Urbane Regenwasserbewirtschaftung im Kontext des Klimawandels

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1 Urbane Regenwasserbewirtschaftung im Kontext des Klimawandels Referent Dipl.- Ing. (FH) Carsten Ludowig

2 Inhalt Einleitung... 2 Probleme der konventionellen Regenwasserableitung... 3 Maßnahmen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung... 9 Versickerung... 9 Konzeption unterschiedlicher Versickerungsanlagen und deren Funktionsweise Wasserspeicherung und Nutzung des Regenwassers im Rahmen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Kombinierte Regenwasser- Bewirtschaftungssysteme Perspektiven der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Perspektiven für die Landschaftsplanung an der Schnittstelle zwischen Natur und Technik Literaturverzeichnis Abbildungsverszeichnis

3 Einleitung Das Thema Regenwasserbewirtschaftung im urbanen Raum gewinnt angesichts der vorherrschenden Wetterextreme verbunden mit Starkregenereignissen immer mehr an Bedeutung. Hier werden die Auswirkungen eines Klimawandels sehr deutlich. Wir erkennen, dass die Ableitung der Niederschläge zeitweise zum Erliegen kommen. Sommerliche Hochwasser, nasse Keller und überflutete Straßen sind die Folge unzureichender Anpassung der ableitenden Systeme bei der Regenwasserbewirtschaftung im urbanen Raum. Durch eine Änderung der klimatischen Bedingungen kommt es vermehrt zu Regenereignissen, die große Wassermengen in kurzer Zeit liefern und darauf folgend vermehrt längere Trockenphasen, in denen eine Wasserunterversorgung zu beklagen ist. Wasserüberschuss und Wassermangel stellen uns hierbei auch angesichts der Temperaturentwicklung in unseren Städten vor neue Herausforderungen, um einerseits Überflutungen und feuchte Keller zu vermeiden und andererseits der Überhitzung der Innenstädte vorzubeugen. Diese Problematik ist im öffentlichen Bewusstsein gar nicht oder nur sehr wenig präsent, doch trotzdem sehr wichtig und eng mit der Regenwasserbewirtschaftung und dem sich ändernden Klima verknüpft. Es wird mittlerweile schon eine Menge auf dem Gebiet der Regenwasserbewirtschaftung im urbanen Raum (Blue-Green-Infrastructure), geforscht und experimentiert, es gibt jedoch noch viele offene Fragen, die noch beantwortet werden müssen. 2

4 Probleme der konventionellen Regenwasserableitung Stoffliche Belastung von Oberflächengewässern Durch die Einleitung von Niederschlagswasser, dass z.b. mit Kot, Schwermetallen, Kohlenwasserstoffen (PAK), Schmierstoffen, Salzen, sauerstoffzehrenden Stoffen, Nährstoffen, Stäuben usw. belastet ist, kommt es zu stofflichen Belastungen. Der Grad der Verschmutzung des abgeleiteten Niederschlagswassers variiert je nach Herkunftsfläche und örtlicher Situation sehr stark. Die Bandbreite reicht von nahezu unbelastet bis zu einer Verschmutzung, die vergleichbar mit häuslichem Abwasser ist. Die unbehandelte Einleitung von Regenwasserabflüssen in ein Gewässer kann zu erheblichen Gewässerbelastungen führen. Die Schmutzbelastung aus Niederschlagswasser ist heute höher als die aus der Summe der industriellen, gewerblichen und häuslichen Abwässer: hydraulische Belastungen Schädigung gewässertypischer Lebensgemeinschaften Hochwasserverschärfung. Regenwassereinleitungen aus Siedlungsgebieten belasten Fließgewässer auch in hydraulischer Hinsicht. Durch unnatürlich häufige und starke Einleitungen kann die gewässertypische Lebensgemeinschaft dauerhaft geschädigt werden. Abflussbeschleunigung: Der steile Anstieg der Abflussspitzen entsteht durch den direkten Zusammenhang zwischen der schnellen Ableitung der Abflüsse in Kanalsystemen und der damit verbundenen Erhöhung der Abflussspitzen im Gewässer (Abb. 1). Während die Versiegelung zu einem größeren Abflussvolumen führt, bewirkt die Ableitung ein schnelleres Abfließen und damit steilere Anstiege der Abflusswellen und höhere Abflussspitzen (Abb. 1). 3

