BIW3-8: Siedlungswasserbau. VL Wasserversorgung und Abwasserableitung. Teil II: Abwasserableitung

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1 Fakultät Bauingenieurwesen, Institut Stadtbauwesen und Straßenbau, Fachbereich Stadtbauwesen und Stadttechnik BIW3-8: Siedlungswasserbau VL Wasserversorgung und Abwasserableitung Teil II: Abwasserableitung VL Wasserhaushalt und Grundlagen Versickerung, Auswahl Versickerungsanlagen Dr.-Ing. Torsten Schmidt

2 Inhaltliche Übersicht Teil 2 : Abwasserableitung Schwerpunkte 1 Betrieb von Abwasserableitungssystemen 2 Planung und Entwurf von Abwassersystemen 3 Lastannahmen zum Abwasseranfall und Abwasserabfluss 4 Berechnungsmethoden und Dimensionierungsgrundlagen 5 Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Auswahlkriterien 6 Regenwasserentlastung in Mischsystemen 7 Rechtliche und ökonomische Rahmenbedingungen der Wasserversorgung und Abwasserableitung Seite 2

3 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Auswahlkriterien Seite 3

4 Grundlagen Wasserhaushalt Vorbemerkung klassisches Prinzip der Siedlungsentwässerung: - schadlose, möglichst schnelle und weitgehend vollständige Ableitung des anfallenden Abwassers (Schmutz- und Regenwasser) aus den Siedlungsgebieten - Im Vordergrund standen die Schutzziele der Siedlungshygiene und der Flächennutzung Entwässerungskomfort Seite 4

5 Grundlagen Wasserhaushalt Die entstandenen Entwässerungssysteme entsprachen weitgehend den klassischen Anforderungen: - Mischsystem mit gemeinsamer Aufnahme und Ableitung von Schmutz- und Niederschlagswasser Notwendigkeit der Entlastung von verdünntem Mischwasser zur - Begrenzung der Querschnittsgröße der Kanäle - Schutz der Kläranlage vor dem großen Regenwasseranteil - Trennsystem (getrennte Ableitung von Schmutz- und Regenwasser) Regenwasser wird auf möglichst kurzem Weg Gewässer zugeführt - Problem: stoßartige Belastung und Verschmutzungsgrad RW Heute: mehr Schmutzfrachteintrag über Mischwasserentlastungen und Regenwassereinleitung aus Trenngebieten als aus Kläranlagen Seite 5

6 Grundlagen Wasserhaushalt 35% 30% 27% 29% 29% 24% 12% 14% Mengen- und CSB- Frachtanteile im Vergleich zur Gesamteinleitung in % für Deutschland (Quelle: Barjenbruch, M.; TU Berlin) Seite 6

7 Grundlagen Wasserhaushalt - wegen spürbarer Veränderungen im Niederschlagsgeschehen Neuorientierung hin zum nachhaltigen Umgang mit Niederschlagswasser in bebauten Gebieten durch Regenwasserbewirtschaftung - möglichst geringe Veränderungen der hydrologischen Verhältnisse gegenüber unbebautem Zustand in Neubaugebieten - weitgehende Wiederherstellung der ursprünglichen Verhältnisse durch geeignete Maßnahmen in Bestandsgebieten Vielfältige Möglichkeiten: - Regenwassernutzung - Regenwasserverdunstung - Regenwasserversickerung - Regenwasserrückhaltung und Drosselung - Regenwasserbehandlung - Regenwasserableitung mit und ohne Entlastung Seite 7

8 Einfluss des lokalen Wasserhaushaltes - allgemeine Wasserhaushaltsgleichung beschreibt Beziehung zwischen den Komponenten des Wasserkreislaufes - Niederschlag - Verdunstung - Abfluss (Oberflächen- und Grundwasserabfluss) Grundlagen Wasserhaushalt mit N = A + V N - Niederschlagshöhe in mm/a A - Abflusshöhe in mm/a (Σ aus Oberflächen- und Grundwasserabfluss, d.h. Versickerung) V - Verdunstungshöhe in mm/a (Σ aus Evaporation und Interzeption) Die Betrachtung bezieht sich dabei auf ein abgegrenztes Gebiet und einen bestimmten Zeitraum. Je nach Gebietscharakter und Zeitbezug können die einzelnen Komponenten der lokalen Wasserhaushaltsbilanz unterschiedlich ausgeprägt sein Seite 8

9 Grundlagen Wasserhaushalt Beispiel Dresden: Karte des natürlichen Gebietswasserhaushaltes aus Umweltatlas für die Stadt Dresden Ausweisung von 5 Gebietstypen mit unterschiedlichen Abflussverhältnissen mit teilweise deutlicher Abweichung vom Dresdner Mittelwert Komponenten des natürlichen Dresdner Wasserhaushaltes im Mittel (Quelle: Umweltatlas Dresden) Seite 9

10 Grundlagen Wasserhaushalt Wasserbilanzen der Gebietstypen des lokalen Wasserhaushaltes in Dresden (Quelle: Umweltatlas Dresden) Seite 10

