17.09.2019 | Ausgabe 9/2019

Klimawandel und Regenwassermanagement

Die Natur als Vorbild

Im Vollaushub lassen sich die einzelnen Rigolenfüllkörper rasch zu großen Anlagen zusammenbauen. / Quelle: FRÄNKISCHE

Die Anforderungen an das Regenwassermanagement werden aufgrund des Klimawandels steigen. Der Umgang mit den zu erwartenden Wassermassen stellt vor allem in den Städten eine Herausforderung dar, denn die „urbanen Sturzfluten“ treffen hier kaum noch auf Versickerungsflächen.

Der Kampf gegen die Erderwärmung zeigt vor allem eines ganz deutlich: Der Versuch, Probleme dieser Größenordnung zu vertagen, wird scheitern. Diesen Fehler sollten wir mit Blick auf die Folgen des Klimawandels deshalb nicht wiederholen, auch wenn immer wieder beschwichtigende Stimmen zu vernehmen sind, die meinen, es werde schon nicht so arg werden, beziehungsweise die die Zusammenhänge zwischen Erderwärmung und extremen Wetterphänomenen gleich ganz infrage stellen. Ein solches Verhalten ist grob fahrlässig, vor allem im Bauwesen, wo heutige Entscheidungen und Planungen die Weichen für die nächsten Jahrzehnte stellen. 

Eine Sedimentationsanlage mit Abscheider für Leichtflüssigkeiten reinigt das Niederschlagswasser vor Ort. / Quelle: FRÄNKISCHE

Der Deutsche Wetterdienst DWD stellt in einer aktuellen Abhandlung mit dem Titel „Hydro- klimatologische Einordnung der Stark- und Dauerniederschläge in Teilen Deutschlands im Zusammenhang mit dem Tiefdruckgebiet Axel“  (Autoren: T. Junghänel, P. Bissolli, J. Daßler, M. Ziese, Stand: 23.05.2019) Folgendes fest: „Klimaanalysen der letzten 70 Jahre zeigen, dass die Häufigkeit extremer Starkniederschläge mit einer Dauerstufe von 24 Stunden in Deutschland tendenziell zugenommen hat. Auf Basis von Klimaprojektionen kann abgeschätzt werden, dass sich diese Tendenz fortsetzt. Ein Grund dafür ist zum Beispiel das steigende Aufnahmevermögen der Luft von Wasserdampf mit steigender Temperatur (Clausius-Clapeyron- Beziehung). (…) Klimaprojektionen zeigen, dass solche Wetterlagen in Zukunft vermutlich häufiger vorkommen werden. Hinzu kommt eine zunehmend erhöhte Verweildauer der Wetterlagen, sodass Niederschlagsgebiete langsamer ziehen und Starkniederschläge an einem Ort länger andauern.“ 

Und der Forschungsleiter Klimarisiken und Naturgefahren der Munich Re (Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft), Eberhard Faust, gibt in einem Interview zu bedenken: „Aus Studien wissen wir, dass die Wahrscheinlichkeit von Starkniederschlägen im Frühjahr in der Nordhälfte Europas in den vergangenen zwei Dekaden deutlich höher war als in den Jahrzehnten zuvor. Aus Klimamodell-Studien wissen wir, dass es künftig häufiger konvektive Starkniederschläge und mehr Hitze- und Trockenperioden geben dürfte. Beides gehört zusammen. Konvektive Starkniederschläge fallen auch umso intensiver aus, je höher die Umgebungstemperatur ist. Die Wetterabläufe der vergangenen Wochen passen also grob in das Bild, dass uns der Klimawandel in der Zukunft noch viel häufiger zeigen wird.“ 

Paradigmen überprüfen
Um Regenereignisse beurteilen zu können, wird der Niederschlag gemessen. Früher wurde hierfür an geeigneter Stelle ein Gefäß aufgestellt, dessen Füllungsstand in regelmäßigen Intervallen abgelesen und der Statistik zugeführt wurde. Diese Messungen erfolgten demnach punktuell und waren weniger geeignet, lokal stark eingegrenzte Extremniederschläge zu erfassen. Weil in der Meteorologie Trends erst dann als wissenschaftlich nachgewiesen gelten, nachdem sie über einen Zeitraum von 30 Jahren beobachtet werden konnten, gibt es eine gewisse Unschärfe in der Wetterstatistik. Denn erst seit ca. 18 Jahren werden die Messungen mittels eines fein gerasterten Radars vorgenommen, flächendeckend und in Echtzeit. So weisen die Statistiken in den letzten dreißig Jahren keinen signifikanten Anstieg der jährlichen Zahl von Starkregenereignissen auf, und auch die Niederschlagsmenge hat sich in diesem Zeitraum lediglich sehr leicht erhöht. Gleichwohl nehmen die extremen Wetterereignisse wie beschrieben nachgewiesenermaßen zu, und es gilt, geeignete Maßnahmen zu ergreifen vom Flutschutz bis zur Entwässerung von Gebäuden und Flächen.

