DIN 19700-15-2004 Dam plants - Part 15 Setting ponds《蓄水设备 第15部分 沉淀池》.pdf

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1、Juli 2004DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 9DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 93.160 F a 9560364www.din.deXDIN 19700-15Staua

2、nlagen Teil 15: SedimentationsbeckenDam plants Part 15: Setting pondsOuvrage de prise d eau Partie 15: Bassins de dcantationAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 1970015:198902www.beuth.deGesamtumfang 15 SeitenDIN 19700-15:2004-072InhaltSeiteVorwort.31 Anwendung

3、sbereich32 Normative Verweisungen 43 Begriffe44 Klassifizierung 45 Planung .56 Hydrologische und wasserwirtschaftliche Bestimmungsgren undBemessungsgrundlagen56.1 Allgemeines 56.2 Besonderheiten 66.3 Sedimentationsbecken ohne natrliche Zuflsse76.4 Sedimentationsbecken mit Vorbeileitung natrlicher Zu

4、flsse76.5 Sedimentationsbecken mit natrlichen Zuflssen.77 Untergrund78 Baustoffe und Sediment.89 Absperrbauwerk und Sedimentkrper810 Sicherheitsnachweise 1011 Betriebseinrichtungen1012 Bauausfhrung und Qualittssicherung.1113 Inbetriebnahme.1114 Auswirkungen auf die Umwelt.1115 Bauwerksberwachung .12

5、16 Betrieb und Instandhaltung .1217 Auerbetriebnahme, Rckbau, Verwahrung 1318 Stauanlagenbuch .14Literaturhinweise.15DIN 19700-15:2004-073VorwortDiese Norm wurde vom Arbeitsausschuss II 0 Stauanlagen des Normenausschusses Wasserwesen (NAW)erarbeitet.Die DIN 19700 Stauanlagen besteht aus:Gbe Teil 10:

6、 Gemeinsame FestlegungenGbe Teil 11: TalsperrenGbe Teil 12: HochwasserrckhaltebeckenGbe Teil 13: StaustufenGbe Teil 14: PumpspeicherbeckenGbe Teil 15: SedimentationsbeckennderungenGegenber DIN 19700-15:198902 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) der Inhalt der Norm wurde vollstndig berarbeitet u

7、nd an DIN 19700-10 und DIN 19700-11 angepasst;b) Aspekte des Rckbaus und der Verwahrung von Sedimentationsbecken wurden mit einbezogen;c) anlagenspezifische Besonderheiten wurden in den hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Betrach-tungen bercksichtigt.Frhere AusgabenDIN 19700-15: 1989-021 Anwen

8、dungsbereichDiese Norm legt Anforderungen an Sedimentationsbecken mit Absperrbauwerken fest und gilt in Verbindungmit DIN 19700-10 und DIN 19700-11.Sedimentationsbecken gebietsweise auch als Klrteiche, Absinkweiher oder industrielle Absetzanlagen(IAA) bezeichnet 1 stellen eine Sonderform von Stauanl

9、agen dar. Sie dienen gewhnlich ausschlielichdem Rckhalt absetzbarer, in Wasser suspendierter Schwebstoffe. Es handelt sich dabei um Anlagen zurmeist dauernden Entsorgung von Rckstnden, die im Zusammenhang mit der Gewinnung von Rohstoffenoder bei anderen technischen Prozessen (z. B. der Kohleverbrenn

10、ung) in groen Mengen und ber lngereZeitrume anfallen. Entsprechend ihrem Verwendungszweck sind sie im Allgemeinen einem stndigenWandel (Betrieb, Auerbetriebnahme, Verwahrung) unterworfen.Diese Norm gilt nicht fr Becken, die in einer abflusslosen Gelndemulde (z. B. in Steinbrchen oderTagebaurestlcher

11、n) ohne Absperrungen und Erhhungen ber dem ursprnglichen Gelnde angelegt sind.Sie gilt auch nicht fr Abwasserteiche zur Reinigung von kommunalem Abwasser.Inwieweit Splfelder oder Becken, die planmig nur dem vorbergehenden Rckhalt von Feststoffen dienen(z. B. Stapelteiche), als Sedimentationsbecken i

12、m Sinne dieser Norm gelten, ist im Einzelfall unter besondererBercksichtigung des der Stauanlage innewohnenden Gefahrenpotenzials sowie der potenziellen Gefhrdungder Unterlieger zu prfen (siehe z. B. 2).DIN 19700-15:2004-0742 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Ver