11 Grundlagen Wasserhaushalt Gebietstypen des lokalen Wasserhaushaltes in Dresden (Quelle: Umweltatlas Dresden) Neigung > 5% Neigung 1-5% Neigung < 1% Neigung < 1% Neigung < 1% ; hoher Grundwasserstand Seite 11

12 Grundlagen Wasserhaushalt Übersichtskarte zur Verbreitung der Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes in Dresden (Quelle: Umweltatlas Dresden) Gebietstypen I II III IV Seite 12

13 Grundlagen Wasserhaushalt Übersichtskarte zur Verbreitung der Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes in Dresden (Quelle: Themenstadtplan Dresden) Seite 13

14 Grundlagen Wasserhaushalt Definitionen der Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes und Hinweise zum Umgang mit Regenwasser in Dresden (Quelle: Umweltatlas Dresden) Seite 14

15 Grundlagen Wasserhaushalt Teil 2 Abwasserableitung VL Regenwasserentlastung in Mischsystemen Seite 15

16 Regenwasserbewirtschaftung einseitige Orientierung auf Versickerungsprinzip stößt unter ungünstigen Gelände- und Bodenverhältnissen nicht nur funktionell an Grenzen stößt, sondern beeinflusst auch das Gefüge des natürlichen Wasserhaushaltes nachteilig - Regenwasserbewirtschaftungskonzeptionen tragen ortsspezifischen Gegebenheiten besser Rechnung, wenn sie verschiedene Möglichkeiten zur Regenwasserbewirtschaftung berücksichtigen - in Bestandsgebieten (i.d.r. dichte Bebauungsstruktur, geringe Flächenverfügbarkeit, vorhandene Leitungen und Bäume) oft nur partielle Lösungen zur Abflussreduzierung möglich Seite 16

17 Regenwasserbewirtschaftung - Ziele der Regenwasserbewirtschaftung grundsätzlich gut! Augenmaß bei der Umsetzung: - nicht Abflussvermeidung um jeden Preis, sondern sorgfältige Abwägung der standortkonkreten Bedingungen unter Berücksichtigung ökologischer, hydrologischer, technischer und wirtschaftlicher Belange - Regenwassernutzung zur Trinkwassereinsparung in ohnehin schon aufwendig erschlossenen und zu unterhaltenden randstädtischen Siedlungsstrukturen ist aus wirtschaftlichen und hygienischen Gründen kritisch zu hinterfragen (Konflikt Volkswirtsch. vs. Betriebswirtsch.) - in Gebieten mit Mischsystem: Reduzierung von Entlastungen ins Gewässer hinsichtlich Menge und Häufigkeit wichtigste Aufgabe Ausbau des Retentionsvolumens plus Abkopplung von Regenwassereinleitung schafft Stauraumpotential und Verringerung der Jahresfracht Seite 17

18 Regenwasserbewirtschaftung VERSICKERUNG ENTLASTUNG RÜCKHALTUNG Ablauf nach DWA-A 117 Seite 18

19 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Grundlagen - Auswahlkriterien Seite 19

20 Regenwasserversickerung Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten macht es Sinn, unverschmutztes Regenwasser nicht in die Kanalisation einzuleiten, sondern möglichst noch am Anfallsort zu versickern. Die gezielte Regenwasserversickerung ist eine wesentliche Komponente der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung. Voraussetzungen: ausreichende Sickerfähigkeit des anstehenden Bodens entsprechende Qualitätsparameter des anfallenden Niederschlagswassers, um eine Beeinträchtigung des Grundwassers zu vermeiden die erforderlichen Flächen zur Unterbringung der Versickerungsanlagen. Seite 20

21 Regenwasserversickerung Von großer Bedeutung für die Wirksamkeit einer Entwässerungstechnischen Versickerung sind die lokalen Gegebenheiten, insbesondere die Wasserhaushaltsbedingungen. Eine zweckmäßige Arbeitshilfe für die Vorplanung von Versickerungsanlagen stellt die Karte des natürlichen Gebietswasserhaushaltes für die Stadt Dresden dar, die 5 Gebietstypen mit unterschiedlichen Voraussetzungen für eine gezielte Regenwasserversickerung unterscheidet. Rigolenversickerung für Dachabflüsse (Quelle: ) Seite 21

22 Regenwasserversickerung Gebietstypen des lokalen Wasserhaushaltes in Dresden Gebietstyp I Gebietstyp II Gebietstyp III Geländeneigung > 5% Grundwasserfern (> 2m) Gebietstyp IV Geländeneigung 1-5% Grundwasserfern (> 2m) Gebietstyp V Geländeneigung < 1% Grundwasserfern (> 2m) Geländeneigung < 1% Grundwasserfern (> 2m) Geländeneigung < 1% Grundwassernah (< 2m) Eignung für eine gezielte Versickerung: - Gebietstyp I+V weitgehend ungeeignet - Gebietstyp II starke Einschränkung - Gebietstyp III eingeschränkt geeignet, abhängig von örtlichen Verhältnissen - Gebietstyp IV gute Eignung für dezentrale Versickerungsanlagen Seite 22

