Bachelorthesis. Hafen City Universität Hamburg Fachbereich Bauingenieurwesen

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1 Bachelorthesis Hafen City Universität Hamburg Fachbereich Bauingenieurwesen Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung einer industriellen Entwicklungsfläche am Beispiel der Automobilindustrie in Wrzesnia, Polen Vorgelegt von: Anne Jürges Matrikelnummer: August 2014 Erstprüfer: Prof. Dr.- Ing. Wolfgang Dickhaut Zweitprüfer: Dipl.- Ing. David Schnabel

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 PROBLEMDARSTELLUNG DEZENTRALE REGENWASSERBEWIRTSCHAFTUNG DEZENTRALE REGENWASSERBEWIRTSCHAFTUNGSANLAGEN Enge Auslegung Weite Auslegung PLANUNGSPARAMETER REGENWASSERBEWIRTSCHAFTUNG IN DER PRAXIS BEISPIELE AUS DER AUTOMOBILINDUSTRIE WEITERE BEISPIELE SCHLUSSFOLGERUNG INDUSTRIELLE ENTWICKLUNGSFLÄCHE IN POLEN ALLGEMEINES STANDORTBEZOGENE PLANUNGSPARAMETER Bodenverhältnisse und Topografie Bemessungsregen Stoffliche Belastung des Regenwassers Auswahl möglicher Varianten VARIANTE 1 - MULDENVERSICKERUNG Stoffliche Belastung bzw. Behandlungsmöglichkeiten Dimensionierung Kosten Zusammenfassung VARIANTE 2 ENTWÄSSERUNG DURCH OFFENES GERINNE Stoffliche Belastung bzw. Behandlungsmöglichkeiten Dimensionierung Dimensionierung offenes Gerinne Dimensionierung Regenrückhaltebecken Kosten Zusammenfassung VARIANTE 3 ENTWÄSSERUNG DURCH KANALLEITUNGEN Stoffliche Belastung Dimensionierung Dimensionierung Kanalleitungen I

3 Inhaltsverzeichnis Dimensionierung Regenrückhaltebecken Kosten Zusammenfassung VERGLEICH DER DARGESTELLTEN VARIANTEN/OPTIONEN FAZIT ABBILDUNGSVERZEICHNIS LITERATURVERZEICHNIS ANLAGEN...58 II

4 Problemdarstellung 1 Problemdarstellung In dieser Bachelorthesis soll die Möglichkeit einer dezentralen Regenwasserbewirtschaftung einer industriellen Entwicklungsfläche untersucht werden. Bei der Regenwasserbewirtschaftung spielt der ökologische und wirtschaftliche Umgang mit dem Rohstoff Wasser einer immer größer werdende Rolle. Immer mehr Unternehmen und Privatpersonen fordern eine Untersuchung verschiedener Varianten, um eine möglichst dauerhaft kostengünstige Bewirtschaftung zu erreichen. Die Kommunen führten in Deutschland die gesplittete Abwassergebühr 1 ein 2. Ziel dieser Gebühr ist eine verursachergerechte Aufteilung aller Kosten der Abwasserbeseitigung. So muss in Stuttgart 3 0,66 /m² und in Berlin 4 sogar 1,825 /m² für das Regenwasser von versiegelten Flächen gezahlt werden. 5 Gerade bei stark versiegelten Flächen in Industriegebieten und bei Produktionsstätten kommen damit auf die Firmen oder Eigentümer immense Kosten zu. Wird jedoch das Regenwasser auf dem Grundstück selbst bewirtschaftet, ist eine Befreiung der Gebührenpflicht vorgesehen. Es ist wohl nur eine Frage der Zeit bis sich diese Gebühren auch in weiteren Ländern durchsetzen. Deswegen ist es schon allein aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten notwendig, sich mit Verfahren näher auseinanderzusetzen, die eine Ableitung in die Kanalisation vermeiden. Auch die Bewirtschaftungsart, der Ableitung des anfallenden Niederschlagswassers in den nächsten Vorfluter, wurde in der Vergangenheit als gängige Regen- 1 Diese beinhaltet zum einen die Gebühr für abzuleitendes Schmutzwasser (Berechnung pro Kubikmeter) und zum anderen die Gebühr für abzuleitendes Regenwasser von versiegelten Flächen (Berechnung pro Quadratmeter). 2 In Hamburg beispielsweise eingeführt am , Quelle: 3 Stand 1. Januar 2014, Quelle: 4 Stand 1. Januar 2014, Quelle: 5 Diese Gebühren können durch Abschläge, welche abhängig von den Versiegelungsarten sind, minimiert werden, Quelle: 1

5 Problemdarstellung wasserbewirtschaftung angesehen. Die Nachteile blieben dabei unberücksichtigt. So führt diese Form der Ableitung zu einer verminderten Grundwasserneubildung, zu einer Überlastung der Fließgewässer bei Hochwasserereignissen und ebenso zu einer Verschmutzung eben dieser Gewässer. 6 Eine geringere Grundwasserneubildung kann bei Niedrigwasser die Gefahr des Trockenfallens von Gewässern erhöhen und die Auswirkungen von Stoßbelastungen noch weiter verstärken. Stoßbelastungen haben Erosionen im Gewässerbett zur Folge. Die Überschwemmungshäufigkeit angrenzender Bereiche steigt an. Schadstoffeinträge durch Abschwemmungen aber verschlechtern wiederum die Gewässerqualität. 7 Dies beeinflusst auch die Vegetation in nicht geringem Ausmaß. 8 Genau diese Erkenntnisse, sowohl in wirtschaftlicher als auch ökologischer Hinsicht, führen zu einem Umdenken: Der Ruf nach einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung wird immer lauter. Anhand eines Beispiels soll in dieser Arbeit ein zeitgemäßer Umgang mit Regenwasser an einer industriell genutzten Fläche untersucht werden. Ein Automobilhersteller plant eine Produktionsstätte und verfolgt dabei das Ziel, eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Methode der Regenwasserbewirtschaftung passend zum dortigen Standort zu finden. Zunächst wird in Kapitel 2 die dezentrale Regenwasserbewirtschaftung im Allgemeinen und die zentralen Planungsparameter erläutert. Im weiteren Verlauf werde ich in Kapitel 3 einige Beispiele aus der Praxis aufzeigen, die den Umgang mit Regenwasser auf industriell genutzten Flächen beschreiben und Lösungswege für solche Standorte aufzeigen. Im Hauptteil der Arbeit wird sodann das oben angeführte Beispiel dargestellt und als Planungsgrundlage verwendet. Dabei werden zu Beginn die standortbezogenen Parameter erläutert. Im weiteren Verlauf werden die drei für den Standort in Betracht kommenden Varianten näher untersucht. Zur Untersuchung gehören neben der stofflichen Belastung und hydraulischen Berechnung die Darstellung der Entwässerungseinrichtungen auf dem Lageplan sowie eine grobe Kostenschätzung für die Herstellung und Unterhaltung der Anla- 6 Dr.-Ing. Heinrich Ingenieurgesellschaft mbh, Dezentrale naturnahe Regenwasserbewirtschaftung. 7 Dr.-Ing. Heinrich Ingenieurgesellschaft mbh, Dezentrale naturnahe Regenwasserbewirtschaftung. 8 Dr.-Ing. Heinrich Ingenieurgesellschaft mbh, Dezentrale naturnahe Regenwasserbewirtschaftung. 2