5 Abb. 1: Einfluss des Versiegelungsgrades auf die Bildung der Abflusswelle in Gewässern (Quelle: Geiger/Dreiseitl) Überflutung Regenwasserkanalisationen werden gemäß den geltenden Vorschriften auf Niederschlagsereignisse ausgelegt, die statistisch gesehen ca. alle 2-5 Jahre auftreten. Für darüber hinausgehende Starkregen sind Kanalsysteme i.d.r. nicht ausgelegt. Eine Auslegung der Regenwasserkanalisation auf sehr intensive Starkregenereignisse wäre technisch möglich, jedoch wirtschaftlich kaum vertretbar. Probleme wie Gewässerbelastung oder Hochwasserverschärfung würden damit noch verstärkt. Kombinierte Lösungen zur Regenwasserbewirtschaftung können hier eine Lösung darstellen. 4

6 Schädigung der Biozönose 1 Um die erhöhten Abflussspitzen im Gewässer schadlos ableiten zu können, wurden in der Vergangenheit viele Gewässer hydraulisch geglättet, d.h. begradigt, Bewuchs entfernt und die Sohle sowie das Ufer befestigt, womit direkte, negative Einflüsse auf die Biozönose 2 verbunden sind. Störung des Wasserhaushalts durch Entwässerung Durch die Ableitung von Niederschlägen wird dem kleinen Wasserkreislauf, der für das städtische Klima der bedeutsamere ist, Wasser entzogen, das dann im Gesamtwasserhaushalt fehlt. Abb. 2: Kleiner und Großer Wasserkreislauf nach Kravcik (2007) 1 (Biozönose = Gemeinschaft von Organismen verschiedener Arten in einem abgrenzbaren Lebensraum (Biotop)) 5

7 Herabsetzung der Grundwasserneubildung Durch die Herabsetzung der Grundwasserneubildung wird die Speisung von Fließgewässern in Trockenzeiten herabgesetzt und die Verdunstung gegenüber der natürlichen Wasserbilanz reduziert. In Kombination mit der zunehmenden Flächenversiegelung hat eine überzogene Regenentwässerung einen beträchtlichen Anteil an der Aufheizung der Innenstädte. (Urbane-Hitze-Inseln = urban-heat-island-effect) Abb. 3: Schema der Grundwasserneubildung Ein weiteres sehr bedeutendes Problem des urbanen Raums, das sich aus der Ableitung der Niederschläge ergibt, ist die Herabsetzung der Verdunstung Durch die ständig fortschreitende Urbanisierung wird neben der Versickerung auch der Anteil der Verdunstung an der Jahreswasserbilanz reduziert. Dies ist in der geringeren Pflanzenbedeckung und dem Verlust an Bodenspeicher begründet. Damit steht gerade in Innenstadtgebieten, die durch höheren Energieverbrauch, Abstrahlung und Reflexion ohnehin einer höheren Hitzebelastung ausgesetzt sind, weniger Wasser für die Kühlung zur Verfügung. Der sogenannte Urban-Heat- Island- Effekt (Abb. 4) wird damit weiter verstärkt. 6

8 Abb. 4: Temperaturentwicklung im urbanen Raum Hitzeinseleffekt (Quelle: Sieker) Die Temperaturen liegen an einem Sonnentag im ländlichen Raum unter den Temperaturen des urbanen Raums. Je weiter man sich dem Stadtzentrum annähert, desto höhere Temperaturen werden gemessen. D.h. die Städte und hier insbesondere die Innenstadtbereiche, bilden Hitzeinseln mit Temperaturunterschieden zum ländlichen Raum von rund 7 C. In den begrünten Bereichen wie z.b den Parkanlagen fällt die Temperatur ab. Durch den Baumbestand und die vorhandenen unversiegelten Flächen stehen Verdunstungsflächen zur Verfügung, die mit ihrer Verdunstungsleistung einen Temperaturabfall erzeugen können. Natürlich trägt auch die Beschattung zur Kühlung bei. Ein ausgewachsener Baum verdunstet an einem Tag rund 400 l Wasser. Für die Erzeugung der Kühlleistung, die fünf ausgewachsene Bäume erzeugen, bräuchte man rechnerisch 159 l Öl. Wir Ingenieure und Planer sind also herausgefordert Lösungen zu finden, die zum einen Überflutungen vorsorgen und zum anderen das Stadtklima und die Freiraumqualität verbessern. 7

