Wasserverteilung

Grundsätze der Wasserverteilung

Am Ende der durch Gewinnung, Aufbereitung und Speicherung gekennzeichneten Behandlungs- und Transportkette steht in der Wasserversorgung die Verteilung.
Sie ist das Bindeglied zwischen Gewinnung und Verbrauch und hat die Aufgabe, das Wasser den Abnehmern im gesamten Versorgungsgebiet so zuzuführen, dass es möglichst zu jeder Zeit in ausreichender Menge und mit genügendem Druck sowie in guter Qualität zur Verfügung steht.
Die Verteilung von Trinkwasser ist dadurch gekennzeichnet, dass es

• sich um ein nicht zu ersetzendes Lebensmittel handelt,
• eine Flüssigkeit ist,
• weiterhin der Brandbekämpfung dient und
• die notwendigen Verteilungsanlagen größtenteils unter der Erdoberfläche (überwiegend in öffentlichen Straßen) liegen.

Die Wasserverteilung erfolgt fast ausschließlich durch Rohrleitungen. Die besondere Bedeutung der Wasserverteilung ergibt sich aus der Tatsache, dass bis zu zwei Drittel der Investitionen in der öffentlichen Wasserversorgung auf die Rohrnetze (einschließlich Abnehmeranschlüssen sowie Zähler und Messgeräte) entfallen. Auch bei den Aufwendungen für Instandhaltung und Wartung ist die Wasserverteilung der aufwendigste Betriebszweig.

Innerhalb der weitverzweigten Verteilungsnetze kann sich die Wasserqualität verändern. Die vielfältigen Beanspruchungen und die unterschiedlichen örtlichen Verhältnisse verlangen eingehende technische und wirtschaftliche Überlegungen bei der Planung, Auswahl der geeigneten Materialien und Werkstoffe sowie bei der Ausführung hinsichtlich der Sicherheit der Wasserverteilungsanlagen.

Es wird zwischen Fernleitungen (bis zum Hochbehälter), Zubringerleitungen (z.B. Hochbehälter - Ortsnetz), Versorgungsleitungen (Ortsnetz) und Anschlussleitungen unterschieden.

In keinem Punkt des Versorgungsgebietes soll der Druck mehr als 6 bar betragen, da sonst Leitungsteile, insbesondere die Hausinstallationen, zu stark beansprucht werden und Wasserverluste an undichten Verbindungen, Armaturen usw. steigen. Im Bedarfsfall sind Druckminderungsventile einzubauen. Für kleinere Orte reicht es aus, wenn der hydrostatische Druck etwa 3 bar beträgt.
Weist ein Gebiet beträchtliche Höhenunter- schiede auf, empfiehlt es sich, dieses in mehrere Versorgungszonen mit eigenen Hochbehältern (Zonenbehältern) und mit getrennten Netzen zu unterteilen.
Muss im Leitungssystem der Druck erhöht werden oder ist kurzfristig ein Spitzenbedarf abzudecken, so benötigt man eine Druckerhöhungsanlage, die dann einschaltet, wenn ein bestimmter Zulaufdruck unterschritten wird.

Rohrnetzformen

Rohrnetze werden nach ihrer Form und den hierdurch bedingten hydraulischen Verhältnissen wie folgt unterschieden:

