IB SPÄTH PROJEKTVORSTELLUNG: Vergleich von zwei unterschiedlichen Lösungsansätzen bei der Sanierung von Überflutungsproblemen einer Wohnanlage in Hanglage, ausgelöst durch Abflüsse aus einem unberücksichtigten Außengebiet

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Ausgangssituation Bei der Bemessung der Oberflächenentwässerunsanlage (Mulden-Sickerschacht-System) des betroffenen Baugebiets wurden Abflüsse aus dem oberhalb liegenden, weitgehend unbebauten Außengebiet nicht berücksichtigt. Bei Starkniederschlägen treten deshalb in der Wohnanlage an mehreren Punkten schädliche Überflutungen auf. Im Zuge einer rechtlichen Auseinandersetzung wurde ein entsprechender Planungsmangel festgestellt. Die Oberflächenent-wässerungsanlage der Wohnanlage ist demnach zu sanieren. Luftbild mit dem betroffenen Baugebiet (Bauabschnitt 1 und 2) und dem Außengebiet Außengebiet BA 1 BA 2

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Zuflüsse aus dem Außengebiet führen im Bestand zur Überflutung des Kellers über die Lichtschachtentw. und den daran angeschlossenen Sickerschacht (1) des Treppenhauses über den Hauseingang und den zuführenden Gehweg (2) 1 2

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Planungsgrundlagen Die Bemessung der Oberflächenentwässerungsanlage wurde bei der Planung des Bauvorha-bens auf ein Niederschlagsereignis mit einer statistischen Wiederkehrdauer von fünf Jahren abgestellt, wie dies die einschlägigen Regelwerke zum Zeitpunkt der Planung vorsahen. Bei der Sanierungsplanung sind jedoch die einschlägigen technischen Regelwerke in ihrer aktuellen Fassung zu Grunde zu legen, die heute die Führung eines Überflutungsnachweises für ein Niederschlagsereignis mit der statistischen Wiederkehrdauer von 30 Jahren empfeh-len. Anforderungen an die Sanierungsplanung Regelwerk DWA A117 (04/2006): Nachweis ausreichenden Retentionsraumes zur Rückhaltung von bis zu zehnjährlichen Abflüssen aus dem Baugrundstück Regelwerk DWA A138 (02/2004): Zusätzliche Ableitungsmöglichkeit neben der Versickerung erforderlich, da die Durchlässigkeit des anstehenden Bodens kleiner als 1*10^-6 m/s ist Regelwerk DIN 1986-100 (05/2008): Überflutungsnachweis für die Abflüsse eines dreißigjährlichen Niederschlags aus dem Baugrundstück und dem Außengebiet

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Der Überflutungsnachweis nach DIN 1986-100 Gem. DIN 1986-100 ist nachzuweisen, dass der auf dem Baugrundstück anfallende Oberflä- chenwasserzufluss abzüglich der Abflüsse zum Kanal und in den Untergrund bei einem drei- ßigjährlichen, maßgeblichen Niederschlagsereignis schadlos auf dem Grundstück zurückge- halten werden kann. Dies erfolgt in der Regel in Anlehnung an die DWA A117 über einen Vergleich von Zufluss-, Speicher- und Abflussvolumina. Für Abflüsse, die außerhalb des Baugebietes entstehen, das Baugebiet jedoch belasten, ist allerdings auch Vorsorge zu treffen. Diese kann zum Einen durch entsprechende Rückhaltung im Baugebiet gewährleistet wer- den. Da die betroffene Wohnanlage bereits fertiggestellt ist und die Hanglage sowie die beste- hende Bebauung die Erstellung ausreichenden Rückhalteraumes zur Speicherung der bisher unberücksichtigten Abflüsse des obenliegenden Außengebietes in offenen Rasenmulden nicht erlaubt, ist im vorliegenden Falle der Einsatz von aufwendigen Hohlkörperrigolensys- temen unumgänglich.

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Seit dem Jahre 2000 etwa werden EDV-Programme zur Erstellung von 2D-Hydraulik angebo- ten, die es zuverlässig ermöglichen, die Wasserspiegel für ein mit beliebigen dynamischen Abflüssen belastetes hydraulisches Modell zu berechnen. Damit kann zum Anderen ein schadloser Abfluss des im Baugebiet anfallenden Oberflächen- wassers inkl. der Abflüsse aus dem Außengebiet nachgewiesen werden, d. h. der entspre- chende Überflutungsnachweis erbracht werden. Da zu Beginn der Sanierungsplanung das 2D-Modell noch nicht zur Verfügung stand, wurde zunächst ein Sanierungsentwurf fertiggestellt, der eine Zwischenspeicherung der Abflüsse des Außengebietes vorsieht. Die Projektkosten wurden jedoch nicht ermittelt. Im Augenblick werden zum zweiten Lösungsansatz Angebote eingeholt, so dass auch hier noch keine genauen Projektkosten vorliegen. Die beiden Lösungen unterscheiden sich jedoch im erforderlichen baulichen Aufwand so signifikant, dass ein wirtschaftlicher Vergleich auch ohne Kenntnis der Preise zu einem eindeutigen Ergebnis führt.

