Bei der Bemessung eines Regenrückhaltebeckens wird das erforderliche Nutzvolumen bestimmt, um Regenwasser vorübergehend zu speichern, wenn der Zufluss größer ist als der zulässige Drosselabfluss.
Das Grundprinzip lässt sich wie folgt darstellen:
Speichervolumen = zufließendes Niederschlagsvolumen – während des Niederschlagsereignisses abgeleitetes Volumen
Mit der Niederschlagsmethode wird dieses Volumen anhand der abflusswirksamen Fläche des Einzugsgebiets, der lokalen Niederschlagscharakteristik und des zulässigen Drosselabflusses der Anlage ermittelt. Das maximal erforderliche Speichervolumen entspricht der größten Differenz zwischen dem kumulierten Zufluss aus dem Niederschlag und dem kumulierten Abfluss.
Die Bemessung muss immer auf die projektspezifischen Gegebenheiten und die geltenden örtlichen Anforderungen abgestimmt werden.
Bemessung eines Regenrückhaltebeckens: 5 wichtige Punkte
Einzugsgebiet: Alle Flächen bestimmen, deren Niederschlagswasser der Rückhalteanlage zufließt.
Abflusswirksame Fläche: Unterschiedliche Beiträge von Dächern, Verkehrsflächen, wasserdurchlässigen Flächen und Grünflächen berücksichtigen.
Lokaler Niederschlag: Für den Projektstandort repräsentative Niederschlagsdaten verwenden.
Zulässiger Drosselabfluss: Den maximal zulässigen Abfluss in das nachgelagerte Entwässerungssystem bestimmen.
Speichervolumen: Das maximale Volumen ermitteln, das zwischengespeichert werden muss, wenn der Zufluss den zulässigen Abfluss übersteigt.
DIN EN 752 und die Grundlagen der Regenwasserbemessung
Die DIN EN 752 bildet in Deutschland einen wichtigen Rahmen für Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden. Sie enthält Grundsätze für Planung, Bemessung, Bau, Betrieb, Unterhalt und Sanierung von Entwässerungssystemen.
Für die Bemessung einer Regenrückhalteanlage sind insbesondere folgende Parameter zu berücksichtigen:
- Fläche des Einzugsgebiets;
- Art und Versiegelungsgrad der Flächen;
- abflusswirksame Fläche;
- lokale Niederschlagsdaten;
- gewählte Wiederkehrzeit;
- zulässiger Drosselabfluss;
- hydraulische Eigenschaften der vor- und nachgelagerten Systeme.
In Deutschland ist für Regenrückhalteräume insbesondere das DWA-Arbeitsblatt DWA-A 117 „Bemessung von Regenrückhalteräumen“ relevant. Es behandelt die Bemessung und den Nachweis von Regenrückhalteräumen und unterscheidet unter anderem zwischen einem einfachen Verfahren mit statistischen Niederschlagsdaten und dem Nachweis mittels Niederschlag-Abfluss-Langzeitsimulation.
Schritt 1 – Berechnung der abflusswirksamen Fläche
Die abflusswirksame Fläche entspricht dem Anteil des Einzugsgebiets, der tatsächlich zum Regenwasserabfluss beiträgt. Sie wird ermittelt, indem die verschiedenen Flächenarten entsprechend ihrem Abflussverhalten berücksichtigt werden.
Vereinfacht kann folgende Beziehung verwendet werden:
Ae = A × C
mit:
- Ae: abflusswirksame Fläche;
- A: betrachtete Fläche;
- C: Abflussbeiwert.
Bei einem Projekt mit mehreren unterschiedlichen Oberflächen:
Ae gesamt = (A₁ × C₁) + (A₂ × C₂) + … + (An × Cn)
Welche Abflussbeiwerte gelten für unterschiedliche Oberflächen?
Der Abflussbeiwert beschreibt vereinfacht den Anteil des Niederschlags, der zum Oberflächenabfluss beiträgt. Stark versiegelte Flächen erzeugen in der Regel einen höheren Abfluss als begrünte oder wasserdurchlässige Flächen.
Flächenart
Undurchlässige Dachfläche
Asphalt
Beton
Undurchlässiger Parkplatz oder Verkehrsfläche
Begrünte Fläche
Sehr hoher Abfluss
Sehr hoher Abfluss
Sehr hoher Abfluss
Hoher Abfluss
Geringer bis mittlerer Abfluss
Die tatsächlich anzusetzenden Werte müssen entsprechend dem angewendeten Regelwerk und den projektspezifischen Gegebenheiten gewählt werden. Gefälle, Durchlässigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, Vegetation und Bodenverhältnisse können das Abflussverhalten beeinflussen.
