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Fachartikel
03. Januar 2023

Regenabwasser

Wasserbewusste Entwicklung eines Stadtquartiers

Mit dem derzeit entstehenden Oxford-Quartier hat die Stadt Münster begonnen, die wasserbewusste Stadtentwicklung auch künftig Alltag werden zu lassen. Mit blau-grüner Infrastruktur werden die Belange des Wasserhaushaltes und der Freiraumqualität erreicht. Der Wasserhaushalt und der Oberflächenabfluss des neuen Quartiers werden einem unbebauten Gebiet nahekommen, sodass den Zielen der Regelwerke DWA-A 100, DWA-A 102-2 und DWA-M102-4 entsprochen wird.
Mathias Uhl, Birgitta Hörnschemeyer, 

Auf dem 26 ha grossen Gelände der ehemaligen britischen Oxford-Kaserne in der Stadt Münster (NRW) entsteht ein neues Wohnquartier. Das städtebauliche Konzept greift denkmalgeschützte und erhaltenswerte Strukturen der alten Kaserne auf und entwickelt sie weiter zu einem verdichteten Wohngebiet mit mannigfaltigen bürgerschaftlichen Qualitäten.

Die neue Zentralachse mit Haupterschliessung und Grünfläche entwickelt sich längs der ehemaligen Kasernenstrasse mit ansehnlichem Basaltpflaster als Teil der Grünflächenachse. Zwei parallele Achsen erschliessen die Geländeseiten mit verkehrsarmen Strassen. Der ehemalige Exerzierplatz wird rückgebaut und erhält als 0,6 ha grosser Paradeplatz eine neue zentrale Bedeutung für das Quartier. Der alte raumbildende Baumbestand wird weitgehend erhalten und ergänzt. Wasser wird eine besondere Rolle spielen. Mit blau-grüner Infrastruktur zur Regenwasserbewirtschaftung wird eine wasserbewusste Stadtentwicklung realisiert, die funktional sichtbar und verständlich ist und gestalterisch das Wasser als Teil des Stadtraumes zeigt.

NATURRÄUMLICHE SITUATION

Das leicht in Süd-Ost-Richtung geneigte Planungsgebiet gehört zum Einzugsgebiet des Gievenbaches, der parallel zur Nord-Ost-Seite des Gebietes verläuft. Die heterogenen Untergrundverhältnisse  werden durch drei Zonen unterschiedlicher Durchlässigkeit geprägt. Im Nordwesten liegt ein Pseudogley1 (Infiltrationsrate 14 mm/h) mit hohen Schichtwasserständen vor. Zentral wird das Gebiet mit zunehmender Mächtigkeit durch Braunerde – Pseudogley mittlerer Durchlässigkeit (Infiltrationsrate 54 mm/h) – durchzogen. Etwa das halbe Gebiet wird durch graubraunen Plaggenesch2 dominiert. Besonders der Südosten des Gebietes weist tiefgründigere Böden mit höheren Durchlässigkeiten (Infiltrationsraten etwa 200 mm/h) auf. Es zeigte sich lokales Schichtenwasser, ohne dass ein freier Grundwasserspiegel angetroffen wurde.

WASSERWIRTSCHAFTLICHE ZIELE

Gemäss dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) § 55(2) soll das Niederschlagswasser «ortsnah versickert, verrieselt oder direkt oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden, soweit dem weder wasserrechtliche noch sonstige öffentlich-rechtliche Vorschriften noch wasserwirtschaftliche Belange entgegenstehen». Die Fachverbände DWA, Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., und BWK, Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau, haben mit der neuen Arbeits- und Merkblattreihe DWA-A/M 102/BWK-A/M 3 [3] den Stand der Technik für die Bewirtschaftung und Behandlung von Niederschlagsabflüssen vor Einleitung in Fliessgewässer dargelegt. Der Wasserhaushalt des bebauten Gebietes soll demnach einem gleichartigen unbebauten Gebiet mit Kulturlandnutzung nahekommen.

Die Einleitungen in den Gievenbach sind aus Immissionsgründen auf eine Abflussspende von maximal qE = 3 l/(s∙ha) für T = 1a beschränkt. Die Überflutungsvorsorge erfolgt gemäss DIN 1986-100 sowie mit baukonstruktiven Vorgaben für Erdgeschoss und Gebäudeöffnungen.

