Automatische Bewässerung öffentlicher Grünflächen
Vitales und leistungsfähiges Grün
von: Dipl.-Ing. Nikolai KendziaAngesichts zunehmender Trockenperioden und schrumpfender Personaldecke überlegen sich viele Kommunen, die Bewässerung ihrer Grünflächen zu automatisieren. Auf eine Zusatzbewässerung an Extremstandorten wie im Straßenbegleitgrün und bei Schaupflanzungen kann nicht verzichtet werden, auch wenn auf trockenheitsverträgliche Pflanzenauswahl geachtet wurde. Die Umstellung auf automatische Bewässerungssysteme setzt aber eine sorgfältige Planung, Einbau und Instandhaltung voraus. Auf den 44. Landespflegetagen wurde über das Forschungsprojekt "Standortangepasste Bewässerung öffentlicher Grünflächen als Beitrag zur Klimamäßigung im urbanen Lebensraum" in den Jahren 2008 bis 2011 an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) aber auch in Kommunen und dem Bayerischen Staatsbad Bad Brückenau berichtet.
Aus Erfahrung wird man klug
Können öffentliche Grünflächen mit einer automatischen Bewässerung sicher, zuverlässig, wassersparend und wirtschaftlich erhalten werden? Werden Arbeitszeit eingespart, die Wasserversorgung bedarfsgerecht gesteuert und Störungen vermieden? Die Vielfalt öffentlicher Grünflächen erfordert individuelle Bewässerungslösungen. Die Ansprüche gehen von einer Erhaltungsbewässerung bis zur optimalen Wasserversorgung von Schaupflanzungen. In niederschlagsreichen Regionen ist eine Zusatzbewässerung nicht nötig, wenn in trockenen Phasen braune Rasenflächen und Dürreschäden toleriert werden können. Allerdings werden Pflanzungen anfälliger für Krankheiten und Schädlinge. Auf der anderen Seite können optimal mit Wasser versorgte Grünflächen in ihrem Umfeld ein Kleinklima erzeugen, das durch niedrigere Temperatur und erhöhte Sauerstoffproduktion gekennzeichnet ist.
Der sparsame Umgang mit der lebenswichtigen Ressource Wasser ist nach dem europäischen Wasserhaushaltsgesetz § 5 verpflichtend. Gegenüber der herkömmlichen Bewässerung mit Gießwägen, Stativ- und Viereckregnern sowie dem Schlauch soll Wasser eingespart werden.
Automatische Bewässerungsanlagen können mit Hilfe einer computergestützten Steuerung helfen, Wasser und Arbeitszeit zu sparen. Die Hersteller bieten unterschiedliche Sensoren an, deren Genauigkeit von einer groben Abschätzung des Bewässerungsbedarfes bis hin zur konkreten Berechnung der tatsächlichen Evapotranspiration reicht. Der Abschaltpunkt der zusätzlichen Bewässerung durch die Sensortechnik muss auf den konkreten Bewässerungsbedarf der Pflanzung abgestimmt beziehungsweise geeicht werden. Die Innovation im Bereich der Messfühler in den Sensoren schreitet fort (Bimetall, TDR-Sonden, Wärmeleitfähigkeit, Unterdruck/Tensiometer, Stromleitfähigkeit, Turgordruck). Leider existieren in der Praxis noch zu wenige Anschlussmöglichkeiten an die Steuerungscomputer. Zudem besteht Forschungsbedarf hinsichtlich des Wasserverbrauches der Pflanzen und der Zuverlässigkeit der am Markt gängigen Technik. Die unterschiedlichen Voraussetzungen an den vielfältigen, öffentlichen Vegetationsflächen bedingen eine sorgfältige Auswahl geeigneter Bewässerungstechniken. Die oft weite Verteilung der zu bewässernden Flächen über das Gebiet der Städte und Kommunen, vorhandene Versorgungsleitungen, angrenzende Verkehrsflächen und Vandalismus müssen berücksichtigt werden. Betrieb und Überwachung müssen einfach und zeitsparend sein.