23 Regenwasserversickerung Wasserrecht - Versickerung von Regenwasser: Benutzung des Grundwassers erfordert nach Wasserhaushaltsgesetz (WHG) eine Erlaubnis der unteren Wasserbehörde Die Genehmigungspraxis wird aber aufgrund der den Ländern eingeräumten Möglichkeit, die Einleitung von unbelastetem Niederschlagswasser in das Grundwasser erlaubnisfrei zu stellen, in den einzelnen Bundesländern und Kommunen unterschiedlich gehandhabt (teilweise Versickerungsgebot). Inwieweit eine Versickerung als weitgehend schadlos eingestuft werden kann, hängt ab - vom Grad der Verunreinigung - dem Schutzbedürfnis des Grundwassers - dem Grundwasserstand unter OK Gelände - den anstehenden Bodenverhältnissen Seite 23

24 Regenwasserversickerung Baurecht Baugesetzbuch (BauGB) - Erschließung ist Aufgabe der Gemeinde ( 123 Abs. 1 BauGB). - im Rahmen der verbindlichen Bauleitplanung (Bebauungsplanung) sind die erforderlichen Erschließungsanlagen zu planen und die erforderlichen Flächen zu sichern - Gemeinden haben dabei die Möglichkeit, die Aspekte einer nachhaltigen Regenwasserbewirtschaftung zu berücksichtigen und nach behördeninterner Abstimmung hierzu entsprechende Festsetzungen im Bebauungsplan auszuweisen, wie Art und Weise der Niederschlagswasserbeseitigung erforderliche Flächen und Leitungsrechte bei einer zentralen bzw. über den Grundstücksbereich hinausgehende Versickerungslösung ( 9 Abs. 1 Nr. 14 und Nr. 21 BauGB) Verkehrsflächen in Verbindung mit dem für die Versickerung erforderlichen Flächenbedarf ( 9, Abs. 1 Nr. 1 und Nr. 24 BauGB) Seite 24

25 Regenwasserversickerung Einholen der wasserrechtlichen Erlaubnis Sind die in der ErlFreihVo formulierten Bedingungen nicht gegeben, ist z. Bsp. bei der unteren Wasserbehörde des Umweltamtes Dresden eine wasserrechtliche Erlaubnis zu beantragen ( 2, 3 und 7 WHG sowie 11 und 13 SächsWG). Von besonderer Bedeutung hierbei sind u. a. folgende Angaben: Untergrund im Bereich der geplanten Versickerungsanlage - Durchlässigkeitsbeiwert - Grundwasserstand - Beurteilung der Versickerungsfähigkeit - Aussagen zu Altlasten u. ä. Nutzungsart, Oberflächenbefestigung und Größe der Anschlussfläche Bewertung der Regenwasserbelastung nach ATV M 153 Erläuterung der geplanten Anlage und Bemessung Kontroll- und Wartungskonzeption mögliche Auswirkungen auf das Grundwasser Für Verkehrsflächen ist besonders die Einschätzung des Verschmutzungsgrades anhand der Nutzungsart, der Verkehrsbelegung und des Gebietstyps wichtig. Seite 25

26 Regenwasserversickerung Regenwasserbewirtschaftung in Siedlungen Nach ATV- DVWK- M 153 ist hinsichtlich der Regenwasserbewirtschaftung in Siedlungen gefordert, auch für bebaute Gebiete das Gleichgewicht des natürlichen Wasserkreislaufes anzustreben und sich der Größe und Häufigkeit der Abflussspitzen aus unbebauten Gebieten anzunähern. Forderungen - gering verschmutztes Wasser von Dächern an Ort und Stelle möglichst über bewachsenen Oberboden zu versickern - gering verschmutzte Verkehrsflächen durch Verwendung teildurchlässiger Oberflächenbefestigungen durchlässig zu gestalten - breitflächiges Versickern über bewachsenen Seitenstreifen an Straßen, Wegen und Plätzen - zentrale Versickerungsanlagen zu errichten, wenn eine dezentrale Versickerung nicht möglich ist Seite 26

27 Regenwasserversickerung Arbeits- und Merkblätter der ATV DWA-A 138 (2005): Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser DWA-A 117 (2006): Bemessung von Regenrückhalteräumen DWA-M 153 (2007): Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser Versickerungsanlagen sind nach A138 zu planen und zu bemessen. Seite 27

28 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Wasserbeschaffenheit - Auswahlkriterien Seite 28

29 Regenwasserversickerung Bewertung der Beschaffenheit Neben den Einleitungs- und Untergrundbedingungen kommt der Beschaffenheit des Regenabflusses von den befestigten Flächen große Bedeutung zu. - Beschaffenheit u.a. abhängig von - Staubbelastung aus der Luft - Flächennutzung - Niederschlagsdynamik Einfluss auf die Zulässigkeit der Einleitung bzw. die Auswahl der entsprechenden Anlagentypen -pauschales Bewertungsverfahren zur Abschätzung der Notwendigkeit und des Umfanges von Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung in Abhängigkeit von den örtlichen Gegebenheiten nach DWA-M 153 Bewertungskriterien sind: - Gewässereinstufung - Einflüsse aus der Luft - Oberflächenverschmutzung - Wirkung der Regenwasserbehandlung Seite 29

