Ergebnisse wassertechnischer Berechnungen

Unterlage 13.1
L 386
Umbau der Kreuzung L 445/K 61
bei Ilbesheim/Gauersheim
0+040,00 bis km 0+560,00 – L 386
0+000,00 bis km 0+265,00 – L 445
0+000,00 bis km 0+130,00 – K 61
Von Bau-km
Nächster Ort:
Flomborn
Baulänge
:
L 386: l = 520,00 m
L 445: l = 265,00 m
K 61: l = 130,00 m
Länge der
Anschlüsse
:
---
Ergebnisse wassertechnischer
Berechnungen
- Planfeststellung -
Aufgestellt
Worms, den 18.05.2015
Baudirektor
Landesbetrieb Mobilität Worms
Schönauer Straße 5, 67547 Worms
Telefon: 06241/401-5 Fax. -600
L 386
Umbau der Kreuzung L445/ K61 bei Ilbesheim/ Gauersheim
INHALTSVERZEICHNIS
__________________________________________________________________________
1
2
3
4
ALLGEMEINES
2
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
2
2
2
2
Anlass zum Entwurf
Vorarbeiten und Planunterlagen
Wasserschutzgebiete
Außeneinzugsgebiete
Gewässer
GEPLANTE MAßNAHMEN
3
2.1 Oberflächenentwässerung der Fahrbahn
2.2 Oberflächenentwässerung Außeneinzugsgebiete
2.3 Rückhaltemaßnahmen
3
3
3
BERECHNUNGSGRUNDLAGEN
5
3.1 Berechnungswerte
3.2 Berechnungen
3.3 Bemessung
5
5
6
WASSERTECHNISCHE BERECHNUNGEN
7
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Oberflächenabfluss vorher, Qv
Oberflächenabfluss nachher, Qn
Änderung Oberflächenabfluss, Qm
Bemessung der Durchlässe
Dimensionierung der Längsverrohrungen
Ausgleichsmaßnahmen
Einleitestellen
Anhang
13.1.1
13.1.2
13.1.3
KOSTRA-Regen
Außeneinzugsgebiet nach Kalweit
Bemessung RRB
7
7
7
8
9
10
12
L 386
Umbau der Kreuzung L445/ K61 bei Ilbesheim/ Gauersheim
1
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ALLGEMEINES
1.1 Anlass zum Entwurf
Im Zuge des Umbaus der Kreuzung L 386/ L445/ K61 bei Ilbesheim und
Gauersheim werden verschiedene wasserwirtschaftliche Maßnahmen, wie die
Herstellung von Mulden und Durchlässen erforderlich.
Der nach §§ 61, 62 LWG erforderliche Ausgleich der Wasserführung erfolgt durch
ein Rückhaltebecken südöstlich des neuen Knotenpunktes L386/ K61.
1.2 Vorarbeiten und Planunterlagen
Für die Bearbeitung standen folgende Planunterlagen zur Verfügung:
Übersichtskarte M. 1 : 10.000
Lageplan M. 1 : 500
Höhenpläne M. 1 : 500/50
1.3 Wasserschutzgebiete
Rechtlich ausgewiesene Wasserschutzgebiete sind von der Planung nicht
betroffen.
1.4 Außeneinzugsgebiete
Nördlich grenzt die geplante Ausbaustrecke der L386 an ein Außeneinzugsgebiet.
Aufgrund der Verschiebung des Knotenpunktes der L386/ L445 um etwa 150m in
östliche Richtung, kommt es zu einer gerinfügigen Änderung des an die L386
angrenzenden Außengebietes. Aufgrund der Beibehaltung bestehender Mulden
bzw. der Lage bestehender Durchlässe, wirkt sich dies jedoch nicht auf den
Abfluss aus dem Außeneinzugsgebiet aus.
1.5 Oberflächengewässer
Als Vorfluter der Maßnahme dient der bei Bau-km 0+100 K61 beginnende, in
westliche Richtung verlaufende Graben entlang der Wirtschaftsweges, der im
weiteren Verlauf schließlich dem Leisels-Bach zufließt.