13、weisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie dur

14、ch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Beiundatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 4048-1, Wasserbau Begriffe Stauanlagen.DIN 19700-10:2004-07, Stauanlagen Teil 10: Gemeinsame Festlegungen.DIN 19700-11:2004-07, Stauan

15、lagen Teil 11: Talsperren.3 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten die in DIN 4048-1 angegebenen und die folgenden Begriffe.3.1SedimentationsbeckenStauanlage, deren Stauraum im weitesten Sinne dem Rckhalt absetzbarer Schwebstoffe und der (meistendgltigen) Ablagerung der betreffenden Sedimente d

16、ient3.2Absperrbauwerkder bauliche Teil eines Sedimentationsbeckens, der die Spltrbe, das darin enthaltene Porenwasser und dasFreiwasser zurckhlt. Dabei ist der bergang vom Absperrbauwerk zum eigentlichen Becken oft flieend3.3Spltrbedas mit absetzbaren Schwebstoffen (en: tailings) beladene Wasser, da

17、s in Sedimentationsbecken eingespltwird3.4Splstrandder aus relativ grobkrnigem Material bestehende, im Bereich der Einsplstelle(n) ber den Splseespiegelragende Teil des Sedimentkrpers3.5Freiwasser(gebietsweise auch als Klarwasser bezeichnet)geklrter (schwebstofffreier) bzw. weitgehend geklrter Antei

18、l der Spltrbe, der in bestimmten Becken-bereichen gesammelt und ber eine Freiwasserabzugseinrichtung dem Sedimentationsbecken entnommenwird3.6FreiwasserabzugEinrichtung zum Abzug des Freiwassers4 KlassifizierungDie Klassifizierung der Sedimentationsbecken ist im Allgemeinen nach DIN 19700-11:2004-07

19、, Abschnitt 3,vorzunehmen. Abweichend davon werden Sedimentationsbecken jedoch in der Regel bereits ab einemGesamtstauraum (nach DIN 4048-1) von 100 000 m3der Talsperrenklasse 1 zuzuordnen sein. Der Berck-sichtigung des dem Sedimentationsbecken innewohnenden bautechnisch bedingten und umweltbezogene

20、nDIN 19700-15:2004-075Gefahrenpotenzials sowie der potenziellen Gefhrdung der bei Versagen der Anlage betroffenen Unterliegerkommt bei der Klassifizierung besondere Bedeutung zu (siehe auch 2, 3). Dabei stellt die mgliche stofflicheBelastung des Sediments (z. B. Alkalitt, Toxizitt) ein bzgl. der Kla

21、ssifizierung zu bewertendes besonderesGefahrenpotenzial fr den Naturhaushalt dar.Besteht eine Gesamtanlage aus mehreren Sedimentationsbecken, die kaskadenfrmig angeordnet sind, so istdie Summe ihrer Staurume fr die Klassifizierung magebend. Hiervon kann abgewichen werden, wenn alleAbsperrbauwerke gl

22、eiche Tragsicherheiten aufweisen.5 PlanungSedimentationsbecken werden in der Regel fr eine begrenzte Nutzungsdauer und in vielen Fllen mit einemstufenweisen Ausbau geplant. Die Genehmigungsplanung fr Neubau, Erweiterung, Sanierung und Rckbaumuss stets den vorgesehenen Endzustand der Gesamtanlage ein

23、schlieen. Gegebenenfalls vorgeseheneZwischenausbaustufen, die dem zeitlichen Bedarf an Sedimentationsraum angepasst sind, mssen in derPlanung dargestellt und nachgewiesen werden.Bei stufenweisem Ausbau ist die enge Verknpfung von Bau- und Betriebsweise der Sedimentationsbecken(z. B. Einspltechnologi

24、e, Freiwasserabzug, Beckenbetrieb) besonders zu beachten. Dies betrifft vor allemdas Absetzverhalten des Sediments und die Eigenschaften des Sedimentkrpers, unter Umstnden auch daschemische Verhalten des Sedimentes.Das physikalische und chemische (gegebenenfalls umweltgefhrdende) Verhalten von Sedim

25、ent, Freiwasserund Porenwasser sowie das Gefahrenpotenzial fr die Umwelt durch Stoffaustrge aus dem Sedimentkrpersind zu ermitteln und zu bewerten. Wenn dies bei Neuanlagen nicht mglich ist, drfen zunchst Erfahrungenvon anderen Sedimentationsbecken mit vergleichbaren Verhltnissen herangezogen werden