6 Problemdarstellung gen. Abschließend werden die Varianten nach Abwägung der Vor- und Nachteile bewertet. Im Fazit in Kapitel 5 werden die Ergebnisse meiner Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf die Entwicklung der Regenwasserbewirtschaftung im industriellen Bereich gegeben. 3

7 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung 2 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung Bei der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung soll das im jeweiligen Gebiet anfallende Regenwasser so bewirtschaftet werden, dass der ursprüngliche Wasserhaushalt in der unmittelbaren Umgebung des Entstehungsortes erhalten bleibt, indem das Wasser genau dort versickert, verdunstet oder auf natürliche Weise abfließt. 9 Der natürliche Wasserhaushalt beschreibt das Gleichgewicht zwischen dem Niederschlag einerseits und der Verdunstung, der Grundwasserneubildung sowie dem oberflächlichen Abfluss andererseits. 10 Für die Verdunstung sind die zwischenzeitliche Speicherung des Regenwassers und die anschließende Möglichkeit der Abgabe über begrünte Flächen Voraussetzung. 11 Maßgeblich für die Speicherung und Abgabe sind die örtlichen Bodenverhältnisse, deren Eigenschaften wiederum bedeutend für die Speisung des Grundwassers sind. Für den oberflächlichen Abfluss hingegen ist die Topografie des Geländes ausschlaggebend. 12 Im Gegensatz zur dezentralen Regenwasserbewirtschaftung würde sich bei einer Einleitung des anfallenden Regenwassers aus versiegelten Flächen ins Kanalnetz der Wasserhaushalt verändern. Um die dadurch entstehenden Nachteile und mögliche Eingriffe in die Umwelt zu vermeiden, sollten Maßnahmen zur Reduzierung des abzuleitenden Regenwassers getroffen werden. Eine Möglichkeit ist, den Versiegelungsgrad, der abhängig von der Durchlässigkeit der versiegelten Fläche ist, möglichst gering zu halten. 13 Denkbar wäre hier der Einsatz von Rasengittersteinen auf Parkflächen oder Gründächern bei Gebäuden. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung von Regenwasser im Haushalt 14, beispielsweise für die Toilettenspülung, da es sich damit nach der Nutzung um Schmutzwasser handelt. Insbesondere bei Gebäuden mit einer hohen Personen- 9 F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung. 14 F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung. 4

8 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung anzahl kann dies das abzuleitende Regenwasser erheblich reduzieren. Ebenso ist dies der Fall bei der Nutzung des Regenwassers in Industriebetrieben für Produktions- und Kühlungszwecke. Jedoch haben diese Möglichkeiten keinen direkten Einfluss auf den Erhalt des natürlichen Wasserhaushaltes, weil das Regenwasser diesem nicht direkt zurückgegeben, sondern zweckentfremdet wird. Dadurch könnte aber wenigstens die Niederschlagsmenge verringert und so bestimmte Bewirtschaftungsvarianten, wie zum Beispiel die Versickerung, ermöglicht werden. Nur durch eine dezentrale Regenwasserbewirtschaftung kann also eine Wiedergabe in den natürlichen Wasserkreislauf erreicht werden. 2.1 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftungsanlagen Eine dezentrale oder auch naturnahe Regenwasserbewirtschaftung ist abhängig vom Gebiet und den dortigen Gegebenheiten, also des Bodens, des Flächenbedarfs und der Topografie. Der Begriff der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung kann unterschiedlich weit verstanden werden. Eng verstanden bedeutet es eine Bewirtschaftung direkt am Entstehungsort (hierzu 2.1.1). Legt man den weiteren Begriff zu Grunde, kann auch eine Bewirtschaftung in der näheren Umgebung noch als dezentral verstanden werden (hierzu 2.1.2) Enge Auslegung Die reine Versickerung in Form der Flächenversickerung ist die einfachste und zugleich natürlichste Form der Regenwasserbewirtschaftung. Jedoch sind dafür eine gute Versickerungsfähigkeit des Bodens und ein ausreichender Abstand zum Grundwasser erforderlich. Außerdem muss ein großer Flächenbedarf von circa 25% der undurchlässigen Fläche zur Verfügung stehen. 15 Sind die Voraussetzungen für eine reine Flächenversickerung nicht erfüllt, gibt es die Möglichkeit, die Versickerung mit der Speicherung des Regenwassers zu kombinieren. Die zusätzliche Speicherung ermöglicht eine Versickerung trotz 15 Dr.-Ing. Heinrich Ingenieurgesellschaft mbh, Dezentrale naturnahe Regenwasserbewirtschaftung. 5

9 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung schlechterer Durchlässigkeitswerte des Bodens und die Bewirtschaftungsanlage ist in der Lage, kurzzeitig auftretende Zuflussspitzen aus Starkregenereignissen aufzunehmen. Dabei unterscheidet man oberirdische Anlagen, wie die Muldenoder Beckenversickerung, unterirdische Anlagen, wie die Rohr- oder Rigolenversickerung und die Kombination beider Anlagen, wie das Mulden- Rigolen-Element. 16 Ob eine solche Mischform aus Versickerung und Speicherung ober- oder unterirdisch verläuft, hängt von der Flächenverfügbarkeit ab, wobei eine oberirdische Bewirtschaftung aus ökologischer und wirtschaftlicher immer vorzuziehen ist. Diese kommt nämlich dem natürlichen Wasserkreislauf in Bezug auf Verdunstung und Versickerung am nächsten. Obendrein sind die Kosten für oberflächennahe Bewirtschaftungsvarianten geringer, da hier der Erdaushub und die anschließende Verfüllung entfallen. Führt die Kombination aus Versickerung und Speicherung immer noch nicht zu einer vollständigen Bewirtschaftung des Regenwassers, kann eine Ableitung zusätzliche Abhilfe schaffen. Dies wird in Form eines Mulden-Rigolen-Systems, dass das Regenwasser nach Ausschöpfung von Speicherung und Versickerung beispielsweise an den nächsten Vorfluter ableitet Weite Auslegung Im Rahmen der weiten Auslegung gibt es zudem die Möglichkeit der Einleitung in den nächsten Vorfluter. Der Vorfluter bezeichnet jegliche Art von Gerinne, in das Wasser abfließen kann. 18 Diese Bewirtschaftungsform ist in Gebieten mit großem oberflächlichen Abfluss die naturnaheste und stellt in Fällen der Nichtanwendbarkeit der oben beschriebenen Anlagen die natürlichste Regenwasserbewirtschaftung dar. Dabei sollte, wenn möglich, eine Speicherung des Regenwassers der Zuleitung in den Vorfluter vorgeschaltet sein, um die natürlichen Gewässer vor Abflussspitzen aus Starkregenereignissen zu schützen. Dies kann mit Hilfe von Regenrückhalte- oder Stauraumbecken erreicht werden. 16 F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung. 17 F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung

10 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung Des Weiteren können, bei Zugrundelegung des weiten Begriffs, mangels verfügbarer Flächen am Entstehungsort Ausgleichsflächen in näherer Umgebung für die Bewirtschaftung des Regenwassers genutzt werden. 2.2 Planungsparameter Bei der Planung müssen die zentralen Parameter, wie Bemessungsregenspenden, Bodenkennwerte, die Topografie des Geländes und die stoffliche Belastung der Regenwasserabflüsse, genauestens untersucht werden, um die bestgeeignetste Variante der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung zu finden. Die Regenspenden sind für Orte in Deutschland der KOSTRA-DWD oder der DIN M VIII a 1 Anhang A zu entnehmen. Die dazugehörigen Bemessungsregenspenden je nach Wiederkehrzeit und Regendauer für die entsprechenden Gebiete und Bewirtschaftungsarten sind nach der DIN oder den jeweiligen Arbeitsblättern der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) zu ermitteln. Die Bodenkennwerte zeichnen sich durch die Durchlässigkeit des Bodens und die Höhe des Grundwasserstandes aus. Diese Parameter sind entscheidende Faktoren für die Versickerungsfähigkeit des Bodens und damit für die Anwendbarkeit mancher Verfahren. 20 Die Topografie des Geländes bestimmt die Fließrichtung des Regenwassers und gibt Aufschluss darüber, ob die Fließrichtung im Rahmen der Baumaßnahmen gegebenfalls noch mitbestimmt werden muss. Ein weiterer entscheidender Parameter ist die stoffliche Belastung der Niederschlagsabflüsse. Das ATV-DVWK-Merkblatt M 153 enthält Planungshilfen für die Behandlung von Regenwasser. Mit Hilfe von Punkten wird aufgrund der Luft- und Flächenverschmutzung eine Abflussbelastung ermittelt. Diese wird der Gewässerpunktzahl, die für den Gewässertyp nach den jeweiligen Schutzbedürfnissen festgelegt wird, gegenübergestellt. Überwiegt die Gewässerpunktzahl die Abflussbelastung, ist keine Behandlung des Regenwassers erforderlich. Sollte jedoch die 19 Ausgegeben vom Deutschen Wetterdienst. 20 F. Sieker/Kaiser/H. Sieker, Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung. 7

11 Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung Abflussbelastung größer sein, so ist eine solche erforderlich. Je nach Reinigungsverfahren wird dann mit Hilfe eines Durchgangswertes die Abflussbelastung reduziert, welches dann als Emission bezeichnet und erneut mit der Gewässerpunktzahl verglichen wird. Im Falle einer Emission, die größer ist als die Gewässerpunktzahl, muss die Behandlungsform erneut geprüft werden. Andernfalls verbleibt es bei der ursprünglichen Behandlung. Unter Berücksichtigung der soeben beschriebenen Planungsparameter werden die einzelnen Bewirtschaftungsvarianten gegenübergestellt und die für den Standort in Betracht kommenden und geeignetsten eingehend untersucht. 8

12 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis 3 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Dieser Abschnitt soll einen Einblick geben, wie mit Regenwasser bei industriell genutzten Flächen verfahren wird. Die Beispiele lassen erkennen, dass Unternehmer daran interessiert sind, naturnahe Konzepte in den stark versiegelten Gebieten zu verwenden. 3.1 Beispiele aus der Automobilindustrie Die Automobilindustrie entwickelt nicht nur in der eigenen Branche immer umweltschonendere Herstellungstechniken und Fahrzeugtypen, sondern ist auch an einer effizienten Werksgestaltung interessiert. Hierfür werden Maßnahmen getroffen, um den Energie- und Wasserverbrauch zu minimieren. Dies geschieht nicht nur aus Kostengründen oder wegen des immer stärker werdenden Umweltbewusstseins sondern hat ebenso marketingspezifische Gründe. Audi- Werk in Münchsmünster Die Audi AG betreibt im Industriepark Münchsmünster eine Fertigung. Auf dem circa 42 Hektar großen Gelände befinden sich drei Fertigungshallen, eine Energiezentrale und eine eigene Feuerwache. 21 Das anfallende Regenwasser wird auf dem Werksgelände selbst in einem konventionellen Kanalnetz gesammelt und aufgrund der Verunreinigung in einer Sedimentationsanlage gereinigt. Anschließend wird das gereinigte Regenwasser in einer unterirdischen Anlage, der Boxrigole, gespeichert und versickert, nach Möglichkeit vollständig, dort. 22 Sollte bei Starkregenereignissen die Kapazität dieser Boxrigole ausgeschöpft sein, wird das überschüssige Wasser in den nächsten Vorfluter eingeleitet Audi AG. 9

13 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Abbildung 1: Übersicht Audi- Werk in Münchsmünster (Quelle: Abbildung 2: Die verwendete Boxrigole, die von der Firma Rehau hergestellt wird (Quelle: Ford Industrial Supplier Park in Saarlouis Der Ford Industrial Supplier Park wurde im dritten Bauabschnitt im Jahre 2002 um eine Halle erweitert. Im Zuge dieser Baumaßnahme musste eine Straße verlegt werden, um die Anbindung des neuen Bereichs zu gewährleisten. Außerdem mussten im Rahmen dessen ungefähr m² Dachfläche und m² Verkehrsflächen entwässert werden. Ursprünglich sollte das Regenwasser, wie im 10

14 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis restlichen Teil des Werkes, direkt an den Vorflutkanal auf dem Werksgelände abgegeben werden. Dieser war jedoch bereits zu 90% ausgelastet. 23 Deswegen wurde ein Regenrückhaltebecken in Form eines offenen Erdbeckens mit Dauerstau zur Pufferung der Abflussspitzen vorgeschaltet. Überdies konnte der Abfluss durch den Einsatz von Versickerungsmulden entlang der neu zu bauenden Straßen verringert und der bestehende Kanal durch einen zusätzlichen Entwässerungsgraben, welcher das Regenwasser direkt dem Regenrückhaltebecken zuführt, entlastet werden. Dieses Erweiterungsbeispiel zeigt, wie vorhandene Systeme optimal genutzt und mit naturnahen Verfahren ergänzt werden. Dabei wurde auch ein Augenmerk auf die Gestaltung gelegt: Die Entwässerungselemente fügen sich harmonisch in die Landschaftsarchitektur ein. 24 Siehe in Vergrößerung Abbildung 4 Abbildung 3: Übersicht Ford Industrial Supplier Park (Quelle: 23 Dr. W. Backes, WPW Ingenieure Report 16/ Dr. W. Backes, WPW Ingenieure Report 16/03. 11

15 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Abbildung 4: Integration der Entwässerungselemente in die Freiraumgestaltung (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Stadt- und Umweltplanung GmbH) BMW- Werke in Regensburg und Dingolfing Ebenfalls wurden die BMW- Werke in Regensburg und Dingolfing jeweils um ein Gebäude erweitert. Um das von den neu versiegelten Flächen anfallende Regenwasser aufzufangen, wurde, wie beim Audi-Werk, auf die Möglichkeit der Rigolenversickerung zurückgegriffen. Nachträglich wurden in Regensburg des Weiteren zwei bereits bestehende Gebäude vom Kanalnetz getrennt, um das Dachflächenwasser genauso über die Rigole versickern zu lassen. 25 In den verbleibenden Werksteilen bleibt es (noch) beim vorhandenen Kanalnetz. Die unmittelbare Nähe zum Fließgewässer in Dingolfing zeigt, dass dabei das gereinigte Regenwasser an den nächsten Vorfluter abgegeben wird Umwelterklärung BMW-Werk Regensburg. 26 So auch die Umwelterklärung des Automobilkonzerns in Dingolfing, in der es heißt, dass das gereinigte Regenwasser zum einen versickert und zum anderen an den nächste Gewässer abgegeben. 12