L 386
Umbau der Kreuzung L445/ K61 bei Ilbesheim/ Gauersheim
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GEPLANTE MAßNAHMEN
2.1 Oberflächenentwässerung der Fahrbahn
Die Entwässerung der Fahrbahn der L386 erfolgt entsprechend der Querneigung
der Fahrbahn über das Bankett in die linksseitige straßenbegleitende Mulde.
Die K61 in Richtung Gauersheim entwässert auf der gesamten Ausbaustrecke
breitflächig über Bankett und Böschung ins rechtsseitige Gelände bzw. in die
rechtsseitig der K61 verlaufende, straßenbegleitende Mulde.
Die L455 nach Ilbesheim führend, entwässert im Bereich von Bau-km 0+010 bis
0+140 in die linksseitige straßenbegleitende Mulde und ab Bau-km0+140 bis zum
Ende der Baustrecke in die rechtsseitige straßenbegleitende Mulde.
2.2 Oberflächenentwässerung Außeneinzugsgebiete
Die Entwässerung der Außeneinzugsgebiete über die linksseitigen Mulden der
L386 werden nicht verändert. Aufgrund der Beibehaltung der Lage bestehender
Durchlässe sowie der Beibehaltung vorhandenen Mulden und deren Fließrichtung,
wird eine Veränderung des Entwässerungssystems/-richtung vermieden. So wird
die linksseitige Mulde entlang der Alten L445 weiter genutzt und das
Oberflächenwasser weiterhin in die rechtsseitige Mulde der L386 in Richtung
Kirchheimbolanden abgeschlagen. Gleiches gilt für den bestehenden
Querdurchlass DN 500 bei Bau-km 0+330. Dieser wird durch einen neuen MESchacht mit Ablaufleitung DN 500 ersetzt ohne, dass sich die Einzugsgebiete
ändern. Die Ermittlung des Abflusses aus dem Außengebiet ist dem Anhang
13.1.2 zu entnehmen.
2.3 Rückhaltemaßnahmen
Für den Ausgleich der Wasserführung ist im Bereich südöstlich des Knotenpunktes L 386/ K61 ein Rückhaltebecken mit einem Volumen von V~ 370 m3
vorgesehen. Gemäß Abstimmung mit der SGD Süd Regionalstelle Kaiserslautern
soll der Anteil des Oberflächenabflusses der Straße, des dem Becken zugeführten
Oberflächenwassers, im Becken zurückgehalten und gedrosselt abgeleitet
werden. Der Anteil aus unbefestigten Flächen und des Außengebietes F1 soll
durch das Becken nur durchfließen und bei Volleinstau des Beckens ohne
Drosselung zum Vorfluter abfließen können.
Das Oberflächenwasser fließt dem Becken über den neuen Querdurchlass DN
500 zu (ME 2). Dieser ersetzt den alten Durchlass an gleicher Stelle, der zuvor frei
ins Gelände zum bestehenden Querdurchlass an der K61 bei Bau-km 0+103
(Achse 200) entwässerte. Dieser Durchlass DN 300 entwässert in einen Graben in
Westliche Richtung, in den der Drosselablauf des RRB eingeleitet wird.
L 386
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Der Drosselabfluss aus dem geplanten Rückhaltebecken entwässert über eine
Mulde zum Querdurchlass ME3 und über die daran anschließende Mulde in den
Graben zum Leiselsbach.
L 386
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BERECHNUNGSGRUNDLAGEN
3.1 Berechnungswerte
Die Berechnungsregenspenden zur Ermittlung des Oberflächenabflusses werden
anhand der aktuellen Daten des KOSTRA-Atlanten „Starkniederschlagshöhen für
Deutschland“ (KOordinierte STarkniederschlags – Regionalisierungs Auswertung) des deutschen Wetterdienstes DWD, Stand 2000, ermittelt. Die
Ergebnisse der KOSTRA - Auswertung sind dem Anhang 13.1.1 zu entnehmen.
Entsprechend der „Richtlinien für die Anlage von Straßen - Teil Entwässerung
(RAS-Ew, Ausgabe 2005)“ wurden die Abflussbeiwerte wie folgt gewählt:
Fahrbahn asphaltiert
 = 0,9
Wirtschaftsweg befestigt
 = 0,9
Wirtschaftsweg unbefestigt
 = 0,7
Grünfläche
 = 0,1
Entgegen den früheren Vorgaben der RAS-Ew werden für Bankette, Böschungen
und Mulden keine Abflussbeiwerte angesetzt, sondern entsprechend den
Ausführungen der RAS-Ew 2005 Versickerraten.
