SIMK-Verfahren

Image 4.4.1.5.1.3.2-1:

Querprofil eines Abwassersammlers der Stadt Frankfurt [Kölli95]

SIMK-Verfahren = Simulation des Skalierungsfaktors k

Mit einem numerischen Strömungsmodell, das an der TU München entwickelt wurde [Kölli95] , ist es jetzt möglich, für nahezu beliebige Gerinnequerschnitte (auch natürliche) und eine große Bandbreite an Füllständen den k-Faktor zu bestimmen, mit dem die in einer Einpunktmessung ermittelte Maximalgeschwindigkeit multipliziert werden muß, um die für die Berechnung des Volumenstroms benötigte mittlere Fließgeschwindigkeit v_m im Gerinne zu bestimmen. Das Finite-Element-Modell errechnet unter Berücksichtigung der einflußreichen Sekundärströmungen die Größe und Verteilung des Skalierungsfaktors k für das komplette Strömungsprofil auch sehr komplexer Gerinneformen (Image 4.4.1.5.1.3.2-1) .

Als Basis für die Ermittlung des Abflusses nach dem SIMK-Verfahren können daher nicht nur punktuelle Geschwindigkeitsmessungen herangezogen werden, sondern auch Mittelwerte entlang eines definierten Meßpfads, die mit einem Skalierungsfaktor k_m multipliziert werden, der sich durch Mittelung der entsprechenden Skalierungsfaktoren k längs der Meßgeraden errechnet.

Vor der eigentlichen Messung, die sich wiederum auf eine Fließtiefenermittlung und eine Einpunkt- bzw. Liniengeschwindigkeitsmessung beschränkt, muß umfangreiche Vorarbeit zur Aufstellung des Finite-Element-Modells für das entsprechende Gerinne geleistet werden. Der Abfluß errechnet sich nach Aufnahme der lokalen Geschwindigkeit und der korrespondierenden Fließtiefe aus

Q = k · v_max · A

Die Anforderungen für eine Meßstelle ähneln den Bedingungen, die bereits zur Abschätzung des Skalierungsfaktors k genannt wurden. Ein ungestörtes, symmetrisches Strömungsprofil ist absolute Voraussetzung für eine richtige Berechnung der Skalierungsfaktoren und damit auch des Volumenstroms. Erfahrungen über die Mindestlänge der Einlaufstrecke vor der Meßstelle liegen noch nicht vor, Werte im Bereich des Zwanzigfachen der Gerinnebreite sollten aber mindestens eingehalten werden [Kölli] . Unter realen Meßbedingungen in der Kanalisation sollten Fließhöhen von 10 cm nicht unterschritten werden, da sonst der Fehler in der Fließtiefen- und Geschwindigkeitsmessung gegenüber dem Fehler in der Berechnung des Skalierungsfaktors unzulässig anwächst.

Das SIMK-Verfahren zeigt seine Stärken besonders bei Abflußbestimmungen in ungewöhnlichen Querschnitten, wo Einsatz und Kalibrierung anderer Meßverfahren problematisch werden.