Für das Forschungsvorhaben wurden die an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) vorhandenen Grünflächen im Jahr 2008 zunächst erfasst, bewertet und Entwicklungsziele definiert. Die eingebauten Bewässerungsanlagen stammen von unterschiedlichen Herstellern und wenden auf den Vegetationstyp abgestimmte Bewässerungsverfahren an. Die Steuerung erfolgt entweder über 220 V oder Batteriebetrieb. Die eingesetzte Sensortechnik reicht vom einfachen Regenmesser über Bodenfeuchtefühler bis zur Wetterstation. Bei der Planung der zum Teil über zehn Jahre alten Anlagen wurde auf Herstellerangaben und praktische Erfahrungen vertraut. Die einzelnen Versuchsparzellen sind, bis auf vier Parzellen des Bewässerungsversuches aus dem Jahre 2005, bezüglich Lage und Bepflanzung nicht miteinander vergleichbar. Die Ergebnisse dokumentieren Auffälligkeiten beim Betrieb und Veränderungen über den Versuchszeitraum.
Wasser zielgerichtet ausbringen
In Regionen mit einem durchschnittlichen Jahresniederschlag von 550 Millimeter und bei durchschnittlichen Bodenverhältnissen benötigen Grünflächen etwa 100 Liter pro Quadratmeter zusätzliche Bewässerung in den Sommermonaten Juli und August (ÖWAV). Stauden- und Gehölzpflanzungen an der LWG bekamen in den letzten Jahren zwischen 174 Millimeter und 320 Millimeter natürlichen Niederschlag während der Vegetationsperiode. Eine Zusatzbewässerung von 200 Liter pro Quadratmeter pro Jahr erwies sich als optimal.
Als Grundeinstellung für die Bewässerungsanlagen an der LWG wurde für Stauden und Gehölzflächen eine wöchentliche Wassergabe von 25 Litern pro Quadratmeter beziehungsweise von 30 Litern pro Quadratmeter für Rasenflächen vorgenommen. Letztere wurde meist auf zwei Bewässerungsgänge aufgeteilt, da die Höhe der einzelnen Bewässerungsgabe auf die Bodenart abgestimmt werden sollte. Eine unmittelbare Messung des im Boden verfügbaren Wassers ist zum Beispiel über die Saugspannung in einem Tensiometer möglich. Auf dem Markt sind Produkte erhältlich, die aber den Anforderungen der Praxis bezüglich Zuverlässigkeit und Robustheit im Freiraum oder in der Landwirtschaft nur unzureichend genügen (Hageneder).
Die auf dem Markt befindlichen Steuergeräte bieten allenfalls Anschlussplätze für zwei Sensoren. Der Anschluss von Wetterstationen an allen Grünflächen ist, im Vergleich zur erzielenden Wasserersparnis, bei den derzeitigen Wasserpreisen zu teuer. Eine Neuprogrammierung nach den Wetterbeobachtungen durch das Pflegepersonal kann wirtschaftlich nur erfolgen, wenn nicht jeder Steuerungscomputer einzeln und vor Ort eingestellt werden muss. Zentrale Steuerungssysteme sind deshalb für die öffentliche Hand erste Wahl.
Der Bewässerungsversuch in der Abteilung Landespflege zeigt, dass die größte Wasserersparnis mit dem Bodenfeuchtefühler der Firma Gardena zu erzielen war.
Der visuelle Eindruck und die Vitalität der manuell bewässerten Parzelle sowie aller Parzellen im Jahr 2009 waren ungenügend. Spitzengaben, wie im Jahr 2008 bei der Versuchsparzelle Hunter, sind Wasserverschwendung und führen auch optisch nicht zu einem besseren Aussehen. Die Regensensoren, welche die Anlagen bei natürlichem Niederschlag abschalten, verhinderten zuverlässig einen höheren Wasserverbrauch, der im Bewässerungszeitraum von 25 Wochen bei 1125 Millimeter gelegen hätte.
Völlig autark ermittelt die Anlage der Firma Hunter am Technikzentrum ihr Bewässerungsprogramm aus den Wetterdaten einer sogenannten ET-Station. Diese berechnet die tatsächliche Evapotranspiration aus Temperatur, Niederschlag, Sonneneinstrahlung, Pflanzentyp, Wuchsstadium, Boden und Exposition. Nachdem ein defektes Gerät im Jahr 2008 ausgetauscht worden war, lieferte das System eher großzügige Wassergaben, insbesondere für die Rasenflächen.
