VERSICKERUNGSUNTERSUCHUNG FÜR DEN GEPLANTEN GEWERBEPARK DEN HAM IN KREFELD-HÜLS

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1 Bochum Malteserstraße Bochum Tel 0234/ Fax 0234/ Dresden Kieler Straße Dresden Tel. 0351/ Fax 0351/ Höxter Brunnenweg Höxter Tel /14 00 Fax 05275/14 00 Osnabrück Sofie-Hammer-Str. 75a Osnabrück Tel. 0172/ agus.bochum@t-online.de VERSICKERUNGSUNTERSUCHUNG FÜR DEN GEPLANTEN GEWERBEPARK DEN HAM IN KREFELD-HÜLS Auftraggeber: Weber Grund und Boden GmbH, Pforzheim Bearbeitung: Dipl.-Geogr. Manfred Dorsch Dipl.-Geol., Dipl.-Geogr. Ekkehard Heitkemper Bochum, Januar 2016

2 1 Vorbemerkungen 1.1 Veranlassung, Aufgabenstellung und Untersuchungsprogramm Im Rahmen des Bebauungsplanes 785 soll das Gewerbegebiet Den Ham" im nordwestlichen Stadtteil Krefeld-Hüls entwickelt werden. Die ca. 17 ha große Fläche wird bisher landwirtschaftlich genutzt. Laut Stadtwerken Krefeld ist im geplanten Gewerbepark keine dezentrale Versickerung vorgesehen. Da laut geologischen Karten eine Versickerung möglich ist, beauftragte die Weber Grund und Boden GmbH, Pforzheim, als Erschließungsträger für das geplante Bauvorhaben Den Ham das Büro agus, Bochum, am mit einer orientierenden Versickerungsuntersuchung im Bereich des künftigen Gewerbegebiets. Die am 08. und durchgeführte Versickerungsuntersuchung basierte auf den Erkenntnissen der im November 2015 erfolgten Baugrunduntersuchung mit rastermäßig niedergebrachten Rammkernsondierungen bis 5 m Endteufe. In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurden 17 Versickerungsversuche zur Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwerts und der Eignung der Versickerungsfähigkeit der Standorte durchgeführt. Die einzelnen Versuche erfolgten in 1,0 bis 2,0 m Tiefe in den in diesem Bereich vorkommenden Lockergesteinen (Lößlehm, Mittelterrassensande und -kiese). 2 Geländeergebnisse / Bodenaufbau Das im Westen von Hüls zwischen der Kempener Straße im Norden, der Straße Den Ham im Osten, der Krüserstraße im Süden und der Venloer Straße im Westen gelegene Gebiet ist geologisch relativ einheitlich aufgebaut. Der oberflächennahe, in Mächtigkeiten zwischen 0,4 m und 1,6 m erbohrte Lößlehm besteht aus tonigen, teils mittel- bis feinsandigen Schluffen und weist in der Regel eine weiche Konsistenz auf. Bis zur Endteufe bei 5 m unter GOK wurden anschließend Ablagerungen der Unteren Mittelterrasse angetroffen: - schwach tonige bis ausgesprochen lehmig-tonige Mittelsande, meist mit geringen Anteilen an Geröllen, locker bis mitteldicht bzw. weich bis steif ("verlehmte Mittelterrasse)"), - mittel- bis feinkörnige. teils schwach kiesige Mittelterrassensande, meist locker bis mitteldicht; - mittel- bis grobsandige, stark kiesige Mittelterrassensedimente, dicht bis sehr dicht. Anschüttungen wurden - mit Ausnahme des südlichen Teilbereichs entlang der Krüserstraße - nur punktuell durchteuft (vgl. Schichtenverzeichnisse Baugrundbericht). Grundwasser wurde im Rahmen der Baugrunduntersuchung erst ab 4 m unter GOK angetroffen. 1

