Versickerung und Retention

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Versickerung und Retention

In der Wasserwirtschaft hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Niederschlagswasser möglichst an der Stelle des Anfalls zu versickern ist. Ist dies nicht möglich, so wird in vielen Fällen die vorübergehende Speicherung (Rückhaltung oder Retention) von Regenwasser in Rückhalteräumen notwendig, um die Abflusssysteme vor Überlastung zu schützen bzw. deren Dimension zu begrenzen.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

Qualität der Niederschlagsabflüsse

Die Abflüsse von befestigten Flächen werden hinsichtlich ihrer Stoffkonzentration und der damit ggf. einhergehenden potentiellen Grundwassergefährdung bei der gezielten Regenwasserversickerung in die Kategorien unbedenklich, tolerierbar und nicht tolerierbar eingeteilt.

Unbedenkliche Niederschlagsabflüsse

Unbedenkliche Niederschlagsabflüsse können ohne Vorbehandlungsmaßnahmen über die ungesättigte Zone (unterhalb des Wurzelraums und oberhalb des Grundwasserspiegels) versickert werden (z.B. in Rigolen).

Tolerierbare Niederschlagsabflüsse

Tolerierbare Niederschlagsabflüsse können nach geeigneter Vorbehandlung oder unter Ausnutzen der Reinigungsprozesse (Sedimentationsanlage, Regenwasserzisterne, bewachsener Boden etc.) über die ungesättigte Zone versickert werden.

Nicht tolerierbare Niederschlagsabflüsse

Nicht tolerierbare Niederschlagsabflüsse können nur nach einer Vorbehandlung versickert werden.

Fläche / Gebiet Qualitative Bewertung
Gründächer, Wiesen und Kulturland; Dachflächen ohne Verwendung von unbeschichteten Metallen (Kupfer, Zink und Blei), Terrassenflächen in Wohn- und vergleichbaren Gewerbegebieten unbedenklich
Dachflächen mit üblichen Anteilen aus unbeschichteten Metallen; Rad- und Gehwege in Wohngebieten, verkehrsberuhigte Bereiche; Hofflächen und PKW-Parkplätze ohne häufigen Fahrzeugwechsel; sowie wenig befahrene Verkehrsflächen (bis DTV 300 Kfz); Straßen mit DTV 300 - 5.000 Kfz, z.B. Anlieger-, Erschließungs- und Kreisstraßen; Rollbahnen von Flugplätzen; Dachflächen in Gewerbe- und Industriegebieten mit signifikanter Luftverschmutzung; siehe DWA-A138. tolerierbar
Hofflächen und Straßen in Gewerbe- und Industriegebieten mit signifikanter Luftverschmutzung; Sonderflächen siehe DWA nicht tolerierbar

Quelle DWA-A138, DTV=durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke

Reinigungsmöglichkeiten von Niederschlagswasser

Mit Hilfe einfacher Bewertungsverfahren kann die Belastung von unter- und oberirdischem Wasser durch Regenwasser von Dachflächen und Verkehrsflächen qualitativ und quantitativ berücksichtigt werden (ATV DVWK-M153). Je nach Ergebnis sind verschiedene Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung zu ergreifen, um einen ausreichenden Gewässerschutz zu gewährleisten.

Bei Einleitung in eine Rigole, ist diese zudem zumindest durch eine Grobfiltration zu schützen.

Wichtig: bei Regenwassernutzungszisternen

Nach der DIN 1989-1 sind unterirdische Versickerunganlagen (Rigolen) den Versickerungsanlagen mit einer belebten Bodenzone hinsichtlich qualitativer Aspekte gleichzusetzen, wenn das Zulaufwasser aus einer Regenwassernutzungsanlage von nicht metallischen Dachflächen stammt.

Sedimentations- und Filterschächte, Sedimentationsanlagen

Sedimentation- und Filterschächte

Anlagen mit einem Absetzraum, in dem die Strömungsverhältnisse es zulassen, dass spezifisch schwerere Stoffe als Wasser nach unten sinken und spezifisch leichtere Stoffe aufschwimmen, werden als Sedimentationsanlagen bezeichnet.

Sammel- und Filterschächte bestehen aus einem Sedimentationsbereich, in welchem sich die schweren Partikel absetzen, und aus einem Filtersieb, welches verhindert, dass leichte Grobschmutzstoffe in den nachgeschalteten Speicher gelangen. Über ein Tauchrohr werden auch leichte Stoffe im Schacht zurückgehalten. Je nach Schmutzeintrag müssen sie regelmäßig gereinigt werden. Das gesamte Dachablaufwasser wird gefiltert und dem Speicher zugeführt. Die Dimensionierung der Schächte erfolgt in Deutschland z.B. nach ATV DVWK-M153 entsprechend dem zu erwartenden Schmutzanfall und der angeschlossenen Dachfläche.

