Handbuch derWasserversorgungstechnikVonDipl.-Phys. Peter Grombach fProf. Dr. rer. nat. Klaus HabererDr.-Ing. Gerhard MerklProf. Dipl.-Ing. Dr. techn. E.h. Ernst U. Trüeb

3., völlig überarbeitete Auflage

Oldenbourg Industrieverlag München Wien

Inhaltsverzeichnis

Vorwort XXIIIVorwort der Autoren XXV

1 Wasser und seine Inhaltsstoffe 1

1.1 Eigenschaften des reinen Wassers 1

1.1.1 Aufbau des Wassermoleküls 11.1.2 Isotopie des Wassers 21.1.3 Kalorische Eigenschaften des Wassers 31.1.4 Elektromagnetische Eigenschaften des reinen Wassers 121.1.5 Chemische Eigenschaften des reinen Wassers 16

1.2 Wasserinhaltsstoffe 19

1.2.1 Löslichkeit von Gasen im Wasser 191.2.2 Löslichkeit von festen Stoffen im Wasser 221.2.3 Härtebildner 241.2.4 Eisen- und Mangan-Ionen 301.2.5 Andere anorganische Inhaltsstoffe 301.2.6 Pufferang 311.2.7 Organische Wasserinhaltsstoffe 32

1.3 Natürliches Wasser 34

1.3.1 Vorkommen 341.3.2 Eigenschaften 341.3.3 Radioaktive Stoffe im Wasser 381.3.4 Kolloide im Wasser 401.3.5 Suspensionen mit Wasser 41

1.4 Allgemeine Wasseranalytik (Laboratoriumsanalytik) 42

1.4.1 Aufgabenstellung 421.4.2 Analysenumfang 421.4.3 Ausstattung der Laboratorien 431.4.4 Analysenverfahren 451.4.5 Einheitsverfahren zur Wasseranalytik 471.4.6 Klassische naßchemische Verfahren ' 481.4.7 Instrumentelle Analytik 601.4.7.1 Spektrometrie 601.4.7.2 Elektrometrische Methoden 621.4.7.3 Chromatographische Methoden 621.4.7.4 Kombinationen von Chromatographie und Spektroskopie . . . 641.4.8 Summen- und Gruppenbestimmungen 65

VI Inhaltsverzeichnis

1.4.8.1 Gruppenbestimmungen 651.4.8.2 Summenbestimmungen 651.4.9 Interpretation der Analysen 661.4.10 Analytische Qualitätssicherung 67

7.5 Aufbereitungs- und Aufbereitbarkeitstests 69

1.5.1 Filtertests 701.5.2 Flockungstests 701.5.3 Adsorptionstests 701.5.4 Strippingtests 711.5.5 Korrosionstests 71

1.6 Betriebsanalytik 72

1.6.1 Bedeutung der Betriebsanalytik 721.6.2 Normale Meßbereiche von Betriebsanalysen 731.6.3 Meßverfahren für on-line Betrieb 751.6.4 Einrichtungen für die Betriebsanalytik 77

1.7 Wasserchemische Regelkreise 80

1.7.1 Regelung der Wasserstoff-Ionenkonzentration (pH-Wert) . . . . 801.7.2 Neutralisation mit Aufhärtung 821.7.3 Einstellen des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts

(Sättigungs-Index) 821.7.4 Chlorüberschuß-Regelung 831.7.5 Teilstromregelung 831.7.6 Betriebssicherheit 84

1.8 Biologische Untersuchungsverfahren 86

1.8.1 Qualitätskontrolle des Trinkwassers 881.8.2 Verfahren zur betrieblichen Kontrolle 911.8.3 Biofilme 931.8.4 Sonstige biologische Untersuchungen 931.8.5 Überwachung mit Hilfe von Organismen (Biotests) 941.8.6 Langfristige Wasserüberwachung 951.8.7 Biochemische Untersuchungsmethoden 96

1.9 Literatur zu 1 Wasser und seine Inhaltsstoffe 98

2 Planungsgrundlagen zu Wasserversorgungsanlagen 103

2.1 Wasserbedarf und Wasserverbrauch 103

2.1.1 Abkürzungen und Begriffe 1032.1.2 Planungszeitraum 1052.1.3 Bevölkerungsentwicklung 1062.1.4 Raumplanungsrelevante Parameter 112

Inhaltsverzeichnis VII

2.1.5 Generelle Angaben zu Wasserbedarf 1192.1.6 Wasserverbrauch von Haushalt und Kleingewerbe 1282.1.7 Wasserbedarf von Industrie, Gewerbe, öffentliche Einrichtungen

und Landwirtschaft 1322.1.8 Flächenbezogener Wasserbedarf 1342.1.9 Wasserbedarf zur Brandbekämpfung (Löschwasserbedarf) . . . . 1352.1.10 Eigenverbrauch der Wasserwerke 1382.1.11 Verbrauchscharakteristik 1382.1.11.1 Jahresgang 1382.1.11.2 Monatsgang 1422.1.11.3 Wochengang 1432.1.11.4 Tagesgang 1442.1.12 Bedarfsentwicklung 1502.1.13 Ermittlung des Wasserbedarfes 153