3 Abb. 1: Lageplan der Versickerungsversuche V 1 - V 15 (Kartiergrundlage: Weber Consulting 2014) 2

4 3 Versickerungseignung Voraussetzungen für die Versickerung von Niederschlagswasser sind eine ausreichende Durchlässigkeit (hydraulische Leitfähigkeit) der im Untergrund anstehenden Locker- und Festgesteine sowie eine ausreichende Mächtigkeit der ungesättigten Bodenzone, d.h. der Schichten oberhalb des Grundwasserspiegels (>1 m unter Sohle der Versickerungsanlage). Abb. 2: Schematische Darstellung der Bohrlochversickerungsmethode und der Berechnungsgrundlagen 3

5 Die Durchlässigkeit der Lockergesteine hängt überwiegend von ihrer Korngröße und -verteilung, der Art und Anzahl der Poren und der Lagerungsdichte ab und wird durch den k f -Wert (Durchlässigkeitsbeiwert) ausgedrückt. Die k f -Werte von Lockergesteinen variieren im allgemeinen zwischen 1 * 10 2 (Kies) und 1 * m/s (Ton). Für Versickerungsanlagen kommen Lockergesteine in Frage, deren k f -Werte im Bereich von 1 * 10 3 bis 1 * 10 6 m/s liegen (DWA A 138). Die Ermittlung der Wasserdurchlässigkeiten erfolgte in eigens erstellten Bohrungen (V1-V7) mittels Bohrlochversickerungsmethode (OPEN-END-Test; vgl. Abb. 2): a. Versuchsvorbereitung - Abteufen eines Bohrloches (Durchmesser 5 cm) bis in den zu untersuchenden, durch die Rammkernsondierungen erkundeten, möglichst homogenen Horizont; - Einbau eines Kunststoff-Filterrohrs zur Stützung des Bohrlochs und zur Vermeidung von Ausschwemmungen aus der Bohrlochwandung während des Versickerungsversuches. b. Versickerungsversuch - Auffüllen des Bohrlochs mit Wasser bis zu einer definierten Höhe (>10 r und <50 r; r = Bohrlochradius) und Konstanthalten dieses Wasserstandes; - Messung des Wasserverbrauchs über die Zeit bei konstanter Wassersäule bzw. Druckhöhe im Bohrloch; - Versuchsende bei Erreichen einer konstanten Infiltrationsrate; - Berechnung des Durchlässigkeitsbeiwertes (k f -Wert) mit der konstanten Infiltrationsrate. Die Versickerungsversuche erfolgten am 08. und bei jeweils trockener Witterung. Die im Rahmen der Baugrunduntersuchungen durchgeführten Sondierungen ergaben Grundwasserflurabstände ab 4 m unter GOK. Die Berechnung der Durchlässigkeitsbeiwerte erfolgte nach Berechnungsgrundlage I (vgl. Abb. 2). Die Ergebnisse der Versickerungsversuche sind in Tab. 1 aufgelistet. Die Protokolle zur Versickerung sind im Anhang aufgeführt. Bei den im Lößlehm in ca. 1 m Tiefe durchgeführten Versickerungsversuchen wurden nur geringe bis sehr geringe Durchlässigkeiten ermittelt (kf-werte zwischen 2,8 * 10-6 und 1,96 * 10-7 ). Die als "verlehmte Mittelterrasse" angesprochenen Sedimente sind meist mittel bis gering geeignet, lokal bei hohen Anteilen an bindigen Bodenarten auch sehr gering. Die kf-werte variieren hier zwischen 7,98 * 10-6 und 1,08 * Die locker bis mitteldicht gelagerten Mittelterrassensande sind nach den erzielten Ergebnissen am besten für eine Versickerung geeignet (gering bis hoch bei kf-werten von 1,95 * 10-6 bis 2,36 * 10-5 ). Die lokal bereits ab 1,2 m unter GOK erbohrten Kiessande der Unteren Mittelterrasse weisen aufgrund ihrer dichten bis sehr dichten Lagerung eine ebenfalls eher geringe Versickerungseignung auf (vgl. jeweils Tab. 1). 4