WASSERWIRTSCHAFTLICHES KONZEPT DES OXFORD-QUARTIERS

Planungsansatz

Die Planungen folgten dem Ansatz des Water Sensitive Urban Design (WSUD) [4]. Die wasserbewusste Stadtentwicklung schliesst unter Zusammenarbeit von Wasserwirtschaft, Städtebau und Landschaftsarchitektur die Integrale Entwässerungsplanung gemäss DWA-A 100 [5] sowie die Bewirtschaftung der Niederschlagsabflüsse gemäss der Arbeits- und Merkblattreihe DWA-A/M 102/BWK-M3 [3] mit Nachweisen zum Wasserhaushalt und zur Stoffbilanz ein [6]. Der Planungsansatz wurde vom Amt für Mobilität und Tiefbau vollumfänglich mitgetragen und hat nunmehr Eingang in die kommunale Praxis in der Stadt Münster gefunden.
Im Folgenden wird das Planungskonzept kurz erläutert.

Grundstücksentwässerung

Jedes Cluster erhält wasserwirtschaftlich begründete Vorgaben, die im Rahmen des Bauantrages im Detail nachzuweisen sind:

  • naturnaher Wasserhaushalt mit 20% Abfluss, 24% Grundwasserneubildung und 56% Verdunstung, bezogen auf den langjährigen Jahresniederschlag von 832 mm
  • Abflussbeschränkung auf q = 3 l/(s∙ha) bei Wiederkehrintervall von T = 5 a
  • Überflutungsnachweis gemäss DIN 1986-100 für T = 30 a bzw. T = 100 a
  • Oberkante Rohfussboden der Gebäude im Erdgeschoss mindestens 30 cm über der Oberkante der jeweils der Erschliessung des Gebäudes dienenden Verkehrsfläche

Flach- und Pultdächer erhalten zu 75% eine Begrünung mit mindestens 10 cm Substratschicht. Die Ausführung als Solar- oder Retentionsgründach ist möglich. Für die Satteldächer des denkmalgeschützten Gebäudebestandes wurde der Anschluss an eine Regenwassernutzung zur Grünflächenbewässerung und zur Toilettenspülung vorgeschlagen. Die inneren Erschliessungsflächen der Grundstücke werden durchlässig befestigt, soweit die Bodenverhältnisse dies zulassen.

Überschusswasser von Dächern und Erschliessungsflächen wird im südlichen Gebietsteil Sickermulden zugeführt. Im nördlichen Gebietsteil mit nicht sickerfähigem Untergrund wird das Überschusswasser in Regengärten geleitet und dort versickert, verdunstet oder gedrosselt abgeleitet. Regengärten sind Mulden-Rigolen-Elemente mit landschaftsarchitektonisch qualitätsvoller Gestaltung.

Öffentliche Verkehrsflächen

Die Abflüsse der öffentlichen Verkehrsflächen werden mit Rinnen und Gräben oberflächennah im Kammsystem der zentralen Erschliessungsachse zugeleitet. Im südlichen Gebietsteil werden Stellplätze mit durchlässiger Pflasterung vorgeschlagen. In Gebietsteilen mit geringer Durchlässigkeit wünscht die Stadt Münster voll gepflasterte Stellplätze.

Die stärker verschmutzten Abflüsse der Haupterschliessungsstrassen werden in einem Regenwasserkanal einem Retentionsbodenfilter zur Behandlung zugeleitet und von dort stark gedrosselt in den Gievenbach geführt.

Zentrale Hauptachsen

Zwei Hauptachsen nehmen Drosselabflüsse oder Abflüsse mit T > 5 a aus der Grundstücks- und Verkehrsflächenentwässerung auf. Im grünen Boulevard der Zentralachse werden drei gestalterisch hochwertige und miteinander verbundene Retentionsmulden angelegt. In der östlichen Strassenachse wird aufgrund der beengten Verhältnisse zur oberflächennahen Ableitung ein Kastenrinnensystem in das Verkehrsnetz integriert. Die beiden Hauptachsen führen die Abflüsse durch ein kleines Regenrückhaltebecken gedrosselt in den Gievenbach.

Grünflächen

Das Oxford-Quartier besitzt einen hohen Grünflächenanteil. Der attraktive Baumbestand des Gebietes wird begutachtet und verjüngt. Die blau-grünen Infrastrukturen dienen multifunktional der Wasserwirtschaft, dem Stadtklima und der Freiraumqualität.

