Dr. E. Horsthemke Ingenieurgeologisches Büro Determeyerstraße Gütersloh Tel.: Fax:

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1 Dr. E. Horsthemke Ingenieurgeologisches Büro Determeyerstraße Gütersloh Tel.: Fax: Stadt Bielefeld, Bebauungsplangebiet Nr. I / B 70 Wohngebiet Im Lecke Hydrogeologische Untersuchungen zur Versickerungsfähigkeit von Niederschlagswasser Auftraggeber : Stadt Bielefeld Immobilienservicebetrieb Auf der großen Heide Bielefeld

2 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Inhaltsverzeichnis 1. Vorgang 2 2. Örtliche Situation des Baugebietes Untersuchungsumfang 3 4. Boden und Grundwasserverhältnisse k f -Wert-Bestimmung über Korngrößenanalysen 6 6. Bewertung der Ergebnisse / Möglichkeiten zur Versickerung 7-8 Anlagenverzeichnis Anlage 1 Lageplan, Lage der Rammkernbohrungen Anlagen 2 Bodenaufbau / Profildarstellungen Anlage 3 Höhenvergleichende Darstellung der Bodenprofile Anlage 4 Summenkurven zu Korngrößenanalysen

3 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 2 1. Vorgang Mit der Neuaufstellung des Bebauungsplanes Nr. I / B 70 sieht die Stadt Bielefeld im Wohngebiet Im Lecke eine Erweiterung der Wohnbauflächen vor. Durch den Immobilienservicebetrieb der Stadt Bielefeld wurde ich beauftragt, in dem Erweiterungsbereich Untersuchungen der Boden- und Grundwasserverhältnisse durchzuführen. Ziel der Erkundungen ist die Ermittlung bestehender Möglichkeiten zur Versickerung von Niederschlagswasser vor dem Hintergrund der örtlichen hydrogeologischen Gegebenheiten. 2. Örtliche Situation des Baugebietes Die Planungsfläche liegt in der Siedlung Südwestfeld im Stadtbezirk Brackwede. Das Untersuchungsgebiet bildet eine annähernd rechteckige Fläche von etwa 47 m Breite und 115 m Länge zwischen der Straße Im Lecke im Süden und den rückwärtigen Gartengeländen der Anwesen Auf den Hüchten im Westen sowie der Braakstraße im Norden. Die östliche Grenze bildet das Gelände der Kindertagesstätte Südwestfeld sowie im Südosten eine öffentliche Kinderspielplatzfläche. Der nördliche Flächenbereich dient zurzeit als begrüntes Außengelände der Kindertagesstätte. Der mittlere sowie südliche Teilbereich bildet eine an den Rändern bewaldete und im Zentrum eine aktuell brachliegende Weidefläche. Am Ostrand befand sich früher ein vor wenigen Jahren rückgebautes Wohnhaus. Geomorphologisch ist die Lage des Geländes durch die Position in der Ebene unmittelbar vor dem nach Südwesten geneigten Hang des Teutoburger-Wald-Gebirges gekennzeichnet. Innerhalb der Fläche treten nur geringe Unterschiede des Oberflächenniveaus von etwa 105,0 bis 105,6 m ü NN auf. Unmittelbar nordöstlich steigt das Gelände auf einer horizontalen Distanz von etwa 3,5 km kontinuierlich bis zu den Höhenzügen des Teutoburger-Waldgebirges auf etwa 270 m ü NN an. Die geologische Karte (Blatt Gütersloh, M 1:25.000) weist für die Fläche saalezeitliche Nachschüttsande als oberflächennahe Böden aus, die in geringer Tiefe von Grundmoränenvorkommen unterlagert werden. Unter den unverfestigten quartären Ablagerungen ist in einer Tiefe von etwa 15 m der Übergang zu dem Mergelgestein der Oberkreide zu erwarten.

4 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite m 3. Untersuchungsumfang Zur Erkundung der Boden- und Grundwasserverhältnisse wurden am drei Rammkernsondierbohrungen (RKS, = mm) bis in jeweils 5,0 m unter Geländeoberfläche niedergebracht. Die Positionen der Bohransatzpunkte wurden nach Lage und Höhe über NN eingemessen und in den Lageplan der Anlage 1 eingetragen. Als Höhen-Bezugspunkt diente ein Kanaldeckel in der Fahrbahn der Straße Im Lecke. Den aufgeschlossenen Böden wurden gestörte Proben entnommen, von denen zwei im bodenmechanischen Labor hinsichtlich der Korngrößenverteilungen untersucht wurden. 4. Boden- und Grundwasserverhältnisse Der angetroffene Bodenaufbau geht aus den Profildarstellungen der Anlagen 2 und 3 hervor. Folgende Böden werden unterschieden: - Der Mutterboden besteht aus humosem Sanden dunkelgrauer Farbe mit unterschiedlichen Mächtigkeiten von 0,35 bis 0,60 m. Unter der oberen belebten Bodenzone weisen auch die unterlagernden Sande örtlich noch bis in etwa 0,8 m Tiefe schwache Humusgehalte auf (RKS 1). Im Bereich des ehemaligen Wohngebäudes wird der organische Oberboden von bauschutthaltigen Auffüllungen überlagert (RKS 2).

