Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke

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1 1 Entwässerungsanlagen

2 14.9 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Übersicht Regelwerke: DIN 1986, Teil 100 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke (Ausgabe 12/2016) DIN EN 752 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden (Ausgabe 04/2008) Arbeitsblatt DWA-A 118 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen (Ausgabe 03/2006) 2

3 5.3 Regenentwässerungsanlagen Planungsanforderungen Als weitere Grundlage für die Planung muss festgestellt werden, welcher Abfluss in die Kanalisation eingeleitet werden darf. Die Einleitungsbeschränkungen (Rückhaltung/gedrosselte Ableitung) des Kanalnetzbetreibers sind zu berücksichtigen. Wenn eine Beschränkung des Volumenstroms für die Einleitung in ein Gewässer oder die Kanalisation festgelegt ist, muss eine Niederschlagswasserrückhaltung auf dem Grundstück geplant werden. Das Regenwasservolumen, welches sich aus der Differenz zwischen dem Abfluss aus der maßgebenden Berechnungsregenspende und dem zulässigen Abfluss in die Kanalisation oder in das Gewässer ergibt, muss auf dem Grundstück vorübergehend kontrolliert zurückgehalten werden. Die Sicherheit gegen Überflutung bzw. einer kontrollierten schadlosen Überflutung des Grundstücks, muss rechnerisch nachgewiesen werden (siehe ). 3

4 Abgrenzung der Bemessungsregeln Legende: 1 Notentwässerungsfunktion 2 Entspannungspunkt: Regenrückhaltung, Abflussverzögerung 3 Entwässerungsleitungen bis zum Entspannungspunkt 4 Entwässerungsleitungen hinter dem Entspannungspunkt bis zum Anschlusskanal 4

5 Außerhalb von Gebäuden Entwässerungsanlagen 14.9 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Entwässerungsanlagen für die Ableitung des Niederschlagswassers von kleinen Grundstücken können, soweit der Kanalnetzbetreiber keine anderen Vorgaben macht, ohne Überflutungsprüfung bemessen werden. Als klein gelten Grundstücke mit bis zu 800 m² abflusswirksamer Fläche, für die ein Anschlusskanal DN 150 ausreichend ist. Diese Regelung gilt sinngemäß auch für Versickerungsanlagen, die nach DWA-A 138 mit T=5a mit dem Berechnungsregen nach KOSTRA-DWD-2010 bemessen werden. Vorausgesetzt wird, dass auf Grund der Geländebeschaffenheit und architektonischer Gebäudeplanung kein Wasser bei Überstau der Anlage in das eigene Gebäude oder Nachbargebäude eindringen kann und behördlich keine anderen Regelungen bestehen 5

6 Außerhalb von Gebäuden Entwässerungsanlagen 14.9 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Grundleitungen von Grundstücken nach DIN EN 752, d.h. bis 200 ha A ges bzw. bis etwa 60 ha A E,b die größere schadlos überflutbare Hof-, Parkflächen oder andere Außenanlagen entwässern, können nach DWA-A 118:2006, Tabelle 4 bemessen werden. Dabei darf die Jährlichkeit des Berechnungsregens einmal in zwei Jahren nicht unterschritten werden. Der Nachweis für die Überprüfung der Sicherheit gegen Überflutung bzw. einer kontrollierten schadlosen Überflutung ist in Anlehnung an DIN EN 752 für Grundstücksentwässerungsanlagen, unabhängig von der Einleitung in die Kanalisation oder das Gewässer zu führen. 6

7 14.9 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Die Anordnung und gegebenenfalls Aufteilung des erforderlichen Niederschlagswasserrückhaltevolumens muss entsprechend den örtlichen Verhältnissen und der Leitungsführung auf dem Grundstück erfolgen. Das Grundstück kann hierzu in entwässerungstechnische Teilgebiete gegliedert werden, wenn dies auf Grund der Größe und Topografie geboten ist. So können bei Grundstücken mit mehreren Entspannungspunkten die aus den einzelnen Entspannungspunkten resultierenden Überflutungsvolumina in Fließrichtung insoweit angerechnet bzw. abgezogen werden, wie sie für oberhalb liegende Bezugspunkte in der Örtlichkeit nachgewiesen bzw. durch Maßnahmen verfügbar gemacht werden können. 7

8 14.9 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Das hydraulisch mit Teilfüllung bemessene und entsprechend dimensionierte Regenwasserleitungsnetz der Grundstücksentwässerungsanlage darf für die Überflutungsprüfung und die Berechnung des Rückhalteraums (RRR) nicht auf das errechnete Rückhaltevolumen angerechnet werden. In Rückhalteräume (RRR) nach , die an einen Mischwasserkanal angeschlossen werden, darf kein Schmutzwasser eingeleitet werden. Bei Grundstücken über 200 ha sollten die Bemessung des Leitungsnetzes und der Nachweis der Überflutung entsprechend DWA-A 118 mit Abfluss- Simulationsmodellen durchgeführt werden. 8