2.2 Planungsgrundsätze zu Gewinnungs-, Aufbereitungs- undVerteilanlagen 157

2.2.1 Planung der Gewinnungsanlagen 1572.2.1.1 Wahl des geeigneten Standortes 1572.2.1.2 Schutz des Wassergewinnungsgebietes 1582.2.1.3 Kostenrahmen Wassergewinnung 1592.2.1.4 Beurteilung der Wassergüte 1602.2.1.5 Betriebssicherheit einer Wassergewinnung 1612.2.1.6 Bewertung der geplanten Wassergewinnung 1632.2.2 Planung der Aufbereitungsanlagen 1642.2.2.1 Standort Aufbereitungsanlage 1642.2.2.2 Kostenrahmen Wasseraufbereitung 1652.2.2.3 Ermittlung der Aufbereitungsverfahren 1662.2.2.4 Kombination mehrerer Verfahren 1672.2.2.5 Betriebssicherheit der Wasseraufbereitung 1672.2.2.6 Vergleich verschiedenerVerfahren und Verfahrenskombinationen 1682.2.2.7 Leistungsversuche 1682.2.2.8 Wahl des Automatisierungsgrades 1692.2.3 Planungsgrundsätze zu Wasserspeicherung und

Wasserverteilung 169

2.3 Planung von Mehrzweckanlagen 173

2.3.1 Überblick 1732.3.2 Bewässerungen und Entwässerungen 1732.3.3 Künstliche Wasserstraßen 1742.3.4 Wasserkraftnutzung 1742.3.5 Erholung, Sport und Landschaftspfiege 1752.3.6 Bedeutung von Mehrzweckanlagen 1772.3.7 Integrierte Wasserbewirtschaftung 1772.3.8 Nutzen-Kosten-Untersuchungen 179

VIII Inhaltsverzeichnis

2.4 Kostenplan 180

2.4.1 Generelle Investitionsschätzungen 1802.4.2 Schätzung von Leitungs- und Kabelkosten 1902.4.3 Gesamtkostenplan 193

2.5 Eigen- und Einzeltrinkwasserversorgung 195

2.5.1 Abgrenzung zur zentralen Trinkwasserversorgung 1952.5.2 Anmerkungen zu Planung, Bau und Betrieb von Eigen- und

Einzeltrinkwasserversorgungen 197

2.6 Trinkwasserversorgung in Notlagen(Notstandswasserversorgung) 201

2.6.1 Einführung 2012.6.2 Technische Vorsorgeplanung und -maßnahmen 2042.6.3 Maßnahmen im Notfall 2092.6.4 Anmerkung 211

2.7 Literatur zu 2 Planungsgrundlagen zu Wasserversorgungsanlagen 213

2.7.1 Literatur zu 2.1 Wasserbedarf und Wasserverbrauch 2132.7.2 Literatur zu 2.2-2.5 Planungsgrundsätze 2152.7.3 Literatur zu 2.6 Trinkwasserversorgung in Notlagen 218

3 Wassergewinnung 221

3.1 Wasservorkommen 221

3.1.1 Allgemeines 2213.1.2 Natürliche Oberflächengewässer 2223.1.2.1 Seen 2223.1.2.2 Flüsse 2263.1.3 Künstliche Oberflächengewässer 2273.1.3.1 Talsperren 2273.1.3.2 Lagunen 2303.1.4 Grund- und Quellwasservorkommen 2313.1.4.1 Quellwasser 2323.1.4.2 „Echtes" Grundwasser 2353.1.4.3 Infiltratsgrundwasser ,. . 2433.1.4.4 Uferfütrat 2483.1.4.5 Künstlich angereichertes Grundwasser 2493.1.5 Brack- und Meerwasser 2513.1.6 Inlandeis 2523.1.7 Literatur zu 3.1 Wasservorkommen 2533.1.7.1 Literatur zu Oberflächen-Wasservorkommen 2533.1.7.2 Literatur zu Grundwasservorkommen 254

Inhaltsverzeichnis IX

3.2 Wassererschließung - Hydrologie des Grund- undOberflächenwassers 256

3.2.1 Grundsätze zu Wassererschließungen 2563.2.2 Grundwasserleiter und hydrogeologische Grundbegriffe 2573.2.3 Grundwasserhydraulik 2603.2.3.1 Überblick 2603.2.3.2 Die poröse Matrix und ihre wesentlichsten Kenngrößen 2613.2.3.3 Instationäre Brunnenströmung 2733.2.3.4 Brunnen- und Grabenformel nach Dupuit-Thiem

und Forchheimer 2813.2.3.5 Ermittlung des Uferfiltratanteils 2873.2.3.6 Anwendung des Superpositionsprinzipes 2913.2.3.7 Ausbreitung von Schadstoffen bezüglich Grundwasserschutz-