WASSERHAUSHALT

Wasserhaushalt des unbebauten Zustandes

Für den unbebauten Zustand des Planungsgebietes werden die Bodenkenndaten der BK 50 [2] ohne Auffüllhorizonte angesetzt. Damit ergeben sich im Gebiet 8,4% Pseudogley, 43,7% Braunerde-Pseudogley, 4,9% Pseudogley-Gley und 43,1% graubrauner Plaggenesch. Die Flächennutzung wird entsprechend dem umgebenden Einzugsgebiet des Gievenbaches zu 62% Ackerfläche, 25% Grünland und 13% Laubwald festgelegt. Als meteorologische Daten werden für den Standort Münster aus dem HAD [8] für den Niederschlag P = 836 mm/a und für die aktuelle Verdunstung ETa = 540– 580 mm/a angesetzt.

Die Wasserbilanz des unbebauten Zustandes wird mit dem Verfahren nach Meßer [9] berechnet. Als Aufteilungswerte ergeben sich a = 0,20, g = 0,24 und v = 0,56.

Wasserhaushalt des Oxford-Quartiers

Die langjährige Jahreswasserbilanz als Grundlage für den Bebauungsplan wird mit dem vereinfachten Wasserbilanzmodell WABILA [10] berechnet, das das Nachweisverfahren des neuen DWA-M 102-4 [11] softwaretechnisch umsetzt. Zum Vergleich wird auch eine Variante «konventionelle Ableitung im Trennsystem» berechnet.

Die Wasserbilanzen des bebauten und des unbebauten Gebietes verdeutlichen, dass das Bewirtschaftungskonzept für den bebauten Zustand eine sehr gute Annäherung an den unbebauten Zu­stand erreicht. Der Direktabfluss ist mit –1 Prozentpunkten leicht verringert, während die Grundwasserneubildung um 5 Prozentpunkte erhöht ist, dies zulasten der Verdunstung mit –4 Prozentpunkten.

Ein konventionelles Trennsystem würde einen um 19 Prozentpunkte erhöhten Direktabfluss sowie eine um 6 Prozentpunkte verringerte Grundwasserneubildung und eine um 13 Prozentpunkte verringerte Verdunstung aufweisen.

Die Defizite der Verdunstung bebauter Gebiete zu kompensieren stellt die grösste Herausforderung dar. Ursache hierfür ist, dass auch durchlässige Befestigungen und Gründächer ein Verdunstungsdefizit in sommerlichen Trockenperioden aufweisen. Versickerungsmulden erhöhen die Verdunstung nur unwesentlich. Die Verdunstung wird bei einer üppigen Begrünung mit Bäumen und Büschen sowie mit einer Bewässerung von Grünflächen im Sommer vorzugsweise mit Regenwasser erhöht.

UMSETZUNG IM BEBAUUNGSPLAN

Die Anforderungen aus dem städtebaulichen Entwurf wurden in die verbindliche Bauleitplanung überführt. Im Bebauungsplan konnten die folgenden Punkte festgelegt werden:

  • Flachdächer zu mindestens 75% mit extensiven Gründächern.
  • Abflussbeschränkung auf q = 3 l/(s∙ha) bei einem Wiederkehrintervall von T = 5 a. Ausnahmen können zugelassen werden, wenn eine vollständige Versickerung auf den Flächen nicht möglich bzw. eine gedrosselte Ableitung in andere Flächen gesichert ist.
  • Ausstattung von privaten Zuwegungen, Zufahrten und Plätzen sowie offenen, ebenerdigen Stellplätzen mit wasserdurchlässigen Materialien.
  • Oberkante Rohfussboden der Gebäude im Erdgeschoss mindestens 30 cm über der Oberkante der zur Erschliessung des Gebäudes dienenden Verkehrsfläche.
  • Massgaben zur Begrünung der unbefestigten Flächen.


Zur Unterstützung einer zielgerichteten Regenwasserbewirtschaftung spezifizieren Gestaltungsleitlinien qualitative Massgaben zur stadtgestalterischen Ausprägung der Gebäude sowie der Übergänge zwischen öffentlichen und privaten Freiräumen. Die Umsetzung der Qualitätsziele erfolgt über privatrechtliche oder öffentlich-rechtliche Verträge. Eigens für das Oxford-Quartier entwickelte Merk- und Informationsblätter zur Regenwasserbewirtschaftung und Grundstücksentwässerung geben darüber hinaus Empfehlungen zur technischen Ausgestaltung und stellen Anforderungen für den einzureichenden Entwässerungsantrag (u. a. Überflutungsnachweis gemäss DIN 1986-100, Darstellung «Massnahmenkonzept»).