5 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 4 - Unter dem Mutterboden besteht der oberflächennahe Untergrund in allen Bohrungen zunächst aus Sanden. Es handelt sich um eng gestufte Fein- bis Mittelsande, die untergeordnet geringe Schluff-, Grobsand- sowie Kiesanteileanteile aufweisen können (SE, SU). Die Basis der oberflächennahen Sandschichten wurde in der nordwestlichen Planungsfläche in einer Tiefe von 1,7 m Tiefe erbohrt. In der mittleren und südlichen Fläche erstrecken sich die oberen Sande bis in Tiefen von 4,8 m bzw. 4,2 m Tiefe. Unmittelbar unter den organischen Oberböden treten örtlich starke Verockerungen auf, die durch rostbraune Verfärbungen des Sandes und zum Teil auch durch grusige Verkrustungen (Ortsteinbildungen) angezeigt werden. - In der nördlichen Planungsfläche werden die Sande von einer 1,3 m mächtigen Schicht aus sandigen, tonigen und schwach kiesigen Schluffen (UL, UM, TL, TM) unterlagert. Im unteren Bereich enthält die feinkörnige Schicht Zwischenlagen von schluffigen Sanden. Die feinkörnige Abfolge weist eine weiche bis steife Konsistenz auf. In der mittleren und südlichen Fläche treten erst unterhalb von 4 m feinkörnige Böden auf, die hier jeweils nur in geringer Mächtigkeit von wenigen Dezimetern aufgeschlossen wurden. Aufgrund enthaltener geschiebetypischer Komponenten (Flint, Granit) werden die feinkörnigen Böden Grundmoränenablagerungen zugeordnet. Das Material weist in den erfassten oberen Dezimetern keinen Kalkanteil auf (Geschiebelehm). - In der nördlichen Fläche wird der Geschiebelehm unterhalb von 3,0 m Tiefe wiederum von Sanden unterlagert (SE, SU). In 4,5 bis 5,0 m Tiefe wurde eine Schicht aus sandigen Kiesen aufgeschlossen (GW). Die Aufschlüsse werden so beurteilt, dass in der gesamten Planungsfläche ein flächenhaft ausgebreitetes Vorkommen saalezeitlicher Nachschüttsande von insgesamt 1,7 bis 4,8 m Mächtigkeit die oberflächennahe Bodenschicht bildet (einschließlich des Mutterbodens). Darunter lagert ein Geschiebelehmvorkommen, das in der nördlichen Fläche eine Mächtigkeit von bis zu 1,3 m aufweist. Die Oberfläche des Geschiebelehms fällt von etwa 103,8 m ü NN im Norden auf ca. 100,6 m ü NN in der mittleren Planungsfläche ab. Die unter den feinkörnigen Geschiebevorkommen lagernden Sande werden saalezeitlichen Vorschüttsanden zugeordnet. Der Übergang zum Festgestein, den Mergelgesteinen der Oberkreide (Coniac) wird hier im Niveau von etwa 90,0 m ü NN erwartet. Hinsichtlich der geplanten Versickerungsfähigkeit des Untergrundes liegen mit den oberflächennahen Sanden Böden mit vergleichsweise guter Durchlässigkeit vor, während die unterlagernden Geschiebevorkommen als sehr schwach durchlässige Grundwasserstauhorizonte beurteilt werden müssen.

