Modellierung der Durchströmungs- und Stofftransportcharakteristik des Regenüberlaufbeckens "Rutenbeck" in Wuppertal als Grundlage einer Bauwerksoptimierung (MoDuRu)
Das RÜB Rutenbeck ist das größte Einzelbauwerk in Wuppertal und stellt die letzte Regenwasserbehandlungsanalge vor der Kläranlage Buchenhofen dar. Es dient gleichzeitig als Drossel- und Entlastungsbauwerk des Entlastungssammlers Wupper (ESW). Das Gesamtvolumen von RÜB und ESW beträgt über 40.000 m³. Bei Starkregen schlägt das Becken über den transversal zum Zulauf liegenden Klärüberlauf ab und leitet in die Wupper ein. Die (ungewöhnliche) Lage des Klärüberlaufes zum Zulauf birgt die Gefahr, dass sich Kurzschlussströmungen im Becken ausbilden und dadurch ein erhöhter Stoffaustrag sowohl von Schwimm- und Schwebstoffen als auch von sedimentiertem Material stattfindet. Gleichzeitig entspricht die eingebaute Tauchwand im Becken nicht dem Stand der Technik.
Mithilfe der dreidimensionalen numerischen Strömungssimulation soll das komplexe Durchströmungs- und Stofftransportverhalten im Regenüberlaufbecken "Rutenbeck" abgebildet werden, um daraus Optimierungsmöglichkeiten für das Becken herzuleiten.
Anhand der Strömungssimulation mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) soll der Stofftransport im Becken sowohl qualitativ als auch quantitativ im Hinblick auf absetzbare Stoffe, Schwimm- und Schwebstoffe bewertet werden. Der Einsatz von CFD ermöglicht die Bereitstellung vieler Informationen über das Strömungsverhalten (z. B. Fließgeschwindigkeiten und -richtungen, Aufenthaltszeiten, Schubspannungsverteilungen, Drücke). Auf Grundlage dessen können Hinweise zur Optimierung der Zulaufgestaltung und der Tauchwandkonfiguration abgeleitet werden.
Anhand verschiedener simulierter Lastfälle (Oberflächenbeschickungen) werden Informationen über das Verhalten des Beckens bei verschieden intensiven Niederschlägen erwartet. Folgende Forschungsfragen sollen beantwortet werden:
- Welche Partikel sedimentieren im RÜB Rutenbeck? Unter welchen Randbedingungen? Wie vergleichbar ist die Reinigungsleistung mit Becken nach aktuellem Stand der Technik?
- Besteht bei Entlastungsereignissen die Gefahr der Remobilisierung von bereits abgesetztem Material?
- Hat die derzeit nicht nach aktuellem Stand der Technik ausgeführte Tauchwand einen Einfluss auf den Rückhalt von Schweb- und Schwimmstoffen? Entsteht ggf. ein Einfluss auf die Schubspannungsverteilung auf der Beckensohle? Kann eine optimierte Tauchwandkonfiguration den Rückhalt verbessern?
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Helmut Grüning
Fachbereich Energie · Gebäude · Umwelt
Stegerwaldstraße 39
48565 Steinfurt
Tel: 02551 9-62163
Fax: 02551 9-62271
grueningfh-muensterde
Dr. Nina Altensell
Mitarbeitende
- Eske Hilbrands M.Sc.
Projektzeitraum
Kooperationspartner
- Dr. Pecher AG
Goldbergstr. 14
45894 Gelsenkirchen
https://www.pecher.de