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Flächenpotenziale für dezentrale Versickerungsmaßnahmen (Umweltatlas)

Die negativen Auswirkungen klimawandelbedingter Wetterextreme sind besonders in Städten zu spüren. Hohe Flächenversiegelungsgrade und Bebauungsdichten verschärfen das Überflutungsrisiko durch Starkregen und die Bildung sommerlicher Hitzeinseln. Das Projekt AMAREX, kurz für "Anpassung des Managements von Regenwasser an Extremereignisse", untersucht Möglichkeiten zur Anpassung des Regenwassermanagements an die zunehmenden Extrembelastungen Starkregen und Trockenheit als Schlüsselbeitrag zur Klimafolgenanpassung. In diesem Rahmen wurden von den Berliner Wasserbetrieben Flächenpotentialkarten entwickelt, die durch die Verschneidung und Analyse öffentlich zugänglicher Daten, grundstücksscharfe Umsetzungspotentiale im Berliner Raum für unterschiedliche dezentrale Versickerungsmaßnahmen aufzeigt. Die Machbarkeitsanalyse von insgesamt sechs untersuchten Versickerungsmaßnahmen basiert auf geohydrologischen Gegebenheiten, die sich in der Versickerungsfähigkeit, Wasserdurchlässigkeit und dem einzuhaltendem Grundwasserflurabstand widerspiegeln, sowie für alle Versickerungsmaßnahmen allgemein geltende Planungshilfen. Allgemein geltende Planungshilfen: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen werden verschiedene Karten mit Bedingungen und Richtwerten aus geltenden Regelwerken, Richtlinien und Hinweisblättern in den allgemein geltenden Planungshilfen aufgeführt. Betrachtet wurden Abstandsregelungen zu Gebäudeflächen und Bäumen, bestehender Denkmalschutz, Wasserschutzzonen, Schutzgebiete und die Hangneigung. Diese ist für unterirdische Maßnahmen, wie Rigolen, vernachlässigbar. Eine Besonderheit bildet die vereinfachte Abschätzung des Verschmutzungsgrades oberflächig ablaufendem Niederschlagswassers von Verkehrs- und Gebäudeflächen nach geltendem Regelwerk. Die Betrachtung von Altlasten und unterirdisch liegenden Infrastrukturen wie Leitungsnetzen konnten in der Anlayse nicht aufgenommen werden. Versickerungsfähigkeit: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird die Versickerungsfähigkeit nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Die Karte der Versickerungsfähigkeit ist ein Verschnitt aus der Analyse der Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds und des Grundwasserflurabstands jeweils für alle untersuchten Versickerungsmaßnahmen. Die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds wird über die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht ab Geländeoberkante angegeben. Für unterschiedliche Versickerungsmaßnahmen sind unterschiedliche Mindestanforderungen an die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht festgelegt. Zusätzlich muss für die Umsetzung von dezentralen Versickerungsmaßnahmen ein 1 Meter Abstand von Maßnahmensohle bis Bemessungsgrundwasserstand eingehalten werden. Für die untersuchten Versickerungsmaßnahmen wurden Regeltiefen festgelegt, um die jeweiligen einzuhaltenden Flurabstände flächendeckend auszuwerten. Daten zum Bemessungsgrundwasserstand sind nur für das Panke- und Urstromtal und der Wasserschutzzone III vorhanden. Für die Hochflächen Berlins wurden andere Grundwasserflurabstandsdaten ausgewertet. Häufig auftretendes Schichtenwasser in den Hochflächen erschwert die Umsetzung von Versickerungsmaßnahmen kann jedoch nicht kartenbasiert dargestellt werden, aufgrund saisonaler und örtlicher Schwankungen. Wasserdurchlässigkeit: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds wird über die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht ab Geländeoberkante angegeben. Für unterschiedliche Versickerungsmaßnahmen sind unterschiedliche Mindestanforderungen an die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht festgelegt. Grundwasserflurabstand: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird der Grundwasserflurabstand nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Für die Umsetzung von dezentralen Versickerungsmaßnahmen muss ein 1 Meter Abstand von Maßnahmensohle bis Bemessungsgrundwasserstand eingehalten werden. Für die untersuchten Versickerungsmaßnahmen wurden Regeltiefen festgelegt, um die jeweiligen einzuhaltenden Flurabstände flächendeckend auszuwerten. Daten zum Bemessungsgrundwasserstand sind nur für das Panke- und Urstromtal und der Wasserschutzzone III vorhanden. Für die Hochflächen Berlins wurden andere Grundwasserflurabstandsdaten ausgewertet. Häufig auftretendes Schichtenwasser in den Hochflächen erschwert die Umsetzung von Versickerungsmaßnahmen kann jedoch nicht kartenbasiert dargestellt werden, aufgrund saisonaler und örtlicher Schwankungen.

