Integraler Entwässerungsplan als Grundlage für optimale siedlungswassertechnische Bauvorhaben
(NL/8248636532) Extreme Überflutungssituationen in Zeiten des voranschreitenden Klimawandels sind längst keine Seltenheit mehr. Städte, Kommunen, Planer und Anwohner werden daher zukünftig stärker mit dieser Problematik konfrontiert. Starkregenereignisse führen oftmals zu erheblichen hydraulischen Problemen im innerstädtischen Bereich. Eine hydraulische Überlastung der Kanalsysteme kann starke Überschwemmungen verursachen, die für Anlieger und Nutzer ohne jegliche Vorwarnzeit auftreten können, mahnt Marc-Christian Vrielink, Geschäftsführer der LINDSCHULTE Ingenieurgesellschaft.
Überflutungsprognose bedeutend
Starkregen als ein natürliches Ereignis lässt sich kaum vorhersagen und ist auch in seiner Intensität unvorhersehbar. Ein Aspekt, der urbane Sturzfluten im Zuge eines Starkregens noch weiter verstärkt, ist die erhöhte Auslastung eines Kanalnetzes aufgrund ansteigender Flächenversiegelungen in Städten und Gemeinden. Für die Betreiber von Entwässerungssystemen, Städte, Gemeinden, Kommunen und auch Anlieger ist eine Überflutungsprognose von großer Bedeutung, da auf dieser Grundlage zielgerichtet wirtschaftlich vertretbare Maßnahmen umsetzbar sind und Rechtssicherheit gegeben ist.
Um Schutzmaßnahmen vor verheerenden Szenarien im Zusammenhang mit starken Niederschlagsereignissen ergreifen zu können, bietet ein Integraler Entwässerungsplan (IEP) vorausschauende Lösungsvorschläge. Ein IEP ist die moderne Basis für die Optimierung einer Siedlungs- bzw. Stadtentwässerung und beinhaltet eine Vielzahl von interdisziplinären Themengebieten. Neben der Kanalnetzhydraulik und der Morphologie betroffener Oberflächengewässer sind topographische Gegebenheiten, hydrogeologische Zustände bis hin zu demographischen Tendenzen und ihre Auswirkungen auf die Stadtentwicklung wichtige Einflussparameter für die Erarbeitung eines IEP. Neben dem Hauptziel der Untersuchung vorhandener hydraulischer Leistungsfähigkeiten können weitere Zielsetzungen unter anderem die nachhaltige Verbesserung der Fremdwassersituation sein. Der Integrale Entwässerungsplan ist umfangreicher als der Generalentwässerungsplan (GEP), bei dem zum Beispiel die Fließvorgänge der Oberflächengewässer nicht per se untersucht werden.
Simulation sämtlicher Fließvorgänge
Idealerweise werden im Rahmen eines IEP zunächst an verschiedenen Stellen mittels einer NA-Messkampagne die Niederschlags- und Abflussmengen über einen ausreichenden Zeitraum gemessen. Die Zeitdauer einer solchen Messkampagne sollte drei Monate nicht unterschreiten und in niederschlagsreichen Perioden durchgeführt werden. Mittels intensiver Vor-Ort-Recherchen sind an neuralgischen Punkten die örtlichen Gegebenheiten wie versiegelte Flächen, Positionierung von Straßenabläufen, Höhenverhältnisse von Gebäudezugängen, Bordverläufe, Einbauten in Gewässer etc. zu eruieren. Mit Hilfe eines computergestützten Berechnungsmodells wird so die Überflutungshäufigkeit in der untersuchten Region berechnet. Moderne Simulationsprogramme bilden in Überschwemmungsszenarien sämtliche Fließvorgänge an der Oberfläche, im Kanalnetz und in den betroffenen Gewässerabschnitten ab. Dabei werden gefährdete Stellen, an denen Starkregen zu Überschwemmungen führen können, offensichtlich.
Im Anschluss daran wird eine Risikobewertung der festgestellten Überstausituationen vorgenommen. Schwachstellen, mögliche Schäden und Sanierungsziele werden in einem wirtschaftlichen Sanierungsplan zusammengefasst. Allein mit der Risikobewertung sind die Netzbetreiber ihrer Sorgfaltspflicht allerdings noch nicht gerecht geworden. Erst wenn im Anschluss an die Auswertung die entsprechenden Maßnahmen zur Eingrenzung der Risiken ergriffen worden sind, haben Kanalnetzbetreiber, Straßenbauträger und betroffene Anlieger ihre Aufgaben erfüllt, erinnern die Fachingenieure der Hydraulikabteilung von LINDSCHULTE.
