BUC Immobilien GmbH Areal Makartstraße Pforzheim. Regenwasserbeseitigungskonzept

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1 BUC Immobilien GmbH Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung ERLÄUTERUNGSBERICHT MIT BERECHNUNGEN Hügelsheim, Juli 2013 WALD + CORBE Infrastrukturplanung GmbH Vers V/13PF Anlage 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Veranlassung Bestandsaufnahme Topografische Lage Schutzgebiete Vorhandene Bodenverhältnisse Abschätzung der Grundwasserneubildung Geplante Regenwasserableitung Bemessungsgrundlagen Flächenaufteilung, Befestigungsgrad und Abflussbeiwert Bei der Berechnung verwendete Niederschlagsdaten Nachweis der Entwässerungsanlagen Berechnungsmodell Nachweis Grundwasserneubildung... 9 Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 2

3 1 Veranlassung Derzeit wird für eine Nachverdichtung entlang der Makartstraße südlich der Kaulbachstraße in Pforzheim der Bebauungsplan aufgestellt. Das Gebiet liegt in der Wasserschutzzone II des Wasserschutzgebietes Unteres Enztal (WSG-Nr.-Amt: ). Dieses für die Wasserversorgung der Stadt Pforzheim wichtige Schutzgebiet soll hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit erhalten bleiben. Das Konzept für die Regenwasserbeseitigung darf daher die derzeitige Grundwasserneubildung nicht verringern. Abbildung 1.1: Lage des NBG Makartstraße in Pforzheim Buckenberg Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 3

4 2 Bestandsaufnahme 2.1 Topografische Lage Das Planungsgebiet liegt am nördlichen Rand des Stadtteils Buckenberg der Stadt Pforzheim. Der Stadtteil liegt südlich der Enz. Das Planungsgebiet liegt auf einer Höhe von 340 bis 350 m+nn und damit rund 100 m oberhalb der Enz. Die mittlere Geländeneigung I G liegt bei rund 4% und damit am oberen Rand der Neigungsgruppe NG 2 bzw. am unteren Rand der Neigungsgruppe NG Schutzgebiete Das Planungsgebiet liegt in der Wasserschutzzone II des Wasserschutzgebietes Unteres Enztal. Abbildung 2.1: Wasserschutzzonen im Bereich des Planungsgebiets (Quelle LUBW) Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 4

5 2.3 Vorhandene Bodenverhältnisse Laut Gutachten des Ingenieurbüros Roth & Partner aus dem Jahr 2012 (IB Roth & Partner / Beurteilung der Versickerungsfähigkeit der Böden / ) ist eine herkömmliche Versickerung von Niederschlagswasser über dezentrale Mulden oder zentrale Becken als Entwässerungsmaßnahme aufgrund der geringen Durchlässigkeit des Bodens nicht möglich. Die nach Bodengutachten vorherrschenden Bodendurchlässigkeiten liegen unter einem Bodendurchlässigkeitsbeiwert k f von 10-6 m/s. Tabelle 2.1: Klassifizierung der angetroffenen Böden, Tabelle aus IB Roth & Partner Beurteilung der Versickerungsfähigkeit der Böden Abschätzung der Grundwasserneubildung Ein gemessener Wert der Grundwasserneubildung liegt nicht vor. Bei den für das Einzugsgebiet der Enz erstellten Hochwassergefahrenkarten (HGE) wurde eine Grundwasserneubildung von 200 mm/a angesetzt. Durch die in Abschnitt 2.3 genannten Bodendurchlässigkeiten wird jedoch die Grundwasserneubildung auf einen physikalisch maximal möglichen Wert begrenzt. In Bereichen mit unbedeutender Speicherwirkung findet bei Niederschlag Grundwasserneubildung statt. Die über ein Jahr zusammengezählte Niederschlagszeit beträgt im Durchschnitt 720 h (rund 1 Monat). Die im Jahresdurchschnitt maximal mögliche Grundwasserneubildung errechnet sich damit über diese Niederschlagszeit und die jeweilige Bodendurchlässigkeit, durch die die versickerte Menge begrenzt wird. Nachfolgend werden die Kombinationen zwischen kf-wert und maximal möglicher Grundwasserneubildung wiedergegeben. Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 5

6 Tabelle 2.2: Maximal mögliche Grundwasserneubildung bei verschiedenen Bodendurchlässigkeiten kf-wert 1,00E-07 m/s 7,70E-08 m/s 1,00E-08 m/s max. Grundwasserneubildung 259 mm/a 200 mm/a 26 mm/a Bei der mittleren Kombination mit einem k f -Wert von 7, m/s ergibt sich die bei der HGE angesetzte Grundwasserneubildung von 200 mm/a. 3 Geplante Regenwasserableitung Die Regenwasserableitung soll so gestaltet sein, dass die derzeitige Grundwasserneubildung erhalten bleibt. Hierfür wird der Niederschlagsabfluss der Dachflächen in flache, rund 30 cm tiefe Mulden geleitet. Dort versickert das Wasser über die belebte Bodenzone in flache Rigolen. Von dort wiederum kann das Niederschlagswasser abhängig von der vorhandenen Bodendurchlässigkeit langsam in den Untergrund versickern. Das Überschusswasser wird, wie das auf Straßen- und Hofflächen anfallende Wasser, über Kanäle abgeleitet. Hofflächen Dachfläche Belebte Bodenzone Mulden- Rigolensystem Straßenfläche Regenwasserkanäle Überlauf Abbildung 3.1: Geplantes Entwässerungssystem zur Erhaltung der Grundwasserneubildung Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 6

