche Maßnahmen zur Vermeidung von Bauschäden durch Trägerbohlwand-Baugruben im Bereich bestehender Bebauung. Anlagenband - Messungen an ausgesteiften Träg. erbohlwänden mit vorgespannten Steifen in bindigem oder geschichtetem Boden
Bau- und Wohnforschung
1994, 472 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Anton Weißenbach
Wirtschaftliche Gestaltung von Trägerbohlwänden als Baugrubenverkleidung im Wohnungsbau und erforderliche Maßnahmen zur Vermeidung von Bauschäden durch Trägerbohlwand-Baugruben im Bereich bestehender Bebauung. Anlagenband - Messungen an ausgesteiften Träg. erbohlwänden mit vorgespannten Steifen in nichtbindigem Boden
Bau- und Wohnforschung
1994, 420 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Anton Weißenbach
Wirtschaftliche Gestaltung von Trägerbohlwänden als Baugrubenverkleidung im Wohnungsbau und erforderliche Maßnahmen zur Vermeidung von Bauschäden durch Trägerbohlwand-Baugruben im Bereich bestehender Bebauung. Abschlußbericht. Textband
Bau- und Wohnforschung
1994, 234 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Damit vorhandene Gebäude nicht gefährdet werden, muß durch konstruktive Maßnahmen verhindert werden, daß sich der Boden hinter der Baugrubenwand entspannt und auflockert. Eine sehr wirksame Maßnahme, um eine Entspannung des Bodens zu verhindern bzw. rückgängig zu machen, ist die Vorspannung von Steifen. In einfachen Fällen kann auf die Vorspannung der Steifen mit Hilfe hydraulischer Pressen verzichtet werden, wenn statt dessen schlanke, gehobelte, gefettete Stahlkeile mit einem 5 kg schweren Hammer mit langem Stiel im Rundschlag eingeschlagen werden. In der statistischen Berechnung ist von einem erhöhten aktiven Erddruck auszugehen, also einem Erddruckansatz, der zwischen dem aktiven Erddruck und dem Erdruhedruck liegt. Die Wahl der Erddrucklastfigur richtet sich danach, wie eine möglichst günstige Stützung des benachbarten Gebäudes erreicht wird. Die Verformungen der Baugrubenwand in den verschiedenen Vorbauzuständen und Rückbauzuständen spielen eine erhebliche Rolle für die Beurteilung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der benachbarten Gebäude. Allgemein ist festzustellen, daß Trägerbohlwände im Vergleich zu Spundwänden, Schlitzwänden, Pfahlwänden und Unterfangungswänden mit Abstand die wirtschaftlichste Form einer Baugrubenverkleidung darstellen, sofern die örtlichen Gegebenheiten sie zulassen.

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Unterirdische Kanalsanierung
Praxis der Erhaltung von Bauten
1988, xii, 149 S., 53 SW-Abb. 279 mm, Softcover
Springer, Wien

 

 

Praxisbezogene Beschreibung der für die Sanierung von Entsorgungskanälen eingesetzten Werkstoffe und Verfahren. Die verschiedenen Methoden der Kanalsanierung werden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen analysiert; der Akzent liegt dabei auf den in geschlossener Bauweise durchzuführenden Sanierungsmethoden. Neben einer detaillierten Übersicht über Werkstoffe und deren Eigenschaften sowie den Zusammenhang Schadensbild - Sanierungsverfahren - Bauart des Kanals findet sich eine Zusammenstellung der Untersuchungsmethoden zur Ermittlung des Bauzustandes eines Kanals, jeweils anhand von Abbildungen dokumentiert. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Liebscher, Martin
Schachtsanierung: Mittragwirkung von Schachtbeschichtungen
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2020

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Berger, Christian; Falk, Christian; Hetzel, Friedrich; Pinnekamp, Johannes; Ruppelt, Jan; Schleiffer, Peter; Schmitt, Jonas
Zustand der Kanalisation in Deutschland. Ergebnisse der DWA-Umfrage 2020
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall, 2020

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Bechert, Andreas
Stützwand aus Flüssigboden. Fiktion oder Wirklichkeit? Kann das funktionieren
Straßen- und Tiefbau, 2020

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Bienentreu, Hans-Willi
Alles dicht im Kanal?
Straßen- und Tiefbau, 2020

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Titus Bakera, Alice; Alexander, Mark; Beushausen, Hans
Calciumaluminat-Zement und alkali-aktivierte Bindemittel In Kanalisationssystemen
BWI - BetonWerk International, 2019

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