Die Bepflanzung wurde in den letzten Jahren sehr zuverlässig bewässert.
Automatische Bewässerungsanlagen sparen nicht von sich aus Wasser. Sie bringen die beabsichtigte Wassermenge vollständig und insbesondere bei Tropfleitungen auch bodennah aus. Vom starren Bewässerungsprogramm, wird nur abgewichen, wenn Sensortechnik im Einsatz ist, beziehungsweise eine Neuprogrammierung, etwa eine jahreszeitliche Anpassung durch den Betreiber, erfolgt.
Wasserverteilung
Bei der Messung der Wasserverteilung auf Vegetationsflächen werden Regenmesser nach DIN EN 12484-5 gleichmäßig über die bewässerte Fläche verteilt. Nach einer bestimmten Laufzeit der Bewässerungsanlage wird der Behälterinhalt abgelesen und die Gleichmäßigkeit der Wasserverteilung nach Christiansen (CU-Wert) berechnet (Bild 1). Die Summe der Abweichungen der einzelnen Messungen (Behälterinhalte) vom Mittelwert wird dabei ins Verhältnis zu dem Mittelwert der Messung gesetzt.
Die Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (FLL) fordert eine gleichmäßige Verteilung der Wassergabe von mindestens 75 Prozent. Die DIN 18035-2 fordert für Sportplätze sogar einen CU-Wert von über 80 Prozent. Messungen auf ausgewählten Rasenflächen der LWG ergaben, dass ein Großteil der Flächen nur 60 Prozent erreicht. Nur eine rechteckige Fläche mit Multistrahlregnern erreichte 80 Prozent. Regenschatten durch unterschiedlich hohe Pflanzen und unregelmäßiger Flächenzuschnitt sowie Geländeneigung führen zur ungleichmäßigen Wasserverteilung. Dies wirkt sich auf unserem Standort mit relativ hohen Wassergaben nicht auf die Vitalität der Pflanzen aus. Allerdings führt diese Ungenauigkeit zur Wasserverschwendung, da ja die unterversorgten Bereiche länger bewässert werden müssen, um durchdringend durchfeuchtet zu werden. Was wiederum bedeutet, dass die restlichen Flächen überbewässert werden.
Bei der Planung und später bei der Abnahme sollte dieses Kriterium überprüft werden. Maßgeblich wird die Wasserverteilung durch die Anordnung der Regner (Regnerverband) beeinflusst. Vergrößert man die Regnerabstände über die Kopf-zu-Kopf-Anordnung entsprechend ihrer Wurfweiten hinaus, so verschlechtert sich der CU-Wert. Eine Überdeckung von 80 Prozent ist meistens noch akzeptabel, sollte aber nicht in trockenen Gebieten unter 500 Millimeter/Jahr und bei sehr durchlässigem Boden, etwa dem Drainschichtaufbau von Sportplätzen, angewendet werden.
Betrieb
An der LWG traten in den Versuchsjahren immer wieder Störungen bei den unterschiedlichen Anlagen auf, wobei die Produkte aller Hersteller betroffen waren. Zumeist waren es keine Materialmängel, die durch die Produktion selbst verursacht waren. Ein Zusammenhang von auftretenden Störungen mit dem Alter der eingebauten Anlagen auf dem Gelände der LWG ist nicht zu erkennen. Viele Schäden treten überraschend auf und sind überwiegend auf verschmutztes Wasser aus der eigenen Zisterne, die maroden Leitungen und Versäumnisse beim Einbau zurückzuführen. Zum Teil wurden die Wartungsintervalle, wie sie die "Empfehlungen für die Planung, Installation und Instandhaltung von Bewässerungsanlagen in Vegetationsflächen" der FLL fordern, nicht eingehalten. Zu kleine Wartungsschächte haben den Zugang zum Filter verhindert oder ließen einen wasserdichten Einbau nicht zu. Filter- und Druckminderbauteile zeigten fünf Jahre nach Einbau erste Verschleißerscheinungen. Ein häufig aufgetretenes Problem sind hängende Magnetventile, die sich meist nach mehrmaligem manuellen Öffnen und Schließen sowie einer Säuberung funktionstüchtig zeigten. Wiederholt mussten Mikrosprühdüsen auf Stativen ausgetauscht werden, die durch Pflege und Publikumsverkehr beschädigt wurden. Einwandfrei, bis auf zwei defekte Magnetspulen im Jahr 2011, funktionierten die Bewässerungsanlagen des Bewässerungsversuches aus dem Jahr 2005, da für diesen Gartenteil eine zusätzliche Vorfilterung des Wassers eingebaut ist und die Versuchsparzellen abseits von Verkehrsflächen liegen.
