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3D-CFD-Simulationen von Sonderbauwerken in der Siedlungsentwässerung
Regenüberlauf mit vorgelagertem Vereinigungsbauwerk
Der untersuchte Regenüberlauf befindet sich in der Gemeinde Uitikon und dient der Entlastung von Mischabwasser. Im vorgelagerten Vereinigungsbauwerk, fliessen drei Sammelkanäle zusammen. In zwei dieser Sammelkanäle ist die Strömung schiessend, im dritten Kanalabschnitt kommt es zu einem Rückstau durch den hohen Wasserspiegel im Vereinigungsbauwerk. Zwischen diesem Vereinigungsbauwerk und dem Regenüberlauf liegt eine Beruhigungsstrecke von ca. 10 m Länge. Beobachtungen der Strömung in diesem Abschnitt und vor der Überfallkante zeigen ein „schlängeln“ der Strömung, was auf eine zu kurze Beruhigungsstrecke hindeutet und zu unerwünschten Entlastungseffekten führt. Trotz der kleinen Entlastungshäufigkeit fliesst im Überlastfall sehr viel Mischabwasser in den Vorfluter. Nach intensiven Regenereignissen führten die sichtbaren Rückstände im Vorfluter schon mehrfach zu Beschwerden bei der Gemeinde.
swr+ wurde von der Gemeinde beauftragt, ein Variantenstudium zur Behebung dieses Problems durchzuführen. Auf Grund der komplexen hydraulischen Situation von zwei nahe liegenden Sonderbauwerken und den wechselnden Fliesszuständen wurden zur Unterstützung des Entscheidungsprozesses eine 2-phasige 3D-CFD-Simulation (Wasser, Luft) der Bauwerke und von den angrenzenden Kanälen durchgeführt. Mit diesem Verfahren lassen sich die hydraulischen Kenngrössen (Fliessgeschwindigkeit, Wassertiefe) realitätsnah berechnen und visualisieren. Dies erhöhte das hydraulische Verständnis des Fliess-, Vereinigungs- und Entlastungsverhaltens in den Bauwerken. Des Weiteren konnten mittels 3D-CFD-Simulation die verschiedenen Optimierungsvarianten auf ihre Wirkung untersucht und darauf basierend die Bestvariante gewählt werden.
Abbildung 2: Visualisierung der Strömung in den beiden Sonderbauwerken.