Hitze und Starkregen bändigen durch Regenwassermanagement

Sponge city, die Stadt als Schwamm

von:
Regenwassermanagement Flutungsflächen
1 Frankfurt am Main, Europaviertel West. Baumquartiere in Kombination mit Sickermulden verbessern das Stadtklima und mindern die Überflutungsgefahr. Der Oberflächenabfluss von Verkehrsflächen versickert und verdunstet hier. Zusätzlich könnte das Regenwasser von Dachflächen, um die Verdunstungsrate zu erhöhen, in unterirdischen Speichern gesammelt und auf den Dächern an trockenen Tagen zur Verdunstung gebracht werden. Foto: König

Unsere Städte leiden mittlerweile abwechselnd unter Starkregen und Hitze, wo offene Wasserflächen und Begrünung weichen mussten. Der Klimawandel wird diesen Effekt noch verstärken. Nun geht es darum, durch Regenwassermanagement Lösungen zu entwickeln, die in den Städten Überflutungsgefahren mindern und zugleich Lebensqualität steigern.

Das Ideal wäre, der natürlichen standortbezogenen Wasserbilanz aus Niederschlag, Verdunstung, Versickerung und oberflächigem Abfluss so nahe zu kommen, dass eine unterirdische Ableitung in Rohren und Kanälen nicht erforderlich ist. Damit lassen sich im sprichwörtlichen Sinne "zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen": Die urbanen Sturzfluten werden in vielen öffentlichen und privaten Rückhaltezonen gepuffert. Und eine hohe Verdunstungsrate kühlt die sommerlichen Temperaturen auf das Niveau des Umlandes ab. In Anbetracht der Kapazität zur Wasseraufnahme und -abgabe ist der Schwamm das Vorbild.

Was ist Gewässern zumutbar?

Historisch gesehen war Stadtplanung immer wasserorientiert. Alle Metropolen sind Beispiele dafür - sie liegen an Flüssen. Kriterien für die Wahl des Ortes zu Beginn unserer Zivilisation waren Trinkwasser, gewerblich nutzbares Wasser, Verkehrswege und Schutz beziehungsweise Verteidigung. In den vergangenen Jahrhunderten führten Wirtschaftlichkeit und Hygiene dazu, dass die Trinkwasserversorgung und die Entwässerung zunehmend zentral organisiert wurden. Dabei galt schnelle und vollständige Regenableitung aus Siedlungsgebieten als selbstverständlich. Allerdings verstärkte sie ungewollt Schwankungen von Hoch- und Niedrigwasser in Flüssen und den Eintrag unerwünschter Stoffe.

SUG-Stellenmarkt

Relevante Stellenangebote
Fachkraft für Baumkontrolle (m/w/d), Stuttgart  ansehen
Sachbearbeiter (m/w/d) für die Raumplanung , Cloppenburg  ansehen
Landschaftsarchitekt*innen/..., Karlsruhe  ansehen
Alle Stellenangebote ansehen
Regenwassermanagement Flutungsflächen
2 Wasserkreisläufe spielen eine wichtige Rolle bei der Planung von Stadtquartieren. Speziell Regenwassermanagement hat zum Ziel, durch dezentrale Maßnahmen der Überflutung bei Starkregen vorzubeugen und das Lokalklima zu verbessern. Es geht darum, Lösungen zu entwickeln, die der natürlichen, standortbezogenen Wasserbilanz aus Niederschlag, Verdunstung, Versickerung und Abfluss nahekommen. Grafik: Gregor Grassl
Regenwassermanagement Flutungsflächen
3 London, Providence Wharf. Exklusiver Wohnungsbau an der Themse mit intensiv begrünten Dachgärten. Im Sommer besteht Bewässerungsbedarf. Die damit einher gehende Verdunstungskühlung und Luftbefeuchtung verbessern das Mikroklima. Wäre ein großer Regenspeicher im Untergeschoss eingebaut, könnte dort der Überlauf der Dachbegrünung zur späteren Bewässerung zwischengespeichert werden. Die dezentrale Regenwasserbewirtschaftung des Objektes würde sich 100 Prozent nähern, die Wassergebühren dem entsprechend sinken. Foto: ZinCo