6 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 5 Zusätzlich sind die rostbraunen Verockerungen in den oberen mutterbodenunterlagernden Schichten zu beachten (RKS 1). Da es sich um sekundäre Mineralbildungen handelt, d. h. um nachträgliche Mineralanreicherungen ehemals vorhandener Porenräume, können diese Vorkommen die Durchlässigkeit der oberflächennahen Sande erheblich einschränken. Die in den Bohrungen aufgeschlossenen Böden waren nach Farbe und Geruch unauffällig. Hinweise auf mögliche Belastungen des Untergrundes durch eingedrungene Schadstoffe liegen nicht vor. Grundwasser Den nächstgelegenen Vorfluter bildet der südlich in einer Entfernung von etwa 150 m fließende Sunderbach. Die Planungsfläche liegt im Wasserschutzgebiet Ummeln in der Schutzzone IIIB. Durch die Erkundungen wurden in den entstandenen Bohrlöchern folgende stabile Grundwasserstände eingemessen: Bohrung GW m ü NN GW m u Geländeoberfläche RKS 1 103,37 1,67 RKS 2 103,60 1,77 RKS 3 103,42 2,11 Auf der Kindergartenfläche wurde am ein Pegelstand von 103,46 m ü NN gemessen (Pegel ), der etwa dem Niveau der o.g. Pegelstände entspricht. Zu möglichen Schwankungen des Grundwasserniveaus liegen in der Planungsfläche keine exakten Messwerte vor. Online verfügbare Daten der nahegelegenen Messstellen XVII 84/15 Man (150 m nordöstlich) und /14 WUm (ca. 150 m südwestlich) weisen folgende Schwankungsspektren aus: Messstelle Zeitraum Schwankungen in m ü NN XVII 84/15 Man ,99-105, /14 WUm ,66-102,97 Die Grundwassergleichenkarte (L 4116; M 1:50.000) weist für die Region eine Grundwasserfließrichtung nach Südwesten aus. Die Dichte der Grundwassergleichen nimmt in der nordöstlich der Planungsfläche angrenzenden Region deutlich zu. Aufgrund der Lage werden die Grundwasserstände der Untersuchungsfläche hinsichtlich der Extremwerte und der Differenz zwischen Minimal- und Maximalwert zwischen den genannten Spektren angesiedelt.

7 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 6 Es wird angenommen, dass für die Untersuchungsfläche etwa ein Schwankungspotential von 1,5 m anzusetzen ist. Für die Messung im Juli 2013 ist davon auszugehen, dass das gemessene Niveau eher der unteren Hälfte des Spektrums entspricht. M.E. ist daher mit möglichen Anstiegen der Grundwasserstände um etwa 0,8 m zu rechnen. Das Mindestmaß von 0,8 m entspricht auch den Angaben der Bodenkarte L 4116 (1:50.000), die in der Region Gley-Podsol mit Flurabständen von 8-15 dm ausweist. In der Region entwässern die oberflächennahen Grundwasservorkommen über die permeablen Sande des oberen Grundwasserleiters. Die in wechselndem Niveau auftretenden Geschiebekörper bilden hierbei effektive Barrieren, die innerhalb der Planungsfläche zusätzlich zu Unterschieden im Schwankungspotential der Grundwasserstände führen können. Nach Phasen starker Niederschläge wird angenommen, dass sich im nördlichen Bereich der Planungsfläche oberhalb des Geschiebelehms anhaltende Schichtwasservorkommen bilden können. 5. K f -Wert-Bestimmung über Korngrößenverteilung Die Bestimmung der Korngrößenverteilungen führte zu den nachfolgenden Bezeichnungen gemäß DIN 4022 und DIN , die Ergebnisse sind den Summenkurven der Anlage 4 zu entnehmen. RKS 2 0,70 bis 1,20 m RKS 3 0,60 bis 1,20 m Mittelsand, stark feinsandig, schwach grobsandig (SE) Mittelsand, stark feinsandig, schwach grobsandig (SE) Aus den Summenkurven der Kornverteilungen ließen sich nach HAZEN folgende Durchlässigkeitsbeiwerte (k f -Werte) ermitteln: RKS 2 0,70 bis 1,20 m RKS 3 0,60 bis 1,20 m k f = 1,7 x 10-4 m/s k f = 1,7 x 10-4 m/s Aus den Korngrößenanalysen lassen sich für die Sandböden rechnerisch gleichmäßige Durchlässigkeiten von k f = 1,7 x 10-4 m/s ermitteln ( stark durchlässig gem. DIN 18130).