26、. Die Richtigkeitdieser Annahmen muss nach Aufnahme des Betriebes geprft werden.Bei nderungen in den Eigenschaften der Spltrbe oder der Betriebsweise muss eine berprfung derAuswirkungen auf die Tragsicherheit im Vergleich zu den Planungsdaten erfolgen.Bestehende Sedimentationsbecken sind regelmig zu

27、 berprfen, um sicherzustellen, dass ihr Sicherheits-standard entsprechend den allgemein anerkannten Regeln der Technik gewahrt bleibt (siehe z. B. 4).Sptestens nach Beendigung des Betriebes ist die Langzeitentwicklung am Standort zu untersuchen (z. B.hydrologische Verhltnisse, Tragsicherheit, Verkeh

28、rssicherung) und im Hinblick auf mgliche Folgenutzungenzu bestimmen (z. B. Rekultivierung, Rckbau, mgliche Umweltbelastungen).Insbesondere fr Sedimentationsbecken, die der Talsperrenklasse 1 zugeordnet werden, ist die Begleitungder Planungen durch einen Fachgutachter fr Geotechnik erforderlich.6 Hyd

29、rologische und wasserwirtschaftliche Bestimmungsgrenund Bemessungsgrundlagen6.1 AllgemeinesHinsichtlich der hydrologischen Bemessungsanstze sind bei Sedimentationsbecken die Lage und das damitzusammenhngende Einzugsgebiet zu bercksichtigen. Bei Sedimentationsbecken, bei denen Bedingungenmit Freiwass

30、er am Absperrbauwerk vorliegen, gelten die Festlegungen von DIN 19700-10 und DIN 19700-11.Prinzipiell knnen unterschieden werden (siehe hierzu z. B. 5):Gbe Sedimentationsbecken im Tal (Talabriegelung) (siehe Bild 1 a);Gbe Sedimentationsbecken am Hang (Hufeisendamm) (siehe Bild 1 b);Gbe Sedimentation

31、sbecken in ebenem Gelnde (Ringdamm) (siehe Bild 1 c).DIN 19700-15:2004-076Bild 1 Sedimentationsbeckentypen 6Des Weiteren sind die Hhen- und Geflleverhltnisse bezglich des Umfeldes zu bercksichtigen.6.2 BesonderheitenBei der Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage sind das Gefahrenpotenzial desSedi

32、mentationsbeckens, die Bauweise des Absperrbauwerkes und das Gefhrdungspotenzial fr dieUnterlieger besonders zu beachten.Bei Sedimentationsbecken mit hohem Gefahrenpotenzial oder einem hohen Gefhrdungspotenzial fr dieUnterlieger sollte neben der Ermittlung extremer Hochwasserzuflsse nach DIN 19700-1

33、1 auch eineAbschtzung der maximalen Gebietsniederschlge durchgefhrt werden 2, 7.Neben den aus Starkregen und Hochwasserzufluss resultierenden Bemessungsannahmen muss beiSedimentationsbecken je nach rtlichen und technischen Gegebenheiten und Zustandsphase auch durchBilanzbetrachtungen des Wasserhaush

34、alts berprft und sichergestellt werden, dass keine die Tragsicherheitbeeintrchtigenden Anstiege von Beckenwasserstnden, Sickerlinien oder Porenwasserberdrcken auftretenknnen.Der Freiwasserabzug darf beim Nachweis der Hochwasserableitung nicht bercksichtigt werden.Im Hinblick auf die Tragsicherheit k

35、ann ein auerplanmiger berstau des Splstrandes ohne weiterenNachweis nicht zugelassen werden (siehe auch Abschnitt 16). Diese Einschrnkung gilt nicht, wennBedingungen mit Freiwasser am Absperrbauwerk vorliegen. Der Splstrand liegt dann nicht im Bereich desAbsperrbauwerkes, das in diesem Fall nach DIN

36、 19700-11 zu konzipieren ist (siehe Bild 2).Legende1 Gering durchlssiger Damm aus Fremdmaterial2 Sohldrn3 Drnierender Sttzfu4 Sickerlinie im Absperrbauwerk5 Freiwasser am Damm6 Sediment7 Trbeeinsplung (an beliebigen Stellen im Becken)8 WasserabzugBild 2 Sedimentationsbecken mit Trbeeinsplung an beli

37、ebiger StelleDIN 19700-15:2004-0776.3 Sedimentationsbecken ohne natrliche ZuflsseBei Sedimentationsbecken ohne natrliche Zuflsse aus einem Einzugsgebiet richtet sich die Bemessung desFreiwasserabzugesGbe nach der Niederschlagsspende aus Starkregen auf die Beckenflche und gegebenenfalls vorhandeneRan

