DE4029186A1

DE4029186A1 - Kontroll- und ueberwachungssystem fuer abwaesserkanaele mit sofortiger, elektrotechnischer detektion von ex- und infiltrationen, durch impuls-echo-messgeraet und detektionsleitung, im abwasserkanal

Info

Publication number: DE4029186A1
Application number: DE19904029186
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl Ing Kreutzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-03-19

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem kontinuierlichen Kontroll-und Überwachungssystem für die Rohrdichtheit bei Abwasserkanälen, die im Freispiegelgefälle betrieben werden.

In jüngster Zeit nehmen die Erkenntnisse über die Schadstoffbelastungen in der Umwelt ständig zu. Diese Erkenntnisse sind vielfältig und beziehen sich auf eine erhebliche Anzahl technischer Bereiche mit jeweils unterschiedlichem Gefährdungspotential. Ein solcher Bereich ist z. B. die Gefährdung von Grundwasser und Boden durch undichte Abwasserkanäle. Obwohl Art und Umfang der vorhandenen Boden- und Grundwasserkontaminationen z.Zt. noch nicht exakt abgeschätzt werden können, wird dieses Gefährdungspotential von der Fachwelt als "erheblich" eingestuft.

Infolge dieser Sachlage wurden zum Schutze des Grundwassers gesetzliche Vorschriften und Technische Regeln für die Neuverlegung von Abwasserkanälen in wasserwirtschaftlichen Vorrangebieten (Trinkwasser schutzgebiete) eingeführt. In diesen s.g. Sondervorschriften wird in technischer Hinsicht grundsätzlich zwischen den zwei folgenden Ausführungsarten unterschieden:

Verlegung des Abwasserkanals in einem dichten Schutzrohr (Doppelrohrsystem)

Das Doppelrohrsystem ist hierbei konstruktiv so auszu bilden, daß das evtl. Leckagewasser im Ringraum zwischen Schutz- und Abwasserrohr ungehindert bis zum nächsten Kontrollschacht abgeleitet werden kann. Im späteren Betrieb sind Wiederholungs-Druckprüfungen vorzusehen. Die Kontrollschächte sind halbjährlich einer Sicht kontrolle zu unterziehen.

Verlegung von einwandigen Abwasserkanälen unter Beachtung besonderer technischer Anforderungen (Einfachrohrsystem)

Bei dieser Ausführungsart werden erhöhte Anforderungen an die Rohrdichtheit (Druckprüfungen nach Druckrohrkriterien mit 2.4 Bar Überdruck) und an die rohrstatische Bemessung (Erhöhung der Sicherheitsbeiwerte) gestellt. Des weiteren sind diese Kanäle so auszubilden, daß spätere Wiederholungs-Druckprüfungen jederzeit durchgeführt werden können. Als angemessener Prüfzyklus werden zwei bis fünf Jahre angesehen.

Bei den vorgenannten Ausführungsarten müssen für die Durchführung der späteren Wiederholungs-Druckprüfungen ausreichend große Speicherbecken (sofern nicht ander weitige Umleitungsmöglichkeiten bestehen) vorgehalten werden, um das während der Druckprüfung anfallende Abwasser zurückhalten zu können. In beiden Fällen sind (bei konsequenter Handhabung der Vorschriften) die finanziellen Aufwendungen für die Zusatzeinrichtungen also erheblich. In beiden Fällen ist die zeitliche Erfassung einer möglichen Leckage und damit der möglichen Untergrund kontamination abhängig von den Abstandszeiten der im Betrieb durchgeführten Sichtkontrollen und/oder dem Ergebnis der Wiederholungs-Druckprüfungen. Es können leicht mehrere Jahren vergehen, bevor eine Leckage erkannt wird. Nachteilig bei den in der Anwendung befindlichen Systemen ist also, daß eine kontinuierliche Kontrolle bzw. ständige Überwachung der Rohrdichtheit beim Abwasserkanal z.Zt. nicht gegeben ist. In Kenntnis dieser Sachlage wurde das nachfolgend beschriebene Kontroll- und Überwachungssystem für Abwasserkanäle erfunden. Dieses Überwachungssystem ermöglicht die sofortige Detektion einer Leckage von kleinen und kleinsten Abwassermengen sowie die gleich zeitige Lagebestimmung der schadhaften Stelle im Abwasser kanal.

Bei dem Überwachungssystem handelt es sich um ein selbst ständiges Sicherheits- und Schutzsystem, das in Form einer Teilauskleidung (Fig. 1) in das Abwasserrohr eingebracht wird. Es besteht aus einer allseits geschlossenen Kunststoff-Drainagematte, die halbschalen förmig an der Rohrinnenwand befestigt wird. Innerhalb dieser Drainagematte ist im Sohlbereich eine Detektionsleitung angeordnet, über die im Falle eines Abwasser-oder Grundwassereinbruches ein entsprechendes Meldesystem aktiviert wird.

Die Drainagematte kann hierbei in konstruktiver Hinsicht z. B. aus Kunststoff-Schlauchfolien bzw. aus doppellagigen Folienbahnen mit jeweils druckstabiler Innenprofilierung (als Drainagezone) bestehen. Ebenfalls sind auf die Rohrnennweite abgestimmte Kunststoffertigteile möglich.

Um diese Drainagematte und Detektionsleitung (im folgenden Primärsystem genannt) vor mechanischen und/oder hydraulischen Beanspruchungen zu schützen, werden verschleißfeste Kunststoffhalbschalen (im folgenden Sekundärsystem genannt) so angeordnet, daß eventuelle Hinterspülungen und/oder Auftriebserscheinungen verhindert werden. Diese Halbschalen können in konstruktiver und werkstoffmäßiger Sicht so gestaltet werden, daß der Grad der mechanischen, physikalischen, chemischen, biologischen und korrossiven Beanspruchung sowie die örtlichen Einbau bedingungen berücksichtigt sind. Die Halbschalen sind bei Bedarf austauschbar.

