Abschätzung der Ausbreitung und Aufhöhung des Sickerwassers unter einer Versickerungsanlage
Modellierung der Sickerwasseraufhöhung als Kugelsegment
Vorgehensweise
Die Vorgehensweise entspricht der bei der Modellberechnung für den Pyramidenstumpf, nur wurde hier der wassererfüllte Sandkörper in Annäherung als abgeschnittene Kugel gewählt. Sie entspricht eher der radialen Ausbreitung des Sickerwassers.
Geometrie eines Kugelsegmentes
In der Abbildung ist die Geometrie eines Kugelsegmentes dargestellt. Für die Modellrechnung ist der Radius a des Basiskreises und die Höhe h des Kugelsegmentes erforderlich. Daraus wird das Segmentvolumen berechnet. Die Basiskreisfläche entspricht der radialen Ausbreitung des Sickerwassers auf der Wasseroberfläche des wassererfüllten Sedimentes (Grundwasseroberfläche). Die Höhe h entspricht der Aufhöhung des Sickerwassers im Sickerzentrum, hier angenähert als gewölbter Kugelabschnitt.
Mit zunehmender Ausbreitung nimmt die Höhe ab und die flache Aufwölbung nähert sich einem sehr großen Kugelabschnitt mit einer über 2000 m² großen Basisfläche an (s. Beispiel).
Berechnung der Sickerwasserausbreitung
Volumenformel
Die Formel für das Volumen lautet:
Die Formel für die Basisfläche lautet: A = * a²
Beispielberechnung für eine kleine Rigole
Rigolenabmessungen einer Hohlkörperrigole aus 4 Blöcken (2 x 2 a. 0,80 m; 420 L)
- Breite 1,60 m
- Länge 1,60 m
- Höhe 0,66 m
- Speichervolumen 1,68 m3
- Sickerraum 1,20 m
Gegenüber dem Modellbeispiel mit Pyramidenstumpf wurde hier eine quadratische Rigole mit halb so großem Speichervolumen gewählt. Entsprechend sind auch die Ergebnisse auch etwa um die Hälfte geringer.
Die Berechnung wurde mit zunehmenden Abständen zur Rigole in mehreren Schritten durchgeführt, wobei die Größe der Deckfläche nicht verändert wurde, da sie bei der Kugel nur punktförmig vorliegt. Die Daten und die Berechnung sind in der Tabelle abgebildet (als pdf öffnen). Im Diagramm ist die Abnahme der Aufhöhung als Deckfläche mit zunehmender Entfernung dargestellt. Bei 10 m Abstand zur Rigole beträgt sie 4,2 cm, etwa halb so groß wie im Pyramidenbeispiel.
Damit besteht bei größerer Ausbreitung kein wesentlicher Unterschied zu vorigem Beispiel. Nur die Basisfläche ist hier bei kleinerer Riggole in Verhältnis größer. Diese Modellierung ist bei kleinen, kurzen und nahezu quadratischen Rigolen bevorzugt anzuwenden.