Das Schwammstadt-Prinzip

Spätestens seit den letzten sommerlichen Starkregenereignissen wurde klar, dass städtische Kanalisationsnetze die dabei anfallenden Wassermengen nicht mehr ableiten können. Verstärkte Oberflächenabflüsse über unkontrollierte oberflächige Fliesswege können dann zu lokalen Überflutungen mit verheerenden Schäden an Infrastrukturen und Gebäuden führen. Aber nicht nur die Wassermengen machen im Sommer zu schaffen. Auch die steigenden Hitzebelastungen in den urban geprägten Gebieten mit einer hohen Bebauungs- und Versiegelungsdichte verringern die Lebensqualität in den Städten. Um diesen und in beiden Fällen manchmal katastrophalen Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken, sind angepasste Entwässerungs- und Klimatisierungskonzepte in den Städten gefragt. Neben der Nutzung von temporären Überflutungsflächen und der Ausgestaltung von definierten Fliesswegen zur sicheren oberirdischen Ableitung von Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen, den sogenannten urbanen Sturzfluten, oder die Erhöhung der Anzahl der begrünten Dächer zur Verbesserung der Verdunstungsrate, bietet die Gestaltung des städtischen Bodens im Strassenraum bisher ungenutzte Handlungsmöglichkeiten zur Umsetzung von Massnahmen gegen urbane Sturzfluten und überhitzte Städte.

Das Schwammstadt-Prinzip als Lösung

Im Bericht des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) «Überflutungs- und Hitzevorsorge durch die Stadtentwicklung» werden diese Massnahmen als sogenanntes Schwammstadt-Prinzip bezeichnet. Ziel dieser veränderten Nutzungen ist, die Oberflächen der Stadt stärker als bisher für die Aufnahme und Speicherung von Niederschlagsmengen in den Städten zu etablieren. Durch diese Art des naturnahen Regenwassermanagements in den Städten können Grünflächen zu natürlichen «Kühlschränken» der Stadt werden, indem sie ausreichend mit Wasser versorgt werden. Diese Kühlleistung kann durch die Speicherung von Niederschlagswasser, bodenverbessernde Massnahmen und kontinuierliche Versorgung der Vegetation mit Wasser gesteigert werden. Die Förderung des Schwammstadt-Prinzips und die Entwicklung nachhaltiger Speicher- und Bewässerungssysteme werden daher als zentrale Zukunftsaufgaben für klimaangepasste Städte beschrieben [1].

Auch die Wasserwirtschaft hat den Nutzen der bewussten Verdunstung von Wasser zur Kühlung der Stadt im Klimawandel als neues Aufgabengebiet erkannt. Dies hat sich z. B. im aktuell vorliegenden Entwurf des Arbeitsblatts DWA-A 102 [2] niedergeschlagen. Es werden Massnahmen zur Umsetzung des Schwammstadt-Prinzips als zukünftige Entwässerungskonzepte zum «Erhalt des lokalen Wasserhaushalts» beschrieben. Hierzu gehört auch die Vegetation mit ihrem Anteil an Verdunstung. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass konventionelle Entwässerungsverfahren als Misch- oder Trennkanalisation in ihrer «Reinform» mit vollständiger Ableitung von Regenwasser der Zielvorgabe zum lokalen Wasserhaushalt eindeutig nicht mehr gerecht werden. Sie sollten bei zukünftigen Planungen im Bestand und Vorliegen entsprechender Handlungsspielräume durch die Integration vorzugsweise dezentraler Massnahmen der Regenwasserbewirtschaftung sukzessive in modifizierte Systeme überführt werden. Die Abkopplung abflusswirksamer Flächen von der bestehenden Kanalisation zeigt sich dabei als wirkungsvoller Ansatz

– zur Reduzierung hydraulischer Systembelastungen

– zur Verbesserung des Überflutungsschutzes sowie

– zur Minderung der stofflichen und hydraulischen Gewässerbelastung durch Regenwetterabflüsse [2].

Grundsätzlich handelt es sich bei der Umsetzung des Schwammstadt-Prinzips, auch im Sinne des Regelwerks der DWA, um innerstädtische Abkopplungsmassnahmen, bei denen private Flächen, der Strassenraum oder andere öffentliche Flächen zusätzlich zu der vorhandenen Nutzung für die Niederschlagswasserbewirtschaftung unter Einbeziehung der Vegetation (Verdunstung) multifunktional genutzt werden.