Die Wartung der automatischen Bewässerungsanlagen im Jahr 2011 kostete die Mitarbeiter des Versuchsbetriebes der Abteilung Landespflege 174,75 Arbeitsstunden. Der Betriebsleiter bedauerte, dass dafür höher qualifiziertes Personal abgezogen werden musste, als für die Gießarbeit von Hand vonnöten ist. Rechnet man die Arbeitszeit auf die Größe der bewässerten Flächen um, so liegt der Wert für die per Hand bewässerten Grünflächen über dem der automatisch bewässerten.
Der geringe Unterschied liegt in der Vielzahl unterschiedlicher Anlagentypen begründet, die den Studierenden der Fach- und Technikerschule zu Demonstrationszwecken dienen sollen. Die Herstellervielfalt bedingt ein großes Ersatzteillager. Zudem rächten sich Planungsfehler zum Beispiel beim Einbau eines Vorfilters am Technikzentrum, die zum Umbau von bestehenden Anlagen führten. Im Jahr 2011 wurde ein größerer Schacht für obengenannten Filter eingebaut, der eine Entnahme im Winter sowie den spannungsfreien und dichten Einbau im Frühjahr ermöglicht.
Bayerisches Staatsbad Bad Brückenau
Eine Umsetzung der bisherigen Untersuchungsergebnisse fand bei der Bewässerung des Kurparks im Bayerischen Staatsbad Bad Brückenau mit Erfolg statt. Die Arbeiten wurden von der Firma Stock, Mommenheim bei Mainz mit Produkten der Firma Rainbird ausgeführt.
Herausragendes Merkmal der Planung ist eine Zentralsteuerung der Bewässerung des gesamten Parks über Decoder. Die einzelnen "Telefonadressen" der Ventilgruppen erlauben eine Fernüberwachung durch die eingesetzte Software "Site Control" auf einem eigens aufgestellten Rechner im Büro der Kurgärtnerei. Über eine Online-Verbindung kann die Installationsfirma den Anwender unterstützen und direkt in die Programmierung eingreifen. Eine intelligente Steuerung der zwei Grundfos-Pumpen erlaubt es, die Bewässerungskreise je nach verfügbarer Wassermenge zusammenzufassen und die Bewässerungszeiten zu minimieren.
Die Bauzeit für die zwei Hektar große Anlage betrug drei Monate. Ende Juni erfolgte die eine förmliche Abnahme mit Übergabe der Bedienungsanleitungen, Ausführungspläne und einer ausführlichen Einweisung.
Durch konsequente Projektüberwachung, Teilrechnungen und Kostenkontrolle durch die Kurverwaltung wurde die ursprüngliche Angebotssumme nicht überschritten. Eine erste Rücksprache mit den zuständigen Gärtnern ergab eine sehr positive Einschätzung, wenngleich der Aufwand zur Einarbeitung in die Computersteuerung sehr hoch ist. Mit der zusätzlichen Bewässerung verlängerte sich die Vegetationszeit der Wechselbepflanzung. Im trockenen Frühjahr 2011 konnten auch die steilen Rasenschanzen am Fürstenhof grün gehalten werden (Bild 2). Eingebaut wurden dort die Getrieberegner der Serie 3504 und 5004. Eine Messung der Gleichförmigkeit der Wasserverteilung auf diesen gegeneinander geneigten Rasenflächen durch die Firma IBW-Thon ergab, dass ein CU-Wert von 60 Prozent erreicht werden konnte, allerdings bei unzulässig hoher Windgeschwindigkeit bei der Messung.
Die Investition in die Beregnungsanlage trug dazu bei, die Attraktivität und den Erholungswert des Kurparks in Bad Brückenau zusätzlich zu steigern.