6 Tab. 1: Ergebnisse der Versickerungsversuche und Bewertung der Versickerungsleistungen geplanter Gewerbepark Den Ham, Krefeld-Hüls 1 Bezeich nung V 2 Substrat / versickerungsrelevante Bodenzone Lage / Koordninaten Rechtswert Hochwert Bohrloch tiefe (m) kf-wert (m/s) gemessen kf-wert (m/s) korrigiert (n. DWA A138) Versickerungs eignung ,0 9,81 * ,96 * 10-7 sehr gering V 6a Lößlehm ,0 1,16 * ,32 * 10-7 sehr gering V ,0 1,40 * ,80 * 10-6 gering V ,2 5,41 * ,08 * 10-6 sehr gering V ,3 5,88 * ,18 * 10-5 mittel V ,4 1,16 * ,32 * 10-6 gering V 6b ,5 1,27 * ,34 * 10-6 gering V 7 verlehmte Mittelterrasse ,6 1,16 * ,32 * 10-6 gering V ,45 3,99 * ,98 * 10-6 mittel V ,5 1,14 * ,28 * 10-7 sehr gering V 12a ,8 6,31 * ,26 * 10-7 sehr gering V ,5 1,10 * ,20 * 10-6 gering V ,9 1,18 * ,36 * 10-5 hoch V 12b Mittelterrassensande ,9 5,24 * ,95 * 10-6 gering V ,6 3,24 * ,48 * 10-6 mittel V ,5 1,27 * ,54 * 10-6 gering Mittelterrassensande und -kiese V ,6 2,06 * ,12 * 10-6 gering Einstufung nach Leitfaden des Landesamtes für Wasserwirtschaft Rheinland-Pfalz (2000): sehr gering <1,67*10-6 gering >1,67* >5,57*10-6 mittel >5,57* >1,67*10-5 hoch >1,67* >5,57*10-5 sehr hoch >5,57* >9,75*10-5 extrem hoch >9,75* Niederschlagswasserbeseitigung durch Versickerung Die letztliche Art der Beseitigung des Niederschlagswassers steht unter dem Vorbehalt der Gemeinwohlverträglichkeit, d.h. bei der Festlegung der jeweiligen Alternative darf im Einzelfall das "Wohl der Allgemeinheit" nicht beeinträchtigt werden. Hierunter sind u.a. alle wasserwirtschaftlichen Aspekte (z.b. Grundwasserschutz, Hochwasserschutzbelange) sowie alle anderen Fragestellungen des öffentlichen Interesses (Natur- und Landschaftsschutz, Gesundheit der Bevölkerung) abzudecken und gegeneinander abzuwägen. In Wasserschutzgebieten gelten strengere Zulässigkeitsanforderungen. Beurteilungen haben sich dabei nicht nur am Einzelgrundstück, sondern am gesamten Entsorgungsbereich auszurichten. Ausschlaggebend sind die örtlichen Gegebenheiten: Die Prüfung der Allgemeinwohlverträglichkeit umfasst insbesondere die Frage der Schadstoffbelastung des Niederschlagswassers, der Sickerfähigkeit des Bodens, des Grundwasserflurabstands, des Abstands zu benachbarten Grundstücken und Gebäuden. Allgemeine Abstände ergeben sich z.b. aus 5