30 Regenwasserversickerung Einteilung der Niederschlagsabflüsse Hinsichtlich Stoffkonzentration und der möglichen Grundwassergefährdung werden die Niederschlagsabflüsse eingeteilt in: - unbedenkliche Niederschlagsabflüsse, die ohne Vorbehandlung über die ungesättigte Zone versickert werden können - tolerierbare Niederschlagsabflüsse, die nur nach geeigneter Vorbehandlung oder Reinigungswirkung in der Versickerungsanlage versickert werden dürfen - nicht tolerierbare Niederschlagsabflüsse, die einer besonderen Vorbehandlung bedürfen Als Maß für die hydraulische Belastung durch die Anlage kann der Quotient der angeschlossenen befestigten Fläche (Au) zur versickerungswirksamen Fläche (As) herangezogen werden. (siehe nächste Vorlesung) Seite 30

31 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Bodendurchlässigkeit - Auswahlkriterien Seite 31

32 Regenwasserversickerung Bodendurchlässigkeit - Einfluss und Eigenschaften Die vorhandene Durchlässigkeit k f (bei Wassersättigung) hat wesentlichen Einfluss auf: die Realisierbarkeit einer entwässerungstechnischen Versickerung den Anlagentyp die Abmessungen der Versickerungsanlage (versickerungswirksame Fläche, Einstau- bzw. Rigolenhöhe) Die Durchlässigkeit der Lockergesteine wird weitgehend bestimmt von Korngröße Kornverteilung und Lagerungsdichte bei bindigen Lockergesteinen spielt auch das Bodengefüge und die Wassertemperatur eine Rolle Seite 32

33 Regenwasserversickerung Die Durchlässigkeit eines nicht wassergesättigten Bodens ist geringer als die bei Wassersättigung. k f,u < k f - Wasserdurchlässigkeit k f nach A 138 wird unter der Annahme homogener Verhältnisse als Konstante angenommen, d.h. bei inhomogenen Verhältnissen ist der ungünstigste k f - Wert zu verwenden - vereinfachend wird der Dimensionierung k f,u = k f /2 als maßgebender Durchlässigkeitsbeiwert zugrunde gelegt - Durchlässigkeitsbeiwert kann mittels hydrologischer Labor- oder Felduntersuchungen bestimmt werden Seite 33

34 Regenwasserversickerung Durchlässigkeit von Lockergesteinen k f - Durchlässigkeitsbeiwert der wassergesättigten Zone in m/s (Quelle: ATV A 138) Seite 34

35 Regenwasserversickerung Die Wasserdurchlässigkeit des anstehenden Bodens soll sich im Interesse einer genügend langen Aufenthaltszeit in der ungesättigten Bodenzone bzw. einer ausreichenden Versickerungsleistung im Bereich > k f < in m/s bewegen. Bei Bodendurchlässigkeiten k f < ist eine Entwässerung nur durch Versickerung nicht möglich. In diesem Fall werden zusätzliche Ableitungsmöglichkeiten erforderlich. Seite 35

36 Regenwasserversickerung Bei der Planung von Versickerungsanlagen ist zu beachten: bei linienförmigen Bauwerken, wie den straßenbegleitenden Versickerungsanlagen, ist hinsichtlich der Durchlässigkeit im Trassenverlauf mit Schwankungen zu rechnen die theoretische Durchlässigkeit kann bereits bei den Bauarbeiten und im späteren Betrieb erheblich beeinträchtigt werden beginnend mit der Errichtung werden entsprechende Schutz- und Kontrollmaßnahmen erforderlich Durch die relative Sicherheit, die dem Ansatz nach A 138 für die Durchlässigkeit im ungesättigten Zustand mit k f.u = k f /2 zugrunde liegt, werden vorgenannte Einflüsse in einem gewissen Maß ausgeglichen. Seite 36

37 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Anlagentypen - Auswahlkriterien Seite 37

38 Regenwasserversickerung Unterscheidung dezentrale Versickerung: gezielte Versickerung des von Dach- und Hofflächen abfließenden Regenwassers unmittelbar auf den Grundstücken, auf denen der Abfluss entsteht zentrale Versickerung: Zusammenfassung der Regenwasserabflüsse mehrerer Grundstücksoder Einzugsflächen und Zuführung zu einer gemeinsamen (zentralen) Versickerungsanlage (in der Regel außerhalb des Anfallortes) Seite 38