Bodenpassagen

Bodenpassagen

Bei der Passage von Bodenschichten, wie bei Mulden-Rigolen Systemen oder bei der Entsiegelung durch Rasengitter werden durch physikalische, chemische und ggf. auch biologische Vorgänge Schmutzstoffe aus dem durchströmenden Regenwasser zurückgehalten und gespeichert oder abgebaut. Eine Passage durch den bewachsenen Oberboden ist dabei wirksamer als durch eine unbewachsene Bodenzone. Das Grundwasser schützende Deckschichten dürfen nicht durchstoßen werden.

Spülbare und kamerabefahrbare Rigole

Sollte trotz Vorreinigung Schmutz in die Rigole gelangen, ist es von großer Bedeutung, dass eine spätere Reinigung möglich ist. Bei vielen Rigolen, wie z.B. Boxensystemen, können zumeist nur die Spülkanäle nachträglich gereinigt werden. Die feinen Schmutzpartikel gelangen jedoch durch die Schlitze der Spülkanäle und setzen dann allmählich die Böden und Wände solcher Rigolen zu. Diese können letztlich nur komplett ausgegraben werden, wenn sie Ihre Versickerungsleistung verloren haben. Bei der DRAINMAX Tunnel-Rigole z.B. sind die kritischen Wände und Böden über entsprechende Anschlussschächte mit einer Kamera inspizierbar und komplett spülbar. Schmutz gelangt dann in den Grobfilter des Sedimentations- und Filterschachtes oder setzt sich im Sedimentationsbereich ab. Der Grobfilter kann nach dem Spülvorgang entnommen und entleert werden. Die parallelen Rigolenreihen sind zusätzlich geschützt durch die lange Absetzstrecke im Sickerrohr und der zusätzlichen Absetzmöglichkeit im Kontroll- und Spülschacht. Somit ist die gleichbleibende Versickerungsleistung auf Dauer garantiert.

Bodenbeschaffenheit

Versickerungsfähigkeit des Bodens

Übersicht der Kf Werte verschiedener Böden

Von wesentlicher Bedeutung für die Versickerung des Regenwassers ist die Beschaffenheit des Untergrundes. Der Durchlässigkeitsbeiwert (kf -Wert) ist ein Maß für die Wasserdurchlässigkeit des Bodens. Ein Durchlässigkeitsbeiwert sollte zwischen 10-3 und 10-6 liegen, um eine Funktionsfähigkeit der Versickerungsanlage zu gewährleisten.

Um eine Überdimensionierung der Anlage zu vermeiden, sollte der kf-Wert möglichst exakt durch Untersuchungen ermittelt werden. Hierzu gibt es professionelle Bodengutachter.

Kurztest der Bodenbeschaffenheit

Ist der kf-Wert unbekannt, kann anhand des nachfolgenden Kurztestes die ungefähre Versickerungsmöglichkeit des Untergrunds eingegrenzt werden.

Testgrube
  1. Eine 50 x 50 cm große und ca. 30 cm tiefe Grube ausheben. Wichtig: Nicht in die Grube treten, um Verdichtung zu vermeiden!
  2. Um ein Aufschwemmen des Bodens zu verhindern, wird er mit einer Kiesschicht abgedeckt. Ein Messstab wird in den Boden geschlagen. 10 cm oberhalb der Grubensohle wird eine Markierung am Messstab angebracht.
  3. Nun wird die Grube mit Wasser gefüllt und 1-2 Stunden durch regelmäßiges Nachfüllen vorgewässert (Gartenschlauch).
  4. Wasser nun bis zur Markierung einfüllen. Mit einem Messeimer nach 10 Minuten so viel Wasser auffüllen, wie nötig ist, um den Wasserstand wieder bis zur Markierung zu heben. Aus der nachgefüllten Wassermenge lässt sich die Durchlässigkeit des Bodens abschätzen.
  5. Schritt 4 so oft wiederholen (mindestens 3 Mal), bis sich ein konstanter Wert einstellt.

