Wasserhaushalt gepflasterter Straßen und Gehwege : Lysimeterversuche an drei Aufbauten unter praxisnahen Bedingungen unter Hamburger Klima : Dissertation
Straßenpflaster waren die erste Form einer Befestigung von Wegen. Sie werden seit mind. 4.000 Jahren eingesetzt. Der Wasserhaushalt war bis Anfang der 70er Jahre im 19. Jahrhundert uninteressant. Ab ca. 1970 wurde erstmalig die Wasserdurchlässigkeit von verschiedenen Pflasterbelägen untersucht, weil angenommen wurde, dass die Versiegelung der natürlichen Oberfläche die Versickerung stark herabsetzt, der Niederschlag verstärkt auf der Oberfläche abfließt und über die Kanalisation schnell in die Vorfluter geleitet wird. Hierdurch wird der natürliche Wasserkreislauf gestört. Beispielsweise treten verstärkt extreme Hochwasser- und auch Niedrigwasserstände auf, weil das auf der Oberfläche der Fahrbahnen abfließende Niederschlagswasser über die Kanalisation schneller in den Vorfluter gelangt, als wenn es versickert und langsam durch den Boden fließt. Auch durch den zunehmenden Einsatz von Recyclingbaustoffen im Straßenbau, wie z.B. der Hausmüllverbrennungsasche oder den Recyclingbaustoffen, sind Kenntnisse des Wasserhaushalts gefraft, weil abgeschätzt werden muss, ob durch Auswaschung potenzieller Schadstoffe eine Gefahr für das Grundwasser besteht. Trotz der offenen Fragen über den Wasserhaushalt wurden nur sehr wenige Untersuchungen durchgeführt und der Wasserhaushalt gilt immer noch als unzureichend erforscht. Die vorliegende Untersuchung beschreibt den Wasserhaushalt von einem Betonsteinrechteckpflaster - im Folgenden als Pflasterdecke bezeichnet - und einem Plattenbelag aus Betonsteingehwegplatten im Vergleich zu einer wassergebundenen Deckschicht aus Glensanda. Diese Fahrbahn- und Gehwegbefestigungen wurden für Untersuchungen in eine typische Straßenverkehrssituation integriert, um praxisnahe Versuchsbedingungen zu schaffen. In einer Lysimeteranlage wurde der Wasserhaushalt hochauflösend durch die direkte Messung der Sickerwasser- und Oberflächenabflüsse, der Bodenwassergehalte sowie des Niederschlags und der Lufttemperatur bestimmt. Um Veränderungen durch Alterungsprozesse aufzuzeigen, wurden über den gesamten Untersuchungszeitraum zweimal monatlich Infiltrationsversuche durchgeführt und zu Beginn sowie nach vier Jahren die bodenphysikalischen Eigenschaften der Baustoffe bestimmt. Ein Ergebnis der Untersuchungen ist, dass durch eine Pflasterdecke aus Betonrechtecksteinen mit ca. 3 mm breiten Fugen und einem Fugenanteil von 5% bis zu 80% des Niederschlags in der Grundwasser versickert, wenn überwiegend schwache und mittelintensive Niederschläge fallen. Die Wasserdurchlässigkeit der Pflasterdecke ist so hoch, dass nur starke Niederschläge oberflächlich abfließen und der durchschnittliche Oberflächenabfluss 12% beträgt. Die Evapotranspiration ist mit 8% gering, weil die Oberfläche zu 95% versiegelt ist. Entscheidend ist aber auch die sehr geringe ungesättigte Wasserleitfähigkeit des Sands der Bettung und Fugen, die den kapillaren Aufstieg des Wassers und seine Evaporation stark einschränkt. Ist der Fugenanteil geringer, nimmt die jährliche Versickerung deutlich ab, weil auch schwächere Niederschläge einen Oberflächenabfluss erzeugen. Bei dem Plattenbelag mit einem Fugenanteil von ca. 2% beträgt die Versickerung nur noch 54%, der Anteil des Oberflächenabflusses ist auf Grund des geringen Fugenanteils mit 41% deutlich höher als auf der Pflasterdecke. Die Evapotranspiration ist durch den höheren Versiegelungsgrad mit 5% kleiner als auf der Pflasterdecke, beeinflusst die Versickerung ins Grundwasser aber nur geringfügig. Ist der Fugenanteil größer als 5% verringert sich ebenfalls die Versickerung, weil das infiltrierte Wasser verstärkt verdunsten kann. Der Vergleich mit anderen Untersuchungen lässt darauf schließen, dass ab einem Fugenanteil von ca. 8% die Versickerung auf Kosten der Verdunstung nur noch ca. 30% beträgt. Die Verdunstung steigt folglich mit größerem Fugenanteil exponenziell an.