7 der Sicherung der Standsicherheit baulicher Anlagen, der Vermeidung von Vernässungen, der Grundstücksgrenze (> 2 m), der Unterkellerung benachbarter Gebäude ohne wasserdichte Ausbildung (> 6 m), den erforderlichen Sohl- und Flurabständen zum Grundwasser. Das innerhalb des geplanten Gewerbegebietes anfallende Niederschlagswasser kann als unbelastet bis gering belastet gelten. Die Dimensionierung von Versickerungsanlagen ist abhängig von der Art der künftigen Bebauung, dem Versiegelungsgrad und dem Abstand der jeweiligen Bebauung zueinander. Nach DÖRHÖFER & JOSOPEIT (1980) liegt der Versiegelungsgrad in normalen Wohngebieten bei 50%, in gelockerten Wohngebieten bei 20%. Bei größer dimensionierten Gebäudekomplexen wie z.b. Bürogebäuden oder Lagerhallen ist der Versiegelungsgrad entsprechend höher. In Abhängigkeit von der Korngrößenzusammensetzung und den daraus resultierenden Porenverhältnissen ist in den anstehenden quartären Lockergesteinen kleinräumig mit teils stark wechselnden Durchlässigkeiten zu rechnen (vgl. Tab. 1). Im Gegensatz zu den überlagernden Lößlehmen sind die Mittelterrassenablagerungen prinzipiell für eine dezentrale Versickerung geeignet. Deren Tiefenlage und Mächtigkeit ist über die vorliegende orientierende Untersuchung hinaus für jeden Einzelfall zu prüfen. Für eine dezentrale Versickerung schlagen wir aufgrund der geologischen Situation bei den angetroffenen Lößmächtigkeiten eine Mulden-Rigolen-Kombination vor (vgl. Prinzipskizze Mulden-Rigolen-Kombination). Der Abstand zwischen der Sohle der Versickerungsanlage (angenommen 1,6 m u. GOK) und dem Grundwasserspiegel beträgt nach den vorliegenden Daten mind. ca. 2,5 m. 6

8 Der humose Oberboden im Untergrund der Mulde sowie die Rigolenfüllung sollten einen kf-wert von mindestens > m/s aufweisen, die Rigole mit einem Geotextil ummantelt werden und dabei direkt auf die unterlagernden Sande und Kiese der Terrassenablagerungen des Rheins aufsetzen. Bei größeren Lößmächtigkeiten ist der Anschluss der Rigole an die Terrassensedimente mittels Schacht möglich (vgl. Prinzipskizze Mulden-Rigolen-Schacht-Kombination). Die Dimensionierung von Versickerungsanlagen und die Einbindung in die künftige Struktur des geplanten Gewerbeparks ist durch ein Gutachterbüro zu prüfen bzw. zu berechnen. Art, Lage und Dimensionierung von Versickerungseinrichtungen sind letztendlich mit der Unteren Wasserbehörde abzustimmen. 7

9 4 Schriften- und Kartenverzeichnis Ad-Hoc Arbeitsgruppe Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung, 5. Aufl., Hannover. AK Stadtböden (1989): Kartierung von Stadtböden. - UBA-Texte 18/89, Berlin. Bodenkarte von Nordrhein-Westfalen 1:50.000, Blatt L 4704 Krefeld. - Hrsg.: Geologisches Landesamt NRW, Krefeld Geologische Karte von Nordrhein-Westfalen 1: , Blatt C 4702 Krefeld. - Hrsg.: Geologisches Landesamt NRW, Krefeld Geologische Karte von Preußen und benachbarten deutschen Ländern 1:25.000, Blatt 2646 (neu: 4604) Kempen im Rheinland. - Hrsg.: Preußische Geologische Landesanstalt, Berlin Geologische Karte von Preußen und benachbarten deutschen Ländern 1:25.000, Blatt 2647 (neu: 4605) Crefeld. - Hrsg.: Preußische Geologische Landesanstalt, Berlin DWA-A 138: Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser.- Hrsg.: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v., Hennef Leitfaden des Landesamtes für Wasserwirtschaft Rheinland-Pfalz (2000) Bochum, 08. Januar 2015 Dipl.-Geologe, Dipl.-Geograph E. Heitkemper Dipl.-Geograph Manfred Dorsch 8