8 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 7 6. Bewertung der Untersuchungsergebnisse Die über Korngrößenanalysen ermittelten Durchlässigkeiten liegen erfahrungsgemäß etwas über den real im oberflächennahen Boden vorherrschenden k f -Werten. Die Unterschiede sind m.e. darauf zurückzuführen, dass feinschichtige Wechsel im vertikalen Bodenaufbau durch die Absiebung einer gestört entnommenen Bodenprobe nicht ausreichend berücksichtigt werden können. Auch die unmittelbar unter den Mutterböden auftretenden Anreicherungen von Verockerungsmineralen (Eisenoxide und hydroxide) sind zu berücksichtigen. Dies gilt vor allem für den südlichen Bereich der Fläche, in dem Ortsteinbildungen vorzufinden waren. Die sekundär im Porenraum gebildeten Minerale können die Durchlässigkeit der oberflächennahen Sande einschränken. Zur Planung ortsnaher Versickerungsanlagen wird für die oberflächennahen Böden empfohlen, Durchlässigkeitsbeiwerte in einem Spektrum von k f = 6 bis 8 x 10-5 m/s anzusetzen. In Anlehnung an DIN T 1 werden Lockersedimente mit Durchlässigkeitsbeiwerten von k f = 10-6 bis 10-4 m/s als durchlässig bezeichnet. Nach Arbeitsblatt A 138 der DWA gilt zusätzlich, dass die dezentrale Versickerung von nicht schädlich verunreinigtem Grundwasser nur in Lockergesteinen mit k f -Werten von 1 x 10-3 m/s bis 1 x 10-6 m/s erfolgen sollte. Die in Versuchen ermittelten Werte liegen ausnahmslos im Bereich der durch die Vorgaben der DWA gebotenen Durchlässigkeit. Möglichkeiten zur Versickerung von Niederschlagswasser Neben der nachgewiesenen guten Durchlässigkeit setzt die Errichtung von Versickerungsanlagen gemäß DWA - A 138 einen Flurabstand voraus, der für die Mächtigkeit des Sickerraumes ein Mindestmaß von 1,0 m gewährleistet (bezogen auf den mittleren höchsten Grundwasserstand). Dies gilt auch nach dem Runderlass des MURL (NRW) vom Die hydrogeologischen Gegebenheiten der Planungsfläche lassen auf Flurabstände im Spektrum von etwa 0,8 bis 2,3 m schließen. Das o.g. Mindestmaß für die Sickerstrecke kann damit temporär unterschritten werden. Es wird aber angenommen, dass der gemäß DWA-A 138 anzusetzende mittlere Jahreshöchststand eher einem Flurabstand von 1,0 m entspricht. In begründeten Ausnahmefällen kann das genannte Mindestmaß für die Sickerstrecke grundsätzlich unterschritten werden. Unter Berücksichtigung der zeitweilig geringen Flurabstände wäre dann für eine dezentrale ortsnahe Versickerung nur die Anlage flacher Mulden zulässig. Bei Zugrundelegung der vorherrschenden Durchlässigkeit ist für Dachflächen von etwa 100 m² mit erforderlichen Muldenflächen in der Größenordnung von 20 m² zu rechnen.

9 Bericht zur Untersuchung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes, Seite 8 Unter Berücksichtigung der Lage im Grundwasserschutzgebiet ist seitens der zuständigen Unteren Wasserbehörde der Stadt Bielefeld zu entscheiden, ob die Anlage dezentraler Versickerungseinrichtungen auf den Baugrundstücken zugelassen wird. Zu dem in der Siedlung bestehenden System der Regenwasserbeseitigung liegen keine Informationen vor. Zu berücksichtigen ist auch, dass westlich der Siedlung Südwestfeld ein Feuchtgebiet anschließt (Erlenbruch). Eine zusätzliche Reduzierung der Grundwasserneubildung im Einzugsbereich des Feuchtbiotopes ist eventuell einzukalkulieren, wenn ortsnahe Versickerungseinrichtungen nicht zugelassen werden. Hinsichtlich der Versickerungsleistung des oberflächennahen Untergrundes kann das Niederschlagswasser der Dachflächen grundsätzlich in ausreichendem Maße aufgenommen werden. Eine nachteilige Beeinträchtigung der bestehenden Nachbarbebauung wird nicht angenommen. Die Bemessung der Anlagen muss nach den Vorgaben gemäß Arbeitsblatt DWA A 138 erfolgen. Bei der Anlage von Versickerungseinrichtungen ist folgendes zu beachten: - Die Sohle einer Versickerungsanlage sollte unter Berücksichtigung der Flurabstände nicht tiefer als 0,20 m unter dem Oberflächenniveau des Geländes liegen. Es sollten nur Mulden zugelassen werden, für tiefere Anlagen, z. B. tiefere Rigolen- oder Schachtversickerungen ist die Fläche nicht geeignet. - Die Basis einer Versickerungsanlage muss frei sein von starken, konzentriert auftretenden Verockerungen (Ortsteinbildungen), um die gewünschte Infiltrationsleistung zu gewährleisten. Die zur Versickerung vorgesehenen Flächen sollten im Vorfeld durch Baggerschürfe oder Handschachtungen bis in etwa 1 m Tiefe vorerkundet werden. Sollten entsprechende durchlässigkeitshemmende Vorkommen angetroffen werden, ist Bodenaustausch gegen geeignete Sande vorzunehmen, oder der zur Berechnung anzusetzende kf-wert ist den vorgefundenen Verhältnissen anzupassen. Dr. E. Horsthemke