Potenziale der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung

Die dezentrale Regenwasserbewirtschaftung (dRWB) ist ein zentraler Baustein der Klimafolgenanpassung. Berlin verfolgt in diesem Zusammenhang das Ziel "Schwammstadt" zu werden. Im Auftrag der Berliner Regenwasseragentur wurde durch das Büro gruppe F eine Methodik zur Erfassung von Potenzialen der dRWB auf Grundlage von öffentlich verfügbaren Daten entwickelt. Ziel ist es, Handlungsräume zu identifizieren, in denen Regenwasser lokal bewirtschaftet werden kann, anstatt es in die Kanalisation abzuleiten und somit die Abkopplung im Bestand voranzutreiben. Die Methodik und die daraus entstandenen Potenzialkarten können die Entwicklung von gesamtstädtischen Strategien zur Förderung von dRWB unterstützen und zur groben Ersteinschätzung von Versickerungs-, Abkopplungs- und Dachbegrünungspotenzialen dienen. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: https://regenwasseragentur.berlin/abkopplungspotenzialkarten/ Versickerungspotenzial Das Potenzial zur Versickerung von Regenwasser ergibt sich aus den naturräumlichen Gegebenheiten und planungsrelevanten Rahmenbedingungen. Bewertet werden u. a. die Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes, der Bemessungsgrundwasserstand (je nach Datenverfügbarkeit), das Vorhandensein eines Wasserschutzgebietes oder geschützter Biotope, die Hangneigung, der Denkmalschutz, der Abstand zu Gebäuden und die Verkehrsmenge bei Straßen. Altlasten(-verdachtsflächen) und Leitungen im Untergrund konnten nicht berücksichtigt werden, da die Daten nicht frei zugänglich sind. Die Karte kann zur groben Ersteinschätzung dienen, ist jedoch kein Ersatz für Vor-Ort Untersuchungen bzw. Fachplanungen. Für eine praxistaugliche Anwendung wurden drei Szenarien mit unterschiedlich eingestellten Eignungskriterien entwickelt. Es wurden die Flächen-, Mulden- und Rigolenversickerung sowie das Mulden-Rigolen-Element betrachtet. Wenn diese Maßnahmen nicht möglich sind, kommt das Mulden-Rigolen-System mit gedrosselter Ableitung zum Einsatz. Abkopplungspotenzial Die Karte verdeutlicht, an welchen Orten in Berlin die stadt- und naturräumlichen Gegebenheiten potenziell geeignet sind, um Maßnahmen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung umzusetzen und welcher Anteil einer an die Regen-/Mischwasserkanalisation angeschlossenen Fläche potenziell abgekoppelt werden kann. Hierbei wird das Abkopplungspotenzial der Versickerungsmaßnahme dargestellt, die den höchsten Effekt erzielt. Es wurden fünf Versickerungsmaßnahmen betrachtet. Aufgrund von nicht frei verfügbaren Datengrundlagen erfolgte die Berechnung auf Ebene der ISU5 Block-/Blockteilflächen und der Straßenabschnitte; Flurstücksgrenzen wurden nicht berücksichtigt. Die Karte kann zur groben Ersteinschätzung dienen, ist jedoch kein Ersatz für Vor-Ort Untersuchungen bzw. Fachplanungen. Es wurden z. B. keine Altlasten, Leitungen im Untergrund oder Flächennutzungen betrachtet. Für eine praxistaugliche Anwendung wurden drei Szenarien mit unterschiedlich eingestellten Eignungskriterien entwickelt. Sie basieren auf den gleichnamigen Versickerungspotenzialszenarien. Dachbegrünungspotenzial Besonders in dicht bebauten Stadtgebieten in denen Dachflächen einen beträchtlichen Anteil der Gesamtfläche einnehmen, können Gründächer einen wichtigen Baustein der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung darstellen. Die Ermittlung des Dachbegrünungspotenzials erfolgte im Wesentlichen über die Dachneigung. Die Einschätzung der Potenziale werden anhand einer Ampel-Systematik auf der Ebene von Dachteilflächen dargestellt. Flächen mit geringer Dachneigung und ohne Denkmalschutz wurden besser bewertet als denkmalgeschützte Flächen mit einer Dachneigung über 5°. Ausgeschlossen wurden Flächen mit vorhandener PV-/Solarthermie-Anlage und/oder Dachbegrünung sowie Kleinstflächen, da hier der Aufwand für die Umsetzung von Gründächern im Bestand als unrealistisch hoch eingeschätzt wird. Gründachpotenziale werden bei automatisierten Ermittlungsverfahren i.d.R. überschätzt. Wesentliche Aspekte, v.a. Informationen zur Gebäudestatik, sind nicht flächendeckend verfügbar und konnten auch bei der Gründachpotenzialkarte für Berlin nicht berücksichtigt werden. Die Karte kann zur groben Ersteinschätzung dienen, ist jedoch kein Ersatz für Vor-Ort Untersuchungen bzw. Fachplanungen.