Eine meteorologische Größe ist der Bemessungsregen (r(5/5)). Dieser beschreibt eine Niederschlagsmenge, die mit fünf Minuten Dauer (D) in einem Intervall (T) von fünf Jahren zu erwarten ist, gemessen in Liter pro Sekunde und Hektar. In Deutschland beträgt dieser Wert aktuell 311 l/s·ha. Starkregenereignisse werden mit dem sogenannten Jahrhundertregen unter der Bezeichnung r(5/100) beschrieben. Es handelt sich also qua Definition um ein Regenereignis von fünf Minuten Dauer, das in seiner Stärke so alle hundert Jahre einmal vorkommt. Inzwischen muss man kein biblisches Alter mehr erreichen, um das zu erleben, was früher als „Jahrhundertregen“ galt. Die zunehmende Anzahl von extremen Wetterereignissen wird also dazu führen, dass zumindest die neuen Herausforderungen zu Planung und Dimensionierung aktueller Anlagen herangezogen werden. Besser wäre es, Fortschreibungen und Hochrechnungen einzusetzen, um gegen das gewappnet zu sein, was in fünfzig oder hundert Jahren „von oben“ kommt.

Gefahrensituationen
Der Deutsche Wetterdienst (DWD) definiert Starkregenereignisse wie folgt:

  • über 5 l/m² Niederschlag pro 5 Min.
  • über 7,1 l/m² Niederschlag pro 10 Min.
  • über 10 l/m² Niederschlag pro 20 Min. und
  • über 17,1 l/m² Niederschlag pro 60 Min.


Diese Werte und Einheiten deuten auf die drei Faktoren hin, deren Zusammenwirken solche Wetterereignisse gefährlich machen können: die Wassermenge, die Fläche und die Zeit. Während man auf die Niederschlagsmenge und die beregnete Fläche keinen Einfluss hat, lassen sich mit Blick auf die Zeit Sicherungen einbauen, indem man das Wasser „zwischenspeichert“. Die Natur macht es vor, denn hier werden Wiesen kurzzeitig überflutet oder Flüsse verbreitern sich um ihre Auen (sofern noch vorhanden). Es entstehen Pufferspeicher, welche sich nach Beruhigung der Wetterlage allmählich wieder leeren. Im urbanen Umfeld sind diese Möglichkeiten nicht gegeben. Die großen, meist versiegelten Flächen können kein Wasser aufnehmen und die einzige Transportmöglichkeit, die Kanalisation, wird zum Flaschenhals. Ist sie überfordert, kommt es zum unkontrollierten Rückstau, der binnen kürzester Frist Menschen und Sachwerte bedroht. Selbst wenn die eigene Gebäudeentwässerung also tadellos funktioniert, kann ein Kollabieren der Kanalisation in die Katastrophe führen.

Geeignete Maßnahmen
Auch das moderne Regenwassermanagement nimmt sich die Natur zum Vorbild; das Stichwort lautet Retention (lat. retentio = das Zurückhalten). Sogenannte Rigolen, die diesen Zweck erfüllen, gibt es im Prinzip schon lange. Bei ihnen handelte es sich früher um eigens angelegte, mit Kies gefüllte Reservoirs, die sich bei Bedarf füllten und das Wasser dann zeitversetzt wieder abgaben. Allerdings war der Wirkungsgrad dieser Anlagen mit ca. 30 bis 35 % Vol. aus heutiger Sicht nicht ausreichend. Inzwischen kommen stattdessen Rigolenfüllkörper zum Einsatz, die einen Hohlraumanteil von mindestens 95 % Vol. aufweisen und so lediglich ungefähr ein Drittel des Platzes im Erdreich beanspruchen. Die einzelnen, quader- oder würfelförmigen „Bausteine“, die aus einer stabilen Gitterstruktur bestehen, können zu großen unterirdischen Anlagen zusammengesetzt werden. Sie lassen sich im Vollaushub schnell verlegen und verursachen nach Abschluss der Erdarbeiten keine Beeinträchtigung in der Flächennutzung. Eine solche Rigole kann als  Versickerungsanlage ausgeführt werden, indem das gesamte System in ein Vlies gehüllt wird. Nach der Füllung gibt sie das Niederschlagswasser ganz allmählich an die Umgebung ab, was aus ökologischen Gründen wünschenswert ist, denn so findet die Versickerung vor Ort statt und kommt dem Grundwasserspiegel zugute. Wo das nicht möglich ist, kann die Rigole nach außen hin mit einer Kunststoffdichtungsbahn geschlossen werden. In diesem Fall wird das Wasser nach und nach über Drosselschächte an die Kanalisation abgegeben, ohne dass diese überlastet wird. Natürlich besteht auch die Möglichkeit der Nutzung des Wassers, etwa für den Gartenbau oder als Löschwasser. Gerade im städtischen Bereich ist eine Reinigung des Niederschlagswassers häufig notwendig, denn es ist mit Verunreinigungen durch Schmutzpartikel, Öle usw. zu rechnen. Rohrförmige Sedimentationsanlagen leisten hier hervorragende Dienste. Sie werden über einen Startschacht befüllt, der bereits grobe Schmutzpartikel zurückhält und als Schlammfang dient. Beim Durchfließen der Röhre setzen sich weitere Stoffe ab, während ein im unteren Teil befindlicher Strömungstrenner das Wasser vollständig beruhigt und Verwirbelungen unterbindet. Leichte Stoffe und Flüssigkeiten können durch einen oberen Strömungstrenner abgeschieden werden, der analog funktioniert. Die Verunreinigungen landen in einem Zielschacht, in welchem eine Tauchwand für zusätzliche Sicherheit sorgt, indem sie lediglich das gereinigte Wasser passieren lässt. 

Modernes Regenwassermanagement, welches Retention und Reinigung beinhaltet, trägt somit dreifach zum Umweltschutz bei: Es reduziert die Gefahr von Überflutungen, sorgt möglichst für eine Versickerung vor Ort und entlässt lediglich gereinigtes Wasser in den Untergrund.