9 Das Kanalsystem anzupassen und zu optimieren wäre hier sicherlich nicht der richtige Weg. Umbaumaßnahmen kosten sehr viel Geld und es steht durch die starke Verdichtung durch Bebauung und Verkehrsflächen sehr wenig Platz zur Verfügung. Es muss berücksichtigt werden, dass wir zukünftig nicht nur zu viel Wasser haben werden, sondern auch zu wenig. Die Wechsel werden extremer! Hitzeund Trockenperioden wie im Jahr 2015 werden aufgrund klimatischer Veränderungen vielerorts zunehmen. Zum Schutz der Städte vor Überflutung und Hitzestress müssen besondere Anpassungen stattfinden, die zusätzlichen Speicherraum für Niederschlagswasser berücksichtigen und Lösungen, die durch vermehrte Verdunstung und eine stärkere Verschattung dem urbanen Hitzestress entgegenwirken. Das Grundprinzip der zukünftigen Regenwasserbewirtschaftung besteht aus dem Verdunsten, Versickern, Speichern und Nutzen des Wassers. Auch hierfür brauchen wir dann Flächen, auf denen das geschehen kann und die knapp sind. Diesen Herausforderungen können wir nur mit einer durchdachten dezentralen Regenwasserbewirtschaftung begegnen. Dezentrale Bewirtschaftung von Niederschlägen bedeutet das Niederschlagswasser dort zu bewirtschaften wo es anfällt und nach Möglichkeit dem natürlichen Wasserkreislauf wieder zuzuführen, um diesen damit aufrecht zu erhalten. Das Gegenteil von dezentral ist zentral, hier wird das Niederschlagswasser der Kanalisation zugeleitet und über diese abgeleitet. Eine Zwischenstufe ist die semizentrale Bewirtschaftung, bei der das Niederschlagswasser, z.b. in Regenrückhaltebecken aufgefangen wird oder der Speicherraumbewirtschaftung (Zisternen) im Kanalnetz zugeführt wird, um es zeitverzögert abzuleiten. 8

10 Maßnahmen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Das Konzept der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung umfasst eine große Vielzahl an technischen und nicht-technischen Maßnahmen und lässt sich in 6 wesentliche Gruppen einteilen. Bausteine der Regenwasserbewirtschaftung (Sieker, 2017) Versickerung Es gibt verschiedene Methoden das Regenwasser versickern zu lassen. Mulden-, Schacht- oder Rigolenversickerung, Mulden-Rigolen-Systeme, Regenwassernutzungsanlagen und Dachbegrünungen sind bereits seit vielen Jahren gängige Verfahren zur Regenwasserbewirtschaftung vor Ort. Vorrangiges Ziel dieser Systeme ist die Abflussvermeidung durch Versickerung und Rückhaltung sowie die Substitution (Ersatz) von Trinkwasser. 9

11 Neuere Technologien wie das Innodrain-System 3 oder "Intelligente Zisternen" stellen Weiterentwicklungen dieser Grundtechnologien dar. Zur Reinigung und Behandlung des verschmutzten Regenwassers sind alle Versickerungssysteme geeignet, bei der das Regenwasser eine belebte Bodenzone durchströmen muss. Die Behandlung von verschmutzten Regenwasserabflüssen ist ebenfalls eine wichtige Zielstellung. Als technische Lösungen sind hier z.b. auch Baum-Rigolen, Fassadenbegrünungen oder auch Anlagen zur adiabaten Kühlung 4 mit Regenwasser zu nennen. Nicht-technische Maßnahmen sind in erster Linie die Vermeidung von Versiegelungen bzw. die Entsiegelung von Flächen. Die wassersensitive Stadtentwicklung mit ihren vielfältigen Möglichkeiten wie z.b. der Schaffung von Rückhalte- und Wasserflächen ist eher eine planerische als eine technische Maßnahme. Die Flächengestaltung hat einen nicht unwesentlichen Einfluss auf die Abflüsse von Flächen. Um eine Reduktion der Niederschlagsabflüsse zu erreichen, können folgende Maßnahmen ergriffen werden: Minimierung der Flächenversiegelung bei Neubebauung Wasserdurchlässige Ausführung befestigter Flächen, z.b. mit wasserdurchlässigen Belägen oder Flächenbefestigungen Entsiegelung versiegelter Flächen. 3 Innodrain-System = Komplettsystem zur Drosselung, Rückhaltung, Behandlung und Versickerung der Regenwasserabflüsse von Straßen und Grundstücken 4 Adiabate Kühlung = thermodynamischer Vorgang, bei dem ein System von einem Zustand in einen anderen überführt wird, ohne Wärme mit seiner Umgebung auszutauschen. Synonym = wärmedicht. 10