Alternative Regenwassernutzung

In einem entwaesserungstechnisch zu erschliessenden Gewerbegebiet wird der natuerlich anstehende Bodenwasserhaushalt und der Regenabfluss der bebauten Flaechen durch ein Verbundsystem von Anlagen, die der Versickerung, Zwischenspeicherung und gedrosselten Ableitung dienen, so bewirtschaftet, dass Hochwasser vermieden, die Grundwasserneubildung und Niedrigwasserabfluesse erhoeht und die Gewaesserverschmutzung vermindert wird. Zur Anwendung kommt das 'Mulden-Rigolen-System'. Das Regenwasser wird oberflaechlich begruenten Mulden zugefuehrt, unter denen ein Netzwerk aus Kiesgraeben verlaeuft. Das in den Mulden vorgespeicherte Regenwasser versickert rasch durch die Mutterbodenschicht. Im Porenvolumen der Kiesfuellung werden staerkere Regenabfluesse gespeichert. Durch Vergroesserung des Speichervolumes bei geringer Versickerungsfaehigkeit des Bodens ist die Konzeption unabhaengig von der Bodenbeschaffenheit. Starkes Gelaendegefaelle laesst sich durch Kontrollschaechte im Netzwerk auffangen. Fuer Notueberlaeufe und fuer den Fall gefrorenen Bodens erhalten die Mulden einen direkten Ablauf in die Kiesrigolen. Waehrend ueblicherweise Kanalisationsnetze fuer einen Spitzenablauf von rd. 100 l/sxha bemessen werden, wird hier der Spitzenablauf eines unbebauten Gebietes von 2 bis 3 l/sxha erwartet. Die starke Verlangsamung und Vergleichmaessigung ermoeglicht die Nutzung des Regenabflusses als Brauchwasser. Die in den Regenabfluessen enthaltenen Schmutzstoffe werden durch die natuerliche Reinigungskraft des Bodens abgebaut oder unschaedlich zurueckgehalten. Die Kosten dieses Konzeptes entsprechen denen einer konventionellen Regenwasserbewirtschaftung.

Analytisches Begleitprogramm fuer die Versickerung von Niederschlagsabfluessen an einem Pilotprojekt bei kritischen Untergrundverhaeltnissen

Als Alternative zur konventionellen Regenwasserentsorgung wird gegenwaertig die gezielte Versickerung von Niederschlagsabfluessen vielerorts in die Praxis umgesetzt. Da in urbanen Ballungsgebieten oftmals kritische Standortvoraussetzungen des Untergrundes in Form von kuenstlichen Ablagerungen und Altlasten vorliegen, ist die Unbedenklichkeit einer Regenwasserversickerung aus der Sicht des Boden- und Grundwasserschutzes hier oftmals infrage gestellt und weitergehende Planungs- und Entscheidungshilfen erforderlich. Zur Klaerung dieser Frage begleitet das IfW an einem Pilotprojekt im Stadtgebiet von Dortmund durch ein spezielles hydrochemisches Monitoring-Programm die moeglichen Risiken einer Versickerung von Niederschlagsabfluessen auf derartig vorbelasteten Stadtflaechen.

Abwasserminimierung durch naturnahe Regenwasserbewirtschaftung - Anwendung von Mulden-Rigolen-Systemen zur Niederschlagswasserentsorgung in Gewerbe- und Siedlungsgebieten der Stadt Hennigsdorf

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Projekts war es, durch Erfassung der regionalen Verhältnisse in Bezug auf Hydrogeologie, Geographie und Infrastruktur die Ausgangsbedingungen für eine naturnahe Regenwasserbewirtschaftung (ökologische Stadtentwässerung mittels Mulden-Rigolen-System) für Hennigsdorf festzulegen und die Durchführbarkeit einer späteren AB-Maßnahme zur Realisierung der vorgeschlagenen Lösung zu untersuchen. Auf der Grundlage dieser Analyse und einer Standortauswahl (in Zusammenarbeit mit der Stadtverwaltung) sollte eine Konzeption zur Realisierung der ökologischen Stadtentwässerung erarbeitet werden. Fazit: Auf Grundlage der vorliegenden Ergebnisse könnten Versickerungsmulden an den ausgewiesenen Standorten bemessen und in den Straßenraum eingeordnet werden. Die bauseitige Realisierung wäre unproblematisch und im Rahmen oder unter Mitwirkung von AB-Maßnahmen möglich und sinnvoll.

