Klimawandel: Interdisziplinär vorandenken

Unter dem Motto „Niederschläge nachhaltig aufnehmen, reinigen, rückhalten und ableiten“ trafen sich rund 500 Netzbetreiber, Planer, bauausführende Unternehmen sowie Vertreter des Fachhandels zum intensiven Gedankenaustausch rund um das Thema Regenwassermanagement. Die beiden großen Themenblöcke, über die sich Referenten und Teilnehmer in 6 Veranstaltungen in Gelsenkirchen, Leipzig, Berlin, Ludwigsburg, Hohenkammer und Frankfurt intensiv und kontrovers fachlich austauschten, waren Überflutungsvorsorge und Regenwasserbehandlung. Zum Auftakt jeder Veranstaltung warf Dipl.-Ing. Markus Blaschke, ACO Tiefbau Vertrieb GmbH, die spannende Frage in den Raum: „Sind wir den Herausforderungen zukünftiger Wetterereignisse gewachsen?“

Das Wetter von Morgen

Der Fünfte Sachstandsbericht des Weltklimarats, des Intergovernmental Panel of Climate Change, IPCC, der Vereinten Nationen aus dem Jahr 2014 kommt zu dem Ergebnis, dass die Erwärmung des Klimasystems eindeutig ist und dass es äußerst wahrscheinlich ist, dass der menschliche Einfluss die Hauptursache der beobachteten Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts war. Denn seit ca. 1950 wurden Veränderungen vieler extremer Wetter- und Klimaereignisse beobachtet, unter anderem ein Rückgang von kalten Temperaturextremen, die Zunahme von heißen Temperaturextremen, extrem hohen Meeresspiegelständen sowie der Häufigkeit von extremen Niederschlägen in einigen Regionen. In seinem spannenden Impulsvortrag „Das Wetter von morgen“ wies Dipl.-Met. Dr. Meeno Schrader darauf hin, dass das Jahr 2014 das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen war und dass es zukünftig viel mehr Schäden infolge von Wetterextremen geben werde. „Eines ist ganz entscheidend für die Weichenstellung unseres zukünftigen Handelns: Der Klimawandel ist kein akademisches, sondern ein sehr reales Problem, er schreitet kontinuierlich voran und er betrifft alle sozio-ökonomischen Bereiche unseres Zusammenlebens.“, so Dr. Meeno Schrader in seinen beherzten Ausführungen. Ein entscheidender Schritt, um sich einer der größten Herausforderungen der Menschheitsgeschichte zu nähern, sei nicht zu Letzt ein hervorragendes angepasstes Wassermanagement.

Siedlungswasserwirtschaft vor vielen Herausforderungen

Infolge höherer Temperaturen kann grundsätzlich mehr Feuchtigkeit in der Atmosphäre gespeichert werden, womit die Wahrscheinlichkeit von Starkregenereignissen ansteigt. Besonders problematisch in diesem Zusammenhang sind sogenannte konvektive Niederschläge, die durch rasches Aufsteigen erwärmter Luft in eine kältere Umgebung entstehen. Solche Niederschläge sind von hoher Intensität und kurzer Dauer und sie sind in der Regel begrenzt auf eine relativ kleine Fläche. Derartige Regenereignisse sind äußerst schlecht prognostizierbar und können bei ungünstigen topographischen Gegebenheiten zu Überschwemmungen im urbanen Umfeld und zu einer Überlastung der Kanalnetze führen. Die Meldungen von solchen Schadens- und Schreckensszenarien infolge sogenannter urbaner Sturzfluten nehmen zu, was zu einer nachhaltigen Verunsicherung von Kanalnetzbetreibern und Planern führt. Generell gilt: Starkregenfälle stellen zukünftig insgesamt eine große Herausforderung für die Planung und den sicheren Betrieb von Entwässerungssystemen dar. Es ist die anspruchsvolle Aufgabe aller an diesem Prozess Beteiligten, menschliche Lebensräume und Infrastruktursysteme vor dem Element Wasser zu schützen.