16 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Abbildung 5: Werksgelände Regensburg (Quelle: Abbildung 6: Werksgelände Dingolfing mit der unmittelbaren Nähe zum Fluss (Quelle: Weitere Beispiele Gewerbe- und Industriepark Bingen am Rhein und Grolsheim In diesem circa 180 Hektar großen Industrie- und Gewerbepark wird das anfallende Regenwasser dezentral bewirtschaftet. Die Straßen werden durch begleitende Versickerungsmulden entwässert. Das auf den Einzelgrundstücken anfallende Regenwasser wird auf dem Grundstück zurückgehalten und versickert dort. Dafür wird das Regenwasser aus den Dach- und Verkehrsflächen der jeweiligen Grundstücke in Leitungen gesammelt und einer oder mehreren großflächigen Versickerungsmulden zugeführt Projektbeschreibung DILLIG Ingenieure 13

17 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Für den Versagensfall sind die Mulden so ausgelegt, dass das überschüssige Regenwasser beim Überlauf der Mulden zum nächsten Entwässerungsgraben oder auf eine freie Grünfläche geleitet wird. Dies wird durch eine gezielte Geländeneigung zu den Notflächen erreicht. 28 Abbildung 7: Industrie- und Gewerbepark Bingen am Rhein und Grolsheim (Quelle: maila-push GbR) Die zahlreichen Grünflächen in der obigen Abbildung stellen meist auch die Versickerungsanlagen dar. Alle zur Verfügung stehenden Freiflächen werden zur Regenwasserbewirtschaftung genutzt. Die Abbildung zeigt aber auch einen weiteren Vorteil: eine solche Nutzung der Freiflächen führt zu einer optischen Entzerrung solch stark versiegelter Gebiete. Ikea Zentrallager in Salzgitter Das Ikea Zentrallager in Salzgitter befindet sich auf einem circa 38 Hektar großen Grundstück und wird mit Hilfe von Versickerungsmulden bewirtschaftet. Eine 10m breite, an den Grundstücksgrenzen verlaufende Versickerungsmulde nimmt das Regenwasser aus Verkehrs- und Dachflächen auf. Da diese in Fällen von Starkregenereignissen nicht ausreicht, dient sie zusätzlich als Transportmulde, die überschüssiges Regenwasser in eine weitere großflächige Mulde weiterleitet Projektbeschreibung DILLIG Ingenieure 29 Dipl.- Ing. Mathias Kaiser, Naturnahe Regenwasserbewirtschaftung als Baustein einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung demonstriert mithilfe der Entwicklung und Umsetzung von Modellprojekten 14

18 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Abbildung 8: Versickerungs- bzw. Transportmulde (Quelle: Abbildung 9: Übersicht Grundstück Ikea Zentrallager Salzgitter: Großflächige Versickerungsmulden im westlichen Grundstücksteil, die auch bei Starkregen zum Einsatz kommen (Quelle: Schlussfolgerung Dieser kurze Einblick in den Umgang mit Regenwasser bei industriell genutzten Flächen soll zeigen, dass fast immer eine Form der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung möglich ist. Die Beispiele verdeutlichen, dass gerade in der Erweiterung bestehender Werke eine dezentrale Bewirtschaftung angestrebt wird. Dies liegt zum einen an der Auslastung der vorhandenen Systeme und den Kostenersparnissen in der Herstellung, zum anderen an den möglicherweise anfallenden Abwassergebühren. 15

19 Regenwasserbewirtschaftung in der Praxis Damit ist erst Recht davon auszugehen, dass Unternehmen bei Neuplanungen versuchen werden, möglichst viel Regenwasser vor Ort zu bewirtschaften. Auf den Abbildungen der einzelnen Werke ist allerdings auch erkennbar, dass die meisten Flächen stark versiegelt sind und nur wenige Freiflächen zur Verfügung stehen. Je nach Bodenverhältnissen und Grundwasserstand könnten in solchen Fällen unterirdische Anlagen oder auch die Einbindung umliegender Grundstücke zur Problemlösung beitragen. 16

20 4 Industrielle Entwicklungsfläche in Polen Im Folgenden werden anhand des Beispiels einer industriellen Entwicklungsfläche in Wrzesnia, Polen, die unter Punkt 2 beschriebenen Planungsparameter untersucht, passende Varianten erarbeitet und abschließend beurteilt. 4.1 Allgemeines Ein Automobilhersteller beabsichtigt, auf einer circa 224 Hektar großen Fläche in der Nähe von Wrzesnia eine Produktionsstätte für Nutzfahrzeuge zu bauen. Die Stadt Wrzesnia liegt in der Wojewodschaft Großpolen, etwa 50 Kilometer östlich von Posen. Das Gelände selbst befindet sich 3 Kilometer südwestlich von Wrzesnia an der Bahnlinie nach Miloslaw. Die Landstraße 432 führt durch das 224 Hektar große Gebiet und wird im Zuge der Baumaßnahmen umgelegt. Abbildung 10: Standort des Automobilwerks in Wrzesnia, Polen (Quelle: Bisher ist im Wesentlichen nur eine Bebauung des westlichen Werksgeländes und einiger Teile des östlichen Werksgeländes vorgesehen. Die Freiflächen des östlichen Teils sollen für den Fall einer etwaigen Werkserweiterung vorerst unbebaut bleiben. Im Zentrum des Werksgeländes sollen sich die Qualitätssicherung, die Pilothalle sowie Büro- und Sozialflächen befinden. Um dieses Gebäude herum sind die Hal- 17 geplantes Automobilwerk

21 len für die Gewerke Karosseriebau, Lackiererei mit Steuerhaus und Montage fertigungsorientiert vorgesehen. Von den zusammenhängenden Gebäudeteilen abgesetzt, soll das Betriebsstofflager in unmittelbarer Nähe zur Montage liegen. Zusätzlich sollen auf dem Werksgelände Gebäude für die Medienzentrale, Hallen für die Zulieferer und ein Versorgungszentrum entstehen. Befestigte Flächen zur logistischen Ver- und Entsorgung werden an den Hallen und Verladestationen, wie zum Beispiel den Gleisen, angeordnet. Die Verkehrsflächen werden in Werksstraßen und Werksumfahrung unterteilt. Bereits während der Planungsphase wurden weitere Gebäudeoptionen (Option Bus, Option Presswerk und Option Montage) offen gehalten, die aber schon in die folgenden Untersuchungen der Regenwasserbewirtschaftungsvarianten einbezogen sind. Die nachfolgende Abbildung gibt eine Übersicht des geplanten Automobilwerkes und stellt die überbauten Flächen dar. Abbildung 11: Lageplan Automobilwerk Wrzsenia, Polen (siehe auch Anlage 1) 18