12 Die einfachste Möglichkeit zur Verminderung von Regenabflüssen, besteht darin, Flächen erst gar nicht zu versiegeln. Bestandsflächen, die bereits versiegelt und an eine Kanalisation angeschlossen sind, könnten wo möglich entsiegelt werden. Durchlässige Pflasterbeläge Befestigte Flächen müssen nicht zwangsläufig vollständig versiegelt, d.h. wasserundurchlässig sein. Es gibt inzwischen zahlreiche verschiedene Arten von wasserdurchlässigen Pflasterbelägen. Zu unterscheiden sind Beläge mit wasserdurchlässigen Baustoffen (haufwerksporiger Beton) und solche, bei denen die Versickerung über die Fugen erfolgt (z.b. Rasenpflaster). Versickerung In vielen Fällen bietet es sich an, das anfallende Niederschlagswasser mit Hilfe dezentraler Versickerungsanlagen dem Grundwasser zuzuführen. Zur kurzzeitigen Speicherung des Regenwassers werden z.b. begrünte Mulden angelegt, in denen das Wasser versickern kann. Häufig ist eine für die vollständige Versickerung von Regenabflüssen erforderliche Durchlässigkeit des Bodens und des Untergrundes nicht möglich. Hier sind Lösungen mit einer Kombination von Speicherung, Versickerung und gedrosseltem Ablauf sinnvoll. Ein Mulden-Rigolen-System kann hier eine Lösung sein. Das durch die Mutterbodenpassage versickerte Niederschlagswasser wird in einem durchlässigen Rigolenkörper zwischengespeichert. Das Wasser kann in den anstehenden Boden versickern bzw. wird stark gedrosselt an ein Fließgewässer oder an die Entwässerungselemente abgegeben. Die Kombination des Mulden-Rigolen-Systems mit Rinnen, Gräben, Mulden und Teichen gibt einen großen Spielraum für ästhetische, städtebaulich anspruchsvolle Gestaltungsmöglichkeiten. Auch eine Kopplung mit Zisternen zur Regenwassernutzung ist möglich. 11

13 Versickerungsmaßnahmen gelten z.t. auch als Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen zur Flächenversiegelung nach Bundesnaturschutzgesetz und den Naturschutzgesetzen der Länder. Konzeption unterschiedlicher Versickerungsanlagen und deren Funktionsweise Flächenversickerung Bei der Flächenversickerung wird das anfallende Regenwasser von befestigten Flächen in benachbarte Grünflächen abgeleitet, wo es flächig versickert. Die Versickerung findet ohne wesentlichen Aufstau in dauerhaft begrünten Seitenbereichen bzw. teildurchlässigen befestigten Flächen (z.b. Sickerpflaster) statt. Sickerschächte Abb. 5: Sickerschacht 12

14 In einem Sickerschacht (meist aus Betonschachtteilen) wird das Regenwasser unterirdisch eingeleitet, kurzzeitig gespeichert und versickert. Die Versickerung erfolgt über eine wasserdurchlässige Schicht am Boden und seitlich im umgebenden Kiesbereich des Schachtes. Ein Vorteil besteht darin, dass kein Platzbedarf an der Oberfläche entsteht. Gegenüber der Rigole ist aber eine relativ große Einbautiefe zu beachten. Muldenversickerung Abb. 6: Versickerungsmulde Die Muldenversickerung ist eine dezentrale Versickerungsmaßnahme mit kurzzeitiger oberirdischer Speicherung des Regenwassers in dauerhaft begrünten Mulden. Das anfallende Regenwasser wird über oberirdische Rinnen einer Geländevertiefung (Mulde) zugeführt, deren Tiefe zwischen 20 und 30 cm beträgt. Die Entleerung der Mulde erfolgt durch zwei Prozesse: Versickerung und Verdunstung Die Versickerungsmulden können mit Zierrasen begrünt oder mit Bodendeckern bzw. mit Gehölzen und Stauden bepflanzt werden. 13

15 Rigolen Abb. 7: Rigole aus Fertigelementen (Quelle Graf 2017) Die Rohr- und Rigolenversickerungen sind unterirdische Versickerungsarten. Aufgrund der unterirdischen Zuführung des Wassers erfolgt keine Reinigung durch eine Oberbodenpassage. Rigolen dienen der Untergrundversickerung von Niederschlagswasser und können in Verbindung mit einer gedrosselten Ableitung auch bei schlechten durchlässigen Böden eingesetzt werden. Dies wird durch eine Zwischenspeicherung der Abflüsse im Porenvolumen des Füllmaterials erreicht. Die Rigolen- bzw. Rohrrigolenversickerung beansprucht durch ihre unterirdische Speicheranordnung keinen Platz an der Oberfläche. Trotzdem muss der unterirdische Speicherraum vorhanden sein. 14