Bewertung: Wassermenge < 1,5 Liter in 10 Minuten: kaum Versickerung möglich (Schluff)
Wassermenge = 1,5 Liter in 10 Minuten: Versickerung möglich (schluffiger Sand)
Wassermenge > 3 Liter in 10 Minuten: Versickerung gut möglich (Sand, Kies)

Aufbau einer Versickerungsanlage

  • Abstand zum MHGW (mittlerer höchster Grundwasserstand) von der Sohle der Anlage: > 1 m
  • Durchlässigkeit des Bodens > 1 x 10-6 (bei noch schlechteren Werten: siehe Retention )
  • Durchlässigkeit des Bodens < 1 x 10-3 (bei höherer Durchlässigkeit zu geringe Reinigung)
  • Entfernung zur Kellersohle ist mindestens 1,5 x h

Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel

Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel

1. DRAINMAX Tunnel 5. Oberboden
2. seitliche und obere Tunnelverfüllung 6. Sedimentations-/Filterschacht
3. Geotextil 7. Regenwasserzulauf
4. Tunnelüberdeckung

Mulden-Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel

Mulden-Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel

1. DRAINMAX Tunnel 6. Versickerungsmulde
2. seitliche und obere Tunnelverfüllung 7. Regenwasserzulauf
3. Geotextil 8. Grundwasserabstand
4. Tunnelüberdeckung 9. belebte Bodenzone
5. Oberboden 10. maximaler Wasserstand

DRAINMAX Tunnel System für Gewerbeobjekt

DRAINMAX Tunnel System für Gewerbeobjekt

1. DRAINMAX Tunnel 7. Sedimentations-/Filterschacht
2. seitliche und obere Tunnelverfüllung 8. Spülschacht
3. Geotextil 9. Regenwasserzulauf
4. Tunnelüberdeckung 10. Grundwasserabstand
5. Oberboden 11. Geoverbundstoffunterlage
6. Regenwasserverteilung

Aufbau einer Retentionsanlage

Rückhaltevolumen

Rückhaltezisterne mit Drosselablauf
Rückhaltezisterne mit Drosselablauf und Nutzvolumen

Für die Rückhaltung des Regenwassers gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Speicher mit reiner Rückhaltung und Drosselablauf
  • Speicher mit kombinierter Rückhaltung und Nutzung und Drosselablauf


Die Kombination von Regenwassernutzung und Regenwasserretention in einer Zisterne ist bei kleineren Systemen im Einfamilienhausbereich besonders interessant, da die Kosten für Erdaushub und Lieferung nur einmal anfallen und auch die Zisterne nicht wesentlich teurer ist.

  • Retention mit zulässiger Teilversickerung und Drosselablauf


Bei zulässiger Teilversickerung ist das DRAINMAX System mit Tunnelelementen eine äußerst interessante Alternative. Der geringe Höhenversatz zwischen Zu- und Ablauf in Kombination mit großer räumlicher Flexibilität und einem sehr hohen Speichervolumen sind die Vorzüge dieser Variante. Wenn kein Wasser aus dem System in das umgebende Erdreich gelangen darf, kann es mit einer EPDM Folie bauseits abgedichtet werden

DRAINMAX Tunnel System

1. DRAINMAX Tunnel 6. Oberboden
2. seitliche und obere Tunnelverfüllung 7. Sedimentations-/Filterschacht
3. Geotextil 8. Drosselschacht
4. Folienwanne aus EPDM und Geotextil 9. Ablaufdrossel
5. Tunnelüberdeckung 10. Regenwasserzulauf

Drosselabfluss

Bei einer Retentionsanlage wird das Wasser über einen gedrosselten Volumenstrom der Entwässerungseinrichtung zugeführt. Der Drosselabfluss entspricht dem zulässigen Abfluss des versiegelten Gebietes in die Entwässerungseinrichtung. Meist entspricht dieser Abfluss dem natürlichen Abfluss vor der Versiegelung.

Der zulässige Drosselabfluss wird bei einem Retentionssystem entweder mit einer Hebepumpe in das nachgeschaltete Entwässerungssystem geleitet oder über eine Ablaufdrossel abgeführt, falls dies die Höhenverhältnisse zulassen. Laut DWA-A 117 soll bei ungeregelten Drosseln (starre Drossel/Wirbeldrossel) das arithmetische Mittel der Werte der Drosselkennlinie angesetzt werden.

Kontinuierliche Drosseln sorgen im Vergleich zu Wirbeldrosseln oder starren Drosseln dafür, dass unabhängig von der Einstauhöhe H ständig die maximal zulässige Wassermenge Q abfließt. Hierdurch können die Retentionsspeicher mit kontinuierlichen Drosseln um 10 % bis 30 % kleiner dimensioniert werden als bei starren Ablaufdrosseln oder Wirbeldrosseln.

starre Drossel
Wirbeldrossel
kontinuierliche Drossel

Bsp. Drosselkennlinien für eine maximal zulässige Wassermenge von 31 l/s

Drosseldiagramm

1. Starre Drossel (arithmetisches Mittel hier = 21 l/s)

2. Wirbeldrossel (arithmetisches Mittel hier = 21 l/s)

3. Kontinuierliche Ablaufdrossel (31 l/s)


Starre Drossel

Die einfachste Form einer starren oder statischen Drossel ist eine einfache Drosselblende. Der Abflusswert Q der starren Drossel ist abhängig vom hydrostatischen Druck, der sich aus der Einstauhöhe H ergibt.