Aus diesem Grund enthalten aktuelle technische Richtlinien beziehungsweise Wassergesetze sowohl Kriterien zur Behandlung/Reinigung des aufgefangenen Regenwassers, bevor es in Oberflächengewässer eingeleitet werden darf, als auch Begrenzungen des Volumenstroms pro Zeiteinheit - abgestimmt auf das, was das jeweilige Gewässer verträgt.

Die Begriffe Sponge City und Schwammstadt

Stark thematisiert wurde der englische Begriff Sponge City in internationalen Publikationen des Jahres 2017, speziell im Zusammenhang mit dem Bau von Megacities in China. Dort ist die staatlich gelenkte "Sponge-City-Initiative" ein Instrument, um einerseits den komplexen Sachverhalt den in dieser Sache noch unerfahrenen kommunalen Verwaltungen zu vermitteln. Andererseits erhalten die öffentlichen Auftraggeber zweckgebunden finanzielle Unterstützung, sofern sie das gesteckte Ziel erreichen, bis 2020 auf 80 Prozent des Stadtgebietes mindestens 70 Prozent des auftreffenden Regenwassers "aufsaugen" zu lassen oder zu nutzen. Es geht ausdrücklich um die kommunale Vorsorge gegen Überflutung, aber auch um das langfristige Sichern der Trinkwasserversorgung durch Senken des Trinkwasserbedarfs und Anreichern der Grundwasservorräte.

Gelernt hat man in China von eigenen urbanen Sturzfluten, die 2016 speziell in Wuhan, Nanjing, und Tianjin sowie 2012 in Beijing gewaltige Schäden verursacht hatten. Ähnliche Ereignisse in Mumbai/Indien und Houston/Texas zeigen, dass die Probleme weltweit bestehen, nicht auf einzelne Regionen oder nur auf Schwellenländer beschränkt sind. Die Struktur der chinesischen Initiative entspricht in vielem dem nordamerikanischen Konzept Low Impact Development (LID), das nach Vorgabe der US-Umweltbehörde Environmental Protection Agency (EPA) naturnahe Prozesse zur Sicherung der Gewässerqualität vorschlägt.

Aus Deutschland war schon 2016 zu erfahren, dass in Absprache mit dem dortigen Umweltbundesamt die technischen Regeln der Siedlungswasserwirtschaft angepasst werden sollen. Vorausgegangen war eine 2015 veröffentlichte Studie des Berliner Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung, in welcher der Begriff Schwammstadt als Prinzip bezeichnet wurde, um für den öffentlichen Raum bestehender Städte nachhaltige Speicher- und Bewässerungssysteme zu entwickeln - zentrale Zukunftsaufgabe für klimaangepasste Städte. Auch hier liegt der Fokus auf den Gefahren durch Überflutung und Hitze.

Regenwassermanagement Flutungsflächen
4 Prinzipskizze künftiger Regenwasserkonzepte, um den Verdunstungsanteil der lokalen Wasserbilanz durch Bewässerung der Dachflächen an trockenen Tagen zu optimieren, auch bei Gründächern. Die technischen Komponenten sind aus der Regenwassernutzung bekannt und preiswert vorhanden: Filter im Zulauf, Speicher mit Überlauf, Pumpentechnik zur Entnahme. Abb.: Mall

Die lokale Wasserbilanz als Vorbild

Der Entwicklungsprozess ist bereits in vollem Gange: Seit September 2016 liegt der deutschen Fachöffentlichkeit ein Entwurf des Arbeitsblattes DWA-A 102/BWK-A 3 (Ableitung von Regenwasser in Oberflächengewässer) vor. Er wird ob seiner Radikalität in Fachkreisen heftig diskutiert. Dennoch ist es wahrscheinlich, dass diese Norm (in ihrer Bedeutung einer DIN gleich) im Jahr 2019 Gültigkeit erlangt. Bis dahin soll auch das Arbeitsblatt DWA-A 138 (Versickerung von Regenwasser) angepasst sein. Falls beide Regelwerke so verabschiedet werden, müssen Planer bei deutschen Bauvorhaben als Voraussetzung für die Baugenehmigung mit dezentralen Maßnahmen die lokale Wasserbilanz abbilden, die vor der Bebauung an diesem Ort vorherrschend war.