16 Mulden-Rigolen-Elemente Abb. 8: Mulden-Rigolen-Versickerung Wie die Versickerungsmulden oder die Rigole ist auch das Mulden-Rigolen- Element eine unvernetzte, dezentrale Versickerungsmaßnahme. Im Vergleich zur Muldenversickerung wird zur kurzfristigen Speicherung von Regenwasser neben der oberirdisch angeordneten Mulde auch eine unterirdisch angeordnete Rigole verwendet. Die Rigole ist unterhalb der Mulde angeordnet und mit Kies, Kunststofffüllkörpern oder anderen Materialien gefüllt. Das Element Rigole wird dann zusätzlich zur reinen Muldenversickerung benötigt, wenn wegen geringer Platzverhältnisse oder mittlerer Versickerungseigenschaften der Böden eine reine Muldenversickerung nicht ausreicht. 15

17 Wasserspeicherung und Nutzung des Regenwassers im Rahmen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Regenwassernutzung Abb. 9: Regenwassernutzung (Quelle: Graf 2018) Bei der Regenwassernutzung wird der Niederschlagsabfluss meist von Dachflächen in Zisternen gesammelt und i. d. R. über Pumpen wieder entnommen. Die Nutzung des Regenwassers erfolgt im Haushalt z. B. zur Toilettenspülung, für die Waschmaschine oder zur Gartenbewässerung. Die mögliche Einsparung an Trinkwasser liegt bei bis zu 30 Litern pro Einwohner und Tag. Im gewerblichen Bereich bestehen weitere Anwendungsmöglichkeiten für die Regenwassernutzung als Brauchwasser. 16

18 Intelligente Zisterne Prinzip der Regenwasserzisterne Herkömmliche Regenwasserzisternen sammeln das Regenwasser vorzugsweise von Dachflächen und stellen es für vielfältige Nutzungsarten im häuslichen, öffentlichen oder gewerblichen Bereich bereit (bspw. Gartenbewässerung, Toilettenspülung, Waschmaschine, Gebäudekühlung, etc.). Diese sollen die Betriebskosten senken und zielgemäß möglichst gefüllt sein, um den Wasserbedarf abdecken zu können. Nachteilig ist es allerdings, dass bei Starkregen dann meist kein Speichervolumen zur Verfügung steht. Infolgedessen läuft die Zisterne unkontrolliert über, entlastet in den nächsten Vorfluter oder Kanal und kann ggfs. oberflächlich über Straßenabläufe in die Kanalisation gelangen. Prinzip der intelligenten Zisterne mit Wasserstandssensor Eine intelligente Zisterne wird auf der Basis von Niederschlagsvorhersagen rechtzeitig entleert, so dass Starkregenabflüsse zwischengepuffert werden können. Dadurch können die Regenwassermengen gezielt bewirtschaftet und Abflussspitzen im Vorfluter oder Kanal reduziert werden. Die Funktionsweise einer intelligenten Zisterne kann als Animation unter dem Link abgerufen werden. 17

19 Verdunstung Auf natürlichen, unversiegelten Flächen ist die Verdunstung neben dem Oberflächenabfluss (Ableitung) und der Versickerung eigentlich der primäre Pfad des Niederschlagswassers. Im Mittel verdunsten in der Bundesrepublik auf unversiegelten Flächen ca. 60% der Niederschläge. Wird ein möglich naturnaher Wasserhaushalt angestrebt, kommt der Verdunstung daher eine wichtige Bedeutung zu. Weitere Möglichkeiten der Verdunstung von Niederschlägen sind: Dachbegrünung Fassadenbegrünung Baum-Rigolen Wasserflächen. Mit diesen Systemen lassen sich, je nach Ausführung, deutlich höhere Verdunstungsanteile erzielen. Dachbegrünung Dachbegrünungen werden eingesetzt, um Niederschlagswasser auf den Dächern zurückzuhalten und den Anteil der Verdunstung im innerstädtischen Raum zu erhöhen. Dachgärten/Tiefgaragen Der intensiven Begrünung durch sogenannte Dachgärten, die auch auf Tiefgaragen eingerichtet werden kann, kommt eine besondere Bedeutung zu, da hier aus statischen Gründen meist dickere Schichtaufbauten möglich sind und somit ein großer Regenwasserrückhalt und hohe Verdunstungsraten erzielt werden können. Zusätzlich können die Abflüsse bzw. Überläufe von extensiven Dachbegrünungen hier aufgenommen werden, was deren wasserwirtschaftlichen Nutzen weiter verstärkt. Gestalterisch sind der intensiven Begrünung auf Tiefgaragen kaum Grenzen gesetzt. 18

