Hydrologische Untersuchungen zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Mulden-Rigolen-Systemen unter Berücksichtigung prognostizierter klimatischer Entwicklungen

27-35

200203538

Die Anpassung an den Klimawandel, die in der „Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel“ (DAS 2008) und dem „Aktionsplan Anpassung“ (APA 2011) initiiert wurde, wird derzeit in einigen Kommunen umgesetzt. Oft fehlen hierbei jedoch Methoden zur Bewertung der Leistungsfähigkeit bestehender Infrastrukturanlagen und auch zur Anpassung neuer Projekte. Im Rahmen der BMUBFörderinitiative „Klimpass-Aktiv“ können solche Methoden entwickelt und in die Praxis überführt werden. Der Artikel widmet sich der Thematik von Mulden-Rigolen-Systemen (MRS), die häufig zur Versickerung von Regenwasser und als Schutz vor Oberflächenabfluss an Hängen angelegt werden. Diese Fang- und Versickerungsgräben sind hinsichtlich ihrer Volumina auf das zu erwartende Abflussvolumen zu bemessen. Die Bemessung ist dabei standortabhängig und wird maßgeblich vom erwarteten Regenereignis bestimmt. Im Gegensatz zu den Standortverhältnissen, lässt sich die Regenintensität dabei nicht beeinflussen bzw. anpassen. Diese stellt daher einen besonderen Unsicherheitsfaktor bei der prognostischen Betrachtung dar. Projektionen des Niederschlags liegen derzeit für Tages- und in einer speziellen Anwendung für Stundenniederschlagssummen vor, sind jedoch mit hohen Unsicherheiten verbunden. Leider gibt es noch keine zeitlich hoch aufgelösten Projektionen, die eine Bemessung im klassischen Sinn ermöglichen. Deshalb kann an das Problem nur qualitativ herangegangen werden, indem z.B. steigende oder sinkende Intensitäten unterstellt werden. Für die Region der Stadt Sangerhausen/ Sachsen-Anhalt wird mit einer deutlichen Erhöhung der jährlichen Niederschlagsmenge und einer Abflusserhöhung gerechnet (Kropp et al. 2009). Eine Aussage zur Entwicklung der Niederschlagsintensitäten lässt sich derzeit jedoch noch nicht eindeutig ableiten (siehe Kap. 2.4). In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb anhand einer „Trial-and-Error“-Betrachtung mit unterschiedlichen Szenarien von Niederschlagsintensitäten die Leistungsfähigkeit eines bestehenden MRS in der Stadt Sangerhausen untersucht und die kritische Regenintensität ermittelt, bei der ein Versagen der Anlage erfolgt. Dabei wird von den bei diesen kritischen Intensitäten erzeugten Abflussvolumina ausgegangen. Diese sind nicht nur hilfreich bei der Bemessung des MRS, sondern auch nützliche Entscheidungsgrundlagen für die Gestaltung oder Umgestaltung der Abflussbildungsflächen und ebenso für die künftige Auswahl von geeigneten Bebauungsflächen.
Daraus lassen sich Hinweise zum erforderlichen Ausbau oder zur Erweiterung vorhandener Anlagen ableiten.
Schlagwörter: Mulden-Rigolen-System, Klimawandel, Regenwasserversickerung, Abflussbildung
The adaptation to climate change, which has been initiated in the “German Strategy for Adaptation to Climate Change:” (DAS 2008) and the “Adaptation Action Plan” (APA 2011), is just being implemented in some municipalities. However, often methods for assessing the performance of existing infrastructure and also for adapting new projects are missing. Within the BMUB funding initiative “Klimpass-Aktiv” such methods can be developed and put into practice. This article addresses the issue of infiltration ditch systems that are commonly applied for the infiltration of rainwater and to protect against surface runoff on hillsides. These interception and
infiltration ditches have to be designed in terms of their volumes for the expected runoff volume. The design is based on location and is largely determined by the expected rainfall. In contrast to the site conditions, the rain intensity cannot be affected or adjusted. Therefore, this represents a particular uncertainty factor in the prognostic analysis. Projections of precipitation are currently only available for daily and in one special application for hourly precipitation totals. Unfortunately, the uncertainties are high and there are no higher-resolution projections that enable design calculations in the classic sense. Therefore, the problem can only be solved qualitatively by, for example, increasing or decreasing intensities which are assumed. For the region of the city of Sangerhausen
(Saxony-Anhalt), a considerable increase of the yearly precipitation amounts and increased discharges are assumed (Kropp et al. 2009). However, evidence with regard to the development of precipitation intensities is not clearly available (see chap. 2.4.). In the present study, therefore, the performance of an existing infiltration ditch system in the city of Sangerhausen has been investigated based on a trial-and-error application. Using different scenarios of precipitation intensities, the critical rainfall intensity was determined in which a failure of the system occurs. This is based on the runoff volumes, which are generated by these critical intensities. These are not only helpful in assessment of the infiltration ditches, but also provide a useful basis for decisions regarding the design or redesign of runoff areas and even for the future selection of suitable development areas. Consequentially, information with regard to the required expansion of existing systems can also be derived.
Keywords: Infiltration ditches, climate change, rainwater infiltration, runoff generation