Überflutungsschutz durch kommunales Risikomanagement: eine Gemeinschaftsaufgabe

Eine wesentliche Problematik bei der Schadensprävention im Umfeld urbaner Sturzfluten besteht nach Ansicht vieler Siedlungswasserwirtschaftler in der Tatsache, dass globale, aber auch regionale Klimamodelle keine für die Stadtentwässerung relevanten Aussagen über die Intensität und Häufigkeit konvektiver Niederschläge oder sogenannter Gewitterzellen treffen können. Und so lautete die klare Aussage von Prof. Theo G. Schmitt, TU Kaiserslautern, im Rahmen der Abschlussveranstaltung der ACO Regenwelten am 12. März in Frankfurt in seinem Vortrag „Herausforderung Regenwetterabfluss – Überflutungsvorsorge und Regenwasserbehandlung“: „Überflutungsschutz ist eine Gemeinschaftsaufgabe aller kommunalen Akteure.“ Es handele sich hier um keine genuin wasserwirtschaftlichen Fragestellungen, sondern um eine klare kommunale Gemeinschaftsaufgabe, die nur im stadthydrologischen, städtebaulichen und verkehrstechnischen Kontext gemeinsam von Entwässerungsbetrieben, Tiefbauämtern, Straßenbaulastträgern und Stadtplanungsämtern in offener Diskussion mit betroffenen Anliegern und Grundstückseigentümern gemeistert werden könne. Und so existiere laut Schmitt auch keine Grundlage für pauschale Bemessungszuschläge in der Stadtentwässerung. Eine zunehmende Ungewissheit in Bezug auf kommende Regenereignisse erfordere vielmehr eine höhere Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aller Beteiligten.

Dezentrale Behandlung von Niederschlagswasser

Ein weiteres wesentliches Fazit der ACO Regenwelten: Viele Netzbetreiber stehen vor der anspruchsvollen Aufgabe, Konzepte für eine den örtlichen Gegebenheiten optimal angepasste Behandlung des im Siedlungs- und Verkehrsraum anfallenden Niederschlagswassers umzusetzen. Denn mit der Zunahme versiegelter Flächen im urbanen Bereich und der Erweiterungen des Straßennetzes kommt es zu einer Erhöhung der Einleitung von Niederschlagswasser in die Kanalisation bzw. die Oberflächengewässer. Damit steigt auch der Anteil verschiedener Schadstoffe, die durch Straßenabläufe aufgenommen und über das Bodengrundwassersystem bei Versickerungen bzw. in die Gewässer eingeleitet werden. Gewässer aber sind so zu bewirtschaften, dass jede vermeidbare Beeinträchtigung ihrer ökologischen Funktionen unterbleibt. Dies gilt auch für die Einleitung von Niederschlagswasser. Im Wasserhaushaltsgesetz sind im § 55 (2) klare gesetzliche Rahmenbedingungen für den Umgang mit Niederschlagswasser festgeschrieben: „Niederschlagswasser soll ortsnah versickert, verrieselt oder direkt oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden … „“. Um den Schadstoff­eintrag durch behandlungsbedürftiges Niederschlagswasser zu reduzieren, hat auf Länderebene das Land Nordrhein-Westfalen mit dem Runderlass „Anforderungen an die Niederschlagsentwässerung im Trennverfahren“ (kurz Trennerlass) Rahmenbedingungen zur Schadstoffminderung bei der Niederschlagsentwässerung über öffentliche und private Kanalisationen im Trennverfahren nach § 57 Abs. 1 Landeswassergesetz (LWG) als allgemein anerkannte Regeln der Abwassertechnik eingeführt und bekannt gemacht. Hier wird bei Anlagen zur Regenwasserbehandlung zwischen zentralen Anlagen (nicht ständig gefüllte Regenklärbecken, ständig gefüllte Regenklärbecken, Retentionsbodenfilter) und dezentralen Anlagen unterschieden. Die Bandbreite solch dezentraler Anlagen reicht von Filtern direkt im Straßenablauf (Gully) bis zu Anlagen, die den Abfluss von Flächen bis zu einer Größe von 5.000 m² zusammenfassend reinigen. Dem Markt stehen an dieser Stelle viele Systeme unterschiedlicher Hersteller zur Verfügung, die in Bezug auf ihre Funktionsweise und Leistungsfähigkeit stark divergieren.

Interdisziplinäres Weiterdenken

Im Spannungsfeld zwischen gezielter Überflutungsvorsorge und ökologisch verantwortungsvoller Regenwasserbehandlung wurde im Rahmen der Vortragsreihe ACO Regenwelten immer wieder deutlich: eine wesentliche Voraussetzung den großen Megatrends demographischer Wandel und Klimawandel vonseiten der Siedlungswasserwirtschaft gezielt zu begegnen besteht darin, in einem entwässerungstechnologischen, stadthydrologischen, städtebaulichen und verkehrstechnischen Gesamtkontext zu denken. Nur durch gezielte Flexibilität und Anpassungsfähigkeit kann es einerseits gelingen, Unterbelastung der Kanäle durch länger werdende Trockenperioden bei gleichzeitiger Verschärfung von Überlastphasen bei Starkregen in den Griff zu bekommen, Gewässerqualität und Lebensqualität im urbanen Umfeld dauerhaft zu erhalten und zu steigern und menschliche Lebensräume vor den negativen Folgen ausufernder Wassermengen zu schützen. Interessante Ansätze für ein interdisziplinäres Weiterdenken waren die von Dr.-Ing. Ulrich Dittmer, Universität Stuttgart, und Dr. Andreas Matzinger, Kompetenzzentrum Wasser Berlin, vorgestellten Verbundforschungsvorhaben SAMUWA, Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts und KURAS, Konzepte für urbane Regenwasserbewirtschaftung und Abwassersysteme.