Da die Abwasserkanäle üblicherweise auch für den Regenwetterabfluß dimensioniert sind, ist eine Teilaus kleidung bis etwa 50% Rohrquerschnitt im Regelfall aus reichend. Die Betriebszeiten oberhalb 50% Rohrquerschnitt sind sehr gering. Hier kann eine reduzierte Sicherheit (wie sie auch in den Technischen Richtlinien zugelassen ist) hingenommen werden. Die betreffenden Abwasserkanäle sind nach den geltenden technischen Regeln außerdem ohnehin mit zusätzlichen Reserven bei der Abflußleistung zu dimensionieren. Hierdurch werden die Betriebszeiten ober halb 50% Rohrquerschnitt noch einmal reduziert.

Im Schadenfall sind zwei mögliche Schadensbilder zu unterscheiden:

1. Das Primärsystem wird von der Rohrinnenseite her beschädigt (Fig. 2).
Dieser Schadensfall ergibt sich dann, wenn das Sekundär system und die obere Lage des Primärsystems den vorhandenen Beanspruchungen nicht standgehalten haben. Bei diesem Fall ist das Abwasserrohr selbst noch nicht beschädigt. Durch den Eintritt von Abwasser in das Primärsystem wird das Meldesystem aktiviert. Das Abwasserrohr bietet Schutz gegen Abwasserexfiltration.
2. Das Primärsystem wird von der Rohraußenseite her beschädigt (Fig. 2).
Dieser Schadensfall tritt ein, wenn das Abwasserrohr den aüßeren bzw. erdstatischen Beanspruchungen (Setzungen, Verkehrsbelastungen etc.) nicht standgehalten hat und dadurch beschädigt wurde. Hierbei muss die Beschädigung jedoch so erheblich sein, daß die untere Lage des Primärsystems (die auf der Rohrinnenseite mittels Klebetechnik fixiert ist) aufgrund von Überdehnungen ebenfalls beschädigt wurde.
Hinsichtlich der Lage der Rohrsohle zum Grundwasser spiegel werden dabei zwei Möglichkeiten unterschieden.
- a) Rohrsohle unterhalb des örtlich anstehenden Grundwassers:
  Durch den Eintritt von Grundwasser (Grundwasser detektion) in das defekte Primärsystem wird das Meldesystem aktiviert.
  Die obere Lage des Primärsystems und das Sekundär system bieten einen, Schutz gegen Abwasser exfiltration.
- b) Rohrsohle oberhalb des örtlich anstehenden Grundwassers:
  Das Meldesystem wird aktiviert, wenn gleichzeitig mit der unteren auch die obere Lage des Primärsystems beschädigt wurde und das Abwasser (Abwasserdetektion) an der Rohrbruchstelle in das Erdreich exfiltrieren kann.

Bei der Betrachtung dieser Schadensbilder wird deutlich, daß es sich bei der Erfindung nicht nur um ein kontinuierliches Kontroll-und Überwachungssystem, sondern auch gleichzeitig um ein zusätzliches, separates und relativ flexibles Schutz system handelt.

Lediglich beim Schadensbild unter 2b) wird das Meldesystem erst aktiviert, wenn beide Systeme (Kanal und Schutzsystem) beschädigt sind. Durch die Lage des Kanals außerhalb einer Grundwasserzone sowie durch die sofortige Detektion von bereits kleinsten Abwassermengen bei gleichzeitiger Lage bestimmung der Rohrbruchstelle kann diese Einschränkung jedoch hingenommen werden.

Das Meldesystem besteht aus einer in der Drainagematte verlegten Detektionsleitung und einem Impuls-Echo-Meßgerät, das beim Erkennen von Meßabweichungen eine Störmeldeanlage aktiviert. Der Standort des Meßgerätes kann am Endpunkt des Kanals in der Kläranlage oder aber in einem Schacht mit Fernmeldeanschluß sein.

Als Detektionsleitung werden Drahtpaare ohne Schutz isolierung oder Glasfaserleitungen mit feuchtigkeits empfindlicher Ummantelung (Quellstoff) vorgesehen. Durch die befeuchtete Ummantelung wird der Lichtleiter mechanisch beansprucht, wodurch sich die optischen Eigenschaften derart verändern, daß dies vom v.g. Impuls-Echo-Meßgerät erkannt werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins besondere darin, daß Abwasserexfiltrationen (und damit Umweltgefährdungen) sowie Grundwasserinfiltrationen (und damit erhöhte Betriebskosten bei der Abwasserbehandlung) sofort erkannt werden und dadurch entsprechende Schritte zur Schadensminimierung rechtzeitig unternommen werden können. Die Betreiber von Kanalisationen mit diesem Kontroll- und Überwachungssystem haben - entgegen der bisherigen Situation - Übersicht über den aktuellen Stand ihrer Kanäle im Hinblick auf Betriebssicherheit und Umweltgefährdungs potential. Neben der Reduzierung und Kontrolle von Gefährdungspotentialen führt die vorbezeichnete Erfindung auch zu einer Kosteneinsparung im Verhältnis der z.Zt. in Anwendung befindlichen Ausführungsarten im Kanalbau.

Claims

1. Kontroll- und Überwachungssystem für Abwasserkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion von Abwasser und/oder Grundwasser elektronisch mittels Impuls-Echo- Meßgerät und Detektionsleitung erfolgt, wobei die Leckagestelle sofort bestimmt bzw. geortet wird.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Detektionsleitung ein optischer Leiter verwendet wird.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssystem gleichzeitig als separates Sicherheits-und Schutzsystem verwendet wird.