Beim Verästelungsnetz zweigen die einzelnen Versorgungsleitungen wie Äste eines Baumes von den Haupt- bzw. übergeordneten Versorgungsleitungen ab. Es eignet sich daher nur in langgestreckten Ortschaften (Straßendörfern). Für größere Versorgungsgebiete kommt es dagegen nicht in Betracht. Das Netz ist in den Baukosten billig, da man mit abnehmendem Durchfluss die Nennweite der Rohre verringern kann. Ebenso sind weniger Schieber erforderlich. Jeder Punkt des Netzes ist jedoch nur aus einer Richtung belieferbar. Bei einem Rohrbruch fallen somit die nachfolgenden Netzteile aus. An den Endpunkten kann zudem das Wasser stagnieren. Die Leitungen sind daher öfters über Endhydranten zu spülen.
Anzustreben ist das Ringnetz. Der entscheidende Vorteil dieses Netzes liegt in der weitaus größeren Betriebs- und Störsicherheit. Außerdem gewährleistet es eine höhere Sicherheit bei der Löschwasserversorgung. Bei einem Rohrbruch oder bei anderen Störungen fällt lediglich ein kleiner Bereich zwischen zwei Schiebern aus, da die Versorgung von zwei Seiten erfolgen kann. Die Baukosten sind allerdings durch die größeren Leitungslängen und Nennweiten der Rohre höher. Der Ring selbst soll nämlich aus einer Nennweite bestehen. An den Abzweigen erhält die Leitung nach jeder Richtung einen Schieber, was deren Zahl gegenüber dem Verästelungsnetz wesentlich erhöht.

Löschwasser

Wenn keine Möglichkeit besteht, im Brandfall Wasser aus Bächen oder Flüssen zu entnehmen, muss auch das Löschwasser über das Rohrnetz herbeigeleitet werden.
Zentrale Wasserversorgungsanlagen sollen daher nicht nur der Versorgung der Bevölkerung mit ausreichendem und gesundem Trink- sowie Brauchwasser dienen, sondern auch dem Brandschutz und damit der Erhaltung von Volksvermögen

Bei Orten von etwa 20.000 Einwohnern an aufwärts spielt der Brandschutz bei der Dimensionierung von Hauptrohrleitungen, Hochbehältern und Maschinenanlagen keine ausschlaggebende Rolle, da in diesen Orten die Löschwassermenge bereits von den Momentanspitzen überschritten wird, so dass die Anlagenteile nicht eigens für den Brandschutz ausgelegt werden müssen. Hier kommen also nur zusätzlich noch die Hydranten hinzu und die Vergrößerung der Rohre in untergeordneten Seitensträngen, in denen für die Wasserversorgung ohne Brandschutz nur kleine Durchmesser nötig wären.
In kleineren Orten jedoch müssen Behälterraum und Rohrnetz besonders auf Bereithal ten und Durchfluss des anteiligen Löschwasserbedarfes ausgerichtet werden.
In Orten von etwa 3.000 Einwohnern liegt der ausschließlich dem Brandschutz dienende Teil der Anlage bei etwa 30 v.H. der Gesamtbaukosten, wenn man eine Wasserleitung ohne Berücksichtigung des Brandschutzes zum Vergleich heranzieht.
In Randbereichen oder Außenbezirken (z.B. Aussiedlerhöfen) kann die Wasserqualität leiden, weil hier die erforderliche Löschwassermenge wesentlich über dem Normalver brauch liegt. Um Aufkeimung zu vermeiden, soll für den Brandfall nicht mehr als das 5-fache des Normalverbrauchs über das Rohrnetz abgegeben werden. Der Rest ist anderweitig zu decken. In Industrie- und Gewerbegebieten ist es häufig sinnvoller, Löschwasserbehälter zu erstellen.
Weitere Einzelheiten können dem DVGW-Arbeitsblatt W 405 "Bereitstellung von Löschwasser" entnommen werden.

Rohrmaterialien

Gussrohre

Früher wurden diese Rohre aus Grauguss hergestellt und mit einer Tauchteerung versehen. Sie wurden wegen der guten Festigkeitseigenschaften und des günstigen Korrosionsver haltens viel verlegt. Sie sind spröde, werden sie überbean sprucht, brechen sie ohne vorhergehende plastische Verfor mung.
Grauguss war der älteste Werkstoff im Wasserleitungsbau. Er wurde vom duktilen Gusseisen (GGG) verdrängt, das in der Bundesrepublik Deutschland seit 1956 hergestellt wird (siehe Bild).
Die stahlartige Elastizität des duktilen Gusseisens bedingt jedoch ein ungünstigeres Korrosionsverhalten. Um Schäden vorzubeugen, erhalten die Rohre außen eine Spritzverzinkung unter dem Bitumenanstrich. Gegen die Innenkorrosion wird eine Zementmörtelauskleidung eingebracht.
Rohre aus duktilem Gusseisen stehen heute bis DN 2000 zur Verfügung.

