Die bestehenden Zulassungsprüfverfahren dezentraler Regenwasserbehandlung bilden die Schadstoffrückhalteleistung für im Regelfall moderat auftretende Niederschlagsereignisse ab. Was aber passiert bei ungleichmäßiger Anströmung und Starkregenereignissen? Dann werden zusätzliche Anforderungen zum Schutz von Grund und Oberflächengewässer an Konstruktion, Filtermedium und Schadstoffreinigungsvermögen gestellt - auch um bereits zurückgehaltene Fest- und Schadstoffe an ihrer Remobilisierung zu hindern.
Der Einbau dezentraler Regenwasserbehandlungsanlagen dient der Reinigung des Wassers, bevor es in Gewässer geleitet wird. Ihre Leistung besteht in der Abkopplung und Entlastung von bestehenden Mischwasserkanalisationen und der Entlastung von Klärwerken, sowie dem Erhalt lokaler Wasserkreisläufe. Regenwasserbehandlungsanlagen als Bestandteil von Entwässerungssystemen sind bei Starkregenereignissen aber ebenfalls von Überstau und Überflutung betroffen. Dagegen gilt es, sie optimal zu schützen. Wie werden Entwässerungssysteme für Starkregen fit gemacht?
Für die Abflussermittlung und die Kanalnetzberechnung wirken sowohl Speichervolumen wie auch Ablaufdrosselungen entlastend. Anlagen ohne Speichervolumen dagegen müssen die wirksamen Abflusshöhen vollständig ohne Verzögerung aufnehmen, behandeln und ableiten.
Grundsätze für die Zulassung der Systeme
Das Deutsche Institut für Bautechnik hat für die Zulassung von dezentralen Behandlungssystemen feste Grundsätze für die Behandlung zur anschließenden unterirdischen Versickerung bestimmt. Diesen Grundsätzen müssen alle zugelassenen Systeme ohne Überlauf genügen. Eine zusätzliche Regelung mit reduzierten Anforderungen an hydraulische Leistung und Reinigungsleistung gibt es in Nordrhein-Westfalen. Hier müssen dezentrale Anlagen auf Vergleichbarkeit [4] [5] zu zentralen Systemen gemäß Trennerlass geprüft und Regenüberläufe zur Überleitung des behandlungsbedürftigen Niederschlagsabflusses für eine kritische Regenspende von 15 l/(s*ha) ausgelegt werden. Bei höheren Regenspenden wird ein Überlaufsystem erforderlich.
Hydraulische Anforderungen bei Starkregenereignissen
Die hydraulische Leistung eines Retentionsrinnenfilters ergibt sich aus seiner Filtergeschwindigkeit und dem Aufnahmevermögen seines Retentionsvolumens. Die Bemessung der Filtergeschwindigkeit ergibt sich aus dem Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) des Filters und dem hydraulischen Gradienten (i) bei Einstau (vgl. Darcy-Gesetz). Bei Kleinfiltern mit deutlich geringeren Filtermächtigkeiten im Vergleich zu natürlichen Böden können sich schon bei geringen Einstauhöhen höhere Gradienten (i > 1) mit höheren Filtergeschwindigkeiten (vf) ergeben.
Abb. 1 zeigt den schematischen Querschnitt einer Retentionsfilterrinne mit Dränagerohr zur Ableitung des gereinigten Wassers. Wird das Aufnahmevermögen dieses Filtersystems mit dessen Retentionsvolumen überschritten, kommt es zum Überstau.
(Abb. 2) Substrat A mit hoher Durchlässigkeit: Je größer der Einstau ist, umso stärker steigt die Filtergeschwindigkeit. Im gleichen Maße wächst die Gefahr der Remobilisierung von bereits zurückgehaltenen Schadstoffen. Substrat B (Carbotec 60 in Drainfix Clean) verfügt über einen angepassten Filterwiderstand, wodurch bei Ein- und Überstau nur unwesentlich höhere Infiltrationsraten bewirkt werden. Resultat: Die Reinigungsleistung bleibt weitgehend erhalten und eine Rücklösung wird vermieden. Das System bietet damit eine hohe Überstausicherheit.