FAZIT

Das Wasserkonzept des neuen Oxford-Quartiers folgt den Massgaben der neuen Arbeits- und Merkblattreihe DWA-A/M 102/BWK-M3. Das Ziel, in einem Konversions- und Neubaugebiet einen naturnahen Wasserhaushalt zu erhalten, ist mit den Massnahmen zur Regenwasserbewirtschaftung gemäss allgemein anerkannten Regeln der Technik erreichbar.

Durch gezielte Kombination verschiedener blau-grüner Infrastrukturen entspricht der Direktabfluss nahezu dem naturnahen Zustand, während die Grundwasserneubildung nur leicht erhöht und die Verdunstung leicht vermindert ist. Die Erhöhung der Verdunstung stellte sich im Entwurfsprozess als grösste Herausforderung dar. Ursache ist, dass nahezu alle bebauten Flächen und Anlagen zur Regenwasserbewirtschaftung ein Verdunstungsdefizit gegenüber dem naturnahen Zustand aufweisen. Lösungsoptionen boten Grünflächen und Anlagen mit üppiger Bepflanzung sowie zusätzlicher Bewässerung im Sommer.

Die Wasserbilanz erwies sich im städtebaulichen Entwurfsprozess als sehr hilfreich, um Planungsvarianten zügig bewerten zu können, Lösungsoptionen zu entwerfen und Restriktionen zu begründen. Die Entwurfslösungen können hinsichtlich ihres wasserwirtschaftlichen Erfordernisses nachvollziehbar begründet werden. Die Wasserbilanzrechnung nach DWA-M 102-4/BWK-M3-4 vereinfacht und beschleunigt den gemeinsamen Entwurfsprozess von Städtebau, Landschaftsplanung und Wasserwirtschaft.

Bibliographie

[1] Uhl. M. (2017): ARGE OXF. Oxford Kaserne. Fortschreibung Städtebauliches Gesamtkonzept & Regenwasserbewirtschaftung Phase 2, Planungsteam Oxford: Kéré-Architecture, Berlin, Schultz-Granberg Städtebau und Architektur, Berlin, bbz Landschaftsarchitekten, Berlin
[2] Geologischer Dienst Nordrhein-Westfalen: BK 50, Geologischer Dienst NRW, lizensiert durch dl-de/by-2-0. 2022; Im Internet: www.govdata.de/dl-de/by-2-0; Stand: 22.09.2022
[3] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) (2020): DWA-A/M 102/ BWK-A/M 3. DWA-Regelwerk: Grundsätze zur Bewirtschaftung und Behandlung von Regenwasserabflüssen zur Einleitung in Oberflächengewässer – Merkblattreihe Teil 1–4. Hennef
[4] Fletcher, T.D. et al. (2015): SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal 12: 525–542. https://doi.org/10.1080/1573062X.2014.916314
[5] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) (2006): DWA-A 100. DWA-Regelwerk: Leitlinien der integralen Siedlungsentwässerung (ISiE). Hennef
[6] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) (2021): DWA-Positionen: Wasserbewusste Entwicklung unserer Städte. Hennef
[7] Uhl. M. (2016): ARGE OXF. Oxford Kaserne. Fortschreibung Städtebauliches Gesamtkonzept & Regenwasserbewirtschaftung Phase 1, Planungsteam Oxford: Kéré-Architecture, Berlin, Schultz-Granberg Städtebau und Architektur, Berlin, bbz Landschaftsarchitekten, Berlin
[8] Bundesministerium für Umwelt; Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) (2003): Hydrologischer Atlas von Deutschland. Freiburg
[9] Meßer, J. (2013): Ein vereinfachtes Verfahren zur Berechnung der flächendifferenzierten Grundwasserneubildung in Mitteleuropa
[10] Henrichs, M.; Langner, J.; Uhl, M. (2017): Wasserbilanz-Expert – Handbuch – Software zum Arbeitsblatt DWA-A 102. Hennef
[11] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) (2022): DWA-M 102-4/ BWK-M 3-4. Grundsätze zur Bewirtschaftung und Behandlung von Regenwasserabflüssen zur Einleitung in Oberflächengewässer – Teil 4: Wasserhaushaltsbilanz für die Bewirtschaftung des Niederschlagswassers. Hennef

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