20 Fassadenbegrünung Fassadenbegrünung an sich ist kein neues Thema, neu ist allerdings die Berücksichtigung der Fassadenbegrünung als Element der Regenwasserbewirtschaftung. Bei der Begrünung von Fassaden werden üblicherweise verschiedene Ausführungsvarianten unterschieden: bodengebundene Systeme, wobei zwischen Selbstklimmern und Gerüstkletterpflanzen differenziert wird und wandgebundene Systeme Aus Sicht der Regenwasserbewirtschaftung ist allerdings vielmehr von Bedeutung, ob und wie die Fassadenbegrünung mit Regenwasser bewässert wird. Bodengebundene Systeme werden ihren Wasserbedarf zumindest zum Teil aus den örtlich fallenden Niederschlägen decken. Wandgebundene Systeme werden dagegen häufig mit Trinkwasser bewässert. Teiche Unter Teichen als Bausteine eines Regenwassermanagements werden künstlich angelegte Wasserbecken verstanden, die eine deutlich höhere Verdunstungsleistung aufweisen als temporäre Wasserflächen und gestalterisch sehr attraktiv sein können um die Qualität von Wohnquartieren zu verbessern. Ableitung Sofern eine Ableitung im Rahmen eines Regenwasserbewirtschaftungskonzeptes überhaupt erforderlich ist, muss diese nicht immer unterirdisch und ungedrosselt erfolgen. Eine Ableitung des Regenwassers in offenen Gräben, Rinnen oder Mulden wird in Deutschland vorzugsweise zur Entwässerung außerörtlicher Straßen, Autobahnen und Landstraßen praktiziert. Innerhalb von Siedlungsgebieten ist dies dagegen eher seltener der Fall. 19

21 Offene Rinnen In offenen Rinnen erfolgt die Ableitung des Niederschlagswassers in einer Vertiefung an der Geländeoberfläche im freien Gefälle. Die Rinnen sind i.d.r. befestigt und können als Pflasterrinnen aus Beton- oder Natursteinen ausgeführt werden, als Rinnen aus Betonformsteinen oder als Kastenrinnen mit Abdeckung aus Beton oder Stahl. Ggf. ist auch eine unbefestigte Ausführung als einfache Rasenmulde möglich, wobei derartige Rinnen meist deutlich flacher (10-30 cm) sind als Straßen- oder Entwässerungsgräben. Im Unterschied zu Versickerungsmulden werden offene Rinnen aber immer mit einem Sohlgefälle angelegt. Gedrosselte Ableitung Ein wichtiger Baustein aller Regenwasserkonzepte ist die Rückhaltung von Niederschlagsabflüssen. Jede Rückhaltemaßnahme besteht dabei aus dem Retentionsspeicher (in Form von offenen oder geschlossen Becken, Rigolen, Zisternen, etc.) und der Drosseleinrichtung. Nur durch eine Drosselung wird der Retentionsspeicher auch aktiviert. Die Drosselung kann im einfachsten Fall durch einen verkleinerten Rohrquerschnitt (kleiner als der Zulauf) realisiert werden. In diesem Fall wird von einer Rohrdrossel gesprochen. Kombinierte Regenwasser- Bewirtschaftungssysteme Mulden-Rigolen-System (MRS) Das Mulden-Rigolen-System (MRS) bietet Speicherraum sowohl in der oberirdischen Mulde als auch in der unterirdischen Rigole. Diese sind über einen Überlauf direkt kurzgeschlossen. Durch die Vernetzung mehrerer Mulden-Rigolen-Elemente (MRE) wird der Anteil des Niederschlagsabflusses, der trotz der Zwischenspeicherung in Mulde und Rigole nicht versickert werden kann, gedrosselt abgeleitet. 20

22 Abb. 10: Mulden-Rigolen-System in Berlin-Rummelsburg (Quelle: Sieker 2018) Das Mulden-Rigolen-System ist damit eine Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahme und schließt die Lücke zwischen den reinen Versickerungsanlagen und den Ableitungssystemen. Tiefbeet-Rigolen Abb. 11:. Funktionsprinzip Tiefbeetrigole 21

23 Abb. 12: Tiefbeetrigole als Element der Parkraumgliederung (Quelle: Sieker 2018) Tiefbeet-Rigolen sind eine Sonderform des Mulden-Rigolen-Systems. Anstelle einer breitflächigen Mulde wird die Versickerungsanlage mit einer Betonrahmeneinfassung (Tiefbeet) hergestellt. Durch die Kombination des Tiefbeetes mit einer darunterliegenden Rigole aus Kunststoffkörpern wird eine besonders platzsparende Lösung erzielt. Wie das Mulden-Rigolen-System auch, handelt es sich beim Innodrain -System um ein kombiniertes lokales Versickerungs-Rückhalte-Ableitungssystem, das gerade bei schwierigeren Bodenverhältnissen zum Einsatz kommt. Es beinhaltet eine Versickerung, über die belebte Bodenzone und Rückhaltung mit gedrosselter Ableitung. Der Drosselabfluss kann je nach den Dimensionierungsergebnissen individuell eingestellt werden. Tiefbeet-Rigolen eigenen sich darüber hinaus auch als Verkehrsberuhigungsmaßnahme oder für die Straßenbegrünung. 22