Selbst bei mächtigen Filterkörpern wie den Böden sollten gemäß DWA-A 138 Infiltrationsraten > 1,0x10-3 m/s oder 3,6 m/h nicht überschritten werden. Oberhalb dieses Wertes verringert sich die Reinigungsleistung.
Reinigungsleistung muss auch bei Starkregen stimmen
Starkregen birgt besonders in der Nähe von Industrieanlagen ein hohes Risiko für die Umwelt. Darum darf ein Ein- und Überstau auch bei großen Niederschlagsmengen keinen negativen Einfluss auf die Reinigungsleistung durch Rücklösung von bereits zurückgehaltenen Fest- und Schadstoffen haben.
Wo es oft ernst wird: Systeme für Risikogebiete
In überflutungsgefährdeten Bereichen sollten nur überstausichere Systeme eingesetzt werden. Um Schäden auf benachbarten Grundstücken zu vermeiden, ist für Flächen > 800 m² in derartigen Bereichen ein Überflutungsnachweis gemäß DIN 1986-100 [7] zu führen. Zurückgehaltene Wassermengen auf diesen Flächen können mit überstausicheren Systemen wie den dafür angepassten Retentionsrinnenfiltern behandelt und zudem gedrosselt zum Ablauf gebracht werden.
Rinnenfilterretentionsvolumen als wichtiger Regenrückhalteraum
Ein Rinnenfilterretentionsvolumen, kann sowohl über die Dimensionierung (Länge des Retentionsrinnenfiltersystems) als auch über die Oberflächengestaltung (Rückstauraum oberhalb des Rinnensystems) dimensioniert werden.
Das Retentionsfiltersystem Drainfix Clean bietet beispielsweise ein Einstauvolumen von 60 m³ je Hektar undurchlässigen Entwässerungsflächenanteils, bei einem Anschlussflächenverhältnis Filterfläche/Entwässerungsfläche) von 2%. Bei Dimensionierung für eine Regenspende von 15 l/(s*ha) unter Anwendung des Trennerlasses in NRW ergibt sich selbst bei einem reduzierten Filterflächenverhältnis mit 0,6% noch ein Retentionsvolumen von 18 m³. Bei diesem Bemessungsverfahren wird ein Überlauf benötigt. Dabei kann ein (bestehender) Straßenablauf mit Schlammfang am tiefsten Punkt des Retentionsfilterrinnenstranges zur Aufnahme überlaufenden Wassers dienen (Abb. 3).
Die im Straßenprofil abgeleiteten Wasserströme können in Kombination mit normalen Entwässerungsrinnen zu beliebigen Einleitstellen abgeführt werden (Abb. 4).
Anschlussflächenverhältnis wichtig für die hydraulische Leistung
Über das Anschlussflächenverhältnis wird die hydraulische Leistung der Regenwasserbehandlungsanlage gesteuert. Je größer das Anschlussflächenverhältnis, desto größer ist die Filterfläche des Retentionsrinnenfiltersystems (Abb. 5).
Mit der 10-fach größeren Filterfläche kann das Rinnensystem deutlich mehr und über einen längeren Zeitraum (Wartungsabstände) Schmutz- und Feststoffe aufnehmen. Für die Aufnahme von Starkregenereignissen ist auch der wesentlich größere Einlaufquerschnitt der Abdeckungsroste von Bedeutung. Insbesondere, da Starkregenregenereignisse häufig auch außerhalb der herbstlichen Jahreszeit mit Sturm und verstärktem Laubfall einhergehen (Abb. 6).
