PlanRadar für Architekten und Ingenieure
3 Praxisbeispiele, wie Sie mit PlanRadar Ihre Planung nahtlos mit der Ausführung verbinden
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Der weltweit steigende Urbanisierungsgrad beeinflusst den natürlichen Wasserkreislauf. Überschwemmungen in urbanen Gegenden sind längst kein Randthema mehr. Die jüngsten Vorfälle an verheerenden Flutkatastrophen wie in Mosambik oder New Orleans ließ Städte, die sich knapp über dem Meeresspiegel befinden, aufhorchen. Maßnahmen für den Hochwasserschutz wurden zu Staatsagenden. Im Gegensatz zu freien, ländlichen Gebieten stehen Stadtgebiete anderen und komplizierteren Problemen gegenüber. Dennoch sind Stadtplaner davon überzeugt, dass über die letzten Jahre wichtige Innovationen hervorgegangen sind. Darunter eine nachhaltigere Gestaltung und Entlastung wasserarmer Regionen (z.B.: China) durch effizientes Managen des gespeicherten Regenwassers.
Die Wichtigkeit der Infiltration und Durchlässigkeit von Stadtgebieten
Wie oben erwähnt, beeinflussen Stadtgebiete den natürlichen Wasserkreislauf. Eine Verstädterung erhöht den Anteil fester undurchlässiger Oberflächen und lässt die abzuführenden Mengen an Oberflächenwasser in die Höhe schnellen, während die Möglichkeiten der Filtration reduziert werden. Der Niederschlag, der verdunsten kann bzw. über Pflanzen transpiriert, ist nicht ausreichend, um überschüssige Niederschlagsmengen wieder in den natürlichen Wasserkreislauf zu bringen. Der Restanteil, der über durchlässige Oberflächen durchsickert, um ins Grundwasser zu gelangen, ist verhältnismäßig gering. Es sind die verbleibenden Wassermengen, welche nur noch über undurchlässige Oberflächen wie Straßen oder Dächer abfließen können, die zum Problem werden. Sie kehren im Gegensatz zum Grundwasser viel schneller in die nächstgelegenen Fließgewässer zurück und erhöhen somit das Hochwasserrisiko.
In Großstädten mit erhöhtem Überflutungsrisiko sollte daher zunehmend auf eine ausreichende Versickerung durch die Verbesserung der Durchlässigkeit von Oberflächen geachtet werden. In überholten Stadtentwicklungsplänen ist jedoch das Gegenteil der Fall. Die zunehmende Verdichtung von Städten impliziert, dass jeder Raum für eine maximale Nutzung von Stadtbewohnern genutzt wird. Dies führt zu einer Zunahme harter undurchlässiger Oberflächen und einer Abnahme durchlässiger Freiflächen.
Ein Beispiel hierfür sind die typischen Vorgärten in Großbritannien. Um Parkplätze zu ermöglichen werden diese meist vollflächig gepflastert. In manchen Teilen Londons haben über die Hälfte aller Vorgärten feste und undurchlässige Oberflächen. Dieser Gefahr sind bald auch etliche Freizeit- und Erholungsflächen ausgesetzt. Schließlich reduziert ein derartiges „Entgrünen“ von Flächen die Kosten einer regelmäßigen Pflege und spart letztendlich an Erhaltungskosten.
Dabei ist manchmal bereits eine kleine Veränderung ausreichend, um Maßnahmen gegen Hochwasser zu treffen. Beispielsweise sind oft die höhergelegenen Grünstreifen auf Hauptstraßen eine verpasste Chance den natürlichen Fluchtweg für abfließendes Hochwasser herzustellen.
Vorzeigestädte Köln und Lingang
Köln
Jedes Hochwasserrisikoszenario ist anders: Es gibt keinen fertig übertragbaren Entwurf für ein zielführendes Hochwassermanagement. Dazu sind Städte zu unterschiedlich. Trotzdem gibt es Vorzeigebeispiele wie Köln.
Überschwemmungen sind in der Stadt Köln nichts Neues. Diese treten seit 792 n. Chr. regelmäßig auf als von ihnen das erste Mal berichtet wurde. Dazu wurde mit den Stadtentwässerungsbetrieben Köln (StEB) sogar eine eigene kommunale Körperschaft gegründet. Diese wurde mit dem Wassermanagement der Stadt beauftragt und umfasst Leistungen wie die Abwasserentsorgung, der Bewirtschaftung von Oberflächengewässern und des Hochwasserschutzes.