24 Baum-Rigolen Abb. 13: Funktionsprinzip der Baumrigolen (Sieker 2018) Die Baum-Rigole besteht wie das Mulden-Rigolen-Element (MRE) aus einer Versickerungsfläche, die temporär eingestaut werden kann, und einer unterirdisch angelegten Rigole. Teile dieser Rigole werden als Wurzelraum für einen Baum genutzt. Diese Kombination ermöglicht es, die Verdunstungskomponente gegenüber des normalen MREs zu erhöhen. Gleichzeitig unterscheidet sich die Baum-Rigole vom herkömmlichen Straßenbaum auf Grund eines optimierten Wasserdargebots. Die Kombination von Bäumen mit Versickerungsanlagen kann in Abhängigkeit vom Anwendungsbereich in unterschiedlichen Technisierungsgraden erfolgen. Die Bandbreite reicht von mit Bäumen bepflanzten Mulden bis hin zur Baum- Rigole als konstruktive Anlage. Als Versickerungsraum steht in der Regel nur die Oberfläche der Baumscheibe zur Verfügung. Das Niederschlagswasser sickert durch den Wurzelraum des Bodens und kann dabei teilweise bereits vom Baum aufgenommen werden. 23

25 Auf Grund der Mächtigkeit des Wurzelraums ist die Sickerstrecke somit deutlich länger als bei einer Mulde, hat jedoch keinen vergleichbar hohen organischen Bodenanteil wie letztere. Unterhalb des Wurzelraums befindet sich im Optimalfall ein zum anstehenden Boden hin gedichtetes Reservoir, welches sich mit Sickerwasser füllt und durchwurzelbar ist. Dieses Reservoir stellt einen langfristigen Wasserspeicher für den Baum dar, der zu erhöhten Verdunstungsraten während warmer Trockenphasen führt. Sowohl der Wurzelraum als auch das Reservoir sollten von weiteren Kiesschüttungen umgeben sein, in die überschüssiges Sickerwasser eintreten und analog zu einer gängigen Kiesrigole dort versickern kann. In Abhängigkeit von der Versickerungsfähigkeit des anstehenden Bodens, kann dieser Teil der Rigole gedrosselt entleert werden. Über den Link ist es möglich, eine animierte Darstellung zur Funktionsweise von Baumrigolen abzurufen. Perspektiven der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Die Regenwasserbewirtschaftung einer Stadt stellt man sich wie ein komplexes Getriebe vor, in dem durch das Drehen eines Rädchens an einer anderen Stelle etwas passiert. Durch die Anlage von Versickerungsmulden wird das Niederschlagswasser zurückgehalten und nicht der Kanalisation zugeführt. Das wirkt sich dann in den Vorflutern und Flüssen aus, die weniger Wasser aufnehmen müssen, um es abzutransportieren, damit sinkt die Hochwasser- und Überflutungsgefahr. Durch das Bauen von Baumrigolen steigern wir die Verdunstung in den urbanen Räumen, die dadurch gekühlt werden. Durch die Beschattung heizen sich die Gebäude und Beläge nicht so schnell auf. Das Stadtklima wird erträglicher und der Hitzestress nimmt ab. 24

26 Durch Dachbegrünungen halten wir das NW zurück, so dass es zeitverzögert abgeleitet wird. Idealer Weise nicht in die Kanalisation. Dadurch fallen die Abflussmengen geringer aus und das Kanalnetz wird entlastet. Für die Nutzung des NW muss es in Speicheranlagen zwischengespeichert werden, um es dann bedarfsgerecht einer Nutzung zuzuführen. Sei es zu Beregnungszwecken oder um den sinkenden Wasserverbrauch der urbanen Bevölkerung und damit die Auswirkungen auf die Abwasserinfrastruktur auszugleichen. Fällt nicht mehr genug Wasser an, werden die Ablagerungen nicht hinreichend weitertransportiert. Die Aufenthaltszeit und Menge von Ablagerungen im Kanalsystem vergrößern sich so dass dann zusätzliche Schwallspülungen durchgeführt werden müssen. Das dafür benötigte Wasser kann dann z.b. aus Spülwasserbevorratungen stammen. Perspektiven für die Landschaftsplanung an der Schnittstelle zwischen Natur und Technik Die Abwasserwirtschaft ist wie schon beschrieben, ein komplexes System, an dem viele Fachplaner beteiligt werden müssen, um gute Ergebnisse zu erzielen. In der Stadtplanung ist das Thema Wasser nicht neu und wird unter dem Aspekt der Wohnumfeldverbesserung und Freiraumgestaltung eher unter den gestalterischen Gesichtspunkten betrachtet. Die Herausforderungen und auch enormen Potenziale der zukünftigen Wasserinfrastruktur werden wenig wahrgenommen. Beiträge der Siedlungswasserwirtschaft zu zukunftsfähigen Städten bleiben oft unbeachtet und werden von Planern und Architekten nicht aufgegriffen. Das zeigt sich an den wenigen realisierten Projekten, die es zu diesem Thema gibt. 25