Maßnahmen 2963.2.3.8 Simulation von Grundwasserproblemen 3123.2.4 Erkundung und Erschließung von Grundwasservorkommen . . 3173.2.4.1 Vorarbeiten 3173.2.4.2 Zielsetzungen der Grundwassererkundung 3183.2.4.3 Geophysikalische Methoden 3193.2.4.4 Sondierbohrungen 3243.2.4.5 Bohrlochgeophysik 3273.2.4.6 k-Wertermittlung und Pumpversuche 3313.2.4.7 Grundwasserneubildung und Bilanzierung

von Grandwasservorkommen 3513.2.5 Erschließung von Quellwasser 3573.2.5.1 Austrittsart 3573.2.5.2 Wassermenge (Quellschüttungsmessungen) 3573.2.5.3 Temperaturmessung (Wasser und Luft) 3583.2.5.4 Wasserbeschaffenheit 3583.2.6 Erschließungsarbeiten bei Oberflächenwässern 3583.2.6.1 Flußwasser 3583.2.6.2 Seewasser 3603.2.6.3 • Talsperrenwasser 3613.2.7 Literatur zu 3.2 Wassererschließung 362

3.3 Wassergewinnung 367

3.3.1 Flußwasserfassungen 3673.3.2 See- und Talsperrenfassungen 3723.3.3 Literatur zu 3.3.1 und 3.3.2

Fluß-, See- und Talsperrenfassungen 3793.3.4 Quellfassungen 3803.3.5 Grandwasserfassungen 3853.3.5.1 Vertikalfilterbrunnen (VFB) 3853.3.5.2 Horizontalfilterbrunnen (HFB) 413

X Inhaltsverzeichnis

3.3.5.3 Sickergalerien 4253.3.5.4 Heberfassungen 4263.3.6 Literatur zu 3.3.4-3.3.5 Quell- und Grundwasserfassungen . . . 4283.3.7 Anlagen zur künstlichen Anreicherung der Grundwassers . . . . 4313.3.7.1 Überblick 4313.3.7.2 Rieselfelder (Wässerwiesen), Furchenstau und Beregnung . . . . 4313.3.7.3 Künstlich angelegte Gräben, Becken oder Teiche 4333.3.7.4 Hydraulik und Konstruktion von Anreicherungsbecken 4333.3.7.5 Leistungssteigerung von Anreicherungsbecken 4353.3.7.6 Gütemäßige Hinweise für den Betrieb von Anreicherungsbecken 4373.3.7.7 Abschlämmen von Anreicherungsbecken 4393.3.7.8 Sickergalerien und eingedeckte Sickerkanäle 4393.3.7.9 Sicker- und Schluckbrunnen 4403.3.7.10 Behelfsmäßige Anreicherung 4433.3.7.11 Untergrundspeicherung von Trinkwasser 4453.3.7.12 Kiesvorfilter (HRF) 4463.3.7.13 Literatur zu 3.3.7 451

3.4 Trinkwasserschutzgebiete 454

3.4.1 Zielsetzungen 4543.4.2 Gesetzliche Grundlagen 4543.4.3 Schutzwirkung der Deckschichten bei Grund- und

Quellwasserfassungen 4583.4.4 Eliminationsmechanismen des gesättigten Bereiches 4593.4.5 Ermittlung der Verweildauer und der unteren Kulmination . . . 4603.4.6 Bemessung des Fassungsbereiches (Zone I) 4613.4.7 Bemessung der Engeren Schutzzone (Zone II) 4623.4.8 Bemessung der Weiteren Schutzzone (Zone III) : . . . . 4643.4.9 Ausscheidung von Zuströmbereichen 4653.4.10 Quantitativer Schutz des Grundwassers 4663.4.11 Schutzgebiete für Seen und Trinkwassertalsperren 4663.4.12 Technisch-wirtschaftliche Aspekte bei der Festlegung

von Wasserschutzgebieten 4703.4.13 Richtlinien für bautechnische Maßnahmen an Straßen

in Wassergewinnungsgebieten (RiStWag) 4713.4.14 Literatur zu 3.4 Trinkwasserschutzgebiete 473