Dank baulicher Maßnahmen der SteB entlang des Rheinufers, im Umfang von 70km, konnte das Schutzniveau in besonders kritischen Bereichen auf ein 1: 100-jähriges Ereignis und auf ein 1: 200-jähriges Ereignis angehoben werden. Zusätzlich wurden zwei Rückhaltebereiche zur Aufnahme und zum Zurückhalten des Flusswassers geschaffen. Ein wesentliches Element des neuen Kölner Hochwasserschutzsystems sind die „mobilen Mauern“ (auch demontierbare Verteidigungsanlagen genannt), die bei Bedarf in weniger als 10 Stunden auf einer Gesamtlänge von 11 Kilometern Flussufer im Stadtgebiet eingesetzt werden können.
Die Gesamtkosten für diese Schutzmaßnahmen beliefen sich 2011 auf über 400 Millionen Euro. Angesichts der Tatsache, dass ein Hochwasserstand eines 100-jährigen Ereignisses mehr als 150.000 Einwohner betreffen würde, wird die Investition als sowohl effektiv als auch effizient angesehen. Für die baulichen Maßnahmen suchte die StEB ein Gestaltungskonzept, das zum Erscheinungsbild der Stadt passt. Aus diesem Grund führte sie für die neuen Hochwasserpumpwerke einzelne Architekturwettbewerbe durch. Darüber hinaus wurden die Kölner Stadtplanung sowie einzelne Bürger aktiv an der Gestaltung vieler Hochwasserschutzanlagen beigezogen. Eine wichtige Geste, um die Akzeptanz der neuen Bauten bei den Bürgern zu gewährleisten.
Lingang
Südlich von Shanghai liegt Lingang. Eine Stadt die quasi am Reisbrett entstand. Diesen Vorteil ließ sich die Volksrepublik China nicht entgehen, um diese zukünftig gegen Überschwemmungen zu wappnen. Aus ihr sollte eine sogenannte „Sponge City“ entstehen. Übliche Betonpflasterflächen werden zu grün gesäumten Straßen. Gehwege sind mit Bäumen, Gärten und öffentlichen Plätzen voller Beete gesäumt. Die Anzahl begrünter Dächer und Regengärten wird erhöht. Der Hintergedanke dabei war stets, dass das Regenwasser für die Zwecke der Stadt funktioniert und nicht gegen sie. So wird ein kleiner Teil von Shanghai von Straße zu Straße grüner. Als Shanghais „Schwammstadt“ erprobt sie eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Hochwasserschutz- und Entwässerungssystemen in der Küstenstadt, die langfristigen Risiken durch den Anstieg des Meeresspiegels ausgesetzt ist.
Der sich rasch vermehrende Einsatz von Beton in China hat häufig den natürlichen Wasserfluss mit harten, undurchlässigen Oberflächen blockiert. Im Durchschnitt sickern in den städtischen Gebieten nur etwa 20 bis 30% des Regenwassers über den Boden. Dadurch wird die natürliche Wasserzirkulation unterbrochen und es kommt zu Staunässe und einer Verschmutzung des Oberflächenwassers. Um dies umzukehren, konzentriert sich das Sponge City-Konzept auf grüne Infrastrukturen wie Grünstreifen, Gründächern und Regengärten. Das Hauptaugenmerk liegt auf begrünten Dächern – die Regierung von Shanghai will 400.000 Quadratmeter neue Dachgärten – oder nach und nach Bürgersteige ersetzen.
Bis 2020 will die Regierung, dass 20% der bebauten Fläche eines jeden Pilotdistrikts die Funktionen einer Sponge City haben. Das bedeutet, dass mindestens 70% des Regenwasserabflusses aufgefangen, wiederverwendet oder vom Boden absorbiert werden sollen. Bis 2030 sollten 80% jeder Stadt diese Anforderung erfüllen.
Infiltrationsmaßnahmen in Stadtgebieten
Ein Hauptmerkmal der meisten nachhaltigen städtischen Entwässerungssysteme ist die Erhöhung der Permeabilität und damit der Infiltration. Dazu gehören Sickergruben und Infiltrationsgräben. Eine Sickergrube ist eine unterirdische Struktur, die typischerweise kreisförmig ist und das Eindringen in den Boden erleichtert. Ein Infiltrationsgraben ist eine lineare Ausgrabung, die in der Regel mit Steinen gefüllt ist und dasselbe Ziel mit einer größeren Bodenexposition erreicht. Diese Maßnahmen sind nur in Böden mit geeigneten Filtereigenschaften geeignet, die sich zu jeder Jahreszeit über dem Wasserspiegel befinden. Filterabläufe sind perforierte oder poröse Rohre, die in einem körnigen Füllgraben verlegt sind. Sie befinden sich normalerweise am Straßenrand, um Wasser von der Straßenoberfläche zu sammeln und abzuführen. Infiltrationsbecken sind offene Vertiefungen im Boden, in denen sich Wasser ansammelt und nach und nach aufgenommen wird.