Folgende Mindestsickerraten sind für die Berechnung maßgebend:
Böschungen qs,min = 100 l/s*ha
Rasenmulden qs,min = 150 l/s*ha
Die Gebietskonstante der Außengebiete wurde gewählt zu k=0,1.
3.2 Berechnungen
Die Berechnung des Oberflächenabflusses erfolgt nach dem Zeitbeiwertverfahren.
Die Ermittlung des Oberflächenabflusses der Außeneinzugsgebiete erfolgt nach
dem Verfahren von Kalweit.
Die Dimensionierung von Rohrleitungen erfolgt anhand der Formeln von PrandtlColebrook. Die Betriebsrauhigkeiten werden entsprechend dem Rohrmaterial wie
folgt gewählt:
Stahlbetonrohre kb = 1,5 mm
Kunststoffrohre kb = 0,4 mm.
Die Dimensionierung der Mulden und Durchlässe erfolgt anhand der Formeln von
Manning-Strickler.
Mulden
kst = 25 m1/3/s
Durchlässe kst = 65 m1/3/s
L 386
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Das Gefälle der Leitungen wird so gewählt, dass eine minimale
Fließgeschwindigkeit von v = 0,5 m/s nicht unter- und eine maximale Fließgeschwindigkeit von v = 6,0 m/s nicht überschritten wird.
3.3 Bemessung
Die Bemessung des Rückhalteraums erfolgt für 50 jährliches Starkregenereignis
(n = 0,02) mit einer Einstauzeit von 2 Tagen.
Die Bemessung der Mulden erfolgt nach RAS-Ew für n=1,0, die Bemessung der
Durchlässe erfolgt für n=0,2.
L 386
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WASSERTECHNISCHE BERECHNUNGEN
4.1 Oberflächenabfluss vorher, Qv
Aus Fahrbahn
Q = 0,521 ha * 0,9 * 108,3 l/(s*ha)
Bankett, Böschung
Q = 0,460 ha * (108,3 l/s*ha –100 l/s*ha)
Mulde, Graben
Q = 0,107ha * (108,3 l/s*ha –150 l/s*ha)
Wirtschaftsweg
Q = 0,014ha * 07*108,3 l/s*ha
Grünfläche
Q = 0,591 ha * 0,1 * 108,3 l/s*ha
=
50,8 l/s
=
3,8 l/s
=
-4,5 l/s
=
1,1 l/s
=
 QV =
6,4 l/s
57,6 l/s
=
85,8 l/s
=
5,3 l/s
=
- 6,5 l/s
=
0,2 l/s
=
 Qn =
0,2 l/s
85,0 l/s
4.2 Oberflächenabfluss nachher, Qn
aus Fahrbahn
Q = 0,88 ha * 0,9 * 108,3 l/(s*ha)
Bankett, Böschung
Q = 0,639 ha * (108,3 l/s*ha - 100 l/s*ha)
Mulde, Graben
Q = 0,156 ha * (108,3 l/s*ha - 150 l/s*ha)
Wirtschaftsweg
Q = 0,003 ha * 07*108,3 l/s*ha
Grünfläche
Q = 0,016 ha * 0,1 * 108,3 l/s*ha
4.3 Änderung Oberflächenabfluss, Qm
Qm
= QN - Qv
= 85,0 l/s –57,6 l/s
= 27,4 l/s
Aufgrund der Linienverbesserung der L 386 und des Ausbaus der Einmündung K
61 ergibt sich ein Mehrabfluss von 27,4 l/s.
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4.4 Bemessung der Durchlässe
Anmerkung: Die Durchlässe werden für ein 5- jährliches Starkregenereignis bemessen. Die vorhandenen Durchlässe bleiben soweit möglich
erhalten bzw. werden erneuert..