39 Regenwasserversickerung Anwendungskriterien für eine gezielte Versickerung bei unterschiedlichen Gebietstypen unter Berücksichtigung des Flächenbedarfs (Quelle: 3 R international 1997, H.11.) Bebauungsstruktur Stadtzentrum Innerstädtisches Wohnund Mischgebiet Innerstädtisches Wohngebiet mit Block- und Zeilenbebauung Geschosswohnungsbau der 60er und 70er Jahre Reihenhausgebiete Gebiete mit freistehenden Einfamilienhäusern Gewerbegebiete Versickerungsmöglichkeiten Dezentrale Versickerung ausgeschlossen; semizentrale oder zentrale Versickerungskonzepte sind bei entsprechenden Freiräumen realisierbar Handlungsspielraum für dezentrale Versickerung begrenzt; in Einzelfällen sind grundstücksübergreifende Lösungen möglich In den Innenhöfen lassen sich vielfach dezentrale Versickerungsanlagen realisieren; grundstücksübergreifende Lösungen sind durch die kleinteilige Besitzstruktur erschwert Die großen Grünbereiche begünstigen dezentrale Versickerungsanlagen; auch die Eigentumsverhältnisse sind günstig In Baugebieten jüngeren Datums ist die Versickerung durch geringe Grundstücksgröße erschwert; ein Mulden-Rigolen- System ist nur grundstücksübergreifend realisierbar Günstige Handlungsvoraussetzungen für die Versickerung Keine generelle Beurteilung möglich; differenzierte Analyse der Ausgangsedingungen erforderlich Seite 39

40 Regenwasserversickerung Dezentrale Versickerungsanlagen Flächenversickerung Muldenversickerung Rigolenversickerung bzw. Rigolen- Rohrversickerung Schachtversickerung kombinierte Verfahren Anwendung ist abhängig von hydrologisch/ hydraulischen Gesichtspunkten (Sickerfähigkeit des Untergrundes, Speicherfähigkeit, hydraulische Beschickung) den örtlichen Verhältnissen (Flächenverfügbarkeit) der Beschaffenheit des Regenabflusses Seite 40

41 Regenwasserversickerung Anwendungsbereiche unter Berücksichtigung der abflussliefernden Flächen außerhalb von Wasserschutzgebieten (Quelle: 3 R international 1997, H. 11) Fläche/ Gebietsdefinition 1 Dachflächen in Wohn- und vergleichbaren Gewerbegebieten dezentrale Versickerungsanlagen ohne Oberbodenpassage breitflächige Versickerung (Seiten-) Mulde Rad- und Gehwege in Wohngebieten Hofflächen in Wohn- und vergleichbaren Gewerbegebieten 4 Straßen DTV < 2000 Kfz 5 Dachflächen in sonstigen Gewerbe-/ Industriegebieten 6 Straßen mit DTV 2000 bis Kfz 7 Parkierungsflächen Straßen mit DTV > Kfz 9 Landwirtschaftliche Hofflächen Hofflächen und Straßen in sonstigen Gewerbe-/Industriegebieten nicht zulässig Seite 41

42 Regenwasserversickerung Grundlagen Flächenversickerung Prinzip: Flächenversickerung durch bewachsene Flächen flächenförmige Versickerung i.d.r. durch bewachsenen Boden, d.h. über Rasenflächen, Böschungsflächen von Verkehrswegen o. ä. ohne wesentlichen Aufstau Die Flächenversickerung kommt der natürlichen Versickerung am nächsten Die spezifische Versickerungsleistung in l/(s ha) muss größer als der Bemessungsniederschlag r D(n) sein Seite 42

43 Regenwasserversickerung Vorteile: gute Reinigungswirkung einfache Wartung geringer technischer Aufwand Fläche nicht unter Wasser Nachteile: großer Flächenbedarf aufgrund der geringen Speicherfähigkeit gleichmäßige Beschickung der Versickerungsfläche ist schwierig Durchlässig befestigte Oberflächen, z. B. Pflaster mit aufgeweiteten Fugen, Rasengittersteine o. ä., werden nicht mehr zu den Anlagen der Flächenversickerung gezählt. Grund ist mit der Zeit nachlassende Versickerungsfähigkeit infolge des Eintrages von mineralischen und organischen Feinanteilen Seite 43

44 Regenwasserversickerung Grundlagen Muldenversickerung Versickerungsmulde mit gleichmäßig seitlicher Beschickung (ATV- A 138) Straßenentwässerung mittels Sickermulde (Bildgalerie Kronsberg) Die Muldenversickerung kommt zur Anwendung, wenn die örtlichen Bedingungen, wie Flächenverfügbarkeit und Durchlässigkeit, eine Flächenversickerung nicht zulassen. Seite 44

45 Regenwasserversickerung Prinzip: Flächenversickerung über bewachsene Bodenschicht im Bereich des Muldenkörpers Kompensation der geringeren Durchlässigkeit des Untergrundes durch kurzzeitigen Einstau des Muldenkörpers (k f 10-6 m/s) Speicherkapazität bewirkt einen geringeren Flächenbedarf bei langen Mulden bzw. steilerem Gefälle sind Unterbrechungen (Bodenwellen, siehe Abb.) vorzusehen Vorteile: Speicherwirkung geringere Flächeninanspruchnahme einfache Kontrolle und Wartung geringer technischer Aufwand gute Gestaltungsmöglichkeiten Seite 45

46 Regenwasserversickerung Nachteile: Flächenbedarf liegt trotz Speicherwirkung noch bei % und mehr der angeschlossenen Fläche A u Zur Vermeidung von Kolmation ist bei Durchlässigkeiten k f m/s die Einstauhöhe z,im Interesse einer schnelleren Entleerung auf 0,2 m zu begrenzen möglichst gleichmäßige oberirdische Beschickung Gefahr des Missbrauchs, z.b. nachträgliches Auffüllen oder Überfahren im Straßenbereich bei langen Mulden bzw. steilerem Gefälle sind Unterbrechungen bzw. Bodenwellen (siehe Abb.) vorzusehen Die Versickerungsmulde genügt den quantitativen und qualitativen Anforderungen an eine Versickerungsanlage am besten. Seite 46