Grasbewachsene Bodensenken und bepflanzte Filterstreifen
Bodensenken sind grasbewachsene Kanäle, die das Eindringen, Speichern und Fördern von Regenwasser ermöglichen. Im Vergleich zu flachen Grünstreifen erhöhen Bodensenken das Potenzial zur Wasserretention um ein Vielfaches. Zudem können kleine Böschungen neben kleineren Straßen verlaufen und große Böschungen neben Hauptstraßen. Der zusätzliche Einsatz bepflanzter Filterstreifen – das sind sanft abfallende Flächen mit Vegetation – werden Regenwasserspitzen verzögert und Schadstoffe und Schlick eingefangen.
Durchlässige Pflasterung
Durchlässig gepflasterte Oberflächen, lassen eine gezielte Wasserinfiltration zu, entweder weil sie porös sind oder weil bestimmte Öffnungen dafür vorgesehen wurden (zum Beispiel die Zwischenräume zwischen Pflastersteinen). Die gebräuchlichsten Anwendungen sind Parkhäuser, aber auch wenig befahrene Straßen und Zufahrten. Der Unterbau bietet Speicherplatz für Regenwasser und erlaubt ihm weiter in den Boden einzudringen.
Die einzige ernsthafte Einschränkung der Infiltration in städtischen Gebieten besteht darin, dass die Gefahr besteht, dass das als Wasserressource verwendete Grundwasser verschmutzt wird. Für Garageneinfahrten und ähnlichen kleineren Flächen können der Boden und die Seiten versiegelt werden und das Wasser zu einem Rohrauslass geführt werden. Für größere Flächen wird die Gesetzgebung gefordert da für eine Maximierung einer Versickerung ins Grundwasser einen Eingriff in den Flächennutzungs- und Zonenplan erfordert. Zudem besteht dabei die Notwendigkeit der Anerkennung von Freiflächen, die als temporäre Regenspeicher fungieren sollen.
Auch die Maßnahmen in den ländlichen Flächen außerhalb der Stadtgrenzen sind für eine Hochwasserprävention von Bedeutung. Bei der Planung und Zuteilung undurchlässiger und durchlässiger Flächen. Die Erhaltung und Erweiterung bestehender Feuchtgebiete und Wälder in den vorgelagerten Bereichen eines Einzugsgebiets verbessert die Filtration und verringert zusätzlich den Abfluss durch Verdunstungstranspiration. Primärwälder mit Laubbäumen reduzieren den Abfluss wesentlich wirksamer als Kiefernarten.
Welche Maßnahmen nicht unterschätzt werden dürfen
Wie eingangs bereits erwähnt ist jedes Hochwasserrisikoszenario anders. Städte sind zu unterschiedlich für eine universal anwendbare Lösung im Hochwassermanagement.
Folgenden Punkten sollte jedoch vermehrt Beachtung bekommen und dürfen nicht unterschätzt werden:
- Die rasche Urbanisierung erfordert die Integration des Hochwasserrisikomanagements in die reguläre Stadtplanung und -verwaltung.
- Überschwemmungen haben jedes Jahr erhebliche Auswirkungen auf Millionen von Menschen. Daher sollten auch in ferner Zukunft gefährdete Städte kurzfristig Maßnahmen zum Hochwasserrisikomanagement ergreifen.
- Es ist von entscheidender Bedeutung, das Hochwasserrisikomanagement auch dann zu überwachen und zu bewerten, wenn es seit einiger Zeit kein Hochwasserereignis mehr gibt.
- Eine erfolgreiche langfristige Umsetzung von Maßnahmen zum Hochwasserrisikomanagement erfordert eine klare Führung, starke Verfechter und die richtigen institutionellen und rechtlichen Rahmenbedingungen.
- Die Auswirkungen von Überschwemmungen nehmen zu und können sich in Zukunft noch verschlechtern. Die Regelungen müssen kurz- und langfristig ausgewogen sein und strukturelle und nichtstrukturelle Maßnahmen umfassen.
- Kontinuierliche Kommunikation zur Sensibilisierung und Stärkung der Bevölkerung ist erforderlich.
Maßnahmen wie diese bewirken eine Verbesserung der Versickerung von überschüssigen Wassermengen und sind Schritte in die richtige Richtung, um zu verhindern, dass das Hochwasserrisiko infolge der Urbanisierung zunimmt.