4 Wasseraufbereitung 475

4.1 Ziele der Aufbereitung 4754.2 Verfahren der Aufbereitung 484

4.2.1 Gasaustausch 4854.2.2 Siebung und Flächenfiltration 4934.2.3 Filtration 5004.2.3.1 Filtertypen 500

Inhaltsverzeichnis XI

4.2.3.2 Größe und Aufbau von Filteranlagen 5014.2.3.3 Filtermedium 5034.2.3.4 Filterbetrieb 5054.2.3.5 Einarbeitung und Filterlauf 5114.2.3.6 Filterspülung 5134.2.4 Sedimentation und Flotation 5164.2.4.1 Sedimentation 5164.2.4.2 Flotation 5274.2.5 Flockung und Fällung 5294.2.5.1 Anforderung an die Flockungstechnik 5304.2.5.2 Steuerung der Flockungsvorgänge 5324.2.5.3 Flockungschemikalien 5334.2.5.4 Einrichtungen für Dosierung und Einmischung 5334.2.5.5 Flockungsversuche 5374.2.5.6 Flockungsbedingungen 5394.2.5.7 EntStabilisierung 5394.2.5.8 Aggregation 5404.2.5.9 Flockungsverfahren 5414.2.6 Sorption 5434.2.6.1 Aktivkohleadsorption 5434.2.6.2 Sorption mit Ionenaustauschern 5544.2.7 Membranverfahren 5604.2.7.1 Membranfiltrationsverfahren 5614.2.7.2 Elektrodialyse 5674.2.8 Destillation 5704.2.9 Zusatzstoff-Dosierung 5734.2.10 Biologische Vorgänge bei der Wasseraufbereitung 5844.2.10.1 Vorgänge in offenen Teichen 5854.2.10.2 Vorgänge in Langsamfiltern 5854.2.10.3 Vorgänge in Schnellfiltern 5864.2.10.4 Vorgänge im Untergrund 587

4.3 -Anwendungen der Aufbereitung 590

4.3.1 Feststoff-Entfernung 5904.3.2 Oxidation 5944.3.3 Entsäuerung 5974.3.4 Enthärtung 6014.3.5 Entsalzung 6084.3.6 Enteisenung und Entmanganung 6104.3.7 Nitrat-Verminderung 6174.3.8 Phosphoreliminierung 6214.3.9 Arsenentfernung 6244.3.10 Spurenstoffentfernung 626

XII Inhaltsverzeichnis

4.4 Desinfektion 630

4.4.1 Chlor und Chlorverbindungen 6314.4.2 Ozon und Peroxide 6414.4.3 UV-Bestrahlung 6464.4.4 Silberang 6484.4.5 Langsamfilter und Untergrundpassage 649

4.5 Korrosionsschutz 652

4.5.1 Korrosionsursachen im Wasser 6524.5.2 Korrosionsschutzmaßnahmen im Wasser 658

4.6 Entsorgung 661

4.6.1 Schlammhaltiges Wasser 6614.6.2 Aufbereitungsschlamm 6634.6.3 Salzwasser 6664.6.4 Abluft 6664.6.5 Feste Abfälle 667

4.7 Aufbereitungsapparate 668

4.7.1 Trockendosierer und Lösebehälter 6684.7.2 Dosierpumpen 6704.7.3 Lager- und Verdünnungsanlagen 6714.7.4 Mischer 6754.7.5 Zusatzstoffe 6774.7.6 Sicherheitsmaßnahmen und Überwachung 681

4.8 Auswahl von Aufbereitungsverfahren 685

4.8.1 Aufnahme der Rohwasserbelastung 6854.8.2 Aufbereitungsversuche 6874.8.3 Wahl von Einzelverfahren 6914.8.4 Wahl von Verfahrenskombinationen 6974.8.5 Beurteilung der Betriebsbedingungen 7004.8.6 Aufbereitungsschemen großer Wasserwerke 703

4.9 Literatur zu 4 Aufbereitung 728

4.9.1 Literatur zu 4.1 Ziele der Aufbereitung 7284.9.2 Literatur zu 4.2 Verfahren der Aufbereitung 7284.9.3 Literatur zu 4.3 Anwendung der Aufbereitung 7304.9.4 Literatur zu 4.4 Desinfektion 7324.9.5 Literatur zu 4.5 Korrosion 7334.9.6 Literatur zu 4.6 Entsorgung 7344.9.7 Literatur zu 4.8 Auswahl von Aufbereitungsverfahren 734

Inhaltsverzeichnis XIII

5 Wasserförderung 737

5.7 Pumpen zur Wasserförderung 737

5.1.1 Geräte zur Hebung von Wasser 7375.1.2 Kreiselpumpen und ihre Fördercharakteristik

(Q-h-Linie, Pumpen-Charakteristik) 7475.1.3 Drehzahlgesetze von Kreiselpumpen 7515.1.4 Antriebsarbeit und Antriebsleistung 7525.1.5 Bauarten von Kreiselpumpen 7605.1.6 Laufraddurchmesser und Schaufelstellung bei Kreiselpumpen . 7615.1.7 Wellenlager 7625.1.8 Eintritts- und Druckstutzen 7625.1.9 Druckentlastung 7635.1.10 Wellenverschalung 7645.1.11 Wellendichtung 7645.1.12 Aufstellungsarten 7655.1.13 Beispiele von Kreiselpumpen 7685.1.14 Bemessung von Pumpen 7705.1.15 Anlaufen der Pumpen 7775.1.16 Wirkungsgrad 7805.1.17 Pumpen-Antrieb 7825.1.18 Elektrische Pumpenantriebe 7845.1.19 Thermische Pumpenantriebe und Treibstoff 7865.1.20 Wasserturbinen und Druckentspannungsturbinen

