Nächster Halt: Schwammstadt

Konzept der Schwammstadt: Das Regenwasser kann am Ort des Anfalls gesammelt, genutzt, verdunstet und versickert werden
© Mall GmbH

Starkregen und Dürrezeiten sind unerfreuliche Begleiterscheinungen des Klimawandels. Was können Städte und Gemeinden tun, um diese Folgen abzumildern? Die sogenannte Schwammstadt bezeichnet ein Konzept der Stadtplanung: Das Regenwasser verbleibt dort, wo es anfällt, und wird genutzt, versickert, verdunstet, behandelt oder in Teilen abgeleitet, so wie es auch auf einer unbebauten Fläche der Fall wäre. Immer mehr Kommunen versuchen sich am Aufbau einer solchen urbanen Infrastruktur für ein optimiertes Wassermanagement. Wie es gelingen kann, zeigt das Projektbeispiel eines Bürgerzentrums in Hessen.

Viele urbane Bereiche sind hochverdichtet, das Regenwasser von Dächern, Straßen und Plätzen kann nicht versickern. Stattdessen landet es in der Kanalisation, die jedoch überwiegend auf Abwasser ausgelegt ist und bei Starkregen an Grenzen kommt. Das Ergebnis sind Überschwemmungen. Und in Trockenperioden fehlt dann das abgeleitete Regenwasser.

Das neue Forum am Rathaus: ein Gebäudeensemble mit einer Halle für Sport, Kultur und Zusammenkünfte, einer Mediathek sowie einem Verwaltungstrakt
© www.monokrom.eu

Die an den Klimawandel angepasste Stadt hingegen trotzt Hochwasser und Trockenheit, indem sie sich sinnbildlich wie ein Schwamm verhält. Bei heftigen Regenfällen „saugt“ sie sich voll, speichert also das wertvolle Wasser, um es dann allmählich verdunsten zu lassen oder bei Bedarf an die Vegetation abzugeben. So weit, so sinnvoll, deswegen werden landauf, landab Maßnahmen im Rahmen des Schwammstadtkonzepts umgesetzt. Das gilt für öffentliche wie private Bauvorhaben gleichermaßen. Kommunale Entwässerungssatzungen machen immer öfter entsprechende Auflagen, gleichzeitig profitieren Grundstückseigentümer aber auch von reduzierten Niederschlagswassergebühren. Zudem winken neuerdings Fördergelder von den Stadtstaaten Hamburg und Bremen.

Blau-grün-graue Infrastrukturen

Im Kontext Schwammstadt steht auch das innovative Konzept der blau-grünen Infrastruktur, das die natürliche Umwelt gezielt in den urbanen Raum integriert. Durch die Verknüpfung von Wasserflächen wie Teichen und Seen (blau) mit Grünflächen wie Parkanlagen, begrünten Dächern und Fassaden sowie Stadtbäumen (grün) lassen sich Städte klimaresilienter und lebenswerter gestalten.

Der Lamellenklärer nach dem Einsetzen in die Baugrube
© Mall GmbH

Erweitert wird der Begriff der blau-grünen Infrastruktur häufig noch um die Farbe Grau. Die grauen Strukturen umfassen technische Bauwerke und Lösungen. Beispielhaft genannt seien Zisternen und Pumpstationen, die einen Beitrag zur dezentralen Bewirtschaftung von Regen- oder Niederschlagswasser leisten. Die Technik ist wichtiger Bestandteil des modernen urbanen Wassermanagements und hilft, das Schwammstadt-Konzept zu verwirklichen.

Bei der Regenwasserbewirtschaftung mit grauer Infrastruktur steht nicht einseitig die Entwässerung im Vordergrund, vielmehr geht es darum, einen Wasserkreislauf ähnlich wie im unbebauten Raum zu erzielen. Das Niederschlagswasser wird von Verschmutzungen gereinigt, im Untergrund zwischengespeichert, genutzt oder versickert oder teilweise abgeleitet. Bei der dafür eingesetzten Systemtechnik sind dezentrale Lösungen gefragt, das heißt, die Anlagen arbeiten unabhängig von der kommunalen Abwasserentsorgung und Kanalisation.