Die Verdunstung beträgt im Randgebiet vieler Metropolen vor einer Bebauung bis zu 60 Prozent der Niederschlagsmenge, danach nur noch einen Bruchteil davon. Pilotprojekte in Berlin und Nürnberg führen den Nachweis, dass 2/3 des Niederschlags mit dem Stand der Technik zu verdunsten gelingen kann, und das unter wirtschaftlich zumutbaren Konditionen. Objektspezifische, maßgeschneiderte Kombinationen aus Verdunstung, Nutzung und Versickerung, machen es selbst in Citylage möglich, Niederschlagswasser nahezu 100-prozentig zu bewirtschaften.

Komponenten des dezentralen Regenwassermanagements

Neuerdings, im Vorfeld möglicher Änderungen bei Regelwerken und Wasser- beziehungsweise Baugesetzen zugunsten deutlich höherer Verdunstungsraten, werden in der Regenwasserbranche neuartige Bewirtschaftungskonzepte vorgestellt. Sie sollen bei künftigen Neubauvorhaben mit wenig technischem Aufwand erlauben, Dach- und Oberflächenabflüsse zu sammeln und an trockenen Tagen zur Verdunstung auf die Sammelflächen zurück zu leiten. Sinnvolle Komponenten sind:

  • Verdunstung durch Gebäudebegrünung, Dach und Fassade
  • Verdunstung durch offene Wasserfläche, Teich und Wasserlauf
  • Versickerung durch wasserdurchlässig befestigte Verkehrsfläche, Pflasterfugen und -bettung
  • Versickerung durch bewachsene offene Mulde und unterirdische Rigole
  • Nutzung/Retention durch Regenspeicher zur Substitution von Trinkwasser
  • Retention durch Speicher/Stauraumkanal mit gedrosselter Ableitung
  • Retention in urbaner Freifläche mit multifunktionaler Nutzung

Letzteres wird in Hamburg bereits praktiziert, bei Neubaugebieten und Bestandsquartieren. Ein allmählicher Stadtumbau ist das Ziel. Die Behörde "Umwelt und Energie" sowie das Versorgungsunternehmen "Hamburg Wasser" haben gemeinsam das Projekt Regen-InfraStruktur-Anpassung (RISA) 2009 gestartet und 2015 erfolgreich abgeschlossen. Absicht war, nachhaltige Ideen und Konzepte für den Umgang mit Regenwasser zu entwickeln. Ergebnis ist der RISA Strukturplan Regenwasser 2030, ein dezentrales Konzept, das Regenwasser dort, wo es anfällt, erfasst und - soweit möglich - an Ort und Stelle durch geeignete Anlagen wieder dem natürlichen Wasserkreislauf zuführt.

Regenwassermanagement Flutungsflächen
5 Lokaler Starkregen mit Überflutung in Frickingen/Bodenseekreis am 22.07.2016. Im Jahr 2016 war besonders, dass die bedrohliche Wettersituation mehrere Wochen andauerte und über einen längeren Zeitraum sehr viele einzelne Katastrophen in Kommunen verschiedener Regionen auslöste – ein meteorologisches Phänomen, das seinen Ursprung im so genannten "Tief Mitteleuropa" hatte. Foto: Jäckle