Wirbeldrossel

Bei einer Wirbeldrossel entsteht durch die tangentiale Beschickung in Abhängigkeit vom Wasserstand eine unterschiedlich starke Spiralströmung mit einem zentrischen Luftwirbelkern. Dies führt jedoch nicht zu einem kontinuierlichen Drosselabfluss. Zu den Vorteilen der Wirbeldrossel gehören der geringe Platzbedarf und die geringe Gefahr von Verstopfungen durch den größeren verbleibenden Querschnitt im Vergleich zu den anderen Drosseltypen. Diese Vorteile sind bei der dezentralen Regenwasserrückhaltung aber selten relevant.

Kontinuierliche Drossel

Bei der kontinuierlichen Ablaufdrossel ist der Abflusswert unabhängig von der Einstauhöhe H konstant. Der Schwimmer passt dazu über den Hebelarm die Blendenöffnung an die Einstauhöhe an. Eine grobe Vorreinigung des Regenwassers ist für den störungsfreien Betrieb der Drossel erforderlich.


Berechnungsbeispiel

Die maßgebliche Regenspende rD(n) der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha] muss im Vorfeld iterativ bestimmt werden (siehe Bemessung von Versickerungs- oder Retentionsanlagen).

Verf = ((Ared x rD(n) x 10-4) – Qdr ) x D x 60 x 10-3
Verf = erforderliches Speichervolumen in m³
Ared = angeschlossene befestigte Fläche in m² (im Beispiel 5.000 m²)
rD(n) = maßgebende Regenspende in l/sha (Bsp. KOSTRA-Daten Aachen, s. Bemessung von Versickerungs- oder Retentionsanlagen)
Qdr = Abflussdrosselwert in l/s (bei nicht kontinuierlichen Drosseln das arithmetische Mittel der Drosselkennlinie, s. Diagramm Drosselkennlinien, im Beispiel 21 l/s)
D = Dauerstufe in min (im Beispiel 30 min bei der starren Drossel und Wirbeldrossel, 20 min bei der kontinuierlichen Drossel)
starre Drossel = Wirbeldrossel: Verf = ((5.000 x 104,8 x 10-4) – 21) x 30 x 60 x 10-3 = 56,6 m³
kontinuierliche Drossel: Verf = ((5.000 x 131,7 x 10-4) – 31) x 20 x 60 x 10-3 = 41,8 m³ (- 26 %)

Je größer der erlaubte Drosselabfluss im Verhältnis zu angeschlossenen Fläche ist, desto größer ist der Unterschied. Dieser Unterschied führt zu entsprechend geringeren Gesamtkosten für das Rückhaltesystem.



Bemessung von Versickerungs- und Retentionsanlagen

siehe auch Online Planer

Regenwasserabfluss

Die Berechnung des Regenabflusses geht von der Erkenntnis aus, dass starke Regenfälle von kurzer Dauer sind, schwache Regen dagegen länger anhalten. Die Regenspende nimmt bei gleicher statistischer Häufigkeit mit zunehmender Regendauer also ab. Der Zusammenhang zwischen Regenspende, Regendauer und Häufigkeit wird durch die statistische Auswertung von Niederschlagsregistrierungen ermittelt. Im Allgemeinen wird in Deutschland das einfache Bemessungsverfahren nach DWA-A 117 angewendet. Dafür ist ein statistischer Regen mit einer gewählten Dauer D und Häufigkeit n als Lastfall für die Bemessung heranzuziehen. Für die Ermittlung der Regenspende ist auf die „Starkniederschlagshöhen für Deutschland- KOSTRA“ (s. Beispiel Tabelle für Aachen) zurückzugreifen.