Regelungen für die Regenwasserbewirtschaftung in Siedlungsgebieten

Bei Renovierung und Neubau von öffentlichen Gebäuden sind Bauherren und Planer gesetzlich verpflichtet, Umweltaspekte zu berücksichtigen. Dabei geht es auch um Fragen des Umgangs mit der natürlichen Ressource Regenwasser. Konkret gibt Paragraf 5 des Wasserhaushaltsgesetzes vor, dass Regenwasser nicht mehr einfach in den Kanal geleitet, sondern auf den Grundstücken dezentral versickert, über Gründächer verdunstet oder in Zisternen gesammelt und genutzt wird (s. Wasserhaushaltsgesetz, § 5 Abs. 1 Satz 1 Nr. 3 und 4 sowie § 55 Abs. 2). Zugleich muss die blau-grün-graue Regenwasserbewirtschaftung die Qualität des abfließenden Regenwassers sicherstellen. Denn Niederschlagswasser von Gebäuden, Wegen und Plätzen ist abhängig von den jeweiligen Verhältnissen mit Schwermetallen und Mikroverunreinigungen belastet.

Montage des Lamellenklärers. Hier wird die Abdeckung aufgesetzt. Im Hintergrund sind die Sickertunnel zu sehen
© Mall GmbH

Weiterhin hat die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) auf Basis der umweltgesetzlichen Vorschriften Arbeitsblätter herausgegeben, die konkret Planung, Bau und Betrieb von Anlagen der Regenwasserbewirtschaftung betreffen. Die DWA-Arbeitsblätter haben den Status von allgemein anerkannten Regeln der Technik.

Die Regenwassereinleitungen ins Grundwasser werden hinsichtlich Zulässigkeit und Anforderungen in DWA-A 138-1 geregelt. Das im Oktober 2024 in neuer Fassung veröffentlichte Arbeitsblatt betrifft die Entwässerungssituation innerhalb von Siedlungsgebieten und gilt für Niederschlagswasser, das aus dem Bereich von befestigten oder bebauten Flächen gesammelt abfließt und gezielt in das Boden-Grundwasser-System versickert wird. Es erklärt praxisbewährte Maßnahmen und Anlagen zur Versickerung. Außerdem werden die dabei erforderlichen hydrogeologischen Randbedingungen sowie die nötigen Maßnahmen zum Schutz der Bodenfunktion und des Grundwassers beschrieben. Das neue Arbeitsblatt unterscheidet sich von der Vorgängerversion zum Beispiel bei der Bewertung von Maßnahmen zur Vorbehandlung und bei den Bemessungsverfahren.

Ein Bürgerzentrum mit Regenwasserversickerung

Südhessen zählt zu den wärmsten und trockensten Regionen in Deutschland. Der Kommune Seeheim-Jugenheim ist daher an einer Regenwasserbewirtschaftung bei den gemeindeeigenen Immobilien gelegen – wie auch beim Neubauprojekt Forum am Rathaus. Funktionsschema des Lamellenklärers: Die kompakten Abmessungen werden durch die Konstruktion ermöglicht. In den Lamellenpaketen verbessern Kunststoffröhren die Absetzwirkung insbesondere für kleine Partikel, wodurch die effektive Oberfläche des Beckens vervielfacht wird
© Mall GmbH

Das Gebäudeensemble mit einer Halle für Sport, Kultur und Zusammenkünfte, einer Mediathek sowie einem Verwaltungstrakt harrt der Fertigstellung im Herbst 2025. Auf den Ober- und Dachflächen des Forums anfallendes Regenwasser soll zukünftig direkt vor Ort behandelt und versickert werden, so der Wunsch der Gemeinde. Die Planer konzipierten daher eine Lösung für die Regenwasserbewirtschaftung, die das Schwammstadt-Prinzip umsetzt.