22 Zusätzlich ist festzuhalten, dass es sich beim Automobilhersteller um einen deutschen Konzern handelt. Deswegen wird bei den Bemessungen Bezug auf die Arbeitsblätter der deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall und die europäischen Normen genommen. 4.2 Standortbezogene Planungsparameter Bodenverhältnisse und Topografie Das Baugebiet bei Wrzesnia ist weitestgehend eben, mit kleinen Hügeln und eingeschnittenen Bachtälern versehen. Das für die Bebauung vorgesehene Gebiet liegt im Einzugsbereich des Flusses Warta. Zwei Kilometer westlich des Geländes liegt der Fluss Wielka. Des Weiteren liegen noch zwei Kanäle in der Nähe des Werkes. Auch der Fluss Wrzesnica ist nur circa vier Kilometer entfernt. Zurzeit durchkreuzen mehrere Entwässerungsgräben das Gebiet und führen das Wasser in südwestlicher und westlicher Richtung zum Fluss Wielka ab. Diese Gräben müssen im Zuge des Baus umgelegt werden, können aber weiterhin als Vorflutgräben genutzt werden. 30 Bodenbeschaffenheit: Ab Geländeoberfläche bis in eine Tiefe von circa 0,3 bis 0,8 m unter Geländeoberkante steht Mutterboden an. Unter dem Mutterboden liegen stark sandige, schwach tonige Schluffe in unterschiedlicher Wechsellagerung mit Zwischenlagen von Fein-, Mittel- und Grobsanden (stellenweise Sand und Kies). Die Bodenarten wechseln rapide und unregelmäßig. Es lassen sich keine durchgängigen Schichtenhorizonte ableiten. Die einzelnen Schichten schwanken in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften mit meist gemischtkörnigen, teils auch fein- und grobkörnigen Böden. 31 Auf Grund dieser Einschätzung der Baugrundverhältnisse wurden folgende Bodenklassen festgelegt: SU Sand, schluuffig 30 Projekthandbuch der Firma ASSMANN BERATEN + PLANEN 31 Bodengutachten der Firma Geotechnical Consulting 19

23 SU* Sand, stark schluffig ST Sand, tonig ST* Sand, stark tonig Die Bestimmung der Untergrunddurchlässigkeit war laut Baugrundgutachten 32 für die einzelnen Schichten nach den vorliegenden Archivergebnissen nicht möglich. Deswegen wurden diese mit empirischen Formeln auf Basis der neu durchgeführten Siebanalysen ermittelt. Die errechnete Durchlässigkeit liegt im Bereich von 10^-4 und 10^ Bei der Planung ist zu berücksichtigen, dass das Gelände innerhalb der Leveling- Grenze 34 vom Staat auf ein gleichmäßiges Niveau gebracht wird. Auch das Gelände im Bereich der zu planenden Regenwasserentwässerungsanlagen außerhalb dieser Grenze wird gelevelt. Die neue Geländeoberkante liegt bei +107,8 mnn und die Oberkante der Straßen bei +107,6 mnn. Hinzu kommen Bodenverbesserungen, wie der Einsatz von hydraulischen Bindemitteln im Bereich 106,1 mnn bis 106,5 mnn und das Einbringen eines Kiespolsters bei 106,5 mnn bis 107,1 mnn. 35 Grundwasserstände: Bei Feldarbeiten im Februar 2014 lag der angebohrte Grundwasserspiegel bei circa 1,2 m bis 4,4 m unter Geländeoberkante. Untersuchungen im September und Oktober 2012 ergaben Grundwasserstände von circa 1,5 bis 3,5 m unter Geländeoberkante. Weitere Messungen in der Zeit vom bis zeigten Grundwasserstände, die im Bereich von circa 103,9 mnn (im Süden) bis 107,4 mnn (im Norden) liegen. 36 Die Grundwasserstände sind sehr ungünstig, weil sehr hohe Grundwasserstände anstehen und es zu starken jahreszeitbedingten Schwankungen kommt. 32 Bodengutachten der Firma Geotechnical Consulting 33 Bodengutachten der Firma Geotechnical Consulting 34 Leveling wird im Folgenden die Oberflächennivellierung bezeichnen. 35 Projekthandbuch der Firma ASSMANN BERATEN + PLANEN 36 Bodengutachten der Firma Geotechnical Consulting 20

24 Die hohen Grundwasserstände wurden in Bereichen von Geländeeinschnitten gemessen. Im Zuge des Gelände-Levelings werden diese aufgefüllt. Damit verschiebt sich der Grundwasserabstand zur neuen Geländeoberkante. Die Messungen der Grundwasserstände im Norden von lediglich 0,5m unter der neuen Geländeoberkante sind in den weiteren Berechnungen zu vernachlässigen, da diese nur stellenweise im nordwestlichen Bereich außerhalb der Leveling-Grenze auftreten. Daher wird im Weiteren von einem Grundwasserstand von mindestens 1,5m unter Geländeoberkante ausgegangen. Festlegungen relevanter Bodenkennwerte 37 nach dem Bodengutachten: Durchlässigkeitsbeiwert k f = 10-5 (schlechtester Wert) Grundwasserstand 1,50 m unter Geländeoberkante Bemessungsregen Aus Mangel an Niederschlagsdaten für die betroffene Region werden die Regenspenden der nahe an der polnischen Grenze liegenden Stadt Frankfurt/Oder der Berechnung zu Grunde gelegt. 38 Für die Bemessung von Entwässerungsnetzen für Industrieflächen ohne Überflutungsprüfung 39 werden Regenspenden mit einer Wiederkehrzeit von 5 Jahren und einer Regendauer von 5,- 10-, oder 15 Minuten angesetzt, je nachdem welcher Versiegelungsgrad der Flächen und welche durchschnittliche Geländeneigung vorliegen. Sofern es für den Schutz der Gebäude und technischer Einrichtungen erforderlich ist, kann eine höhere Wiederkehrzeit gewählt werden. Die minimale Regendauer wird nach dem Arbeitsblatt DWA-A 118 bestimmt. Für Wrzesnia mit einer durchschnittlichen Geländeneigung unter 1 % und einem versiegelten Flächenanteil von über 50 % im Bereich der Leveling-Grenze ergibt sich eine Bemessungsregendauer von 10 Minuten. 37 Die Bodenkennwerte wurden dem Baugrundgutachten der Firma Geotechnical Consulting entnommen. 38 Siehe Anlage 2, Niederschlagshöhen und spenden nach KOSTRA-DWD 2000 für Frankfurt/Oder. 39 nach DIN EN 752, DIN

25 Abbildung 12: Minimale Regendauer (Quelle: Arbeitsblatt DWA-A 118) Für die Bemessung von dezentralen Versickerungsanlagen soll nach dem Arbeitsblatt DWA-A 138 eine Bemessungshäufigkeit beziehungsweise Versagenshäufigkeit von 5 Jahren angenommen werden. Die maßgebende Regendauer unterscheidet sich je nach Bewirtschaftungsart und muss teilweise iterativ bestimmt werden. 40 Bei der Bemessung von Regenrückhaltebecken wird nach dem Arbeitsblatt DWA-A 117 beim vereinfachten Verfahren 41 eine Versagenshäufigkeit von bis zu 10 Jahren angesetzt. Die Dauer des Bemessungsregens wird während der Bemessung schrittweise für das größte Speichervolumen bestimmt. 42 Es ist empfehlenswert, die Bestimmung des Bemessungsregens für definierte Wiederkehrzeiten bei Projekten von allen beteiligten Parteien abstimmen und festlegen zu lassen. So kann ein für das jeweilige Werk individuelles Sicherheitskonzept entwickelt werden, bei dem man aber die Richtlinien als Maßstab nicht unterschreiten darf. Auf diese Weise können Schäden durch Starkregen, also Überflutungen, abgesichert werden. Bei der Entwicklung des Sicherheitskonzepts müssen die Werte der im Werk produzierten Güter sowie der einzelnen Gebäude und Einrichtungen im ausgewogenen Verhältnis zum anvisierten Sicherheitsniveau des Überflutungsschutzes stehen. Dafür ist es aber auch erforderlich, Rücksprache mit der Versicherung des jeweiligen Kunden über die Bemessungswiederkehrzeiten für Niederschlag und Abfluss im Entwässerungsnetz zu halten. 40 Arbeitsblatt DWA-A Arbeitsblatt DWA-A Arbeitsblatt DWA-A