Änderungen auf Siedlungs- und Quartiersebene

Bei diesem Projekt war die Hamburger Hafen City Universität (HCU) Partner und lieferte wissenschaftliche Unterstützung, zum Beispiel durch Publikationen über das Projekt KLIQ online. Ein Wissensdokument für die Verwaltung und ein Leitfaden für Eigentümer stellen die Konkretisierung des RISA-Ansatzes dar. Arbeitsschritte, Checklisten und Lösungsansätze sind auf andere Kommunen übertragbar. Dr.-Ing. Elke Kruse war wissenschaftliche Mitarbeiterin an der HCU. In ihrem Buch "Integriertes Regenwassermanagement für den wassersensiblen Umbau von Städten" empfiehlt sie:

  • ein "grünes Netzwerk" (begrünte Versickerungsflächen) für Städte, deren Bodenbedingungen eine Versickerung ermöglichen.
  • ein "temporär blaues Netzwerk" (multifunktional gestaltete Flächen, z. B. Stadtplätze, Spiel- und Sportplätze, die temporär überschüssiges Regenwasser speichern können) als Alternative für Städte, deren innere Quartiere keinen Platz für Versickerungsflächen aufweisen oder die über größere, ehemals industriell genutzte Bereiche verfügen.
  • ein "blau-grünes Netzwerk" aus Wasserläufen und -flächen in Kombination mit bisher verrohrten Gewässerabschnitten.

Zusammenfassung

Urbane Sturzfluten und Hitze in Stadtzentren sind eine akute Bedrohung. Um Abhilfe zu schaffen muss Regenwasser künftig länger in der Stadt bleiben und gefahrlos durch die Methoden der Regenwasserbewirtschaftung mit den Aspekten Umweltschutz, Lebensqualität, Stadtklima und Überflutungsschutz verknüpft werden [8]. Das funktioniert am besten dezentral, also auf den Grundstücken und Gebäudedächern - darin sind sich Politik und Wissenschaft einig. Sponge-City, die Stadt als Schwamm, ist ein Sinnbild dafür. Als neue Aufgabe beschäftigt das Thema mittlerweile Stadt- und Regionalplaner, europa- und weltweit.

Regenwassermanagement Flutungsflächen
Mall-Sickerkammer Cavi, unterirdisches Rigolensystem aus Porenbeton mit Abdeckplatte aus Stahlbeton, bei nur 25 Zentimeter Überdeckung LKW-befahrbar. Runde Kontrollöffnung ermöglicht unkomplizierte Inspektion beziehungsweise Wartung. Mit wasserrechtlicher Erlaubnis ist es möglich, damit Niederschlagswasser zu versickern, ohne Platzbedarf an der Oberfläche. Diese kann anderweitig, zum Beispiel als Parkplatz, genutzt werden. Foto: Mall

Berechnung der Verdunstung

Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) hat das Merkblatt DWA-M 504-1 "Ermittlung der Verdunstung von Land- und Wasserflächen - Teil 1: Grundlagen, experimentelle Bestimmung, Gewässerverdunstung" veröffentlicht. Die Wasserhaushaltsgröße Verdunstung wird für die Lösung vielfältiger wasserwirtschaftlicher, landwirtschaftlicher und weiterer Aufgaben benötigt. Das vorliegende Merkblatt beschreibt Phänomene, Prozesse und Einflussgrößen der Verdunstung sowie ihre Abhängigkeit von der Landnutzung. Des Weiteren beinhaltet das Merkblatt Darstellungen zu den Mess- und Berechnungsverfahren sowie zur Verfügbarkeit und Bereitstellung maßgeblicher Eingangsgrößen und Parameter, die für die Bestimmung der Verdunstung erforderlich sind. In Teil 1 des Merkblatts stehen die Grundlagen, die experimentell gestützte Ermittlung der Landverdunstung und die Gewässerverdunstung im Mittelpunkt.

