In-situ-Monitoring der Reinigungsleistung großer dezentraler Niederschlagswasserbehandlungsanlagen
(2018)
Große dezentrale Niederschlagswasserbehandlungsanlagen
werden mittels kontinuierlicher Gütemesstechnik hinsichtlich ihrer
Frachtwirkungsgrade an Standorten mit hohem Stoffaufkommen untersucht.
Die Bilanzierung der Zulauf- und Ablauffrachten basiert auf dem Zusammenhang
zwischen den abfiltrierbaren Stoffen (AFS) und der Trübung.
Erste Ergebnisse der Installation der Messtechnik, des Datenmanagements
und Frachtwirkungsgrade werden vorgestellt.
Nordrhein-Westfalen braucht eine gut aufgestellte Wasserforschung,
um den heutigen und künftigen Herausforderungen im
Land sowie auch national und international gewachsen zu sein.
Eine erste Erfassung der Wasserforschung in Nordrhein-Westfalen
im Sommer 2017 vermittelte Fakten zu Bestand, Defiziten
und Entwicklungspotenzialen. Mehr als 750 Wissenschaftler
forschen in Nordrhein-Westfalen in über neunzig Forschungsgruppen
verschiedener Disziplinen zum Thema Wasser. Die
Schwerpunkte liegen primär in den Ingenieurwissenschaften,
aber auch in den Natur-, Geo-, Sozial-, Wirtschafts- und Rechtswissenschaften.
Universitäten, Fachhochschulen, An-Institute
sowie außeruniversitäre Forschungsinstitutionen tragen zur
breit aufgestellten Wasserforschung bei, die unter anderem in
sechs Forschungszentren und zahlreichen Kooperationsprojekten
untereinander vernetzt ist. Der guten nationalen Vernetzung der
Akteure stehen befriedigende internationale und stark ausbaufähige
europäische Kontakte gegenüber. Die internationale
Sichtbarkeit und Attraktivität der Wasserforschung in Nordrhein-
Westfalen wird ihren Spitzenleistungen in einzelnen Bereichen
nicht gerecht. Ein vertiefter Praxistransfer von Forschungsergebnissen
offeriert der Wasserwirtschaft innovative, praxistaugliche
Lösungen und zudem der Umweltwirtschaft interessantere
Marktchancen. Besonders günstige Randbedingungen
sind in den innovationsfähigen Kommunen und Wasserverbänden
des großen, dicht besiedelten und an Landschaftstypen reichen
Bundeslandes Nordrhein-Westfalen zu sehen. Im nächsten
Schritt wird zu analysieren sein, wie die Potenziale der Wasserforschung
in Nordrhein-Westfalen effizienter genutzt und ausgebaut
werden können, um zur zukunftssicheren und nachhaltigen
Ausrichtung der Wasserwirtschaft in Nordrhein-Westfalen,
zu wissenschaftlicher Exzellenz und umweltwirtschaftlichem Erfolg
des Landes beizutragen.
Results from a long-term stormwater quality monitoring program were used to derive total suspended solids (TSS) event load distributions at four small urban environments (flat roof, parking lot, residential catchment, high traffic street). Theoretical distribution functions were fitted to the empirical distribution functions obtained. Parameters of the theoretical distribution functions were optimized with respect to a likelihood function to get both optimized parameters and standard errors. Kolmogorov-Smirnov and Anderson-Darling test statistics were applied to assess the goodness-of-fit between empirical and theoretical distribution. The lognormal distribution function was found to be most expressive to approximate empirical TSS event load distributions at all sites. However, the goodness-of-fit of the statistical model strongly depends on the number of events available. Based on the results of a Monte-Carlo-based resampling strategy, around 40 events should be considered.
Stormwater quality models are usually calibrated using observed pollutographs. As current models still rely on simplified model concepts for pollutant accumulation and wash-off, calibration results for continuous pollutant concentrations are highly uncertain. In this paper, we introduce an innovative calibration approach based on total suspended solids (TSS) event load distribution. The approach is applied on stormwater quality models for a flat roof and a parking lot for which reliable distributions are available. Exponential functions are employed for both TSS buildup and wash-off. Model parameters are calibrated by means of an evolutionary algorithm to minimize the distance between a parameterized lognormal distribution function and the cumulated distribution of simulated TSS event loads. Since TSS event load characteristics are probabilistically considered, the approach especially respects the stochasticity of TSS buildup and wash-off and, therefore, improves conventional stormwater quality calibration concepts. The results show that both experimental models were calibrated with high goodness-of-fit (Kolmogorov–Smirnov test statistic: 0.05). However, it is shown that events with high TSS event loads (>0.8 percentile) are generally underestimated. While this leads to a relative deviation of −28% of total TSS loads for the parking lot, the error is compensated for the flat roof (+5%). Calibrated model parameters generally tend to generate wash-off proportional to runoff, which is indicated by mass-volume curves. The approach itself is, in general, applicable and creates a new opportunity to calibrate stormwater quality models especially when calibration data is limited.