26 In dieser Arbeit wird jedoch mit den Empfehlungen der Arbeitsblätter der deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft gearbeitet Stoffliche Belastung des Regenwassers Die stoffliche Belastung ist zum einen von der Nutzung der in Rede stehenden Fläche und zum anderen von der gewählten Bewirtschaftungsvariante und der dazugehörigen Reinigungsart abhängig. 43 In diesem Abschnitt wird die Belastung des Regenwassers aus Flächen- und Luftverschmutzung erläutert 44. Die Einstufungen gelten für alle Bewirtschaftungsvarianten. Die Luftverschmutzung wird nach dem Merkblatt DWA- M 153 Tabelle 3 eingestuft. Der Typ L 4 beschreibt die Luftverschmutzung im Einflussbereich von Gewerbe und Industrie. Das hier aufgeführte Beispiel fällt genau hierunter, so dass für das gesamte Gebiet die Luftverschmutzung als stark eingestuft wird. Auch die Einstufung des Regenabflusses in Abhängigkeit von der Herkunftsfläche erfolgt nach diesem Merkblatt. Sämtliche konventionelle Dachflächen von Hallen und Gebäuden sowie Überdachungen werden Typ F2 zugeordnet, der Dach- und Terrassenflächen in Wohn- und Gewerbegebieten beinhaltet. Für begrünte Dachflächen ist der Typ F1 einschlägig. Für Flächen, wie das Umspannwerk, das Betriebsstofflager oder das Entsorgungszentrum mit kleinen Gebäuden und befestigten Flächen ist der Typ F5 Hofflächen in Gewerbe- und Industriegebieten maßgeblich. Stark beanspruchte Flächen, beispielsweise die Teststrecke oder Logistikflächen werden genauso wie flüssigkeitsdichte Flächen 45 dem Typ F7 (stärkste Verschmutzung) zugeordnet. Der Gehweg und die Werksumfahrung unterfallen dem Typ F 3, während die Werksstraßen und die Zufahrt zur Teststrecke, bei denen eine durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke von weniger als 600 Fahrzeu- 43 Merkblatt DWA M Die in Abhängigkeit stehenden Bewirtschaftungsvarianten folgen ab Seite 28. Ebenso die Gewässerpunkte, eventuelle Behandlungsmöglichkeiten sowie der dazugehörige Vergleich werden jeweils gesondert untersucht. 45 Fläche nach dem Wasserhaushaltsgesetz, beispielsweise ein Waschplatz für Autos. 23

27 gen 46 angesetzt ist, dem Typ F 4 zugeordnet werden. Die Gleisflächen erfasst Typ F5 (mittelstarke Verschmutzung). Die Freiflächen werden nicht nach ihrer Flächenverschmutzung eingestuft, da der mögliche Regenabfluss der Freiflächen nicht in die Entwässerungsanlage abgeführt wird, sondern direkt versickern soll Auswahl möglicher Varianten In diesem Abschnitt wird anhand der standortbezogenen Parameter überprüft, welche naturnahen Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen technisch möglich sind. Für die Flächenversickerung ist ein hoher Flächenbedarf erforderlich. Hierbei könnte möglicherweise auf die Erweiterungsfläche oder auf Flächen außerhalb des Grundstücks zurückgegriffen werden. Nach DWA-A 138 A.3 47 muss jedoch folgende Bedingung eingehalten werden, um hydrologisch sinnvolle Ergebnisse zu erhalten. k f 2 r D,n 10-7 Für den Standort Wrzesnia ergibt sich mit den Bemessungsregen mit einer Wiederkehrzeit von 5 Jahren (für dezentrale Versickerungsanlagen) und einer angenommenen Regendauer von 15 Minuten: = 3, Aufgrund der Bodenverhältnisse übersteigt die Niederschlagsintensität die vorhandene Versickerungsrate. 48 Diese Variante ist für den Standort folglich ausgeschlossen. Eine Regenwasserbewirtschaftung mit Hilfe einer Muldenversickerung wäre aufgrund des Durchlässigkeitsbeiwertes und des Grundwasserstandes von 1,5 Meter möglich. Das Arbeitsblatt DWA-A 138 setzt aber voraus, dass das Regenwasser einen Versickerungsweg von mindestens einem Meter durchfließen muss. Dies ist 46 Sellhorn Ingenieurgesellschaft, Bemessung Oberflächenbefestigung. 47 Arbeitsblatt DWA-A Arbeitsblatt DWA-A

28 bis zu einer maximalen Muldentiefe von 30cm gegeben. 49 Jedoch ist im aufgezeigten Beispiel aufgrund der Größe der undurchlässigen Flächen und der daraus resultierenden Regenwassermengen eine sehr große Versickerungsfläche vonnöten. Man müsste bei dieser Variante also versuchen, die Versiegelungsgrade zu minimieren, beispielsweise durch den Einsatz von Gründächern. Die platzsparenden Alternativen wie die Rigolen- oder Rohrversickerung können aufgrund des hohen Grundwasserspielgels nicht realisiert werden. Der Abstand zwischen Grabensohle (frostfrei) und höchstem Grundwasserstand müsste mindestens 1,50 bis 2,0 m betragen, damit das anfallende Wasser überhaupt versickern kann. 50 Dies ist bei einem Grundwasserstand von 1,5 m unter Geländeoberkante nicht gegeben. Beim Einsatz von Mulden-Rigolen-Systemen oder Versickerungsschächten gelten die gleichen Erwägungen bezüglich des Grundwasserstandes wie bei der Rigolen- oder Rohrversickerung. 51 Somit sind auch diese Verfahren nicht realisierbar. Im Ergebnis ist die Möglichkeit der Regenwasserbewirtschaftung durch dezentrale Versickerungsanlagen im engeren Sinne nur in Form einer Muldenversickerung durchführbar. Diese Form soll in Variante 1 Muldenversickerung auf dem Werksgelände zunächst mit konventionellen Dächern untersucht werden und sodann mit begrünten Dächern, um die Versickerungsflächen zu minimieren. Bei der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung im weiteren Sinn kommt noch die Möglichkeit, das Regenwasser in einem Kanalnetz oder offenen Gerinne zusammenzuführen und südlich der Grundstücksgrenze in einem Regenrückhaltebecken zeitweise zu speichern und anschließend an die umzulegenden Vorflutgräben weiterzuleiten, in Betracht. Damit kann das Regenwasser zwar nicht unmittelbar auf dem Gelände, aber zumindest in der Nähe in den Wasserkreislauf zurückgegeben werden. 49 Arbeitsblatt DWA-A