(Energierückgewinnung) 7895.1.21 Einbau von Pumpen 7935.1.22 Betrieb von Pumpen 795

5.2 Pumpwerke und Pumpwerkstypen 799

5.2.1 Einteilung der Pumpwerk-Funktionen 7995.2.2 Betriebsteile von Pumpwerken 8035.2.2.1 Wasserzuführung 8035.2.2.2 Zulaufbehälter und Zulaufleitung 8035.2.2.3 Sauganschlüsse 8035.2.2.4 Pumpengruppe 8035.2.2.5 Druckanschlüsse 8045.2.2.6 Druckleitung und Behälter auf der Druckseite 8045.2.2.7 Druckstoßdämpfung 8045.2.2.8 Antriebsmaschinen und Energieversorgung 8055.2.2.9 Ersatzstromanlage (Notstromgruppe) und Treibstoffvorrat . . . 8065.2.2.10 Transformatorenstation und Schaltanlagen 8065.2.2.11 Energiemessung und Wassermessung 8075.2.2.12 Steueranlagen, Regelungsanlagen und Datenverarbeitung . . . . 8075.2.2.13 Fernwirkanlagen und Sicherungsanlagen 8085.2.2.14 Objektschutz 808

XIV Inhaltsverzeichnis

5.2.2.15 Wartungsanlagen und Betriebswerkstatt 8095.2.2.16 Schutz gegen Lärm und Erschütterungen 8095.2.2.17 Raumbeleuchtung, Heizung und Lüftung 8105.2.2.18 Hauswasserversorgung und Wasserentsorgung 8105.2.2.19 Pumpwerkgebäude 811

5.3 Druckwindkessel (Druckbehälter-Pumpwerke) 814

5.3.1 Überblick 8145.3.2 Wirkungsweise eines Druckbehälter-Pumpwerkes 8145.3.3 Größe des Druckbehälters 8155.3.4 Berechnung von Hydrophoranlagen (nach Hauschild) 8165.3.5 Auslegung (Schalthäufigkeit, Kesselgrößen, Druckkesselzahl) . 8175.3.6 Anwendungsgrenzen 818

5.4 Druckstoßprobleme 819

5.4.1 Instationäre Vorgänge und Wasserschloß-Schwingung 8195.4.2 Druckstoß und beschränkter Druckstoß 8265.4.3 Druckstoßklappen und Schwungräder 8325.4.4 Druckstoßkessel und Dämpfungsarmaturen 8345.4.5 Druckstoßberechnung 838

5.5 Literatur zu 5 Wasserförderung 843

6 Wasserspeicherung 845

6.1 Zweck und Arten der Wasserspeicherung 845

6.2 Kriterien für die Anordnung von Wasserbehältern 846

6.2.1 Aufgaben 8466.2.2 Lage und Funktion 8466.2.3 Lösungsmöglichkeiten 848

6.3 Grundsätzliche Anforderungen an Wasserbehälter 8506.4 Hydraulische Bemessung von Wasserbehältern 852

6.4.1 Speicherzeiträume 8526.4.2 Nutzinhalt 8526.4.3 Lage des Wasserspiegels, Wassertiefe 856

6.5 Behältergrundrisse und Anordnung im Gelände 857

6.5.1 Grundriß 8576.5.2 Anordnung im Gelände, Massenausgleich 857

6.6 Planungshinweise und Ausführung von Wasserbehältern 861

6.6.1 Konstruktionselemente 8616.6.2 Bauweisen 8626.6.3 Gründung 862

Inhaltsverzeichnis XV

6.6.4 Fugen 8626.6.5 Statische Bearbeitung 8636.6.6 Baustoffe 8656.6.7 Rohrdurchführungen 8676.6.8 Wärmeschutz, Lüftung, Tauwasserbildung 8676.6.8.1 Wärmeschutz des Bauwerkes 8696.6.8.2 Be- und Entlüftung in Wasserkammern und Bedienungshaus . 8706.6.8.3 Beispiele zur Verminderung oder Vermeidung des Tauwassers . 8746.6.9 Innenflächen von Wasserkammern 8776.6.10 Dichtheitsprüfung von Wasserkammern 877

6.7 Technische Ausrüstung von Wasserbehältern 878

6.7.1 Hydraulische Ausrüstung 8786.7.2 Maschinelle Ausrüstung 8826.7.3 Elektrische Einrichtung 8836.7.4 Sicherung gegen unbefugte Eingriffe 883