47 Regenwasserversickerung Grundlagen Rigolenversickerung (Quelle: ATV- A 138) (Quelle: Wasserwirtschaftsamt Hof) Kies- Rigolen/Rohrversickerung Seite 47

48 Regenwasserversickerung Prinzip: oberflächennahe Versickerung durch eingebrachten und i.d.r. überdeckten Kieskörper, dessen Seiten- und Grundflächen die Versickerungsfläche bilden, während der Porenraum den unterirdischen Speicherraum darstellt (30-50%) Zunehmend kommen Kunststoffelemente als Füllkörper zur Anwendung. Sie erreichen rd. 90% Speicherraum. Rohr- Kies- Rigolen erreichen durch den Rohrquerschnitt eine größere Speicherwirkung allgemein linienförmiges Bauwerk, aber auch andere Bauformen sind möglich Kunststofffüllkörper Rigole aus Kunststofffüllkörpern mit Vlies-Ummantelung Seite 48

49 Regenwasserversickerung Speicherkapazität wird durch Querschnitt, Porenvolumen und Länge der Rigole bestimmt (wirksame Versickerungsbreite bw = b + h/2, Speichervolumen V = b h L s) Die Niederschlagswassereinleitung erfolgt unterirdisch über Schächte geeignet bei Böden mit mittlerer Durchlässigkeit (k f 10-5 m/s) Vorteile: geringerer Flächenbedarf als reine Flächenversickerung geringe Einschränkung der Nutzbarkeit der Oberfläche keine größeren baulichen Aufwendungen Nachteile: praktisch keine Wartungsmöglichkeit ohne Passage über bewachsenen Oberboden nur geringe Reinigungsleistung nur für Dachabflüsse empfohlen Gefahr des Zusetzens des Porenraumes bei Kiesrigolen Seite 49

50 Regenwasserversickerung Rigole mit Kunststoff- schachtelement für Wartungszwecke blockförmige Kunststoffrigole ( Rehau- Rigolenelement ( Seite 50

51 Regenwasserversickerung Grundlagen Schachtversickerung Versickerungsschacht Typ A aus Betonteilen mit Filtersack (Quelle: ATV A 138/2002) Prinzip: unterirdische Zwischenspeicherung mit konzentrierter Versickerung mittels Versickerungsschacht und eingebrachten Filterschichten geeignet für Böden mit mittlerer bis guter Durchlässigkeit (k f 10-5 m/s) zwei Bauarten: Typ A mit seitlicher Versickerung über einen Filtersack und Typ B mit Versickerung ausschließlich über eine Filterschicht in der Sohle Seite 51

52 Regenwasserversickerung Vorteile: geringer Flächenbedarf geringe Nutzungsbeschränkungen des Grundstückes gute Kontrollmöglichkeit Anwendung günstig bei oberflächennahen undurchlässigen Schichten Nachteile: keine Reinigungsleistung Typ A, gewisse Reinigungsleistung durch Filterschicht bei Typ B beschränkte Wartungsmöglichkeit bei Typ A, da Außenbereich nicht zugänglich, so dass durch Zusetzen des Porenraumes die Sickerleistung abnimmt, was die Nutzungsdauer begrenzt. regelmäßige Wartung bei Typ B durch Auswechseln der oberen Sandfilterschicht im Schacht Seite 52

53 Regenwasserversickerung Mall Terra Regenwasserspeicher (Sickerschacht) mit bewachsenem Bodenfilter ( Seite 53

54 Regenwasserversickerung Grundlagen Mulden-Rigolen-Systeme Zielgrößen der Bemessung sind das Speichervolumen der Mulde bei begrenzter Muldenbreite und Länge sowie das Speichervolumen der Rigole in Abhängigkeit von der Rigolenhöhe h R bei vorgegebener Rigolenbreite b R. Querschnitt Mulden- Rigolen- Element Detail Mulden- Rigolen- System Seite 54

55 Regenwasserversickerung - Mulden-Rigolen-Systeme sind keine dezentralen Versickerungsanlagen zur vollständigen Versickerung - Verknüpfung von dezentralen Mulden- und Rigolenanlagen, durch Transportrigolen oder Rohrleitungen zu einem Ableitungssystem - besondere Form der Regenwasserbewirtschaftung für Retentionswirkung bei möglichst minimaler Ableitung in eine Vorflut - aufgrund ihres Systemcharakters, der besonders bei paralleler Anordnung und Verknüpfung Vorteile aufweist, sind sie eher für eine gesamtgebietliche Regenwasserableitungskonzeption geeignet - aufgrund der Überleitungsmöglichkeiten weitestgehend unabhängig von der Durchlässigkeit des Bodens Seite 55