29 Die Möglichkeit des offenen Gerinnes wird in Variante 2 erörtert, während in Variante 3 statt des offenen Gerinnes ein konventionelles Kanalnetz verwendet wird. 4.3 Variante 1 - Muldenversickerung Bei der Muldenversickerung wird das anfallende Regenwasser von der angeschlossenen Fläche in die Mulde, eine begrünte Erdvertiefung, geleitet. In der Mulde ist eine kurzzeitige Speicherung des Niederschlagswassers möglich. Die Entleerung der Mulde wird durch Verdunstung und Versickerung erreicht. Dies muss innerhalb von 24 Stunden erfolgen. Um die Entleerungsdauer einzuhalten, ist die Tiefe auf 30cm begrenzt. 52 Abbildung 13: Muldenversickerung (Quelle: Durch die Oberbodenpassagen erfolgt eine Reinigung des Regenwassers, die in der Untersuchung der stofflichen Belastung zu berücksichtigen ist. 53 Der Flächenbedarf von Versickerungsmulden beträgt je nach Bodenbeschaffenheit bis zu 20% 54 der angeschlossenen undurchlässigen Fläche und ist somit sehr hoch. 52 Arbeitsblatt DWA-A Merkblatt DWA- M Arbeitsblatt DWA-A

30 Abbildung 14: Schmale Muldenversickerung zwischen Straße und Gehweg (Quelle: Schmale Mulden entlang der Verkehrsflächen könnten die Versickerung des anfallenden Regenwassers der Straßen auf dem Werksgelände gewährleisten. Die Freiflächen in der Nähe der Hallen und Gebäude könnten hingegen für großflächig angelegte Mulden zur Bewirtschaftung des Regenwassers von den jeweiligen Dächern dienen. Zusätzlich könnten diese Bereiche in der trockenen Jahreszeit als benutzbare Außenanlage den Mitarbeitern und Kunden zur Verfügung gestellt werden. Damit würde die Fläche der Versickerungsanlage nicht nur technisch genutzt. Es wäre denkbar, in den breiteren Mulden in der Nähe der Böschungsbereiche Sitzmöglichkeiten, beispielsweise aus Stein, anzuordnen und somit einen attraktiven Aufenthaltsbereich im Freien zu schaffen. Dafür sollten nach Möglichkeit Freiflächen genutzt werden, auf denen eine spätere Bebauung ausgeschlossen ist, zum Beispiel Flächen vor den Hallen oder zwischen Verkehrsflächen. Diese Ideen werden nachfolgend zu einem möglichen Entwässerungskonzept zusammengeführt Stoffliche Belastung bzw. Behandlungsmöglichkeiten Die stoffliche Belastung und die Vorbehandlungsmaßnahmen wurden auf Grundlage des Merkblattes ATV DVWK M 153, das Planungshilfen zum Umgang mit Regenwasserbehandlung enthält, untersucht. 27

31 Die Einteilung der Luft- und Flächenverschmutzung nach den jeweiligen Typen erfolgte bereits. 55 Vorliegend ist der Gewässertyp G 12 Grundwasser außerhalb von Trinkwassereinzugsgebieten einschlägig. Bei einer solchen Versickerungsmaßnahme kann ein sogenannter Durchgangswert dem Merkblatt ATV DWVK M 153 Tabelle 4a entnommen werden. Dieser ist abhängig von der Dicke der bewachsenen Oberbodenschicht. Hier ist eine Versickerung durch eine 30cm bewachsene Oberbodenschicht geplant, um eine möglichst effektive Reinigungswirkung zu erzielen. Die Berechnungen in Anlage 3 mit konventionellen Dächern bei Hallen und Gebäuden und in Anlage 4 mit begrünten Dächern zeigen, dass nahezu alle Regenwasserabflüsse in einer Mulde mit einer bewachsenen Oberbodenschicht aus 30cm versickert werden dürfen. Die Reinigung durch die Oberbodenschicht ist hier also ausreichend, um das Regenwasser dem Grundwasser zuzuführen. Lediglich das Regenwasser der Teststrecke, der Verladeflächen, der Outboundfläche, der Logistikflächen, der Dynamikfläche und der WHG-Flächen sind über Schmutzwasserleitungen der Kläranlage zuzuführen, wie auch das Arbeitsblatt der DWA empfiehlt. 56 Eine Reinigung ist hier nicht ist hier nicht möglich beziehungsweise wird in der Kläranlage durchgeführt. In der weiteren Untersuchung dieser Variante wird die Bemessung der Schmutzwasserleitungen für diese Flächen nicht berücksichtigt. Es ist davon auszugehen, dass für alle hier zu prüfenden Varianten das Regenwasser dieser Flächen zur Kläranlage geleitet werden muss und somit keine Schwierigkeiten in einem späteren Kostenvergleich entstehen. Für alle anderen Flächen kann und muss aber eine Dimensionierung der Versickerungsmulden vorgenommen werden Dimensionierung Die Dimensionierung der Versickerungsmulden ergibt sich nach dem Arbeitsblatt DWA-A 138 anhand folgender Formel: V= [(A u +A s ) x 10-7 x r d(n)- As x k f / 2] x D x 60 x f z 55 Siehe Abschnitt Merkblatt DWA- M

32 V Speichervolumen in m³ A u undurchlässige Fläche in m² A s Versickerungsfläche in m² r d(n) maßgebende Bemessungsregenspende in l/s*ha k f Durchlässigkeitsbeiwert der gesättigten Zone D Dauer Bemessungsregen in Minuten f z Zuschlagsfaktor gemäß Arbeitsblatt DWA-A 117 Die undurchlässige Fläche wird für jede versiegelte Fläche gesondert ermittelt und ergibt sich aus dem Produkt vom Abflussbeiwert und der Fläche des Einzugsgebietes. Der Abflussbeiwert ist abhängig von der Art der Versiegelung und kann der DIN entnommen werden. Die Größe der Versickerungsfläche entspricht ungefähr 20% der undurchlässigen Fläche. Im Zuge der Berechnungen wird diese dann reduziert, um eine möglichst platzsparende Muldenfläche zu erhalten. Beim Bemessungsregen wird, wie bereits erwähnt, für dezentrale Versickerungsanlagen eine Wiederkehrzeit von 5 Jahren angesetzt und die Dauer des Regens iterativ für das maximale Muldenvolumen bestimmt. Der Zuschlagsfaktor fz wird gemäß dem Arbeitsblatt DWA-A 117 wegen eines geringen Risikomaßes bezüglich einer möglichen Unterbemessung mit 1,2 angesetzt. Dieser Faktor sagt aus, dass nach dem einfachen Verfahren bemessene Volumen mit einer Wahrscheinlichkeit von 1% kleiner und mit einer Wahrscheinlichkeit von 99% größer sind als das Volumen, welches mit Hilfe der Langzeitsimulation ermittelt wird. Mit dem letztendlich gewählten Muldenvolumen können die Einstautiefe der Mulde und somit auch die Entleerungszeit bestimmt werden. Folgende Bedingungen müssen dabei eingehalten werden 57 : Einstauhöhe 30cm Entleerungszeit 24 Stunden Die Einstauhöhe muss beachtet werden, um einen Dauerstau in der Versickerungsmulde zu verhindern. Ein solcher Dauerstau würde zur Verschlickung und 57 Arbeitsblatt DWA-A