Bei einer richtigen Sturzflut ist selbst das beste Regenwasserbehandlungssystem machtlos. Werden jedoch alle wichtigen Faktoren berücksichtigt, können Entwässerungssysteme auch Starkregenereignissen problemlos standhalten. Sie können entscheidend dazu beitragen, dass Schadstoffe auch bei extremen Naturerscheinungen nicht in unsere Gewässer gelangen.
Der Einbau dezentraler Regenwasserbehandlungsanlagen dient der Reinigung des Wassers, bevor es in Gewässer geleitet wird. Ihre Leistung besteht in der Abkopplung und Entlastung von bestehenden Mischwasserkanalisationen und der Entlastung von Klärwerken, sowie dem Erhalt lokaler Wasserkreisläufe. Regenwasserbehandlungsanlagen als Bestandteil von Entwässerungssystemen sind bei Starkregenereignissen aber ebenfalls von Überstau und Überflutung betroffen. Dagegen gilt es, sie optimal zu schützen. Wie werden Entwässerungssysteme für Starkregen fit gemacht?
Für die Abflussermittlung und die Kanalnetzberechnung wirken sowohl Speichervolumen wie auch Ablaufdrosselungen entlastend. Anlagen ohne Speichervolumen dagegen müssen die wirksamen Abflusshöhen vollständig ohne Verzögerung aufnehmen, behandeln und ableiten.
Grundsätze für die Zulassung der Systeme
Das Deutsche Institut für Bautechnik hat für die Zulassung von dezentralen Behandlungssystemen feste Grundsätze für die Behandlung zur anschließenden unterirdischen Versickerung bestimmt. Diesen Grundsätzen müssen alle zugelassenen Systeme ohne Überlauf genügen. Eine zusätzliche Regelung mit reduzierten Anforderungen an hydraulische Leistung und Reinigungsleistung gibt es in Nordrhein-Westfalen. Hier müssen dezentrale Anlagen auf Vergleichbarkeit [4] [5] zu zentralen Systemen gemäß Trennerlass geprüft und Regenüberläufe zur Überleitung des behandlungsbedürftigen Niederschlagsabflusses für eine kritische Regenspende von 15 l/(s*ha) ausgelegt werden. Bei höheren Regenspenden wird ein Überlaufsystem erforderlich.
Hydraulische Anforderungen bei Starkregenereignissen
Die hydraulische Leistung eines Retentionsrinnenfilters ergibt sich aus seiner Filtergeschwindigkeit und dem Aufnahmevermögen seines Retentionsvolumens. Die Bemessung der Filtergeschwindigkeit ergibt sich aus dem Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) des Filters und dem hydraulischen Gradienten (i) bei Einstau (vgl. Darcy-Gesetz). Bei Kleinfiltern mit deutlich geringeren Filtermächtigkeiten im Vergleich zu natürlichen Böden können sich schon bei geringen Einstauhöhen höhere Gradienten (i > 1) mit höheren Filtergeschwindigkeiten (vf) ergeben.
Abb. 1 zeigt den schematischen Querschnitt einer Retentionsfilterrinne mit Dränagerohr zur Ableitung des gereinigten Wassers. Wird das Aufnahmevermögen dieses Filtersystems mit dessen Retentionsvolumen überschritten, kommt es zum Überstau.
(Abb. 2) Substrat A mit hoher Durchlässigkeit: Je größer der Einstau ist, umso stärker steigt die Filtergeschwindigkeit. Im gleichen Maße wächst die Gefahr der Remobilisierung von bereits zurückgehaltenen Schadstoffen. Substrat B (Carbotec 60 in Drainfix Clean) verfügt über einen angepassten Filterwiderstand, wodurch bei Ein- und Überstau nur unwesentlich höhere Infiltrationsraten bewirkt werden. Resultat: Die Reinigungsleistung bleibt weitgehend erhalten und eine Rücklösung wird vermieden. Das System bietet damit eine hohe Überstausicherheit.