Samuwa - Die Stadt als hydrologisches System im Wandel

Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts

SAMUWA ist ein Verbundforschungsvorhaben innerhalb der BMBF-Fördermaßnahme „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“ (BMBF-INIS). Laufzeit des Projektes ist von Juli 2013 bis Juni 2016. Das Verbundvorhaben wird vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart koordiniert. SAMUWA hat das Ziel, Kommunen und ihre Entwässerungsbetriebe bei der Umstellung einer konventionellen Entwässerungsplanung hin zu einer anpassungsfähigen Bewirtschaftung des stadthydrologischen Gesamtsystems zu unterstützen.

Die städtische Wasserinfrastruktur wird zukünftig einem Wandel der Randbedingungen ausgesetzt sein. Daher ist es erforderlich, die bestehenden Systeme grundsätzlich zu überdenken. Generelle Trends, die sich auch in größerem räumlichen Maßstab niederschlagen, (Klimawandel, demographischer Wandel), werden dabei von andern Entwicklungen überlagert, die jeweils spezifischer für einzelne Städte sind (Wandel von Stadtstrukturen, sozio-ökonomische und sozio-kulturelle Entwicklung). Hinzu kommen veränderliche, vielfach miteinander konkurrierende Ansprüche der Gesellschaft an die Wasserinfrastruktur (z.B. Kostenbewusstsein, Risikobewusstsein) sowie an die Qualität und Nutzbarkeit von Gewässern (z.B. Baden in der Stadt).

Dieser Wandel der Randbedingungen trifft im Bereich der urbanen Wasserinfrastruktur auf äußerst statische, unflexible Systeme. Bedingt durch die lange Nutzungsdauer sind Planungen mit hohen Prognoseunsicherheiten behaftet. Anpassungen der baulichen Infrastruktur sind nur über sehr lange Zeiträume möglich. Mit einem beschleunigten Wandel der Randbedingungen ist eine Verschärfung dieser Problematik absehbar.

Im Bereich der Stadtentwicklung wiegen diese beschriebenen Entwicklungen besonders schwer. Entwässerungssysteme erstrecken sich in der Regel flächenhaft über gesamte Stadtgebiete und sind eng verknüpft mit der städtebaulichen Struktur und der Flächennutzung sowie mit anderen Infrastruktursektoren. Diese Randbedingungen engen den Handlungsspielraum der Stadtentwässerung ein und beschränken somit ihre Anpassungsfähigkeit zusätzlich. Eine besondere volkswirtschaftliche Relevanz ergibt sich außerdem aus dem hohen Anlagekapital, das in den Kanalnetzen steckt (Wiederbeschaffungswert bundesweit 687 Mio. € nach Berger, 2011)

Ausgehend von dieser Problemlage sollen in dem Verbundprojekt Wege aufgezeigt werden, die von den bisherigen statischen Ansätzen in Planung und Betrieb von Entwässerungssystemen zu einem flexiblen und anpassungsfähigen Management führen. Es werden Planungsinstrumente entwickelt, die die Entwässerungs- mit der Stadtentwicklungs- und Freiraumplanung verknüpfen und die dabei auch die Wechselwirkungen mit dem natürlichen Wasserkreislauf berücksichtigen. Durch diese Erweiterung der Systemgrenzen werden Handlungsoptionen erweitert, es wird mehr Flexibilität geschaffen, um Maßnahmen ganzheitlich zu bewerten.

Primärer Adressat sind die Kommunen und deren Entwässerungsbetriebe. Ihnen sollen Handlungsempfehlungen, Konzepte und Methoden für die Entwicklung ihrer Systeme an die Hand gegeben werden. Darüber hinaus sollen Ingenieurbüros und übergeordnete Behörden in die Lage versetzt werden, die Kommunen auf diesem Weg zu unterstützen.

www.samuwa.de

KURAS - Konzepte für urbane Regenwasserbewirtschaftung und Abwassersysteme

Im Verbundforschungsvorhaben KURAS soll modellhaft untersucht werden, wie durch intelligent gekoppeltes Regenwasser- und Abwassermanagement die zukünftige Abwasserentsorgung, die Gewässerqualität, das Stadtklima und die Lebensqualität einer Stadt verbessert werden kann.