33 Verdichtung des Bodens führen und so die Versickerungsfähigkeit deutlich herabsenken. Die Dimensionierung der Versickerungsmulden ohne begrünte Dächer ist den Anlagen 5 bis 22 zu entnehmen. Der Lageplan (Anlage 23) gibt eine Übersicht des Automobilwerkes mit allen zu errichtenden Versickerungsmulden. Die Dimensionierung der Versickerungsmulden mit begrünten Dächern findet sich in den Anlagen 24 bis 41 wieder. Der dazugehörige Lageplan (Anlage 42) macht visuell deutlich, dass bei dieser Variante weniger Freiflächen in Anspruch genommen werden müssen. Technisch ergibt sich bei der Gegenüberstellung der Muldenflächen mit Gründächern einerseits und mit konventionellen Dächern andererseits folgendes Bild: Abbildung 15: Vergleich Versickerungsflächen mit und ohne Gründächern (siehe auch Anlage 43) Die Versickerungsflächen verkleinern sich beim Einsatz von begrünten Dächern auf ein Drittel. Dies verdeutlicht auch rechnerisch, wie durch zusätzliche Maßnah- 30

34 men die zu versickernde Regenwassermenge drastisch verringert werden kann. So kann auch in dicht besiedelten Gebieten eine Versickerung ermöglicht werden. Die Mulden der Verkehrswege wurden in beiden Varianten parallel zu den Straßen geplant und mit einer Breite von 1,0 bis 1,2 m sind diese relativ unauffällig. Alle anderen Mulden wurden in direkter Nähe zu den jeweiligen versiegelten Flächen angesiedelt, wobei sich die kleineren Versickerungsmulden eher im Hintergrund befinden und sehr dezent gestaltet werden sollten. Die großen Mulden vor den Hallen und großen Gebäuden sollen die zusätzliche Funktion eines Aufenthaltsortes erfüllen. Aus diesem Grunde könnten diese ansprechender bepflanzt und mit Sitzmöglichkeiten versehen werden. Die folgenden Bilder geben einen optischen Eindruck möglicher Gestaltungsvarianten. Abbildung 16: Versickerungsmulden, die gleichzeitig die Funktion eines Aufenthaltsortes erfüllen könnten (rot markiert) 31

35 Mögliche Lage der Versickerungsmulde Abbildung 17: Versickerungsmulde könnte im inneren Bereich eines weitläufig gestaltete Außenbereichs liegen (Quelle: Aufenthaltsbereich, welcher gleichzeitig als Versickerungsanlage ausgebaut wird Abbildung 18: Versickerungsmulde könnte im inneren Bereich eines weitläufig gestaltete Außenbereichs liegen (Quelle: Beim hier zu planenden Werk ist die Möglichkeit der Muldenversickerung mit beiden Dachvariationen gegeben und deswegen das Verhältnis von Kosten und Nutzen zu untersuchen. 32

36 4.3.3 Kosten Die Kostenschätzung setzt sich aus den Herstellungs- und Unterhaltungskosten für die Versickerungsmulden und gegebenenfalls für die Gründächer zusammen. Die folgende Tabelle zeigt die Kosten für die Variante 1 mit konventionellen Dächern auf: Abbildung 19: Kosten Muldenversickerung (siehe auch Anlage 44) Die Kosten belaufen sich für die Herstellung der Mulden auf knapp 2,5 Millionen Euro. Sie beinhalten jedoch nicht die Zuleitung von den versiegelten Flächen zu den Versickerungsmulden. Für die jährlichen Unterhaltungskosten (Wartung und Pflege) müssen circa Euro eingeplant werden. Die Lebensdauer dieser Anlagen beträgt ungefähr 50 Jahre Sieker Ingenieurgesellschaft mbh 33

37 Abbildung 20: Kosten Muldenversickerung (siehe auch Anlage 45) Mit dem Einsatz von Gründächern verringert sich die Größe der Mulden. Die Herstellungskosten für diese sinken um circa die Hälfte auf 1,2 Millionen Euro. Es kommen jedoch die Kosten für die Gründächer hinzu. Die Kosten der Herstellung dieser Gründächer belaufen sich auf knapp 23 Millionen Euro und stehen somit in keinem Verhältnis zu den daraus resultierenden Einsparungen. Auch die Unterhaltungskosten erhöhen sich um über 600% und steigen bedingt durch die Gründächer auf ungefähr Euro im Jahr an Zusammenfassung Nach der Untersuchung lässt sich festhalten, dass die Muldenversickerung eine durchaus attraktive Variante darstellt. Allerdings ist die Variante mit konventionellen Dächern aus Kostengesichtspunkten trotz größerer Versickerungsmulden zu bevorzugen. Der Einsatz von begrünten Dächern ist bei dem hohen Kostenaufwand nur sinnvoll, wenn die Gründächer noch anderweitig genutzt würden, beispielsweise als Dachterrasse oder zum Erreichen besserer Dämmwerte. Allerdings handelt es sich beim vorliegenden Beispiel um Fertigungshallen, bei denen die Dämmwirkung keine entscheidende Rolle spielt und eine Nutzung als Außen- 34

38 fläche unwahrscheinlich ist, weil bereits durch die Gestaltung der Versickerungsmulden genug Außenfläche für Mitarbeiter zu Verfügung gestellt werden können. Sicherlich ist es für ein Automobilwerk ungewöhnlich, so große Grünflächen auf dem Gelände zu haben. Sind für diese Flächen aber keine Bebauung geplant, ist es eine gute Möglichkeit, Freiflächen effektiv zu nutzen und so eine naturnahe Regenwasserbewirtschaftung mit der dadurch entstehenden Verbesserung der Aufenthaltsqualität zu verknüpfen. Es besteht die Chance, für Mitarbeiter und Kunden einen Aufenthaltsbereich zu gestalten, der die Arbeitsbedingungen maßgeblich verbessert und dem Kunden den Eindruck vermittelt, nachhaltig mit dem Rohstoff Wasser umzugehen. Hinzu kommt, dass die Variante der Muldenversickerung eine sehr naturnahe Form der Regenwasserbewirtschaftung ist und somit kaum in den natürlichen Wasserhaushalt eingreift. Lediglich das stark verschmutzte Wasser müsste über die Schmutzwasserleitungen zur Kläranlage geleitet werden und könnte nicht direkt auf dem Gelände in den Wasserkreislauf zurückgegeben werden. Einziges Problem dieser Variante könnten die stark schwankenden Grundwasserstände sein. Eine genaue Untersuchung der Grundwasserstände durch Versickerungsversuche im Bereich der Mulden ist deswegen dringend anzuraten. Gegebenfalls müssten die Mulden in Bereiche verlegt werden, in denen die Grundwasserstände deutlich tiefer liegen, beispielsweise auf dem südlichen Teil des Geländes. 4.4 Variante 2 Entwässerung durch offenes Gerinne Bei der zweiten Variante wird die Möglichkeit eines offenen Gerinnes, welches in zwei Strängen das anfallende Regenwasser in ein Regenrückhaltebecken außerhalb des Werksgeländes leitet, untersucht. In dem Regenrückhaltebecken wird das Regenwasser zwischengespeichert und je nach Kapazität zum nächsten Vorfluter geleitet.59 Es wird, wie in Variante 1, eine Planung mit konventionellen Dächern einerseits und eine mit begrünten Dächern andererseits durchgeführt. Das offene Gerinne soll trapezförmig mit einer gepflasterten Bruchsteinböschung und einer Sohle aus Sand oder Kies hergestellt werden. Um das Regenrückhaltebe- 59 Die Weiterleitung des Regenwassers zum Vorfluter ist nicht Bestandteil dieser Arbeit. 35