Abkopplungspotenziale besser nutzen

Das Abkopplungspotenzial von Strassenflächen wurde bereits beispielhaft ermittelt und in [3] dargestellt. So liegt das langfristige Abkopplungspotenzial von Anliegerstrassen in den untersuchten Ortsteilen Erle und Resser Mark in der Stadt Gelsenkirchen (D) bei bis zu 53% und kurzfristig dürften etwa 22% erreichbar sein. Im Vergleich mit Ergebnissen zur Potenzialermittlung für die Abkopplung von Dachflächen ergeben sich für Strassenflächen etwa gleich grosse Abkopplungspotenziale. Sowohl für die Abkopplungsmassnahmen auf den privaten Grundstücken als auch für diejenigen auf den öffentlich genutzten Flächen bedarf es einer Motivation, um die Massnahmen umzusetzen. Bei privaten Flächen kann es eine reduzierte Abwassergebühr sein. Für eine Umsetzung auf öffentlichen Flächen im Strassenraum muss jedoch in erster Linie die grundsätzliche Bereitschaft der Kommune/des Baulastträgers vorhanden sein, gegebenenfalls Strassenraum für Anlagen zur Versickerung und/oder Rückhaltung zur Verfügung zu stellen [3].

Hinzu kommt, dass die technischen Lösungen so gestaltet werden müssen, dass sie jeweils von den unterschiedlichen Abteilungen/Ämtern/Eigenbetrieben einer Stadt mitgetragen werden und den in den Regelwerken beschriebenen Anforderungen an die eingesetzten Materialien und Bauteile entsprechen. Des Weiteren sind Lösungen zu bevorzugen, die keine Einschränkungen der Gebrauchstauglichkeit der so genutzten Räume zur Folge haben. Lösungen im Raum unterhalb von genutzten Verkehrsflächen sind zu bevorzugen. Zu beachten ist jedoch, dass diese Räume ebenfalls nicht ungenutzt sind. Abwasserkanäle, Trinkwasser- und Gasleitungen, Stromkabel sowie Telekommunikationsleitungen werden bereits unterirdisch eingebaut und führen schon jetzt zu Konkurrenzsituationen. Hinzu kommen ungeplante unterirdische Versorgungsnetze, nämlich das Wurzelwerk von Bäumen, die scheinbar unkontrolliert mit den Kanälen und Leitungen interagieren [4]. Somit bedarf es zur Umsetzung des Schwammstadt-Prinzips einer interdisziplinären Abstimmung unter Einbeziehung der Abteilungen für Stadtgrün.

Bau- und vegetationstechnische Anforderungen

Für die Lösung dieser auf den ersten Blick scheinbar unlösbaren Aufgabe gibt es einige wesentliche verbindende Elemente. Dies sind zum einen Porenräume in groben gebrochenen Bettungsmaterialien von Kanälen und Leitungen. Diese können als Speicher für Regenwasser genutzt werden und gleichzeitig Bäumen einen ausreichend grossen Wurzelraum bieten. Zum anderen sind es Rohrsysteme, die ausreichend robust sind und nicht von den spitzkörnigen Bettungsmaterialien geschädigt werden. Zusätzlich müssen sie dicht gegenüber Wasseraussendruck sein und nachweislich wurzelfest sind. Dieses Boden-Rohr-System unterscheidet sich somit vom üblichen Rohr-Boden-System, bei dem die Böden so ausgewählt oder auch modifiziert werden, dass sie lediglich eine optimale Bettung der Kanäle und Leitungen sicherstellen. Gebrochene grobkörnige Substrate stellen einen ausreichend grossen Porenraum für Niederschlagswasser und Baumwurzeln sicher, die dabei hochverdichtet werden können und nach der Fertigstellung eine vollständige Nutzung der Oberfläche ermöglichen [5].

Diese oberflächennahe Umsetzung des «Schwammstadt-Prinzips» greift im Gehwegbereich sehr stark in die Leitungsbereiche von Versorgungsunternehmen ein. Trinkwasser- und Gasleitungen werden bevorzugt im Gehweg eingebaut. Hier finden sich auch die Kabel der Strom- und der Kommunikations-Netzbetreiber. Hinzu kommt, dass sich Kellerräume häufig direkt in der Nähe der Gehwege befinden und so bei Einleitung von Niederschlagswasser eine Kellervernässung planerisch und bautechnisch vermieden werden muss. Vor diesem Hintergrund bietet es sich an, eine Bauweise zur Niederschlagswasserbewirtschaftung in den Leitungsgräben von Abwasserkanälen umzusetzen.