Die vorliegende Diplomarbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Monitoring, Modellierung und Impakt-Bewertung von Mischwasserüberläufen“ (MIA-CSO) mit Unterstützung des Institutes für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart verfasst. Das MIA-CSO-Projekt wird am Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) durchgeführt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Kalibrierung eines Schmutzfrachtmodells eines Mischwassersystems anhand von Messdaten bezüglich der Abflussmenge und deren Wasserqualität. Die Messdaten entstammen einer Messkampagne, die aktuell von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) durchgeführt wird. Das untersuchte Einzugsgebiet befindet sich in Wedding, einem Bezirk von Berlin. In dem ca. 480 ha großen Einzugsgebiet wohnen in etwa 70.000 Einwohner. Das Gebiet wird durch eine Mischkanalisation mit einer Länge von ca. 90 km entwässert, in der ein bewegliches Wehr in einem der beiden Hauptsammler eingebaut ist. Dieses Wehr kann bei starken Regenfällen ein zusätzliches Stauraumvolumen von ca. 3.000 m³ generieren. Durch dieses Wehr wird die Hydraulik des Kanalnetzes stark beeinflusst und erschwert die Kalibrierung des NiederschlagAbfluss-Modells zusätzlich. Die Simulationen wurden mit der Software InfoWorks™ CS durchgeführt, die von Innovyze® (USA) entwickelt wurde. Bevor die Kalibrierung durchgeführt werden konnte, wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um die relevanten Modelparameter zu identifizieren. Damit die Schmutzfrachten simuliert werden können, mussten die Modellparameter für jeden Schmutzstoff im Trocken- und Regenwetterfall angepasst werden. Die zu simulierenden Schmutzstoffe waren: absetzbare Feststoffe (AFS), chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), Phosphor (P) und Ammonium (NH4). Zuerst wurden die Parameter für die Abflussmenge und dessen Wasserqualität im Trockenwetterabfluss angepasst. Für den Transport der Feststoffe wurde das Ackers-White-Modell verwendet und kalibriert. Dies war besonders wichtig, da Ablagerungen von Feststoffen im flachen Berliner Kanalnetz einen großen Einfluss auf die Schmutzfrachtsimulation haben. Zur Simulation des Regenabflusses wurde das einfache Fixed Percentage Runoff-Modell für die Abflussbildung sowie das Desbordes-Modell für die Abflusskonzentration verwendet. Die aus der Kalibrierung von mehreren Regenereignissen gewonnen Parameter wurden für die Bildung eines mittlerer Parametersatzes benutzt. Zum Schluss wurden die Parameter des Wash-Off- und des Gully Pot- Modells, welche die Wasserqualität des Regenwassers beschreiben, angepasst. Die Ergebnisse dieser Diplomarbeit zeigen, dass es möglich ist eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und simulierten Konzentrationen sowie der Schmutzfracht zu erreichen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus dieser Arbeit werden für das MIA-CSO-Projekt verwendet, dessen Ziel die Erstellung eines modellbasierten Planungsinstruments ist.

In the city of Berlin regular combined sewer overflows (CSO) lead to acute stress of aquatic organisms in the receiving River Spree and its side channels. Of most concern are oxygen depressions, following the inflow of degradable organic matter via ~180 CSO outlets, along a river stretch of 16 km. For the assessment of the severity of these oxygen depressions, an existing impact-based approach suggested by Lammersen (1997) was combined with information on the local fish fauna. Application of this locally adapted assessment method to seven years of oxygen measurements at a CSO hotspot in the river yielded an annual average of 14 periods with suboptimal conditions for which adverse effects on the fish fauna are expected and 20 periods with critical conditions for which acute fish kills are possible. Further investigation on rain and sewer management data proved that such critical conditions only occurred as a direct result of CSO events, whereas suboptimal conditions are also possible at dry weather and may last up to 32 days (Riechel et al. 2010).