Stahlrohre

Die große Festigkeit, große Bruchdehnung und beachtliche Zähigkeit des Stahls werden von keinem anderen Werkstoff erreicht. Stahlrohre (St) zeichnen sich deshalb durch große mechanische Festigkeit aus, sind weitgehend unempfindlich gegen Erschütterungen und können große Biegemomente aufnehmen.
Das verhältnismäßig geringe Gewicht, die leichte Verarbei tung, die gute Anpassung an die Trassenverhältnisse und die großen Lieferlängen ermöglichen eine schnelle Verlegung. Dabei ist die Herstellung endloser Stahl-Leitungsstränge durch Schweißverbindungen vorteilhaft.
Der äußere Korrosionsschutz wird durch Bitumen, bituminier te Gewebebinden oder weichbleibenden Kunststoff sicherge stellt. Als Innenkorrosionsschutz werden eine Auskleidung mit Bitumen oder eine Ausschleuderung mit Zementmörtel verwendet. An den geschweißten Rohrverbindungen wird der Rohrschutz sorgfältig auf der Baustelle vervollständigt.
Stahlrohre werden bei Großrohrleitungen in Nennweiten von DN 500 bis DN 2000 verwendet.

Asbestzementrohre

Asbestzementrohre (AZ) werden aus Asbest, einem in kleinsten Fasern kristallisierten Mineral von großer Zug festigkeit und Zement hergestellt. Die Asbestfasern verleihen den Asbestzementrohren in ähnlicher Art eine Zugfestigkeit wie die Stahleinlagen bei Stahlbetonrohren.
Asbestzementrohre sind spröde, aber wenig korrosionsan fällig. Sie inkrustieren kaum und sind fast hydraulisch glatt.
Asbestzementrohre sind bis DN 600 genormt, es werden je doch auch Rohre bis DN 2000 mit genauer Bemessung gefertigt.
Als Verbindung der fast ausschließlich glatten Enden von Asbestzementrohren dienen die sog. Reka-Kupplungen in Form von Überschiebmuffen aus gleichem Material.
In der Bundesrepublik Deutschland dürfen asbesthaltige Produkte für Druckrohre für den Tiefbaubereich seit dem 01.01.1995 nicht mehr verwendet werden.
Heute werden hierfür Faserzementrohre (FZ) eingebaut.

Stahlbeton- und Spannbetonrohre

Stahlbetondruckrohre (StB) werden in der Wasserversorgung vornehmlich als Rüttelbeton bzw. Schleuderbetonrohre in DN 250 bis DN 4000 hergestellt. Sie kommen in der Wasserversorgung meist nur von DN 500 an aufwärts in Frage.
Spannbetondruckrohre (SpB) werden wie Stahlbetondruck rohre nach den jeweils im Spannbeton- sowie Stahlbetonbau geltenden Grundsätzen (DIN 4227, 1045) bemessen. Spann betondruckrohre erhalten eine Verspannung in Ringrichtung, damit auch bei maximaler Beanspruchung keine Zugspannun gen in Beton auftreten.
Die häufigste Dichtung für Stahlbeton- und Spannbetonrohre ist die Glockenmuffe mit Rollgummidichtung.

Kunststoffrohre

Für Druckrohrleitungen in der Wasserversorgung finden die Kunststoffe PVC und Polyethylen hart (PE hart) und Polyethylen weich (PE weich) Verwendung.
PVC und PE sind thermoplastische Kunststoffe, die sich beim Erwärmen immer wieder erweichen und neu verformen lassen. Diese Verformung behalten sie auch nach der Abkühlung bei. Der Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen, solange nicht durch Überhitzung ein thermischer Abbau des Materials eintritt.
Kunststoffdruckrohre werden in der Wasserverteilung in den Nennweiten DN 80 bis DN 400 eingesetzt

Kupferrohre

Werden nur in der Hausinstallation eingesetzt.