7 4 Bemessungsgrundlagen 4.1 Flächenaufteilung, Befestigungsgrad und Abflussbeiwert Die Berechnungen erfolgen anhand von allgemeingültigen Flächenannahmen. Bei einer Fläche von m² wird von einer Aufteilung gemäß Tabelle 4.1 ausgegangen. Die befestigten Flächen haben je nach Flächenart einen Befestigungsgrad von 100 % (Dachflächen), 75 % (Hofflächen) und 90 % (Straßenflächen). Tabelle 4.1: Flächenaufteilung bei einer Fläche von m² Fläche A g es Anteil 259 mm 200 mm 26 mm Gesamtfläche 1000 m² 100% 1000 m² 259 m³ 200 m³ 26 m³ davon unbebaut 500 m² 50% davon bebaut 500 m² 50% Anteil befestigt Fläche Grundwasserneubildung in mm/a Grundwasserneubildung in m³/a davon Dachfläche 300 m² 30% 100% 300 m² 78 m³ 60 m³ 8 m³ davon Hofflächen 100 m² 10% 75% 75 m² 19 m³ 15 m³ 2 m³ davon Straßenfläche 100 m² 10% 90% 90 m² 23 m³ 18 m³ 2 m³ Summe Defizit 120 m³ 12 m³ A u Bei der anschließenden Berechnung ist nur die Dachfläche im Berechnungsmodell anzusetzen. Nur von ihr soll Niederschlagswasser gesammelt und gezielt versickert werden, um das durch die Befestigung vormals durchlässiger Flächen entstehende Grundwasserneubildungsdefizit auszugleichen. Bei den flächenspezifischen Abflussbeiwerten werden die im Berechnungsmodell für den Flächentyp geneigte Dachfläche vorgegebenen Standardwerte verwendet: Benetzungsverlust 0,30 mm Muldenverlust 0,00 mm abflusswirksamer Anteil der Flächen: zu Beginn der Muldenauffüllphase 100 % am Ende der Muldenauffüllphase 100 % Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 7

8 4.2 Bei der Berechnung verwendete Niederschlagsdaten Für die ersten Berechnungen wurden synthetische Niederschlagsreihen der LUWB für den Raum Esslingen in das Berechnungsmodell übernommen. Bei den nun beigelegten Berechnungen wurden neu von der LUBW generierte Werte für das Untersuchungsgebietes verwendet. Beide Niederschlagsreihen liegen generiert für einen Zeitraum von 30 Jahren vor. Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 8

9 5 Nachweis der Entwässerungsanlagen 5.1 Berechnungsmodell Der Nachweis der Entwässerungsanlagen erfolgt mit dem Programm KOSIM unter Verwendung von Langzeitsimulationen. Zur Berechnung wird die für das betrachtete Gebiet relevante, von der LUBW synthetisch erzeugte Niederschlagsreihe von 30 Jahren verwendet. 5.2 Nachweis Grundwasserneubildung Es werden in Absprache mit dem die Stadtwerke Pforzheim beratenden Ingenieurbüro zwei Berechnungen durchgeführt. Untersucht werden sollen die in Tabelle 2.2 aufgeführte obere und untere Grenze der möglichen Grundwasserneubildung (259 mm bei einem k f -Wert von 1,0E-07 m/s und 26 mm bei einem k f -Wert von 1,0E-08 m/s). Demnach muss das geplante Entwässerungssystem entsprechend des Modells mit einem k f -Wert von 1,0E-07 m/s eine Versickerungsmenge von 120 m³/a und gemäß des Modells mit dem k f -Wert von 1,0E-08 m/s eine Versickerungsmenge von 12 m³/a ergeben. Bei beiden Berechnungen hat die Versickerungsmulde eine Länge von 10 m bei einer Breite von 2 m und einer Tiefe von 0,3 m. Die Böschungen sind mit einer Böschungsneigung von 1:2 flach gewählt. Das über die Mulden versickernde Wasser sammelt sich in Rigolen mit einer Abmessung von 10 m x 8 m und einer Tiefe von 0,5 m. Der Porenanteil der Rigole wird mit 35 % angesetzt. Mit einem k f -Wert von 1,0E-07 m/s berechnet sich eine Versickerungsmenge aus der Rigole zu etwas mehr als 127 m³/a. Im Vergleich zu den Vorberechnungen mit Niederschlagswerten für Esslingen (120,7 m³/a) ergibt sich damit eine um rund 7 m³/a höhere Versickerungsmenge. Bei einem k f -Wert von 1,0E-08 m/s ergibt sich eine Versickerungsmenge von mehr als den geforderten 12 m³/a. In beiden Fällen führen die gewählten Abmessungen somit zu der notwendigen Menge an Versickerung aus der Rigole in das Grundwasser. Nachfolgend sind die Wasserbilanzen aus dem beiden Berechnungen mit den neu von der LUBW für das Untersuchungsgebiet generierten Niederschlagswerten wiedergegeben: Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 9

10 Abbildung 5.1: Ergebnisausdruck KOSIM, Wasserbilanz bei k f = 1,0E-07 m/s, LUBW-NHWerte PF Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 10

11 Abbildung 5.2: Ergebnisausdruck KOSIM, Wasserbilanz bei k f = 1,0E-08 m/s, LUBW-NHWerte PF Regenwasserbeseitigungskonzept bei Einhaltung der Grundwasserneubildung V/13PF 11