Quelle: DWA-Pressemitteilung 37/2018 vom 12.Juli 2018

Wirkung der Fassadenbegrünung

Das Team um Professor Dr. Hans Georg Edelmann vom Institut für Biologiedidaktik der Uni Köln hatte die Tagestemperatur-Verläufe von Efeu-begrünten Fassaden im Vergleich zu klassischen, verputzten Hausfassaden sowie die fassadennahe Luftfeuchte über mehrere Wochen aufgezeichnet. Dabei zeigte sich, dass Efeu, wie auch andere (Kletter-)Pflanzen, im Sommer nachhaltig kühlend, im Winter wärmeisolierend auf die Fassaden wirkt: Es gab keine starken Temperaturunterschiede wie bei den unbegrünten Hausfassaden. So zeigte die grüne bewachsene Fassade im Sommer im unteren Temperaturbereich Temperaturschwankungen von 10 bis 13 Grad Celsius am Tag, während die Temperatur von blanke Hausfassade um bis zu 35 Grad Celsius schwankten.

"Begrünte Fassaden stellen eine sehr sinnvolle Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel dar - nicht nur im Hinblick auf die Stadttemperatur, sondern auch hinsichtlich der Feinstaubproblematik", erläutert Biologe Edelmann. Grundsätzlich trügen grüne Fassaden zu einer ganzen Reihe städteklimatisch vorteilhafter Eigenschaften bei, so Edelmann weiter: "Fassadenbepflanzung verbessert sowohl das Stadt- als auch das Raumklima, mindert Überhitzung und Smog, sie produziert Sauerstoff und trägt zur Erhaltung und Erhöhung der Artenvielfalt in der Stadt als Lebensraum für Fauna und Flora bei." Typische Fassaden-Kletterpflanzen sind der Efeu (Hedera helix) mit zahlreichen Sorten oder der Wilde Wein (Parthenocissus). Sie sind sehr anpassungsfähig und trockenheitsverträglich und gedeihen auch an verhältnismäßig anspruchslosen Standorten.

Quelle: Universität zu Köln, 2018

Literatur

Biswas, Asit K. und Hartley, Kris: China's 'sponge cities' aim to re-use 70 Prozent of rainwater - here's how. In: the Conversation, September 5, 2017. theconversation.com/chinas-sponge-cities-aim-to-re-use-70-of-rainwater-heres-how-83327.

Überflutungs- und Hitzevorsorge durch die Stadtentwicklung. Strategien und Maßnahmen zum Regenwassermanagement gegen urbane Sturzfluten und überhitzte Städte. Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR). Berlin 2015.

Schmitt, Theo G.: Neue Regeln für Regenwetterabflüsse in Siedlungsgebieten. In: Ratgeber Regenwasser. (Hrsg.:) Mall GmbH, Donaueschingen. 7. Auflage, 2018.

König, Klaus W.: Siedlungswasserwirtschaft bei Extremwetter überfordert? Starkregen in Deutschland. Der Bausachverständige, Fraunhofer IRB, Stuttgart. Seite 33-37, Ausgabe 2/2017.

RISA Strukturplan Regenwasser 2030, Hamburg. www.risa-hamburg.de/

Klimafolgenanpassung innerstädtischer hochverdichteter Quartiere in Hamburg. www.hcu-hamburg.de/kliq

Kruse, E.: Integriertes Regenwassermanagement für den wassersensiblen Umbau von Städten. Fachbuch mit 246 Seiten und zahlreichen farbigen Abbildungen. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 2015.

DWA-Regelwerk, Merkblatt DWA M-119. Risikomanagement in der kommunalen Überflutungsvorsorge für Entwässerungssysteme bei Starkregen. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Hennef, November 2016.

Dipl.-Ing. Klaus W. König
Autor

Sachverständiger und Fachjournalist

Sachverständigen- und Fachpressebüro Dipl. Ing. Klaus W. König

Ausgewählte Unternehmen
LLVZ - Leistungs- und Lieferverzeichnis

Die Anbieterprofile sind ein Angebot von llvz.de

Redaktions-Newsletter

Aktuelle grüne Nachrichten direkt aus der Redaktion.

Jetzt bestellen