Untersuchung und Weiterentwicklung der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung am Beispiel des Mulden-Rigolen-Systems in der Schuengelberg-Siedlung, Gelsenkirchen

Als Alternative zu den bisherigen konventionellen Entwaesserungssystemen fuer Niederschlagsabfluesse wurde das Mulden-Rigolen-System entwickelt. Dieses Entwaesserungssystem wirft in einigen Bereichen noch offene Fragen auf, die in diesem Projekt beantwortet werden sollen. Das Untersuchungsprogramm beinhaltet die Quantifizierung und Optimierung der bei der Planung des Entwaesserungskonzeptes gewaehlten Bemessungsansaetze. Weiterhin wird neben einer Funktionskontrolle der Anlagen untersucht, inwieweit sich langfristige qualitative Beeintraechtigungen fuer den Boden- und Grundwasserbereich ergeben koennen. Dabei steht die Reinigungs- und Rueckhaltekapazitaet der bewachsenen Bodenzone des Mulden-Rigolen-Systems im Vordergrund. Eine Beobachtung des Systembetriebes soll zur Festlegung von Kontroll-, Reinigungs- und Wartungsmassnahmen und -intervallen fuehren.

Betriebliche Optimierung eines Mulden-Rigolen-Systems am Beispiel des Neubaugebietes Hannover-Kronsberg

In Hannover entsteht das Wohngebiet Kronsberg fuer insgesamt ca. 6000 Einwohner. In diesem Neubaugebiet wird derzeit hinsichtlich der Regenwasserbewirtschaftung flaechendeckend ein naturnahes Konzept verwirklicht, bei dem das vor der Bebauung vorhandene natuerliche Abflussregime hinsichtlich der Grundwasserneubildung und des oberirdischen Abflusses weitestgehend auch nach der Bebauung erhalten bleiben soll. Mit der flaechendeckenden Anwendung des sogenannten Mulden-Rigolen-Systems soll erstmalig in einem Neubaugebiet dieser Groessenordnung demonstriert werden, dass unter Beibehaltung eines angemessenen Entwaesserungskomforts eine Bebauung nicht zwangslaeufig zu den bekannten wasserwirtschaftlichen und staedtebaulichen Nachteilen der Teilversiegelung des Bodens wie Hochwasserverschaerfung, Niedrigwasserverminderung und Gewaesserverschmutzung fuehren muss. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit soll durch ein Mess- und Bewirtschaftungsprogramm auf dem Kronsberg gezeigt werden, dass durch eine oertliche Feinregulierung und eine jahreszeitabhaengige Regulierung des Gesamtsystems eine - im Vergleich zum statischen Betrieb - weitergehende Annaeherung an das natuerliche Abflussregime erreicht werden kann. Hierbei kommt den Drosselorganen in den Schaechten des Mulden-Rigolen-Systems eine wichtige Funktion zu.

Naturnahe RW-bewirtschaftung in WSG'en unter besonderer Beruecksichtigung des Grundwasserschutzes

Qualitative Untersuchungen zur Beschreibung der Schadstoffstroeme bei der naturnahen RW-bewirtschaftung, Ermittlung des Schadstoffeintrages durch Versickerung im Mulden-Rigolen-System bzw. durch Abfliessen des dezentral gesammelten Niederschlagswassers unter Umgehung der Mutterbodenpassage ueber den Muldenablauf in die Rigole sowie der davon ausgehenden Gefaehrdung des Grundwassers; Betrachtungen der konservativen Ableitung und der Auswirkungen der unterschiedlichen Entwaesserungsverfahren auf den Wasserhaushalt, Nachweis eines ausreichendenen Gewaesserschutzes.

Naturnahe Regenwasserbewirtschaftung in den neuen Bundeslaendern durch Mulden-Rigolen-Systeme

Planerische und baupraktische Realisierung von Mulden-Rigolen-Systemen, Dimensionierung. Erarbeitung von Regionalkonzepten zur naturnahen Regenwasserentsorgung, Vergleich mit konventioneller Entwaesserung, wasserwirtschaftliche Bilanz, Kostenbilanz. Zusammenfassung der Erkenntnisse in Form eines Leitfadens.

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