56 Regenwasserversickerung Quer- und Längsschnitt des INNODRAIN- Systems mit Ableitung im Straßenraum ( Seite 56

57 Regenwasserversickerung Grundlagen Versickerungsbecken - zentrale Versickerungsanlage mit Zuführung der Regenabflüsse über Leitungen zum Becken - Bemessungsgrößen: Abmessung des Beckens (Volumen, Grundfläche, Einstauhöhe, Entleerungszeit) Querschnitt Versickerungsbecken Ansicht Versickerungsbecken Seite 57

58 Gliederung Entwässerungstechnische Regenwasserversickerung - Grundlagen Wasserhaushalt - Versickerungsanlagen - Auswahlkriterien Seite 58

59 Auswahlkriterien Allgemeines Entscheidungsschema NEIN Versickerungangestrebt? JA Versickerung zulässig? Versickerung machbar? Versickerung wirtschaftlich? Entwässerung über Kanalsystem Entwässerung über Versickerungsanlagen Entscheidungen für oder gegen Versickerungsanlagen sind immer objektbezogen unter Beachtung aller Randbedingungen zu treffen! Seite 59

60 Auswahlkriterien Zusammenhang Durchlässigkeit-Fläche-Funktion (DWA-A 138) Seite 60

61 Auswahlkriterien Zulässigkeit ist abhängig von - Verschmutzung des Niederschlagswassers in Abhängigkeit von Verkehrsbelastung, Straßen- und Siedlungstyp Materialien: Verkehrsbelastungskarte, Bewertung nach ATV-M Verschmutzung des Bodens bei Bodenbelastung durch Altlasten i.d.r. keine Versickerung Materialien: Karte Altlastenverdächtige Flächen [Umweltatlas] - Schutzbedürfnis Wasser in Trinkwasserschutzgebieten SZ1 keine Versickerung, SZ 2 und 3 genehmigungspflichtig Materialien: Karte Trinkwasserschutzgebiete [Umweltamt] Seite 61

62 Auswahlkriterien Seite 62

63 Auswahlkriterien Machbarkeit ist abhängig von - Gebietstypen des Wasserhaushalts Eignung des natürlichen Wasserhaushalts für die Versickerung Materialien: Karte Typen des natürlichen Wasserhaushalts [Umweltatlas] - Durchlässigkeit des Bodens Durchlässigkeit des Bodens darf nicht zu hoch (fehlende Reinigungswirkung) und nicht zu gering (Nässestau) sein Materialien: Karte Versickerungsmöglichkeiten [Umweltatlas] allgemeine Empfehlung: 10-3 > k f > Grundwasserflurabstand Grundwasserflurabstand > 1m, für Rigolen mehr Materialien: Karte Grundwasserflurabstand [Umweltatlas] Seite 63

64 Auswahlkriterien Gebietstyp maßgebende WH- Komponente IV versickerungsdominiert geeignet Versickerungsbewertung geeigneter Anlagentyp Flächenversickerung Muldenversickerung Mulden-Rigolen- Elemente III versickerungsdominiert weniger geeignet Mulden- Rigolen- Elemente Mulden- Rigolen- Systeme II verdunstungs- und ungünstig u. U. auch Flächen- und versickerungsdominiert Muldenversickerung V I stark verdunstungsdominiert abflussdominiert i.d.r. nicht geeignet, geringer Grundwasserflurabstand: < 2 m nicht geeignet Mulden- Rigolen- Elemente Mulden- Rigolen. Systeme u. U. vernetzte Mulden- Rigolen-Systeme Karte 3 Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushalts Gebietstyp I Gebietstyp II Gebietstyp III Gebietstyp IV Gebietstyp V wird nicht dargestellt Seite 64

65 Auswahlkriterien Seite 65

66 Auswahlkriterien Machbarkeit weiterhin abhängig von - Platzangebot ausreichend Flächendargebot für Versickerungsanlage und Abstände Materialien: Luftbild, Ortsbegehung, frühe Beachtung im Planungsprozess, Sicherheitsabstände nach FGSV - Gefällesituation Gefälle über 2% ist für straßenbegleitende Versickerungsanlagen ungünstig Materialien: Ortbegehung, Pläne - Lokalen Restriktionen Bäume, Leitungstrassen anderer Medien o.ä. können behindern Materialien: Ortbegehung, (Leitungs-)Auskünfte von Behörden und TÖB s Seite 66

67 Auswahlkriterien Sicherheitsabstände Materialien zur Bewertung der Machbarkeit - 3 Abstandsmaße innerhalb bebauter Gebiete für Mulden und Mulden-Rigolen-Rohr- Elemente und Systeme nach FGSV 1) nach 51a LWG NRW 2m 2) bei Rigolentiefe 1,7 m unter OKG erf. Abstand 1,7 m zur Fahrbahn Seite 67

