Planen & Bauen

Planen & Bauen | Langfristige Sanierungsstrategien

Die öffentlichen Kanalnetze stellen einen beträchtlichen Anteil des gesamten kommunalen Anlagenvermögens dar. Wir vom SAL sind dafür verantwortlich, dass sie durch verantwortungsvolles Instandhaltungsmanagement auch nachfolgenden Generationen erhalten bleiben. Die Herausforderung dabei ist: den hohen technischen und ökologischen Anforderungen an die Abwasserentsorgung gerecht zu werden und gleichzeitig die Kostenbelastung für die Bürger zu begrenzen.

Hohe Qualität zu möglichst geringen Kosten – dieser Konflikt kann nur durch vorausschauende Netzinstandhaltung gelöst werden, die die knappen Finanzmittel effektiv einsetzt. Hierfür muss zunächst der aktuelle und zukünftige Sanierungsbedarf im Netz realistisch eingeschätzt werden können. Deshalb haben wir eine Untersuchung mithilfe des Netzmanagementmodells STATUS Kanal (eine Entwicklung der S&P Consult GmbH, Tochtergesellschaft der Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH) erstellen lassen. Auf den Ergebnissen dieser Untersuchung fußen heute unsere langfristigen Sanierungspläne.

Die Untersuchungsstufen dieser Netzanalyse und somit die Basis unserer aktuellen und zukünftigen Sanierungspläne stellen wir Ihnen gern vor:

Datenmanagement und Plausibilitätsprüfung von Netzdaten

Für eine Netzanalyse können alle Arten relevanter Informationen herangezogen werden. Neben Stamm- und Inspektionsdaten von Haltungen und Schächten können das beispielsweise Grundwasser- oder Bodeninformationen etc. in jeglicher Form sein. Damit kann eine Netzanalyse individuell an alle Charakteristika eines Kanalnetzes angepasst werden. Den Umfang der Analyse bestimmt daher der Netzbetreiber. Die Aussagekraft von Netzanalysen hängt unmittelbar von der Qualität der zugrunde gelegten Daten ab. Zur Vermeidung von Kosten, die aus fehlerhaften Daten resultieren, wurde die Richtigkeit bzw. Aussagefähigkeit der Grunddaten und Zustandsdaten mittels systematischer Plausibilitätskontrollen überprüft. Die identifizierten widersprüchlichen bzw. fehlenden Daten wurden korrigiert bzw. ergänzt, sodass eine belastbare Datenbasis für die weiteren Netzanalysen sichergestellt wurde.

Schadensanalyse

Das vorwiegend in den 60er- und 70er-Jahren errichtete Kanalnetz der Stadt Lünen besteht vorwiegend aus Betonrohren und weist die dafür typischen Schadensarten auf (vgl. ATV-M 143 Teil 2]). Weiterhin sind bedingt durch Bergsenkungen Lageabweichungen bzw. Unterbögen zu verzeichnen, die zu Schäden im Verbindungsbereich und häufig zu Wasserrückstau führen. Ähnlich wie die Ergebnisse bundesweiter Untersuchungen zeigen, bilden auch in Lünen Schäden an Seitenzuläufen die am häufigsten auftretende Schadensart.

Zur Beurteilung der Einzelschäden wurde eine gegenüber den bestehenden Regelwerken (DWA, ISYBAU) erweiterte Konzeption eingesetzt. So wurde das Gefährdungspotenzial von Schäden nicht nur aufgrund der Schadensart und ggf. des Ausmaßes bewertet, sondern im Kontext aller verfügbaren und relevanten leitungsspezifischen Randbedingungen wie z. B. Rohrnennweite, Rohrwerkstoff und Verlegetiefe. Durch diese Präzisierung wird das Gefährdungspotenzial von Schäden realistischer eingeschätzt und im Ergebnis werden Fehlentscheidungen bei der Beurteilung der Sanierungsbedürftigkeit reduziert. Durch den Einsatz von Fuzzy-Logik konnte auch sonstiges fachliches Hintergrundwissen quantifiziert und bei der Bewertung berücksichtigt werden.

Der Vorteil wird z. B. am Schaden "nicht fachgerecht ausgeführter Seitenzulauf" deutlich. Dieses Schadensbild dominiert viele Inspektionsprotokolle und wird gemäß den gängigen Bewertungssystemen pauschal klassifiziert (z. B.: Arbeitshilfen Abwasser (Isybau): SK 2), obwohl sich erfahrungsgemäß hinter dem Schadensbild sehr unterschiedliche Beschädigungsgrade verbergen. Für Lünen ließ sich anhand von Videoanalysen eine klare Differenzierung des Beschädigungsgrades in Abhängigkeit der Einbauepochen und damit der Einbauverfahren vornehmen. Dabei weist das bis zur Mitte der 80er-Jahre angewandte Einbauverfahren mit Hammer und Meißel den höchsten Beschädigungsgrad auf. Erst Mitte der 90er-Jahre wurden Seitenzuläufe durch Bohrungen und Anschlussstutzen ausgeführt, wodurch der Beschädigungsgrad des Hauptkanals deutlich reduziert wurde. Da der Übergang der Einbauverfahren fließend ist, eignet sich auch hier die Bewertung der Schäden mittels der Fuzzy-Logik hervorragend.