Ein erfolgreicher integraler Entwässerungsplan basiert auf einer möglichst genauen Berechnung des gesamten Netzes, erläutert Vrielink weiter. Durch Simulationen der Abflüsse, umfangreiche Berechnungen mittels komplexer Simulationsmodelle und anschließende Planung von Sanierungsmaßnahmen sollen auftretende Schäden bei urbanen Sturzfluten vermieden oder zumindest eingeschränkt werden.
Umfassende hydrodynamische Berechnung
Wir lassen in diese hydrodynamischen Berechnungen der gesamten städtischen Infrastruktur verschiedenste Faktoren mit einfließen, erklärt Projektingenieur Sven Hörmann. Dazu zählen u.a. der Niederschlag, die Geländetopografie, das Kanalsystem und seine Bautechnik, die Fließvorgänge im Kanalnetz und an der Oberfläche, die Bebauungssituation und die Wirkung von Sonderbauwerken wie zum Beispiel Regenrückhaltebecken. Basis der Berechnungen ist im Idealfall eine differenzierte Luftbilddigitalisierung, bei der auf der Grundlage hochauflösender, georeferenzierter digitaler Luftbildaufnahmen detailliert Flächentypen erarbeitet werden (z.B. Dachflächen, befestigte öffentliche Straßen- und Wegeflächen, private Flächenbefestigungen etc.). Diese Grundlagenermittlungen sind oftmals sehr arbeitsintensiv, stellen aber bei akribischer Bearbeitung einen Garant für gute Berechnungsergebnisse dar und können als Nebenprodukt die Datenbasis für Gebührenmanagementsysteme bilden, da grundstücksscharf sämtliche Flächenversiegelungen bzw. unbefestigte Flächenanteile digital weiterverwendbar vorliegen.
Stand der Technik
Die Herangehensweise von vor zehn Jahren ist nicht mehr ganz auf dem aktuellsten Stand der Technik, so der Hydrodynamik-Spezialist Dirk Brunhöver. Generalentwässerungspläne (GEP) dienen zwar einem ähnlichen Zweck wie ein IEP nämlich der Entwicklung von Abwasserbeseitigungskonzepten , allerdings berücksichtigen sie nicht im gleichen Umfang die Einflüsse von Hochwassersituationen durch Starkregenereignisse mit ihrem Fließverhalten an der Oberfläche. Ein GEP ist die Grundvoraussetzung für Entwässerungspläne, ein IEP fokussiert sich noch auf weitere Aspekte und ist sozusagen eine Weiterentwicklung.
Als wesentlicher Bestandteil eines IEP werden zusätzliche Messungen zur Unterstützung und Bestätigung der Berechnungen der Ingenieure durchgeführt. An nach unterschiedlichen Kriterien festgelegten Orten werden Messungen vorgenommen. Kriterien für die Auswahl eines Ortes können besondere Netzweichen, Zusammenflüsse, bereits bekannte Problemstellen in Kanalnetzen oder Gebiete mit einer besonderen Entwässerungsstruktur sein. Die im Rahmen der Messkampagne erhobenen Abflusswerte dienen als Grundlage für eine Modellkalibrierung. Eine Kalibrierung, welche zur Überprüfung und Anpassung des erzeugten Berechnungsmodells dient, ist der Vergleich zwischen im Kanalsystem gemessenen Werten (beispielsweise der Abfluss) und in der Berechnung ermittelten Werten. Je nach Abweichung dieser Werte werden die Modellparameter sorgfältig angepasst, um eine bessere Übereinstimmung zu erzielen und folglich mit dem Modell aussagekräftige sowie belastbare Ergebnisse erzeugen zu können.
Aufbauend auf diesem kalibrierten Berechnungsmodell können Simulationen unterschiedlicher Szenarien durchgeführt werden.
IEP bietet Rechtssicherheit
Ein Integraler Entwässerungsplan bietet somit Lösungen an, um Schäden infolge von urbanen Sturzfluten bei Starkregenereignissen einzudämmen. Diese Überflutungsprognosen dienen Netzbetreibern außerdem zum Schutz vor Regressionsansprüchen durch betroffene Anwohner.
LINDSCHULTE Ingenieure Architekten
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