Am Beispiel von ausgewählten Stadtflächen in Berlin soll exemplarisch gezeigt werden, wie durch viele kleine im Stadtgebiet verteilte dezentrale Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung wie Gründächer, Versickerungsmulden, Teiche und auch klassische Regenspeicher die Kanalisation entlastet und dabei das Stadtklima verbessert werden kann. Weitere Untersuchungen haben die Auswirkungen des Klimawandels auf die Bewirtschaftung des Kanalnetzes im Fokus. Hier sollen Lösungen erarbeitet werden für zunehmend auftretende Probleme durch Unterbelastung der Kanäle durch länger werdende Trockenperioden bei gleichzeitiger Verschärfung von Überlastphasen bei Starkregen. Ziel ist eine erhöhte Flexibilität des Gesamtsystems. Überlast- und Unterlastsituationen bedürfen betrieblicher Verbesserungen –insbesondere in Hinblick auf den Gewässerschutz, die Kosten und die intelligente Vernetzung aller Pumpstationen.

KURAS findet in enger Zusammenarbeit zwischen Fachpartnern aus Forschung und Praxis und den Berliner Entscheidungsträgern statt. Die Projektkoordination liegt bei der TU Berlin und dem Kompetenzzentrum Wasser Berlin. Das Projekt KURAS wird durch das BMBF im Rahmenprogramm „FONA - Forschung für nachhaltige Entwicklungen“ innerhalb der Fördermaßnahme „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktur­systeme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“ gefördert. Die involvierten Unternehmen beteiligen sich zudem durch Eigenanteile. Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin erhält eine Co-Finanzierung durch die Berliner Wasserbetriebe und Veolia Wasser.

www.kuras-projekt.de

Lösungen für die Zukunft

Die schweren Folgen des Klimawandels abzumildern ist eine der größten Herausforderungen aller Akteure im Tiefbau. Ein entscheidender Ansatz an dieser Stelle ist es, Stadtplanung und -entwicklung enger mit urbanhydrologischen Fragestellungen zu verbinden. Auf Grundlage von Gelände- und Kanalnetzmodellen ist es den Entwässerungsplanern heute möglich, neben Abflusswegen auf der Oberfläche für kritische Überflutungsbereiche auch Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen. Darüber hinaus kann das Abflussgeschehen in kleineren urbanen Gewässern (Sturzfluten) gemeinsam mit den Abflüssen im Kanalnetz und dem städtischen Einzugsgebiet betrachtet werden. Anlagen der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung kommt dabei in der Maßnahmenplanung eine besondere Bedeutung zu.

Um vielen dieser Aufgabenstellungen gerecht zu werden, bedarf es nicht zuletzt angepasster Produktlösungen, um den natürlichen Kreislauf des Wassers zu erhalten, aber auch den Menschen vor den Folgen potentiell immer weiter ausufernder Wassermengen zu schützen. Diese Produkte müssen wirtschaftlich sein, und zugleich der steigenden Anzahl von technologischen und ökologischen Anforderungen gerecht werden. Sich dieser Verantwortung bewusst, mit innovativen Lösungen auf neue Anforderungen und Umwelteinflüsse reagieren zu müssen, gehört die ACO Gruppe seit Jahren zu den Weltmarktführern in der Entwässerungstechnik. Das Unternehmen hat eine an diesen Zukunftsanforderungen orientierte ACO Systemkette geschmiedet. Aufgabe dieser ACO Systemkette ist es, Entwässerungslösungen für die Umweltbedingungen von morgen abzubilden, die auf unterschiedlichsten Verkehrsflächen zum Einsatz kommen. Diese Systemkette umfasst die Glieder „collect“, „clean“, „hold“ und „release“. Es geht darum, das Wasser zu sammeln und aufzunehmen, es vorzureinigen und aufzubereiten, es dort, wo dies nötig ist, abzuhalten und zurückzuhalten und es abzuleiten und es wiederzuverwenden. Weiterdenken ist klarer Bestandteil der Unternehmensphilosophie. Und ein neuer Baustein dieser ACO Systemkette ist die Seminarreihe ACO Regenwelten, in der aktuellste Fragestellungen rund um die komplexe Thematik eines zukunftsfähigen Regenwassermanagements aufgegriffen werden. Gemeinsam mit Planern, Netzbetreibern, bauausführenden Unternehmen und mit Experten aus den Regionen werden Lösungsansätze diskutiert, wie wir zukünftigen Wetterereignissen gezielt begegnen können.

ACO Tiefbau Vertrieb GmbH

www.aco-tiefbau.de