Haltungsbewertung

Generell können Schäden hinsichtlich ihrer Art, Länge, Anzahl und Streuung in allen Kombinationen innerhalb einer Haltung auftreten. Dabei stellen die Schäden je nach Ausmaß und lokalen Randbedingungen unterschiedliche Gefährdungspotenziale bezüglich der Schutzziele Dichtheit, Standsicherheit und Funktionsfähigkeit dar. Mithilfe des Bewertungssystems nach STATUS Kanal wird diese Variationsbreite bewertungsmethodisch so abgedeckt, dass netzübergreifend ein realistisches Zustandsbild der Haltungen gezeichnet wird. Die parallele Bestimmung von Zustandsklassen, als Maß für die Sanierungspriorität, und Substanzklassen, als Maß des noch vorhandenen Abnutzungsvorrats, unterstützt den Planer bei der Fragestellung, welche Netzabschnitte in welcher Reihenfolge und in welchem Umfang zu sanieren sind. Sanierungsentscheidungen, bei denen sich in der Vergangenheit häufig auf das Erfahrungswissen verlassen wurde, können somit auf eine solide Basis gestellt und jederzeit objektiv nachvollzogen werden. Abbildung 3 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt aus einer Prioritätsliste. Kennzeichnend ist, dass bei der Bewertung nach den Schutzzielen Dichtheit, Standsicherheit und Funktionsfähigkeit differenziert wird und somit je nach Schwerpunktsetzung des Netzbetreibers die Maßnahmenreihung angepasst werden kann.

Analyse der Alterungsprozesse

Da Kanalnetze einem fortwährenden Alterungsprozess unterliegen, sind auch die Zustands- und Substanzklassen der Haltungen einem ständigen Wandel unterzogen. Um den Sanierungs- und Investitionsbedarf für größere Betrachtungszeiträume realistisch einzuschätzen (schon in den ABK's werden Planungszeiträume von bis zu 30 Jahren vorgeschrieben), muss daher neben dem Istzustand auch die zu erwartende Netzalterung betrachtet werden. Für das Lünener Kanalnetz wurde das Alterungsmuster getrennt nach den verschiedenen Haltungsmerkmalen (z. B. Material, Profilbreiten, etc.) mathematisch abgebildet und darauf aufbauend ein Prognoseverfahren entwickelt, welches bei der Entwicklung langfristiger Strategien Eingang findet.

Strategiebildung

Die Strategiefindung erfolgt zweckmäßigerweise durch die Auswertung mehrerer Sanierungsstrategien und ihrer langfristigen Auswirkungen (vgl. DWA-M 143-14). Auf diese Weise kann ein optimaler Handlungspfad identifiziert werden, der einen tragbaren Kompromiss zwischen Zustandsanforderungen und Kostenbelastung darstellt. Für das Kanalnetz der Stadt Lünen werden zunächst in Abhängigkeit von der Zustands- und Substanzklasse Interventionskriterien zur Sanierung festgelegt. Die bauliche Netzentwicklung, verursacht durch Alterungsprozesse und laufende Sanierungsmaßnahmen, bedingt dabei jährlich variierende Netzlängen in den einzelnen Interventionsbereichen. Mit dem Prognosemodell nach STATUS Kanal können nun unter Vorgabe verschiedener Budgetgrößen die Auswirkungen auf den Substanzwert, die Gebührenhöhe etc. langfristig verfolgt und beurteilt werden. In Abbildung 4 sind diese Auswirkungen für ein exemplarisches reales Netz dargestellt. Mit einem Budget von 2,0 Mio. Euro wird hier der Substanzverzehr weiter vorangetrieben, während mit 4,0 und auch 3,1 Mio. Euro nach dem Erreichen der Strategievorgaben sogar ein Absenken der jährlichen Instandhaltungskosten möglich ist und trotzdem die Anforderungen an die Entsorgungssicherheit dauerhaft erfüllt werden.

Operative Sanierungsplanung

Basierend auf der strategischen Planung wird ein Stufenplan zur kurz-, mittel- und langfristigen Umsetzung der Sanierungsmaßnahmen ausgearbeitet. Neben dem Bauzustand werden hier auch hydraulische Aspekte sowie Koordinierungsmöglichkeiten mit Bauaktivitäten Dritter (z. B. Straßenbau) berücksichtigt, sodass vorhandene Einsparpotenziale weitmöglichst ausgeschöpft werden. Für die kurzfristige Umsetzung der gewählten Strategievariante erfolgt eine operative Sanierungsplanung. Dabei werden den betroffenen Kanalabschnitten nach einer weitergehenden Untersuchung, durch Prüfung der Einsatzmöglichkeiten verschiedener Sanierungsverfahren, Ortsbegehungen etc. und der Bildung möglichst kostenoptimaler Baulose konkrete Sanierungsverfahren zugewiesen.

Die Lünener Innenstadt mit der Lippe-Brücke – auch bei Sanierungen heute schon für morgen planen. (Bild: N. Selisky)