Behandlung im Sedimentationsverfahren

Das Regenwasser von den Oberflächen wie Parkplätzen und Gehwegen wird einem Lamellenklärer zugeführt. Die Einleitung des Wassers erfolgt in beruhigtem Zustand durch eine Tauchrohrgarnitur im Zulauf unterhalb des Dauerwasserspiegels. Der rechteckige Behälter aus Stahlbeton in monolithischer Bauweise ist mit einem Außendurchmesser von knapp 4 m im Vergleich zu herkömmlichen Sedimentationsanlagen klein dimensioniert, kann aber das Wasser großer angeschlossener Flächen von bis zu 88.000 Quadratmeter bei einer Regenintensität von 15 l/(s*ha) behandeln. Die reduzierten Abmessungen werden durch die Konstruktion des Lamellenklärers ermöglicht. In den Lamellenpaketen verbessern Kunststoffröhren die Absetzwirkung insbesondere für kleine Partikel, wodurch die effektive Oberfläche des Beckens vervielfacht wird. Die Schrägstellung der Lamellen lässt den abgetrennten Schlamm auf den Behälterboden hinuntergleiten.

Die Schrägstellung der Lamellen lässt den abgetrennten Schlamm auf den Behälterboden hinuntergleiten
© Mall GmbH

Im Zuge der Behandlung lassen sich Partikel < 63 μm (AFS63) mit vorgegebenem Wirkungsgrad abscheiden. Damit sind die Kriterien aktueller Richtlinien zur Oberflächenwasserbehandlung (DWA-A 138 bei Versickerung) erfüllt. Eine im Februar 2024 durchgeführte Prüfung des Instituts für Unterirdische Infrastruktur (IKT) hat bestätigt, dass der Lamellenklärer ViaTub von Mall uneingeschränkt bei Flächen mit stark belastetem Niederschlagswasser eingesetzt werden kann. Die Prüfung entsprach dem im Auftrag des Umweltbundesamts aufgestellten Prüfverfahren und hat gezeigt, dass die Reinigungsleistung sogar besser als angenommen ist. Querschnitt eines Sickertunnels bestehend aus acht Stahlbetonelementen. Die Anlage bietet Vorteile gegenüber kubischen Füllkörpern. Hohlräume aus Stahlbeton sind statisch stabil und kommen ohne innere Aussteifungen aus. Durch die flache, breitflächige Bauweise ergibt sich ein deutlich besseres Verhältnis zwischen Sickerfläche und Rückhaltevolumen
© Mall GmbH

Querschnitt eines Sickertunnels bestehend aus acht Stahlbetonelementen. Die Anlage bietet Vorteile gegenüber kubischen Füllkörpern. Hohlräume aus Stahlbeton sind statisch stabil und kommen ohne innere Aussteifungen aus. Durch die flache, breitflächige Bauweise ergibt sich ein deutlich besseres Verhältnis zwischen Sickerfläche und Rückhaltevolumen

© Mall GmbH

Aus Tunnelrigolen ins Grundwasser

Das aufbereitete Oberflächenwasser fließt anschließend in drei Sickertunnel aus Stahlbeton-Fertigteilen. Dorthin gelangt auf direktem Wege auch das Wasser von den Dächern, für das keine Behandlung erforderlich ist. Der Platz für die unterirdische Tunnelrigolenanlage wurde in einer 21 Meter langen, 11,5 Meter breiten und 3 Meter tiefen Baugrube geschaffen. Dipl.-Ing. Martin Köhler von der verantwortlichen Ingenieurgesellschaft IPP Technische Gesamtplanung AG: „Die Tunnelrigolen konnten dank ihres modularen Aufbaus flexibel an die Gegebenheiten vor Ort angepasst werden. Wir haben sie genau da eingebaut, wo keine zu erhaltenden Bäume standen und wo der Boden gemäß den Untersuchungen versickerungsfähig ist.“ Die drei parallel angeordneten Sickertunnel von jeweils 20 Meter Länge bestehen aus insgesamt nur 24 Stahlbetonelementen, was die Montage erleichterte und Kosten sparte. Von den Sickertunneln können große Niederschlagsmengen von bis zu 145 Kubikmeter Wasser aufgenommen werden, welches sich über Verbindungsleitungen zwischen den Röhren gleichmäßig verteilt. Nach und nach wird das Wasser entsprechend der Versickerungsfähigkeit des Bodens dem Erdreich und damit dem Grundwasser wieder zugeführt, ähnlich wie beim natürlichen Wasserkreislauf.