6.8 Besonderheiten bei Wassertürmen 8846.9 Hinweise zu Sonderbauweisen von Trinkwasserbehältern 890

6.9.1 Übersicht zu Systembauweisen 8906.9.2 Fertigteil-Trinkwasserbehälter in Stahlbeton- und

Spannbetonbauweise 8906.9.2.1 Vorbemerkungen 8906.9.2.2 Ausführung von Fertigteilbehältern 8926.9.2.3 Anforderung an die Konstruktion von Fertigteilbehältern . . . . 8926.9.2.4 Ausführungsbeispiel FT-Rundbehälter in Stahlbetonbauweise 8956.9.2.5 Ausführungsbeispiel FT-Rundbehälter in Spannbetonbauweise 8966.9.2.6 Ausführungsbeispiel FT-Rechteckbehälter

in Stahlbetonbauweise 9006.9.2.7 Ausführungsbeispiel FT-Rechteckbehälter

in Spannbetonbauweise 9026.9.3 Spiralleitwandbehälter aus Spritzbeton (Torkretbeton) 9036.9.4 Wasserbehälter aus Großrohren 904

6.70 Instandhaltung von Wasserbehältern 905

6.10.1 Begriffsbestimmungen 9056.10.2 Mängel und Schäden bei Wasserbehältern 9086.10.2.1 Konzeptionelle, planungsbedingte Mängel 9086.10.2.2 Mängel an betrieblichen und hydraulischen Einrichtungen . . . 9096.10.2.3 Mängel und Schäden an Bauteilen 9096.10.3 Maßnahmen zur Instandhaltung 9126.10.4 Hinweise zur Instandsetzung von Wassertürmen 9146.10.4.1 Schäden an Außenfassade und Innenbereich 9146.10.4.2 Instandsetzungsarbeiten 916

XVI Inhaltsverzeichnis

6.11 Ausführungsbeispiele Wasserbehälter 9216.72 Offene Speicherbecken 9246.75 Literatur zu 6 Wasserspeicherung 925

7 Wasserverteilung 929

7.1 Aufgabe und hierarchische Gliederung der Leitungssysteme . . . . 929

7.1.1 Überblick 9297.1.2 Transport- bzw. Zubringerleitungen, Fernleitungen 9307.1.3 Hauptleitungen 9357.1.4 Versorgungsleitungen 9387.1.5 Hausanschlußleitungen 9397.1.6 Sonderbauwerke 940

7.2 Gliederung der Verteilsysteme in Druck- und Versorgungszonen . 944

7.2.1 Definitionen 9447.2.2 Zonen mit Drücken bis 16 bar 9447.2.3 Zonen mit Drücken von 4 bis 10 bar 9457.2.4 Zonen mit Drücken von 1 bis 4 bar 9457.2.5 Druckerzeugung und Druckhaltung 9487.2.6 Duale und multiple Leitungssysteme 952

7.3 Bemessung, Verlegung und Ertüchtigung der Verteilsysteme . . . . 953

7.3.1 Hydraulische Grundlagen 9537.3.1.1 Hydrostatik 9537.3.1.2 Hydraulik offener Gerinne 9577.3.1.3 Hydrodynamik der Druckleitungen 9637.3.2 Bemessungsgrundsätze bei Verteilsystemen 9847.3.2.1 Druckbereiche, Versorgungsdruck und Druckzonen 9847.3.2.2 Versorgungszonen und Zonenübergänge 9877.3.2.3 Durchflußgeschwindigkeit und wirtschaftlicher

Rohrdurchmesser 9937.3.3 Regelung von Zubringerleitungen 10007.3.3.1 Regelung von Druckleitungen 10007.3.3.2 Regelung von Freifalleitungen 10007.3.3.3 Regelung der Heberleitungen 10037.3.4 Netzberechnung 10057.3.4.1 Allgemeine Bemessungsparameter für Verteilleitungen 10057.3.5 Hinweise zu Leitungsverlegung 10227.3.5.1 Grundsätze zu Leitungsführung und Verlegung 10227.3.5.2 Hauptleitungen 10267.3.5.3 Versorgungsleitungen 10277.3.5.4 Anschlußleitungen 10377.3.6 Instandhaltung, Verstärkung und Ertüchtigung bestehender

Rohrnetze 1039

Inhaltsverzeichnis XVII

7.3.6.1 Instandhaltung und Betrieb im Wasserrohrnetz 10397.3.6.2 Verstärkung bestehender Rohrnetze 10407.3.6.3 Rohrnetzüberwachungsmanagement 10427.3.6.4 Wasserverluste und Verfahren zu Leckortung 10447.3.6.5 Kriterium im Hinblick auf eine Rohrnetzinstandsetzung 10477.3.6.6 Ertüchtigung von Verteilleitungen mittels nachträglicher