4.4.1 D1, Längsdurchlass L445 Bau-km 0+200 rechts
Aus vorh. Mulde entlang L445 [HP bis Bau-km 0+200]
Aus Fahrbahn
Q = 0,307 ha x 0,9 x 209,5 l/sxha
= 57,9 l/s
Bankett, Böschung
Q = 0,109 ha x (209,5 - 100) l/sxha = 11,9 l/s
Mulde
Q = 0,160 ha x (209,5 – 150) l/sxha = 9,5 l/s
Qzu1 = 79,3 l/s
gewählt: SB DN 300, l=15m , I=5,0 %
Qv = 140,9 l/s > Qzu1 = 79,3 l/s
4.4.2 D2, Längsdurchlass L445 Bau-km 0+200 links
Aus vorh. Mulde entlang L445 [HP bis Bau-km 0+200]
Aus Fahrbahn
Q = 0,269 ha x 0,9 x 209,5 l/sxha
= 50,7 l/s
Bankett, Böschung
Q = 0,109 ha x (209,5 - 100) l/sxha = 11,9 l/s
Mulde
Q = 0,160 ha x (209,5 – 150) l/sxha = 9,5 l/s
Qzu2 = 72,1 l/s
gewählt: SB DN 300, l=18m , I=5,6 %
Qv = 154,4 l/s > Qzu2 = 72,1 l/s
4.4.3 D3, Längsdurchlass L445 alt, ca. 74 m südlich D2
Aus vorh. Mulde entlang L445 [HP bis Bau-km 0+200]
Aus Durchlass D2
Q=
Wirtschaftsweg
Q = 0,026 ha x 0,7 x 209,5 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,027 ha x (209,5 - 100) l/sxha
Mulde
Q = 0,011 ha x (209,5 – 150) l/sxha
= 73,2 l/s
=
3,8 l/s
=
3,0 l/s
=
0,7 l/s
Qzu3 = 80,7 l/s
L 386
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gewählt: SB DN 300, l=8m , I=6,5 %
Qv = 138,0 l/s > Qzu3 = 80,7 l/s
4.5 Dimensionierung der Längsverrohrungen
Die Muldeneinlaufschächte mit anschließender Längsverrohrung werden für eine
Jährlichkeit von n = 1,0 bemessen.
4.5.1 Muldeneinlauf ME 2 mit anschließender Verrohrung
Aus Außengebiet F1
Q=
Durchlass D1:
Aus Fahrbahn
Q = 0,307 ha x 0,9 x 108,3 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,109 ha x (108,3 - 100) l/sxha
Mulde
Q = 0,160 ha x (108,3 – 150) l/sxha
Fb L445
Q = 0,065 ha x 0,9 x 108,3 l/sxha
Fb L386
Q = 0,167 ha x 0,9 x 108,3 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,133 ha x (108,3 – 100) l/sxha
QME2
= 208,5 l/s
=
29,9 l/s
=
0,9 l/s
= -
6,7 l/s
=
6,3 l/s
=
16,3 l/s
=
1,1 l/s
= 256,3 l/s
gewählt: SB DN 500, I = 0,82 %
Qv = 343,0 l/s, vv = 1,75 m/s
Qt = 256,3 l/s, vt = 1,93 m/s
4.5.2 Muldeneinlauf ME 1 mit anschließender Verrohrung (Zulauf RRB)
Aus ME 2
Q=
Fb L445
Q = 0,059 ha x 0,9 x 108,3 l/sxha
Fb L386
Q = 0,127 ha x 0,9 x 108,3 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,078 ha x (108,3 – 100) l/sxha
Grünfläche
Q = 0,979 ha x 0,1 x 108,3 l/sxha
QME1
gewählt: SB DN 500, I = 1,1 %
Qv = 397,5 l/s, vv = 2,02 m/s
Qt = 285,7 l/s, vt = 2,22 m/s
= 256,3 l/s
=
5,8 l/s
=
12,4 l/s
=
0,6 l/s
= 10,6 l/s
= 285,7 l/s
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4.5.3 Muldeneinlauf ME 3 mit anschließender Verrohrung
Der Durchlass muss den Drosselabfluss sowie den Abfluss der
Hochwasserentlastung des RRB abführen können.