27 Da die dezentrale Regenwasserbewirtschaftung nicht ohne den Freiraum, die Landschaft, den Boden und die Pflanzen auskommt, liegt hier ein breitgefächertes Arbeitsfeld für Landschafts-, Stadtplaner und ausführende Unternehmen des Garten- und Landschaftsbaus vor. Um das Thema der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung zu etablieren und voranzutreiben, müssen die vielen Fäden, die es zu dem Thema gibt, gebündelt und in die Hand genommen bzw. koordiniert werden. Diese Koordination kann von den Stadt- und Landschaftsplanern sowie den Ingenieuren des Landschaftsbaus übernommen werden, da hier die Schnittstelle zwischen Technik und Natur liegt. Wichtig ist eine interdiziplinäre Zusammenarbeit aller Gewerke, in allen Planungsphasen und eine frühzeitige Beteilligung bei der Erstellung städtebaulicher Konzepte und wasserwirtschaftlicher Maßnahmen. Nach dem Prinzip Jeder lernt von Jedem werden die Konzepte immer besser und zudem Kosteneinsparungen in der Regenwasserbewirtschaftung möglich sein. Darüber hinaus leisten wir einen großen Beitrag zur Verbesserung unseres urbanen und regionalen Klimas zum Schutz unserer Gewässer und unseres Wassers - der Grundlage allen Lebens. 26

28 Literaturverzeichnis (Difu), Deutsches Institut für Urbanistik ggmbh Wasserstrukturen für die zukunftsfähige Stadt. Berlin : s.n., Hüter, Hagen, et al Entwicklung und Bewertung von Maßnahmen zur Anpassung der urbanen Abwasserinfrastruktur an die Zukunft. Bbrlin : Deutsches Institut für Urbanistik ggmbh (Difu), Nickel, Darla Wasserversorgung und Abwasserentsorgung unter Veränderungsdruck. Berlin : Deutsches Institut für Urbanistik ggmbh (Difu), Pallasch, M., Post, M. und Geisler, D Stadtbäume der Zukunft Forschungsprojekt zur Entwicklung von Baum-Rigolen als Lösung für ein ausgeglichenes Stadtklima. GaLaBau. 2016, 8 und 9. Riechel, Mathias, Hüter, Hagen und Rouault, Pascale Klima- und Demografiezenarien für die urbane Abwasserentsorgung. Berlin : Deutsches Institut für Urbanistik ggmbh (Difu), Sieker, Heiko, et al Grün und Blau zusammen denken- das Kooperationsmodul. KW Korrespondenz Wasserwirtschaft. 2016, Bd. Jahrgang 9, Heft 5. Sieker [Online] ttp:// Wasser, Kompetenzzentrum Kuras. [Online] Abbildungsverszeichnis Abb. 1: Einfluss des Versiegelungsgrades auf die Bildung der Abflusswelle in Gewässern (Quelle: Geiger/Dreiseitl)... 4 Abb. 2: Kleiner und Großer Wasserkreislauf nach Kravcik (2007)... 5 Abb. 3: Schema der Grundwasserneubildung... 6 Abb. 4: Temperaturentwicklung im urbanen Raum Hitzeinseleffekt (Quelle: Sieker)... 7 Abb. 5: Sickerschacht Abb. 6: Versickerungsmulde Abb. 7: Rigole aus Fertigelementen (Quelle Graf 2017) Abb. 8: Mulden-Rigolen-Versickerung Abb. 9: Regenwassernutzung (Quelle: Graf 2018) Abb. 10: Mulden-Rigolen-System in Berlin-Rummelsburg (Quelle: Sieker 2018) Abb. 11:. Funktionsprinzip Tiefbeetrigole Abb. 12: Tiefbeetrigole als Element der Parkraumgliederung (Quelle: Sieker 2018) Abb. 13: Funktionsprinzip der Baumrigolen (Sieker 2018)