38、d- und Bschungsbereiche (lokales Einzugsgebiet) undGbe nach dem Spltrbezufluss.6.4 Sedimentationsbecken mit Vorbeileitung natrlicher ZuflsseVorbeileitungen von natrlichen Zuflssen sind grundstzlich in Form offener Gerinne vorzusehen, dageschlossene Verdolungen in der Betriebsphase und besonders fr d

39、ie Nachbetriebsphase ein hohesGefhrdungspotenzial darstellen.Bei Vorbeileitungen ist die Frage der Wirksamkeit auch unter extremen Abflussbedingungen zu bewerten. Beieinem Versagen der Vorbeileitung mit der Folge des bertritts der Abflsse in den Stauraum muss eineGefhrdung der Tragsicherheit des Abs

40、perrbauwerkes auch bei Extremhochwasser (BHQ2) ausgeschlossensein.6.5 Sedimentationsbecken mit natrlichen ZuflssenBei Sedimentationsbecken mit natrlichen Zuflssen aus oberhalb liegenden Einzugsgebieten, die wieTalsperren den ganzen Talquerschnitt oder wesentliche Teile davon absperren, muss durch di

41、e Wahl derBemessungshochwasserzuflsse und durch die Bemessung der erforderlichen Hochwasserentlastungsanlageund des Freibords ein Versagen infolge hydrologischer Ereignisse mit hoher Zuverlssigkeit ausgeschlossenwerden. Die Grundstze nach DIN 19700-11:2004-07, 4.3, sind anzuwenden.Im Hinblick auf di

42、e Gefahr eines Splstrandberstaus ist Abschnitt 16 besonders zu beachten.7 UntergrundBei Sedimentationsbecken entstehen durch physikalische und chemische Wechselwirkungen zwischenSpltrbe bzw. Sediment einerseits und dem Untergrund sowie dem Grundwasser andererseits Belastungen,deren Art und Gre zu er

43、mitteln und zu beurteilen sind.Untersuchungen zur Tragsicherheit und hydraulischen Sicherheit des Untergrundes sind erforderlich.Entsprechende Nachweise sind zu fhren.Die Dichtheit des Untergrundes sowie gegebenenfalls der Hnge im Einsplbereich ist erforderlich undnachzuweisen, wennGbe eine Verunrei

44、nigung des Grundwassers nicht auszuschlieen ist,Gbe unkontrollierte Wasserabflsse Schden verursachen knnen (z. B. in Karst- oder Bergbaugebieten),Gbe Tragsicherheitsprobleme infolge Sickerwasserstrmung entstehen knnen,Gbe das Wasser mglichst vollstndig dem betrieblichen Wasserkreislauf wieder zugefh

45、rt werden soll.Werden Sedimentationsbecken in Restlchern mit Absperrbauwerk(en) oder in Hanglagen von Gewinnungs-sttten (z. B. aus dem Braunkohletagebau) errichtet, so sind besonders zu beachten:Gbe Tragsicherheit vorhandener Bschungen,DIN 19700-15:2004-078Gbe betrieblich bedingte Wasserwegigkeiten

46、(z. B. Stollen),Gbe Absperrungen zu noch betriebenen oder knftigen Gewinnungsbereichen.Standorte mit Auffllungen (z. B. Halden, Restlcher) knnen als Baugrund fr Sedimentationsbeckenungeeignet sein. Werden solche Bereiche in Betracht gezogen, sind diese und der darunter anstehendeUntergrund mit beson

47、derer Sorgfalt zu untersuchen.8 Baustoffe und SedimentDie Eigenschaften der Sedimente knnen sich verndern:Gbe whrend der Dauer der Ablagerung,Gbe durch nderung der Produktionsweise bei Entstehung der Spltrbe,Gbe durch nderung der Betriebsweise der Anlage (u. a. Einspltechnologie, Freiwasserabzug).Be

48、i Eignung kann das Sediment als Dammbaustoff verwendet werden. Soll der Sedimentkrper selbst als Teil(z. B. Auflager) des Absperrbauwerkes verwendet werden, so sind fr die Eignung die bei der Ablagerungerreichte Dichte, die Festigkeit gegebenenfalls mit Porenwasserdruckentwicklung sowie das Verformu

49、ngs-verhalten entscheidend.Fr eine Eignungsprfung der Sedimente als Baustoff oder als Teil des Absperrbauwerkes sind magebendund daher zu untersuchen:Gbe die bodenphysikalischen Kennwerte des Sedimentes (Kornzusammensetzung, Scherfestigkeit,Durchlssigkeit, Verformungsverhalten, Erosionsfestigkeit, Verfes