Regendauer D r D(1) l/(s*ha) r D(0,2) l/(s *ha)
5 min 135,0 243,0
10 min 113,0 183,9
15 min 97,2 152,6
20 min 85,3 131,7
30 min 69,5 104,8
45 min 52,9 81,2
60 min 43,1 66,8
90 min 32,3 49,7
2 h 26,4 40,3
3 h 19,8 29,9
4 h 16,1 24,3
6 h 12,1 18,0
9 h 9,1 13,4
12 h 7,4 10,9
18 h 5,4 7,9
24 h 4,3 6,5
48 h 2,6 3,7
72 h 2,1 2,9

Kostradaten Aachen

Zufluss zur Versickerungs- oder Retentionsanlage

Qzu = 10-7 x rD(n) x Ared
Qzu = Zufluss zur Versickerungsanlage in m³/s
rD(n) = Regenspende der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha]
Ared = angeschlossene befestigte Fläche in m²

Ablauf aus der Versickerungsanlage

Bei der Berechnung der Abflüsse aus einer Versickerungsanlage wird als Grundlage das Gesetz von Darcy herangezogen:

Qs = (b+0,5h) x L x ½ x kf
kf = Durchlässigkeitsbeiwert des gesättigten Bodens in m/s
b = Sohlbreite der Rigole in m
h = Höhe der Rigole in m
L = Länge der Rigole in m

Ablauf aus der Retentionsanlage

Qs = QD
QD = Drosselablauf im Falle einer Retentionsanlage

Kontinuitätsbedingung

Verf = L x b x h x sRR = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60
Verf = erforderliches Speichervolumen in m³
D = Regendauer in min

Versickerung: Werden nun die Formeln 1. und 2.a in Formel 3. eingesetzt und nach L aufgelöst, ergibt sich die maßgebliche Rigolenlänge und das resultierende Rigolenvolumen.

RWV Formel.jpg

Retention: Hier werden nun die Formeln 1. und 2.b in Formel 3 eingesetzt. Ver = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60 Die maßgebliche Regenspende r D(n) der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha] muss iterativ bestimmt werden.

Überstauhäufigkeit

Für die rechnerische Ermittlung des Regenabflusses ist die anzunehmende Regenhäufigkeit der Regenspendenlinie von besonderer Bedeutung. Dieser Wert richtet sich nach der wirtschaftlichen Bedeutung des Gebietes und steht im Zusammenhang mit der Häufigkeit, mit der die geplante Anlage überstaut.

Häufigkeit der Bemessungsanlage (1-mal in n Jahren) Ort
1 in 1 Ländliche Gebiete
1 in 2 Wohngebiete
1 in 2 Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete mit Überflutungsprüfung
1 in 5 Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete ohne Überflutungsprüfung
1 in 10 Unterirdische Verkehrsanlagen, Unterführungen

Quelle: ATV A118

Überflutungsnachweis DIN 1986-100:2008-05 (Deutschland)

Soweit der Kanalnetzbetreiber keine anderen Vorgaben macht, können Grundstücke kleiner 800 m² abflusswirksamer Fläche, für die ein Kanalanschluss DN150 ausreicht, ohne Überflutungsnachweis bemes-sen werden.

Zur Erstellung eines Überflutungsnachweises für Grundstücke zwischen 800 m² und 200 ha sind bei einer Regenwasserrückhaltung die drei nachfolgenden Rechengänge zu beachten. Der Nachweis für eine schadlose Überflutung des Grundstücks muss erbracht werden.

Gleichung 18

Im Regelfall wird die Differenz der auf der befestigten Fläche des Grundstücks anfallenden Regenwas-sermenge, VRück in m³, zwischen dem mindestens 30-jährigen Regenereignis und dem 2-jährigen Be-rechnungsregen ermittelt. Ist ein außergewöhnliches Maß an Sicherheit erforderlich, ist eine Jährlichkeit des Berechnungsregens größer als 30 Jahre zu wählen (z.B. 100 Jahre).

Vrück = ( r(D,30) x Ages – ( r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10000 x 1000)
VRück die zurückzuhaltende Regenwassermenge, in m3
r(D,2) Regenereignis mit Dauerstufe D und 30-jähriger Wiederkehrzeit
D die kürzeste maßgebende Regendauer, in Minuten, für die Bemessung der Entwässerung außerhalb der Gebäude nach DWA-A118, Tabelle 4, sonst D = 5 Minuten
C der Abflussbeiwert
ADach die gesamte Gebäudedachfläche, in m²
AFaG die gesamte befestigte Fläche außerhalb der Gebäude, in m²
Ages die gesamte befestigte Fläche des Grundstücks, in m², d. h. Ages = ADach + AFaG

Maßgebende kürzeste Regendauer in Abhängigkeit von mittlerer Geländeneigung und Befestigungsgrad:

mittlere Gländeneigung Befestigung kürzeste Regendauer

(nach dieser Norm r2 in min)

< 1% ≤ 50% 15 min
> 50% 10 min
1% bis 4% - 10 min
> 4% ≤ 50% 10 min
> 50% 5 min

Quelle: DWA-A-118:2006, Tabelle 4

Gleichung 19

Sind die Grundleitungen nach DWA-A118:2006, Tabelle 4, bemessen, so kann statt des Bemessungs-abflusses der – meist größere – maximale Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung angesetzt werden nach Gleichung (19):