Selbst bei mächtigen Filterkörpern wie den Böden sollten gemäß DWA-A 138 Infiltrationsraten > 1,0x10-3 m/s oder 3,6 m/h nicht überschritten werden. Oberhalb dieses Wertes verringert sich die Reinigungsleistung.
Reinigungsleistung muss auch bei Starkregen stimmen
Starkregen birgt besonders in der Nähe von Industrieanlagen ein hohes Risiko für die Umwelt. Darum darf ein Ein- und Überstau auch bei großen Niederschlagsmengen keinen negativen Einfluss auf die Reinigungsleistung durch Rücklösung von bereits zurückgehaltenen Fest- und Schadstoffen haben.
Wo es oft ernst wird: Systeme für Risikogebiete
In überflutungsgefährdeten Bereichen sollten nur überstausichere Systeme eingesetzt werden. Um Schäden auf benachbarten Grundstücken zu vermeiden, ist für Flächen > 800 m² in derartigen Bereichen ein Überflutungsnachweis gemäß DIN 1986-100 [7] zu führen. Zurückgehaltene Wassermengen auf diesen Flächen können mit überstausicheren Systemen wie den dafür angepassten Retentionsrinnenfiltern behandelt und zudem gedrosselt zum Ablauf gebracht werden.
Rinnenfilterretentionsvolumen als wichtiger Regenrückhalteraum
Ein Rinnenfilterretentionsvolumen, kann sowohl über die Dimensionierung (Länge des Retentionsrinnenfiltersystems) als auch über die Oberflächengestaltung (Rückstauraum oberhalb des Rinnensystems) dimensioniert werden.
Das Retentionsfiltersystem Drainfix Clean bietet beispielsweise ein Einstauvolumen von 60 m³ je Hektar undurchlässigen Entwässerungsflächenanteils, bei einem Anschlussflächenverhältnis Filterfläche/Entwässerungsfläche) von 2%. Bei Dimensionierung für eine Regenspende von 15 l/(s*ha) unter Anwendung des Trennerlasses in NRW ergibt sich selbst bei einem reduzierten Filterflächenverhältnis mit 0,6% noch ein Retentionsvolumen von 18 m³. Bei diesem Bemessungsverfahren wird ein Überlauf benötigt. Dabei kann ein (bestehender) Straßenablauf mit Schlammfang am tiefsten Punkt des Retentionsfilterrinnenstranges zur Aufnahme überlaufenden Wassers dienen (Abb. 3).
Die im Straßenprofil abgeleiteten Wasserströme können in Kombination mit normalen Entwässerungsrinnen zu beliebigen Einleitstellen abgeführt werden (Abb. 4).
Anschlussflächenverhältnis wichtig für die hydraulische Leistung
Über das Anschlussflächenverhältnis wird die hydraulische Leistung der Regenwasserbehandlungsanlage gesteuert. Je größer das Anschlussflächenverhältnis, desto größer ist die Filterfläche des Retentionsrinnenfiltersystems (Abb. 5).
Mit der 10-fach größeren Filterfläche kann das Rinnensystem deutlich mehr und über einen längeren Zeitraum (Wartungsabstände) Schmutz- und Feststoffe aufnehmen. Für die Aufnahme von Starkregenereignissen ist auch der wesentlich größere Einlaufquerschnitt der Abdeckungsroste von Bedeutung. Insbesondere, da Starkregenregenereignisse häufig auch außerhalb der herbstlichen Jahreszeit mit Sturm und verstärktem Laubfall einhergehen (Abb. 6).
Bei einer richtigen Sturzflut ist selbst das beste Regenwasserbehandlungssystem machtlos. Werden jedoch alle wichtigen Faktoren berücksichtigt, können Entwässerungssysteme auch Starkregenereignissen problemlos standhalten. Sie können entscheidend dazu beitragen, dass Schadstoffe auch bei extremen Naturerscheinungen nicht in unsere Gewässer gelangen.