9 Arbeitsblatt DWA A 118 Nach den Festlegungen im Arbeitsblatt DWA - A 118 sollen Systeme zur Regenentwässerung Schäden durch Überflutungen und Vernässungen infolge von Niederschlagsabflüssen vermeiden und Die Nutzbarkeit der Siedlungsflächen unabhängig von den Witterungsverhältnissen ( Entwässerungskomfort ) sicherstellen. Aus wirtschaftlichen Gründen können Entwässerungssysteme jedoch nicht so ausgelegt werden, dass mit Auftreten von Starkregen ein absoluter Schutz vor Überflutungen und Vernässungen gewährleistet ist. 9

10 DIN EN 752 / DWA A 118 In DIN EN 752 empfohlene Häufigkeiten: Häufigkeit der Bemessungsregen* (1-mal in n Jahren) Ort Überflutungshäufigkeit (1-mal in n Jahren) 1 in 1 Ländliche Gebiete 1 in 10 1 in 2 Wohngebiete 1 in 20 1 in 2 1 in 5 Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete: --- mit Überflutungsprüfung, --- ohne Überflutungsprüfung. 1 in in 10 Unterirdische Verkehrsanlagen, Unterführungen 1 in *) Für Bemessungen dürfen keine Überlastungen auftreten

11 DIN EN 752 / DWA A 118 Maßgebende kürzeste Regendauer in Abhängigkeit der mittleren Geländeneigung und Befestigungsgrad mittlere Geländeneigung Befestigung kürzeste Regendauer (nach dieser Norm r 2 in min) <1 % <50 % 15 min >50 % 10 min 1 % bis 4 % 10 min >4 % <50 % 10 min >50 % 5 min 11

12 Überflutungsnachweis Für die Differenz der auf der befestigten Fläche des Grundstücks anfallenden Regenwassermenge, V Rück in m³, zwischen dem mindestens 30-jährigen Regenereignis und dem 2-jährigen Berechnungsregen muss der Nachweis für eine schadlose Überflutung der Grundstücks erbracht werden. Ist ein außergewöhnliches Maß an Sicherheit erforderlich, ist eine Jährlichkeit des Berechnungsregens größer als 30 Jahre zu wählen. Die unschädliche Überflutung kann auf der Fläche des eigenen Grundstückes, z.b. durch Hochborde oder Mulden wenn keine Menschen, Tiere oder Sachgüter gefährdet sind oder über andere Rückhalteräume, wie Rückhaltebecken, erfolgen, soweit die Regenwasserableitung nicht auf andere Weise sichergestellt ist. Der nachfolgende Überflutungsnachweis ist in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen ggf. auch für Teile der Entwässerungsanlage (z.b. an den Entspannungspunkten) zu führen. 12

13 Überflutungsnachweis V = r A (r A C + r A C )) Rück ( ( D,30) ges ( D,2) Dach s, Dach ( D,2) FaG s, FaG 10 D Dabei ist: V Rück D die zurückzuhaltende Regenwassermenge, in Kubikmeter (m³) die kürzeste maßgebende Regendauer in Minuten (min), für die Bemessung der Entwässerung außerhalb der Gebäude nach DWA-A 118:2006, Tabelle 4, sonst D = 5 min für einen Berechnungsregen, dessen Jährlichkeit einmal in 2 Jahren nicht unterschritten werden darf (s. A.2, Tabelle A.2); C s der Spitzenabflussbeiwert (siehe Tabelle 9) A Dach A FaG A ges die gesamte Gebäudedachfläche, in Quadratmeter, (m²) die gesamte befestigte Fläche außerhalb der Gebäude, in Quadratmeter, (m²) die gesamte befestigte Fläche des Grundstückes, in Quadratmeter, (m²), d.h. A ges = A Dach + A FaG (20) 13

14 Überflutungsnachweis Sind die Grundleitungen nach DWA-A 118:2006, Tabelle 4 und dem 2-jährigen Regenereignis bemessen, so kann statt des Bemessungsabflusses der meist größere maximale Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung, Q voll, angesetzt werden nach Gleichung (21): V Rück = r 10 A ( D, 30) ges (21) Q voll D für D = 5, 10 und 15 Minuten. Der größte dieser drei Werte für V Rück ist maßgebend. 14