Vrück = (( r(D,30) x Ages/ 1000)– Qvoll x D x 60/1000
VRück die zurückzuhaltende Regenwassermenge, in m3
D D = 5, 10 und 15 Minuten. Der größte dieser drei Werte für VRück ist maßgebend*
Qvoll max. Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung in l/s
Ages die gesamte befestigte Fläche des Grundstücks, in m2, d. h. Ages = ADach + AgFaG

Sollten die Regeneinzugsflächen des Grundstücks weitgehend aus Dachflächen und nicht schadlos überflutbaren Flächen (z. B. > 70 %, hierzu zählen auch Innenhöfe) bestehen, ist die Überflutungsprüfung in Verbindung mit der Notentwässerung für das 5-Minuten Regenereignis in 100 Jahren nachzuweisen (r(5,100)).

Gleichung 20

Die Gleichung 20 entspricht der Berechnung des erforderlichen Rückhaltevolumens auf der Basis einer Einleitbeschränkung entsprechend DWA-A 117 mit dem „einfachen Verfahren“ (Formel s. Kapitel 3.2 Drosselabfluss).

Beispielrechnung

Standort: Aachen Angeschlossene Auffangflächen: Gebäudedachflächen: ADach = 1.250 m², Schrägdach Ziegel, CDach = 0,8 Auffangflächen außerhalb von Gebäuden: AFaG = 4.445 m², Asphalt, CFaG = 0,9 Gesamte befestigte Fläche des Grundstückes: Ages = 5.695 m² (Ared = 5.000 m²) Mittlere Geländeneigung: < 1% Befestigung: > 50 %

Berechnung nach Gleichung 18

Vrück = ( r(D,30) x Ages – ( r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10000 x 1000) mit: D = 10 Min (aus DWA-A-118:2006, Tabelle 4) r(D,30) = 273 l/sxha r(D,2) = 148 l/sxha Vrück = 273 x 5.695 – (148 x 1.250 x 0,8 + 148 x 4.445 x 0,9) x 10 x 60 / (10000 x 1000) = 48,9 m³

Berechnung nach Gleichung 19

Vrück = (( r(D,30) x Ages / 10000) – Qvoll) x D x 60 /1000 mit: Einzelnachweis der Bemessungsregenspenden: a) r(5,30) =377 l/sxha (aus DIN 1986-100 Tabelle A.1 Regenspenden in Deutschland) b) r(10,30) = 273 l/sxha c) r(15,30) = 223 l/sxha Qvoll = 100,0 l/s a) Vrück = ((377 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 5 x 60 / 1000 = 34,4 m³ b) Vrück = ((273 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 10 x 60 / 1000 = 33,3 m³ c) Vrück = ((223 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 15 x 60 / 1000 = 24,3 m³

Berechnung nach Gleichung 20

Das Einstauvolumen aus der Regelbemessung (nach Einleitbeschränkung) ergibt sich nach Kap.3.2.4 zu 41,8 m³.

Fazit:

Das sich aus den Berechnungen für den Überflutungsnachweis und für die Einleitungsbeschränkung ergebende größere Volumen ist maßgebend. Die maßgebende Größe des Rückhalteraumes ergibt sich somit nach Gleichung 18 zu 48,9 m³. Somit wird durch den Überflutungsnachweis das erforderliche Rückhaltevolumen um 7,1 m³ (17 %) erhöht. Spätestens dann, wenn das Überflutungsvolumen oberflächig nicht dargestellt werden kann, müssen unterirdische Speichervolumen größer ausgelegt werden.

Beispielberechnungen Versickerung mit DRAINMAX Tunnel

a) nur mit dem Wert 15 /0,2 = Beispiel für viele Gebiete im Ausland

Standort: Aachen
Ared = 100 m²
Bemessungsregen: r15,n=0,2 = 152,6 l/(s*ha)
kf = 1*10-4 m/s (Mittelsand)
srr = 0,56 (DRAINMAX Tunnel Einbau nach DIBt)
fz = 1,1

Beispielberechnung für INTEWA DRAINMAX Tunnel im Kiesblock:

B = 1,85 m, H = 1 m, L = 2,25 m
Lerf,rigole = 1,31 m
Verf,rigole = 1,36 m³ (= B x H x Lerf,rigole x srr = 1,85 m x 1 m x 1,31 m x 0,56)
Erforderliche Anzahl DRAINMAX Tunnel: LLerf,rigole / L = 0,82

b) Mit Iteration = Beispiel für Deutschland

Standort: Aachen
Ared = 100 m²
Bemessungsregen: r15,n=0,2 = 152,6 l/(s*ha)
kf = 1*10-4 m/s (Mittelsand)
Dauer D [min] Regenspende r [l/sha] Lerf,rigole [m] Verf,rigole [m³]
5 243,00 0,75 0,77
10 183,90 1,09 1,13
15 152,60 1,31 1,36
20 131,70 1,46 1,51
30 104,80 1,64 1,69
45 81,20 1,74 1,80
60 66,80 1,76 1,83
90 49,70 1,70 1,76
120 40,30 1,62 1,68
180 29,90 1,46 1,51
240 24,30 1,33 1,38
360 18,00 1,12 1,16
540 13,40 0,91 0,95
720 10,90 0,78 0,81
1080 7,90 0,60 0,62
1440 6,50 0,51 0,52
2880 3,70 0,3 0,31
4320 2,90 0,24 0,25

c. Tabelle zur Grobabschätzung für kleine Anlagen mit r15,n=0,2

kf (m/s) z.B. Standort Aachen (D) r15,0,2=152,6 l/(s*ha) z.B. Standort Berlin (D) r15,0,2=213,1 l/(s*ha)
A=100 m2 A=150 m2 A=200 m2 A=100 m2 A=150 m2</sub> A=200 m2
1*10-4 Volumen in m3 1,36 2,04 2,72 1,90 2,85 3,79
1*10-5 Volumen in m3 1,49 2,24 2,99 2,09 3,13 4,79
1*10-6 Volumen in m3 1,51 2,26 3,02 2,11 3,16 4,21

Grobabschätzung des Retentionsvolumens

Für eine grobe Abschätzung des erforderlichen Retentionsvolumens bei vorgegebener Regendauer kann das folgende Bemessungsverfahren verwendet werden.

Beispielrechnung:

Zulässiger Abfluss des Grundstückes: 1,5 l/s x ha
Grundstücksgröße: 0,105 ha
Regenspende r15(1) = 108 l/s x ha
Regenspende r15(2) = 193 l/s x ha
Fläche x Abflussbeiwert x Regenspende = Qr15(2)
231 m2 x 1 x 0,0193 l/s x m2 = 4,46 l/s
114 m2 x 0,8 x 0,0193 l/s x m2 = 1,76 l/s
Summen Regenwasserabfluss Qrges = 6,22 l/s
Zulässige Einleitungsmenge: Qab = 0,105 ha (Grundstücksgröße) x 1,5 l/s x ha
= 0,158 l/s
Rückzuhaltende Regenwassermenge: Qs = Qr15(0,2)ges - Qab
= 6,22 l/s – 0,158 l/s = 6,06 l/s
Erforderliches Rückstauvolumen Verf: (Die Rückhalteanlage muss Qs für 15 Min. aufnehmen).
Verf = Qs x 60 x 15 = Qs x 900
= 6,06 l/s x 900 s = 5,5 m3

Genaue Bemessung einer Rigole oder Retentionsanlage mit Planungssoftware

Da eine Berechnung des erforderlichen Rigolenvolumens iterativ erfolgt, ist sie am geeignetsten mit einer Planungssoftware wie dem RAINPLANER durchzuführen.

Bemessung einer Flächenversickerung

As = Ared / ( kr x sf x 107 / 2 x r D(n) –1)
Ared = angeschlossene befestigte Fläche
sf = Fugenanteil einer durchlässigen Flächenbefestigung (0 < sf =< 1)
kr = Durchlässigkeitsbeiwert in der betrachteten Versickerungsebene
rD(n) = maßgebende Regenspende
Beispiel:
Ared = 300 m2
sf = 1 (INTEWA Rasengitterplatten)
kr = 2 x 10-4 m/s
r D(n) = aus KOSTRA Tabelle bei n=0,2/a und D=10 min: r10(0,2) = 204,60l/s ha
As = 300 / ( 2 x 10-4 x 1 x 107 / 2 x 204,6 –1) = 77 m2

Bemessung von Versickerungs - Rigolen hinter Kleinklärsystemen

Nach DIN 4261-1, Stand 2002, kann das Ablaufwasser von Kleinkläranlagen bei Böden mit kf = 5 x 10-7 bis 5 x 10-3 m/s über eine Rigole versickert werden. Da sich die Sohlen der Versickerungsanlagen mit der Zeit zusetzen können, sind auf Dauer nur die Seitenflächen wirksam. Um unterschiedliche Versickerungsleistung z.B. bei Frost oder ungleichmäßige Beschickung der Rigole zu puffern ist ein großes Retentionsvolumen von Vorteil, wie es der Tunnel z.B. bietet. Nach der DIN gelten folgende vereinfachte Bemessungsmethoden:

Rigolen hinter Kleinklärsystemen
Erforderliche Wandfläche (m2/Einwohnerwerte EW):
1 m2 / EW bis 1,5 m2 / EW bei: Sand-Kiesgemische, Sande, schwach schluffige Sande
2 m2 / EW bis 2,5 m2 / EW bei: Schluffe (auch schwach tonig), Sand-Schluffmischungen, Stein-Lehmgemische
Erforderliche Anzahl am Beispiel der DRAINMAX Tunnel:
Grundelement 2,25 m Länge x 0,8 m Höhe x 2 Seiten
As = 3,6 m2 je Tunnel ohne Stirnseiten
EW bis 1,5 m²/EW bis 2,5 m²/EW
4 1 Stk. 2 Stk.
8 1 Stk. 4 Stk.
12 3 Stk. 6 Stk.
16 4 Stk. 8 Stk.

Bei anderen Bodenverhältnissen und höheren EW-Werten sollte eine Berechnung durchgeführt werden.


Vergleich DRAINMAX Tunnel gegenüber Rohrrigolenvariante

Laut EN 12566-3 für Kleinkläranlagen (KKA) fallen 150 l/Tag und Einwohner (EW) mit folgender Tagesverteilung an:

3h = 30%
3h = 15%
6h = 0%
2h = 40%
3h = 15%
7h = 0%

Bei Verwendung einer klassischen Rohrrigole ist der größte Volumenstrom zu ermitteln. Dieser entsteht innerhalb von 2h mit 40%. Bei einer KKA mit 5 EW errechnet dieser sich wie folgt:

40 % in 2 h von 750 l/Tag
=> 300 l/2h
=> 0,0417 l/s

Bei der Verwendung des DRAINMAX Tunnels kann das Tagesvolumen in der Rigole gespeichert werden. Der größte Volumenstrom errechnet sich dann wie folgt:

100 % in 24 h von 750 l/Tag
=> 750 l/24 h
=> 0,0087 l/s

=> dieser Volumenstrom ist 4,8 mal kleiner als bei der Rohrrigolenvariante
=> die DRAINMAX Rigole kann ungefähr 4,8 mal kleiner dimensioniert werden als die Rohrrigole

Rechtliche Rahmenbedingungen in Deutschland

Bei der Planung und Installation einer Versickerungs- oder Rückhalteanlage sind unter anderem die aktuellen Fassungen folgender Regelungen zu beachten:

Regelungsbereich Regelwerk Inhalt
Wasserversorgung Arbeitsblatt DWA-A 138 Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser
ATV-DVWK-M 153 Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser
ATV-A 121 örtliche Niederschlag / Starkregenauswertung nach Wiederkehrzeit und Dauer
DWA-A 117 Bemessung von Regenrückhalteräumen
Kostra Starkniederschlagshöhen für Deutschland
DIN 4261-1,Kapitel 9 Kleinkläranlagen, Verbringung von biologisch behandeltem Abwasser in den Untergrund
EN 752 Entwässerung außerhalb von Gebäuden...
ATV A 118 Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen
ATV A 118 Richtlinien für die Bemessung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen

Anzeige- und Genehmigungspflichten

Regelungsbereich Regelwerk Inhalt
EU-Recht EG-Richtlinie 76/464/EWG / 1976

EG-Richtlinie 80/68/EWG / 1979 || Verschmutzung infolge der Ableitung bestimmter gefährlicher Stoffe in die Gewässer der Gemeinschaft Schutz des Grundwassers gegen Verschmutzung durch bestimmte gefährliche Stoffe

Bundesrecht Wasserhaushaltsgesetz WHG Versickerungsanlagen sind nach dem WHG erlaubnispflichtig, die Länder können seit 1996 die Erlaubnispflicht aufheben, Grundwasserverordnung
BauGB Baugesetzbuch
Landesrecht Landesbauordnung Angabe der Systemart und Größe im Bauantrag, die meisten Landesbauordnungen fördern oder verlangen die dezentrale Niederschlagswasserversickerung inzwischen
AVBWasserV §3 Antrag auf Teilbefreiung vom Anschluss- und Benutzungszwang an die öffentliche Abwasseranlage Anzeigepflicht vor Errichtung der Anlage beim kommunalen Wasserversorger
Landeswassergesetz evtl. Pflicht zur Versickerung von Niederschlagswasser
Landeswassergesetz evtl. Erlaubnis der unteren Wasserbehörde bei Versickerung
kommunale Abwassersatzung evtl. Antrag auf Teilbefreiung vom Anschluss- und Benutzungszwang beim kommunalen Wasserentsorger

Weblinks