Zementmörtelauskleidung 1049

7.4 Werkstoffe für Rohre, Rohrverbindungen und Formstücke .... 1055

7.4.1 Wahl der Werkstoffe 10567.4.2 Rohrwerkstoffe und Rohrverbindungen in materialtechnischer

Hinsicht 10577.4.2.1 Druckleitungen aus Stahl 10587.4.2.2 Druckleitungen aus Gußeisen 10607.4.2.3 Druckleitungen aus Spannbeton 10647.4.2.4 Druckleitungen aus Faserzement bzw. Asbestzement 10667.4.2.5 Druckleitungen aus Kunststoff 10677.4.2.6 Druckleitungen aus Edelstahl bzw. Aluminiumrohren

mit RILSAN-Beschichtung 1073

7.5 Armaturen 1077

7.5.1 Allgemeines 10777.5.2 Schieber 10797.5.3 Klappen 10847.5.4 Hähne 10867.5.5 Ventile 10887.5.6 Sonderarmaturen 10957.5.6.1 Hydranten 10957.5.6.2 Rückflußverhindernde Armaturen 11007.5.6.3 Be- und Entlüftungsventile 11047.5.6.4 Druckminderventile 11067.5.6.5 Druckunterbrecherschächte 11067.5.7 Korrosionsschutz von Armaturen 11087.5.8 Übersicht über betriebliche Eigenschaften der Armaturen . . . . 11087.5.9 Einbau von Armaturen 11097.5.10 Einbau- und Ausbaustücke für Armaturen 1122

7.6 Planwerk der Wasserverteilung 1124

7.6.1 Überblick 11247.6.2 Übersichtspläne 11247.6.3 Leitungskataster und Werkleitungspläne 11267.6.4 Geographische Informationssysteme (GIS) 1129

7.7 Hausinstallationen, Wassermesser und Wasserzähler 1134

7.7.1 Hausinstallationen 1134

XVIII Inhaltsverzeichnis

7.7.1.1 Installationsvorschriften des Versorgungs-Unternehmens 11347.7.1.2 Installationen zur Wasserentnahme 11367.7.1.3 Verhinderung von Querverbindungen in Hausinstallationen . . 11397.7.1.4 Auslauf-Installationen (Zapfstellen) 11427.7.1.5 Häusliche Aufbereitungsanlagen (Nachaufbereitungsanlagen) . 11447.7.1.6 Installationstechnik 11457.7.1.7 Hausinstallation und Korrosion 11497.7.2 Wassermesser und Wasserzähler 11567.7.2.1 Allgemeines 11567.7.2.2 Aufgaben von Wasserzählern 11567.7.2.3 Technische Ausführung 11577.7..2.4 Einbau von Wasserzählern 11597.7.2.5 Instandhaltung von Wasserzählern 11597.7.2.6 Zählerablesung 1161

7.8 Neue Technologien der grabenlosen Sanierung und Erneuerungvon Trinkwasser-Druckrohrleitungen 1163

7.8.1 Kriterien für Rehabilitationsmaßnahmen 11637.8.2 Sanierung von Rohrleitungen 11677.8.3 Erneuerung von Trinkwasser-Druckrohrleitungen 11737.8.3.1 Neue Leitung in alter Trasse 11747.8.3.2 Neue Leitung in neuer Trasse 1178

7.9 Literatur zu 7 Wasserverteilung 1182

8 Elektrische Anlagen(Hoch-, Niederspannungs-, Steuer- und Regelanlagen) 1193

8.1 Energieversorgung 11938.2 Hochspannungsanlagen 11978.3 Niederspannungsanlagen 1201

8.3.1 Niederspannungsverteilung 1201,8.3.2 Antriebsmaschinen (Elektromotoren) 12038.3.3 Sicherheitsmaßnahmen 12068.3.4 Kabelverbindungen 1207

8.4 Steuer- und Regelanlagen 1211

8.4.1 Steuerung von Wasserversorgungsanlagen 12118.4.2 Regelung von Wasserversorgungs-Einrichtungen 12138.4.3 Wassertechnische Regelkreise 12148.4.3.1 Netzdruckregelung 12148.4.3.2 Volumenstromregelung 12178.4.3.3 Regelung des Wasservorrates 12188.4.3.4 Zuflußregelung 12198.4.3.5 Abflußregelung am Becken 1219

Inhaltsverzeichnis XIX

8.3.4.6 Spiegelhaltung 12208.4.3.7 Regelung einer Freifall-Leitung 12208.4.3.8 Betriebssicherheit 12218.4.4 Automatisierung 12218.4.4.1 Verbindungs-Programmierte Steuerung (VPS) 12228.4.4.2 Speicher-Programmierbare Steuerung (SPS) 12228.4.4.3 Unterschiede zwischen VPS und SPS 1223