15 Überflutungsnachweis Sollten die Regeneinzugsflächen des Grundstücks weitgehend aus Dachflächen und nicht schadlos überflutbaren Flächen (z.b. >70 %, hierzu zählen auch Innenhöfe) bestehen, ist die Überflutungsprüfung in Verbindung mit der Notentwässerung für das 5-Minuten Regenereignis in 100 Jahren (r (5,100) ) nachzuweisen. Die Berücksichtigung des Abflussbeiwertes C, für die jeweilige Fläche ist nur bei der Ermittlung der Abflussmenge mit der zwei- bzw. fünfjährigen Regenspende zulässig. 15

16 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen Für den Fall der Begrenzung der Einleitung ist zusätzlich zum Überflutungsnachweis die Berechnung des erforderlichen Rückhaltevolumens (Rückhalteraum RRR ) entsprechend DWA-A 117 mit dem einfachen Verfahren durchzuführen. Hierbei wird vereinfachend vorausgesetzt, dass die Jährlichkeit T des Berechnungsregens (einheitlich bezogen auf die gesamte abflusswirksame Fläche des Grundstücks), der der zulässigen Überschreitungshäufigkeit der RRR entspricht. Die Einleitungsbeschränkung muss den Drosselabfluss in l/s und die Jährlichkeit T der zulässigen Überschreitung enthalten. Für die Berechnung volumenbezogener Bemessungsaufgaben, wie die Bemessung von Niederschlagswasserrückhalteräumen, sind für die Ermittlung der abflusswirksamen Fläche mittlere Abflussbeiwerte C m nach Tabelle 9 zu verwenden. 16

17 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen Für die Dimensionierung des Regenrückhalteraums müssen entsprechend DWA-A 117:2013 die zum Entwässerungssystem gelangenden Abflüsse sowohl von der befestigten Fläche A E,b als auch von einer nicht befestigten Fläche (Tabelle 9, Nr. 3) mit Zufluss zu einem Ablauf in die Entwässerungsanlage berücksichtigt werden. Die ermittelten Flächenarten werden in dieser Norm vereinfachend als A FaG bezeichnet, mit den mittleren Abflussbeiwerten C m multipliziert und zu einem Rechenwert A u zusammengefasst. Das erforderliche Speichervolumen V RRR wird aus der maximalen Differenz der in einem Zeitraum gefallenen Niederschlagsmenge und dem in diesem Zeitraum über die Drossel weitergeleiteten Abflussvolumen ermittelt. 17

18 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen In Anknüpfung an DWA-A 117 gilt für Grundstücksentwässerungsanlagen für die Bemessung des Rückhalteraumes RRR Gleichung (22). V RRR = A r u D, T D f z 0, 06 D f Q 0, 06 z Dr Dabei ist: V RRR das Volumen des Rückhalteraumes RRR, in Kubikmeter (m³) A u die abflusswirksame (undurchlässige) Fläche des Grundstücks, in Quadratmeter, (m²) für die Berechnung V RRR, d.h. Addition der jeweiligen Einzelfächen A n, multipliziert mit dem jeweils zugehörigen mittleren Ablussbeiwert C m nach Tabelle 9, (hier: A A C A C oder u = + ) Dach m, Dach FaG m, FaG u = ges m, resultierend A A (22) C Der resultieren mittlere Abflussbeiwert C m,resultierend ergibt sich als flächengewichteter Mittelwert der in Tabelle 9 definierten Abflussbeiwerte C m der Teilfächen. C = x ) / m, resultierend ( A C + A C +... A C 1 m,1 2 m, 2 m, x A ges 18

19 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen V RRR = A r u D, T D f z 0, 06 D f z Q Dr 0, 06 (22) Dabei ist: (Fortsetzung) r D,T D f z Q Dr die Regenspende in l/s (s ha) der Regendauer D und der Jährlichkeit T die Regendauer, in Minuten (min) das mittlere Risikomaß mit dem Zuschlagfaktor f z = 1,15 für Grundstücksentwässerungsanlagen bei Anwendung des einfachen Verfahrens entsprechend DWA-A 117; der Drosselabfluss (konstant) des RRR in Liter je Sekunde, (l/s) der in der Regel als arithmetisches Mittel zwischen dem Abfluss bei Speicherbeginn und Vollfüllung ermittelt werden kann; 0,06 der Dimensionsfaktor zur Umrechnung von l/s in m³/min. Anmerkung 1: Der in DWA-A117 genannte Abminderungsfaktor f A wird wegen der kurzen Fließzeiten vernachlässigt (f A = 1,0). 19