Dipl.-Ing. Martin Köhler, IPP Technische Gesamtplanung AG
© privat

Die in Seeheim-Jugenheim eingebauten Sickertunnel bieten Vorteile gegenüber kubischen Füllkörpern – insbesondere dann, wenn sie wie in diesem Fall aus Stahlbeton bestehen. Hohlräume aus Stahlbeton sind statisch stabil (bis SLW 60) und kommen ohne innere Aussteifungen aus. Durch die flache, breitflächige Bauweise ergibt sich ein deutlich besseres Verhältnis zwischen Sickerfläche und Rückhaltevolumen. „Mit dem Werkstoff Beton haben wir bei solchen Projekten gute Erfahrungen gemacht. Der Einbau ist unproblematisch, zum Beispiel muss anders als bei Rigolen aus Kunststoff kein Wurzelschutz eingebracht werden“, sagt Dipl.-Ing. Martin Köhler.

Regenwasserspeicher aus Beton und Stahlbeton haben unabhängig vom jeweiligen Füllvolumen in Kubikmeter einen günstigeren CO2-Fußabdruck als andere Werkstoffe. Zu diesem Ergebnis kommt der Bundesfachverband Betonkanalsysteme e.V. (FBS) mit seinem Klima-Rad speziell für Regenwasserspeicher. Hierbei werden aktuelle Zahlen des Klima-Rechners der RPTU Kaiserslautern-Landau zugrunde gelegt, die die Werkstoffe Beton, Stahlbeton und Kunststoff (PE-HD und PP) miteinander vergleichen
© FBS

Darüber hinaus sorgt die flache, oberflächennahe Anordnung der Tunnelrigolen dafür, dass der empfohlene Sickerweg von 1,5 Metern Länge zwischen Anlagensohle und Grundwasserspiegel einfacher erreicht werden kann. Die Innenhöhe von 1,25 Meter macht die Sickertunnel nach der Definition der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) begehbar. Für Wartung und Betrieb ergeben sich dadurch erhebliche wirtschaftliche Vorteile, denn alle Maßnahmen können direkt und mit einfachen Werkzeugen erfolgen.

Sinnvoller Umgang mit der Ressource Regenwasser

Kommunen müssen mit mehr Starkregen und längeren Trockenperioden umgehen. Althergebrachte Konzepte beim Umgang mit Regenwasser haben sich daher überholt und sollten über Bord geworfen werden. Ein modernes Regenwassermanagement verfolgt gleichzeitig mehrere Ziele. Wo früher die Entwässerungssicherheit das alleinige Ziel der Planung war, gilt es heute, den Wasserkreislauf im urbanen Raum dem des unbebauten Zustands anzugleichen, Stoffeinträge in die Gewässer zu vermeiden und positive Effekte der Stadtklimatisierung zu erzielen. Das Regenwasser sollte daher möglichst auf den Grundstücken gehalten und dort dezentral bewirtschaftet werden. Diese verschiedenen Maßnahmen gewinnen zunehmend an Bedeutung und lassen sich sowohl gut miteinander als auch mit der zentralen Niederschlagsentwässerung kombinieren.

Die Broschüre „Ratgeber Regenwasser“ richtet sich an Kommunen und Planungsbüros und thematisiert in Beiträgen von ausgewählten Experten die Aspekte Rückhalten, Nutzen, Verdunsten, Versickern und Behandeln als Bereiche der so genannten Regenwasserbewirtschaftung
© Mall GmbH

Der Projektbericht zum Forum am Rathaus in Seeheim-Jugenheim zeigt, dass eine dezentrale Regenwasserbewirtschaftung die Idee der Schwammstadt realisieren hilft. Kanalisation und Gewässer werden entlastet, die Grundwasserneubildung unterstützt. Dafür stehen technische Bauwerke zur Verfügung, die in diesem Fall der Behandlung und Versickerung von Regenwasser dienen. Die Kommune vermindert die Folgen von Überschwemmungen und Dürre, erfüllt behördliche Auflagen und spart Kosten.

Mall GmbH
www.mall.info