Unterschiedliche Lösungsansätze zur Führung des Überflutungsnachweises PROJEKTVORSTELLUNG: SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Unterschiedliche Lösungsansätze zur Führung des Überflutungsnachweises Im Folgenden werden die beiden unterschiedlichen Vorgehensweisen zum Nachweis der Überflutungssicherheit nach DIN 1986-100 miteinander verglichen: Lösungsansatz 1: - Rückhaltung der auf dem Grundstück und dem Außengebiet anfallenden dreißigjährlichen Abflüsse Lösungsansatz 2: - Rückhaltung der auf dem Grundstück anfallenden dreißigjährlichen Abflüsse - Nachweis der schadlosen Ableitung der aus dem Außengebiet anfallenden dreißigjährlichen Abflüsse durch das Baugebiet

Vorgehensweise Lösungsansatz 1: PROJEKTVORSTELLUNG: SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Vorgehensweise Lösungsansatz 1: Ermittlung der Zuflüsse aus dem Außengebiet und dem Baugebiet für Tw = 30a (stationär) Bemessung des erforderlichen Rückhalteraumes für die 30-jährlichen Abflüsse aus dem Baugebiet selbst sowie des Außengebietes Ermittlung des zusätzlich erforderlichen Retentionsraumes unter Ansatz der bestehenden Volumina Das Planungsergebnis Lösungsansatz 1: Errichtung von mehr als 600 m³ zusätzlichen Retentionsraum (wegen Platzmangel nur als Hohlkörperrigole möglich – z. T. muss sie befahrbar sein) inkl. erf. Zubehör Bau eines Abfangegrabens in Beton Teilweise Vergrößerung der best. Mulden erforderlich Bau von zwei Leitungen (Spülbohrverfahren) mit Drossel und Überlauf zur Ableitung von Qab zum öffentlichen Kanal mit den erforderlichen Schächten

Vorgehensweise Lösungsansatz 2: Untersuchung des Bestandes PROJEKTVORSTELLUNG: SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Vorgehensweise Lösungsansatz 2: Untersuchung des Bestandes Aufstellung eines 2-D-Modells aus den CAD-Daten für den Bestand Ermittlung der Zuflüsse aus dem Außengebiet sowie dem Baugebiet für Tw = 30a (instationär) Drosselabfluss (Qab, ges. = 10 l/s) Berechnung der Wasserspiegellagen zum Abflussgeschehen im Bestand für die o. g. 30- jährlichen Zu- und Abflüsse Prüfung der Plausibilität des Modells Analyse der Schadensursachen

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Draufsicht auf das Berechnungsnetz: Finite Elemente, Modellränder und Randbedingungen

Ausschnitt Berechnungsnetz Bestand: Modelloberfläche in der 3D-Ansicht IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Ausschnitt Berechnungsnetz Bestand: Modelloberfläche in der 3D-Ansicht

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Simulation des Abflussgeschehens im Bestand, das durch einen 30-jährlichen Niederschlag verursacht wird

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Optimierung der Sanierungsmaßnahme und hydraulischer Nachweis Entwicklung von Lösungskonzepten Umsetzung der Konzepte jeweils in 2-D-Modellen und Optimierung durch iterative hydraulische Berechnung Nachweis ausreichender Rückhalteräume zur Rückhaltung des 30-jährlichen Abflusses aus dem Baugebiet selbst (Speicherbemessung nach DWA A117) Nachweis der schadlosen Ableitung eines 30-jährlichen Abflusses aus dem Außengebiet und dem Baugebiet selbst (2D-Hydraulik) Nachweis der Auswirkungen eines 100-jährlichen Niederschlagsereignisses (2D-Hydraulik) Das Planungsergebnis Lösungsansatz 2: Bau eines Abfangegrabens zur schadlosen Ableitung des Zuflusses aus dem Außengebiet mit Errichtung eines Durchlasses DA 380 im Spülbohrverfahren Nur konstruktive Vergrößerung bestehender Mulden aus landschaftspflegeri-schen Gesichtspunkten Bau von zwei Leitungen (Spülbohrverfahren) mit Drossel und Überlauf zur Ableitung von Qab zum öffentlichen Kanal mit den erforderlichen Schächten

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Simulation des Abflussgeschehens im sanierten Zustand, das durch einen 30-jährlichen Niederschlag verursacht wird

Bewertung der beiden Lösungsansätze: PROJEKTVORSTELLUNG: SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Bewertung der beiden Lösungsansätze: Die Kostenersparnis errechnet sich aus der Differenz zwischen dem Aufwand zum Bau der Hohlkörperrigole einerseits mit mehr als 600 m³ z. T. befahrbaren Rückhalteraum, der zug. Bauteile, wie Einlaufmulden, Revisionsschächte, usw. sowie der Errichtung einer temporären Baustraße im Süden und andererseits dem Aufwand zur Errichtung des Durchlasses DA380. Die Reduzierung des zur Umsetzung der Baumaßnahmen notwendigen finanziellen Auf- wands durch den Einsatz des Planungsinstrumentes „2D-Hydraulik“ ist damit erheblich. Bauarbeiten finden bei der Lösung ohne Rückhaltung des Abflusses aus dem Außenge- biet vornehmlich außerhalb oder am Rande des Baugebietes statt. Bei der Errichtung von Hohlkörperrigolen sind dagegen umfangreiche Bauarbeiten im Süden und im Wes- ten des Baugebietes erforderlich, die während der Bauarbeiten die Wohnqualität in den betroffenen Wohnungen massiv herabsetzen würde. Schwierigkeiten bei der wasserrechtlichen Genehmigung durch die fragwürdige Rück-haltung von wild abfließendem Wasser aus dem Außengebiet in der Rigole können bei der schadlosen Ableitung der Abflüsse aus dem Außengebiet durch das Baugrundstück vermieden werden.

IB SPÄTH SANIERUNG DER OBERFLÄCHENENTWÄSSERUNG EINER WOHNANLAGE IN HANGLAGE Lösungsansatz 2 wurde vom Auftraggeber gewählt und wurde bereits von den Behörden genehmigt.