20 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen Wird alternativ eine Drosselabflussspende in l/s (s ha) angegeben, so kann der einzuhaltende Drosselabfluss durch Multiplikation mit der Bezugsfläche (je nach Vorgabe des Kanalnetzbetreibers oder der Wasserbehörde: Gesamtfläche, befestigte Fläche oder abflusswirksame Fläche des Grundstücks) ermittelt werden. Die zulässigen Jährlichkeiten liegen in der Regel in der Größenordnung der Kanalnetzbemessung (DWA-A 118). Bei der Berechnung der erforderlichen RRR sind die jeweiligen Dauerstufen der gewählten Jährlichkeit aus KOSTRA-DWD 2010 zu verwenden. Anmerkung 2 Mit der neuen Anpassung der Extrapolation von Starkniederschlägen für die Dauer D<15 min. durch Modifizierung des Parameterausgleiches im KOSTRA-DWD 2010 führt die Anwendung des Zeitbeiwertverfahrens, das den r (15,1) zu Grunde legt, zu falschen Werten. 20

21 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen Das sich aus den Berechnungen für den Überflutungsnachweis und für die Einleitungsbeschränkung ergebende größere Volumen ist maßgebend. 21

22 Bemessungsbeispiel (Objekt in Bonn) 22

23 14.2 Regenentwässerungsanlagen A.1 Ermittlung der Regenspenden kann nach Tabelle A.1 erfolgen. 23

24 Niederschlagshöhen und -spenden nach KOSTRA-DWD

25 Tabelle: Abflussvermögen 25

26 Überflutungsnachweis mit Gleichung 20 Projekt / Bauteil: Berechnungsbeispiel für Bonn Regeneinzugsfläche: Gesamt Blatt-Nr.: 1 Sachbearbeiter: Ishorst Datum: Abflusswirksame Dachflächen A C m ,00 Abflusswirksame Aussenflächen A C m ,50 Befestigte Grundstücksfläche A ges m ,00 Maßgebende Regendauer D Minuten 10 Berechnungsregenspende r (D,2) l / (s ha) 163,0 Überflutungsregenspende r (D,30) l / (s ha) 315,0 Zurückzuhaltende Regenwassermenge V Rück m 3 26,46 26

27 Überflutungsnachweis mit Gleichung 21 Projekt / Bauteil: Berechnungsbeispiel für Bonn Regeneinzugsfläche: Gesamt Blatt-Nr.: 1 Sachbearbeiter: Ishorst Datum: Überflutungsregenspende 5 Min. r (5,30) l / (s ha) 433,0 Überflutungsregenspende 10 Min. r (10,30) l / (s ha) 315,0 Überflutungsregenspende 15 Min. r (15,30) l / (s ha) 257,0 Befestigte Grundstücksfläche A ges m ,00 Grundleitung bei Vollfüllung Q voll l/s 51,30 Zurückzuhaltende Regenwassermenge in 5 Minuten V Rück m 3 19,68 in 10 Minuten V Rück m 3 20,25 in 15 Minuten V Rück m 3 16,28 27

28 Bemessung von Rückhalteräumen bei Einleitungsbeschränkungen Aus dem Kommentar: Die Bemessung von Regenwasserrückhalteräumen (RRR) erfolgt nach den Regelungen in DAW-A 117, abgestimmt auf Grundstückentwässerungsanlagen mit Fließzeiten in der Regel unter 15 Minuten. Die RRR müssen keine Becken sein, sondern können aus dem Zusammenwirken verschiedener Rückhaltesysteme bestehen. Der Rückhalteraum wird nach Gleichung 22 berechnet und berücksichtigt die Dauerstufen D von 5 Minuten bis 4320 Minuten (3 Tage) eines Regens der gewählten Jährlichkeit T der zulässigen Überschreitung. Die Jährlichkeit liegt in der Regel in der Größe der Kanalnetzbemessung bei T = 2. Sie wurde auch in dem Beispiel gewählt und kann als Standard angesehen werden, wenn die zuständige Behörde keine anderen Festlegungen trifft. 28

29 Regenrückhalteräume (RRR) mit Gleichung 22-1 Projekt / Bauteil: Bemessungsbeispiel für Bonn Regeneinzugsfläche: Gesamt Blatt-Nr.: 1 Sachbearbeiter: Ishorst Datum: Abflusswirksame Fläche A U m ,50 Drosselabfluss Q Dr l / s 12,00 Dauerstufe D Minuten 5 Jährlichkeit T Jahr 2 Regenspende r D,T l / (s ha) 209,0 Volumen des Regenrückhalteraumes V RRR m 3 12,03 29

33 Überflutungsnachweise Regenrückhaltung Aufstellung der Ergebnisse Mit Gleichung 20 = 26,46 m³ Mit Gleichung 21 = 20,25 m³ Mit Gleichung 22 = 19,38 m³ 33

34 geschafft! 34