Hinweise für die Praxis
Um gut versorgte, repräsentative Grünflächen zu erhalten und auch, um Arbeitszeit mit automatischen Bewässerungsanlagen einzusparen, sind folgende Dinge zu beachten: Die Planung sollte durch Fachplaner und -firmen erfolgen. Auf handwerklich einwandfreie Ausführung ist zu achten. Nutzen Sie das Know-how von spezialisierten Fachfirmen mit entsprechenden Referenzen. Die Schulung eigener Mitarbeiter ist unverzichtbar. Die Gärtner, die die Anlagen betreuen, sollten technisches Interesse zeigen und gegenüber dem neuen Pflegeverfahren aufgeschlossen sein. Eine Stellvertreterregelung für die Instandhaltung der Bewässerungsanlagen ist zu treffen. Eine Fremdvergabe an Dienstleister könnte interessant sein, die sich als "Bewässerungsmanager" um den Betrieb und die Wartung kümmern.
Die "Empfehlungen für die Planung, Installation und Instandhaltung von Bewässerungsanlagen in Vegetationsflächen" der Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau e. V. (FLL) fassen die wichtigsten Fakten zusammen, die für zuverlässig funktionierende Bewässerungssysteme ausschlaggebend sind. Einer der Ausgangspunkte hierfür ist die Wasserbereitstellung. Die Qualität des Wassers, Leistung (Druck und Menge) und Leitungssystem müssen überprüft werden. Während des Betriebes sind Wartungsintervalle einzuhalten, wie das Reinigen der Filter und das Betätigen der Absperrhähne.
Zur Überwachung der Bewässerungsanlage sind Zentralsteuerungen für die öffentliche Hand die sinnvollste Lösung. Sie ermöglichen es, die Steuercomputer von einem Arbeitsplatz aus einzustellen und das Leitungsnetz sowie die Regner und Tropfrohre auf Wasserverluste zu kontrollieren. Die Kommunikation kann dabei über Funk, Modem oder Standleitung erfolgen. Ein Zentralrechner mit Software oder ein Zugang zum Steuerungsprogramm im Internet sind erforderlich, um etwa Leckagen über die Durchflussmengen elektronischer Wasserzähler aufzuspüren. Lange Fahrstrecken und Fahrzeiten und damit zusätzliche Arbeitskosten können somit vermieden werden. Bei der Beschaffung ist auf die Aktualisierung und Unterstützung beim Einsatz der Steuerungs-Software (Hotline) zu achten.
Nicht jede Pflanzung muss bewässert werden! Etablierte Strauch und Baumpflanzungen müssen ab einem gewissen Alter und Größe nicht mehr gegossen werden. In niederschlagsreichen Gegenden ist eine zusätzliche Bewässerung, abgesehen von Wechselgrün, Kübelpflanzen und Rasenflächen in der Regel nicht nötig. Sollen wertvolle Pflanzungen ihrer ökologischen und repräsentativen Funktion dauerhaft gerecht werden, sind automatische Bewässerungsanlagen sicher eine Investition wert.
Dieser Artikel basiert auf Versuchsergebnissen der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau, Veitshöchheim, die der Autor am 16. Februar 2012 bei den 44. Veitshöchheimer Landespflegetagen vorgestellt hat. Einen Kurzbericht über diese GaLaBau-Fachtagung finden Sie auch unter: www.lwg.bayern.de/landespflege".
Literatur
DIN EN 12484-5: Bewässerungsverfahren, Automatische Rasenbewässerungssysteme, Teil 5: Prüfverfahren. Ausgabe 12/2002; Beuth, Berlin.
DIN 18035-2: Sportplätze Teil 2: Bewässerung. Ausgabe 06/2003; Beuth, Berlin.
Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. (FLL): Empfehlungen für die Planung, Installation und Instandhaltung von Bewässerungsanlagen in Vegetationsflächen. 2010.
Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts, Wasserhaushaltsgesetz (WHG) gültig ab 14.10.2011.
Hageneder, F. M.: Optimierung der Bewässerungssteuerung für den Freilandgemüseanbau im Knoblauchsland und Niederbayern, Zwischenbericht 2010.
LWG Veitshöchheim, Fürth. 2010.
ÖWAV (Hrsg.): Empfehlungen für Bewässerungswasser. 2., überarb. Aufl. Arbeitsbehelf Nr. 11. Österr. Wasser- und Abfallwirtschaftsverband. 2003.