68 Auswahlkriterien Sicherheitsabstände (DWA-A 138) Seite 68

69 Auswahlkriterien Wirtschaftlichkeit - Bau- und Unterhaltungskosten in Abhängigkeit der Nutzungsdauer Baukosten und Unterhaltungskosten müssen als Lebensdauerkosten betrachtet werden. Materialien: Auswertung von Bauprojekten, Fachliteratur, Baupreislexikon - Gebührenreduzierung Durch Nichteinleitung ins Kanalnetz könnte die Gebührenbelastung verringert werden. Materialien: Verhandlung der Entwässerungspauschale - Förderfähigkeit Fördermittel zur Finanzierungsunterstützung als Modellprojekt o.ä. Materialien: Ausschreibungen Fördermittelprogramme (EU, Bund, Land, NRO s) Seite 69

70 Auswahlkriterien Wirtschaftlichkeit ist weiterhin abhängig von - Berücksichtigung bei Eingriffs-/Ausgleichsbilanz Mögliche Berücksichtigung der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung in der E/A-Bilanz kann die Wirtschaftlichkeit der Anlagen im Vergleich zur klassischen Entwässerung verbessern. Materialien: NatSchVO, Handlungsempfehlungen SMUL, Dresdner Modell - Nicht monetarisierbare Effekte Hydrologisches Gleichgewicht, Verminderung der Abflussspitzen, Verbesserung der Wasserqualität in Vorflutern, Erhöhung der Lebensqualität, Verbesserung des Stadtklimas usw. Seite 70

71 Auswahlkriterien Materialien zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit - Kosten für Versickerung im Vergleich zur Entwässerung mit Kanalisation Versickerungsart Grunderwerbskosten Baukosten Unterhaltungskosten Flächenversickerung Mulden Mulden-Rigolen-System Regenwasserkanalisation 0 sehr hoch hoch mittel gering sehr gering 0 keine - spezifische Anlagenkosten in /m² (aus Literatur und Projekten) Kanalisation Muldenversickerung Flächenversickerung Mulden- Rigolen- Element min. max. min. max. min. max. spez. Kosten (brutto) spez. Kosten (brutto) bebaute Gebiete Neuplanung Seite 71

72 Auswahlkriterien Materialien zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit Nutzungsdauereinschätzungen Anlage Nutzungsdauer in Jahren nach ATV-Umfrage Leitfaden Brandenburg Eigener Umfrage Sicker-Schächte Rigolen Mulden Erdbecken Vers.-Flächen Mulden-Rigolen ø 31, ø 26, ø 22, ø 39,4 - - verbal von bisher keine Langzeit- erfahrung über kurze Nutzungsdauer bis gefühlsmäßig etwa 10 Jahre ; Zahlenwerte zwischen 5 und 20 Jahren ø 31 ø 22,5 ø 27,3 ø 29,7 ø 29,2 ø 20 konventionelle Entwässerung Für Kanalisation wird in der Regel eine Nutzungsdauer von Jahren unterstellt (in Abhängigkeit von Material, Nennweite usw.) Seite 72

73 Auswahlkriterien Flächenbedarf unter Berücksichtigung der Sickerfläche A S Fläche ~ 5 bis 25 % Au Mulde ~ 9 bis 20 % Au Mulden-Rigolen-Element ~ 10 % Au 1 ) bzw. zuzüglich der Sicherheitsabstände: Fläche Mulde Mulden-Rigolen-Element ~ 20 bis 30 % Au ~ 20 bis 40 % Au ~ 30 bis 37 % Au 1) Muldenabmessungen und damit A S,M festgeschrieben Rigolentiefe bestimmt Gesamtflächenbedarf Seite 73

74 Auswahlkriterien Einfluss Klimawandel Der gegenwärtige Erkenntnisstand hinsichtlich der Niederschlagsentwicklung erlaubt noch keine verallgemeinerungsfähigen Schlüsse, allgemein gilt: Zunahme von Starkniederschlägen mit regionaler und jahreszeitlicher Differenzierung Verringerung der Überflutungssicherheit Gefahr häufigerer Überflutungen Aufgrund der Sensibilität von Versickerungsanlagen ist deren Überflutungssicherheit künftig stärker zu berücksichtigen, z.b. durch dezentrale Lösungen mit begrenzter Einstauhöhe und Längenausdehnung Wahl einer Regenreihe geringerer Häufigkeit (n = 0,1) stärkere Beachtung der örtlichen Gegebenheiten (vorhandene Bebauung, Höhen- und Gefälleverhältnisse, Einflussnahme bei Neuplanungen) Berücksichtigung von Überflutungsbereichen, insbesondere bei vernetzten Systemen Seite 74

75 Fazit Eignung ist innerorts in starkem Maße abhängig von den natürlichen und straßenspezifischen Randbedingungen vollständige Versickerung ist zu bevorzugen Eingrenzung des Anwendungsbereiches Charakteristisch ist der hohe Flächenbedarf ihre hydraulische Kapazität ist begrenzt Überflutungssicherheit beachten als oberirdische Anlagen erfordern sie besondere Schutzmaßnahmen während der Bauphase und im Normalbetrieb Nutzungsdauer (anlagenspezifisch ca a) liegt deutlich unter der leitungsgebundener Lösungen neben ökologischen Aspekten sollte den Fragen der Unterhaltung und der Wirtschaftlichkeit stärker Bedeutung bei gemessen werden ganzheitliche Entwässerungslösung ist anzustreben Seite 75

76 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit (Stand: SchT) Seite 76