Regenwassermgmt. | Fachbeiträge | 17.09.2018

Sponge City, die Stadt als Schwamm

Hitze und Starkregen durch Regenwassermanagement bändigen

Städte leiden, wo offene Wasserflächen und Begrünung weichen mussten. Nun geht es darum, durch Regenwassermanagement Lösungen zu entwickeln, die Überflutungsgefahren mindern und Lebensqualität steigern.

  • 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. Quelle: Jäckle

  • 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. Quelle: Gregor Grassl

  • 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. Quelle: ZinCo

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

  • Mall-Sickerkammer Cavi, unterirdisches Rigolensystem aus Porenbeton mit Abdeckplatte aus Stahlbeton, bei nur 25 Zentimeter Überdeckung Lkw-befahrbar. Mit wasserrechtlicher Erlaubnis ist es möglich, damit ohne Platzbedarf an der Oberfläche Niederschlagswasser zu versickern. Quelle: Mall

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 bzw. 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. Aus diesem Grund enthalten aktuelle technische Richtlinien bzw. 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

International stark thematisiert wurde der englische Begriff Sponge City 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 [1]. 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 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 [1].

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 [2].

Die lokale Wasserbilanz als Vorbild

Seit September 2016 liegt der deutschen Fach-Öffentlichkeit ein Entwurf des Arbeitsblattes DWA-A 102/BWK-A 3 (Ableitung von Regenwasser in Oberflächengewässer) vor [3]. 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. Nachdem beide Regelwerke verabschiedet sind, 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 der meisten Metropolen vor einer Bebauung 60 bis 70 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 [4].

Komponenten des dezentralen Regenwassermanagements

Neuerdings, im Vorfeld möglicher Änderungen bei Regelwerken und Wasser- bzw. Baugesetzen zugunsten deutlich höherer Verdunstungsraten, werden in der Regenwasserbranche neuartige Bewirtschaftungs-Konzepte 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 bei Neubaugebieten und Bestandsquartieren in Hamburg schon praktiziert. Die Behörde „Umwelt und Energie“ sowie das Versorgungsunternehmen „Hamburg Wasser“ haben gemeinsam das Projekt Regen-InfraStruktur-Anpassung (RISA) 2015 erfolgreich abgeschlossen. Ergebnis ist der RISA Strukturplan Regenwasser 2030 [5], ein dezentrales Konzept, das Regenwasser dort, wo es anfällt, erfasst und – soweit möglich – vor Ort durch geeignete Anlagen dem natürlichen Wasserkreislauf zuführt.

Änderungen auf Siedlungs- und Quartiersebene

Partner war die Hamburger Hafen City Universität (HCU); sie lieferte etwa wissenschaftliche Unterstützung durch Publikationen über das Projekt KLIQ online [6]. 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“ [7] empfiehlt sie:

begrünte Versickerungsflächen für Städte, deren Bodenbedingungen eine Versickerung ermöglichen.
ein „temporär blaues Netzwerk“ (multifunktional gestaltete Flächen,  zum Beispiel 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

Um gegen urbane Sturzfluten und Hitze in Stadtzentren Abhilfe zu schaffen, muss das auftretende 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. Sponge-City, die Stadt als Schwamm, ist ein Sinnbild dafür. Als neue Aufgabe beschäftigt das Thema mittlerweile Stadt- und Regionalplaner, europa- und weltweit.⇥

Literatur:
[1] Biswas, Asit K. und Hartley, Kris: China’s ‘sponge cities’ aim to re-use 70% of rainwater – here’s how. In: the Conversation, September 5, 2017. http://theconversation.com/chinas-sponge-cities-aim-to-re-use-70-of-rainwater-heres-how-83327   ...   [2] Überflutungs- und Hitzevorsorge durch die Stadtentwicklung. Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR). Berlin 2015   ...   [3] Schmitt, Theo G.: Neue Regeln für Regenwetterabflüsse in Siedlungsgebieten. In: Ratgeber Regenwasser. (Hrsg.:) Mall GmbH, Donaueschingen. 7. Auflage, 2018   ...   [4] König, Klaus W.: Siedlungswasserwirtschaft bei Extremwetter überfordert? Starkregen in Deutschland, Fraunhofer IRB, Stuttgart. Seite 33-37, Ausgabe 2/2017   ...   [5] RISA Strukturplan Regenwasser 2030, Hamburg. Aufgerufen 15.04.2018. www.risa-hamburg.de   ...   [6] Klimafolgenanpassung innerstädtischer hochverdichteter Quartiere in Hamburg. Aufgerufen 15.04.2018. https://www.hcu-hamburg.de/kliq   ...   [7] Kruse, E.: Integriertes Regenwassermanagement für den wassersensiblen Umbau von Städten. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 2015   ...   [8] 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.

Autor: Klaus W. König, Überlingen

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