8.5 Literatur zu 8 Elektrische Anlagen 1224

9 Fernwirksysteme (Fernwirk- und Leitstellentechnik) 1227

9.1 Fernwirktechnik für Überwachungs- und Steuerungsaufgaben .. 1227

9.1.1 Fernwirkkreis 12299.1.1.1 Meßwertaufnehmer 12299.1.1.2 Meßumformer 12319.1.1.3 Datenerfassung 12319.1.1.4 Fernwirkstation (senden) 12339.1.1.5 Modulation (Modem) 12339.1.1.6 Übertragungs-Sender 12349.1.1.7 Übertragungswege 12349.1.1.8 Übertragungs-Empfänger 12389.1.1.9 Übertragungs-Demodulation 12399.1.1.10 Fernwirkzentrale (empfangen) 12399.1.1.11 Datenausgabe , 12409.1.1.12 Meßwertanzeige 12409.1.1.13 Meldungsanzeige 12409.1.1.14 Rechnergestützte Datenverarbeitung und -speicherung 12419.1.1.15 Warten- und Bereitschaftspersonal 12419.1.1.16 Rechnergestützte Befehl- und Sollwertvorgabe 12429.1.1.17 Hand-Steuerbefehl 12439.1.1.18 Hand-Sollwertvorgabe 12439.1.1.19 Befehls- und Sollwerterfassung 12439.1.1.20 Fernwirkzentrale (senden) 12439.1.1.21-25 Modulation bis Demodulation 12439.1.1.26 Fernwirkstation (empfangen) 12439.1.1.27 Befehls- und Sollwertausgabe 12449.1.1.28 Sollwertanzeige 12449.1.1.29 Sollwertregler 12449.1.1.30 Steuerrelais 12449.1.1.31 Automatisierungsgerät 12449.1.1.32 Aggregat- und Betriebsmittelsteuerung 12459.1.1.33 Aggregate und Betriebsmittel (Stellglied) 12459.1.1.34 Betriebsmeldung (Rückmeldung) 1246

XX Inhaltsverzeichnis

9.2 Fernwirk- und Leitstellensysteme 1249

9.3 Leitstellenfunktionen 1252

9.3.1 Datenspeicherung 12529.3.2 Bedienung und Visualisierung 12529.3.3 Fluten von Flächen 12539.3.4 Fenstertechnik, Zoomen 12539.3.5 Alarmbehandlung 12539.3.6 Statische und dynamische Bildanteile 12539.3.7 Ganglien-, Kurven- und Diagrammdarstellungen 12559.3.8 Ereignisarchiv 12559.3.9 Meldungsverarbeitung 12569.3.10 Befehlsverarbeitung 12569.3.11 Meß- und Zählwertverarbeitung 12569.3.12 Sollwertverarbeitung 12569.3.13 Ereignisprotokoll und -listenauszüge 12579.3.14 Hardcopyfunktion 12599.3.15 Wasserbezugs-, Wasserförderungs- und

Wasserbedarfsprotokolle 12599.3.16 Protokoll-Editor 12599.3.17 Bild-Editor .' 12629.3.18 Kurven- und Diagramm-Editor 12629.3.19 Termin- und Intervallüberwachung 12629.3.20 Prognose und Bewirtschaftungsfunktion 12629.3.21 Wasserverlusterkennung 12639.3.22 Erhöhung der Betriebssicherheit 12649.3.23 Reduzierung der Unterhaltskosten 12649.3.24 Minimierung der Betriebskosten 1265

9.4 Kostenentwicklung 1266

9.5 Voraussetzungen und Planung 1267

9.6 Literatur zu 9 Fernwirksysteme 1268

10 Betrieb von Wasserversorgungen 1269

70.7 Anforderungen an Trinkwasserversorgungsunternehmen 1269

70.2 Rechtsformen von Wasserversorgungsunternehmen 1269

10.3 Betriebsaufgaben, Tätigkeitsfelder 1271

10.4 Betriebspersonal 1276

70.5 Qualitätssicherung in der Wasserversorgung 1281

70.6 Wasserentgelt und Gebühren 1283

70.7 Literatur zu 10 Betrieb von Wasserversorgungen 1286

Inhaltsverzeichnis XXI

10.7.1 Literatur zu Rechtsformen, Betriebsaufgaben undBetriebspersonal von Wasserversorgungsunternehmen 1286

10.7.2 Literatur zu Unterhalt, Qualitätssicherung sowie Wasserentgeltund Gebühren 1286

10.7.3 Literatur zu Betriebspersonal und Ausbildung 1287

11 Anhang 1289

77.7 Normen und Richtlinien 1289

11.1.1 Leitsätze und Regelwerke der Wasserfach vereine 128911.1.2 Deutsche Normen 129811.1.3 Schweizerische und österreichische Normen 130511.1.4 Fremdsprachige Normen 130511.1.5 Standard-Leistungsverzeichnisse 1305

77.2 Wichtige Schriftenreihen zur Wasserversorgung 130611.3 Formelzeichen 130711.4 Verbände 1314

Sachregister 1315