Drosselabfluss
Q=
Hochwasserentlastung HQ50
Q=
=
Q
2,1 l/s
= 855,0 l/s
= 857,1 l/s
gewählt: SB DN 700, I = 1,0 %
Qv = 921,0 l/s, vv = 2,39 m/s
Qt = 857,1 l/s, vt = 2,70 m/s
4.6

Ausgleichsmaßnahmen
Rückhaltebecken RRB rechts der L386 (0+320 bis 0+360)
Die Bemessung erfolgt derart, dass nur der Oberflächenabfluss der Straße im RRB
zwischengespeichert wird. Der Oberflächenavfluss der unbefestigten Fläche und
Außengebiet wird über die Entlastungsschwelle zum Durchlass DN 700 ( Bau-km
0+035, K61) bzw. in Richtung Graben abgeleitet wird.
Angeschlossene Straßenfläche:
L455 (Achse 3):
Au = 0,307 * 0,9 +0,065 * 0,9 + 0,059 * 0,9 = 0,3879 ha
Achse L386 (Achse 1):
Au = 0,167 * 0,9 +0,127 * 0,9
= 0,2646 ha
Au = 0,6525 ha
Zulauf aus Fahrbahn:
Q = 0,6525 * 108,3 l/sxha
= 70,7 l/s
Das erforderliche Rückhaltevolumen ergibt sich gemäß Anhang „13.1.2 Bemessung der
Rückhaltevolumen“ zu Verf = 368,4 m3 bei einem Drosselabfluss QDr = 2,1 l/s.
Abmessungen Sickerfenster RRB mit kf, Sickerfenster = 10-2 m/s
Für Einstauhöhe hE = 0,0 m
für Einstauhöhe hE = 0,6 m,
Qmin = 0,0 l/s
Qmax = 4,2 l/s
QDr= (Qmin+Qmax)/2 = 2,1 l/s
Q= v x A
 A = Qmax/v = 0,0042 m³/s / 10-2 m/s
= 0,42 m2
Abmessungen Sickerfenster RRB : A = b x h = 1,00 m X 0,42 m
Hochwasserentlastung über senkrecht angeströmtes Wehr:
L 386
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Die Hochwasserentlastung wird für n = 0,02 dimensioniert. Die Zulaufwassermenge
beträgt:
Aus Außengebiet F1
Q=
Durchlass D1:
Aus Fahrbahn
Q = 0,307 ha x 0,9 x 290 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,109 ha x (290 - 100) l/sxha
Mulde
Q = 0,160 ha x (290 – 150) l/sxha
Fb L445
Q = 0,065 ha x 0,9 x 290 l/sxha
Fb L386
Q = 0,167 ha x 0,9 x 290 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,133 ha x (290 – 100) l/sxha
Fb L445
Q = 0,059 ha x 0,9 x 290 l/sxha
Fb L386
Q = 0,127 ha x 0,9 x 290 l/sxha
Bankett, Böschung
Q = 0,078 ha x (290 – 100) l/sxha
Grünfläche
Q = 0,979 ha x 0,1 x 290 l/sxha
QME1
= 554,2 l/s
=
80,1 l/s
=
20,7 l/s
=
22,4 l/s
=
17,0 l/s
=
43,6 l/s
=
25,3 l/s
=
15,4 l/s
=
33,1 l/s
=
14,8 l/s
= 28,4 l/s
= 855,0 l/s
Qn=0,02 = 855,0 m³/s
HW-Entlastungsschwelle mit b = 6 m
Mit Q = 2/3 x  x b x
2g x hü


3Q

hü = 
 2  b 2g 


hü = 0,21 m
2/3
3/2
folgt
L 386
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4.7
Seite 12
Einleitstelle
0 + 103
K61 rechts
Einleitstelle
Einleitung aus Drosselabfluss, Außengebiet und
Straßenoberfläche
Flurstück-Nr.: 229/1
Einleitmenge:
Drosselablauf
Q1
=
2,1 l/s
Überlauf (Außengebiet)
Q2 = 285,7-70,7
= 215,0 l/s
Entwässerung K61 [0+040 bis 0+103]
Q3 = 0,9 x 0,0462 ha x 108,3 l/sxha =
4,5 l/s
QE1 = 221,6 l/s
Koordinaten (GK)
Koordinaten (UTM)
RW 3433316
E 32433267
HW 5504041
N 5502279

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