Je größer die abflusswirksame Fläche ist, desto größer ist potenziell das zu bewirtschaftende Regenwasservolumen.
Schritt 2 – Bestimmung des zulässigen Drosselabflusses und der Konzentrationszeit
Der zulässige Drosselabfluss ist der maximale Volumenstrom, der aus dem Regenrückhaltebecken in das nachgelagerte System abgegeben werden darf. Je geringer dieser Abfluss ist, desto größer kann das erforderliche Speichervolumen ausfallen.
Der zulässige Drosselabfluss kann durch die zuständige Behörde, den Netzbetreiber oder andere projektspezifische Vorgaben bestimmt werden.
Er wird üblicherweise in l/s oder als spezifischer Abfluss in l/(s·ha) angegeben.
Das Regenrückhaltebecken wirkt dabei als temporärer Speicher:
Zufluss > Drosselabfluss → Speicherung
Zufluss < Drosselabfluss → allmähliche Entleerung des Speichers
Was ist die Konzentrationszeit?
Die Konzentrationszeit bezeichnet die Zeit, die das Niederschlagswasser vom hydraulisch am weitesten entfernten Punkt des Einzugsgebiets bis zum betrachteten Abflusspunkt benötigt.
Sie hängt unter anderem ab von:
- Länge des Fließwegs;
- Gefälle;
- Art der Oberfläche;
- Fließgeschwindigkeit;
- Aufbau des Entwässerungssystems.
Schritt 3 – Verwendung von Niederschlagsdaten und Wiederkehrzeiten
Für die Bemessung müssen Niederschlagsdaten verwendet werden, die für den Standort des Projekts repräsentativ sind. Niederschlagsintensität, Dauer und statistische Häufigkeit bestimmen gemeinsam die Belastung der Regenrückhalteanlage.
In Deutschland stellt der Deutsche Wetterdienst (DWD) mit KOSTRA-DWD regionalisierte Starkniederschlagshöhen beziehungsweise Niederschlagsdaten für unterschiedliche Dauerstufen und Wiederkehrzeiten bereit.
Was ist der Unterschied zwischen einem 10-jährlichen und einem 100-jährlichen Niederschlagsereignis?
Die Wiederkehrzeit beschreibt eine statistische Auftretens- beziehungsweise Überschreitungswahrscheinlichkeit und nicht den exakten zeitlichen Abstand zwischen zwei Ereignissen.
Beispielsweise entspricht:
- ein 10-jährliches Ereignis einer jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit von etwa 10 %;
- ein 100-jährliches Ereignis einer jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit von etwa 1 %.
Ein 100-jährliches Niederschlagsereignis bedeutet also nicht, dass ein solches Ereignis nur einmal in 100 Jahren auftreten kann.
Die anzusetzende Wiederkehrzeit ist entsprechend dem geltenden Regelwerk, dem erforderlichen Schutzniveau und den projektspezifischen Randbedingungen festzulegen.
Praxisbeispiel: Berechnung des erforderlichen Speichervolumens eines Regenrückhaltebeckens
Das Nutzvolumen eines Regenrückhaltebeckens wird ermittelt, indem für den gewählten Bemessungsniederschlag die maximale Differenz zwischen dem kumulierten Zufluss und dem Volumen bestimmt wird, das über den zulässigen Drosselabfluss abgeführt werden kann.
Betrachten wir ein vereinfachtes Beispiel für ein 10.000 m² großes Gebiet.
Daten
Dachflächen
Undurchlässige Straßen und Parkplätze
Grünflächen
Gesamtfläche
Abflusswirksame Fläche
Niederschlagshöhe
Zulässiger Drosselabfluss
Betrachtete Dauer
1. Berechnung des Niederschlagsvolumens auf der abflusswirksamen Fläche
40 mm entsprechen 0,040 m.
7.200 × 0,040 = 288 m³
Das theoretisch zufließende Volumen beträgt somit 288 m³.
2. Berechnung des abgeführten Volumens
Bei einem konstanten zulässigen Drosselabfluss von 10 l/s über 60 Minuten:
10 × 3.600 = 36.000 Liter = 36 m³
3. Vereinfachte Berechnung des erforderlichen Speichervolumens
288 – 36 = 252 m³
Unter den für dieses Beispiel angenommenen Bedingungen beträgt das erforderliche Speichervolumen somit 252 m³.
Schritt
Abflusswirksame Fläche
Niederschlag
Zufließendes Volumen
Abgeführtes Volumen
Vereinfachtes Speichervolumen
Berechnung
Annahme
40 mm
7 200 × 0,040
10 l/s × 3 600 s
288 – 36
Ergebnis
7 200 m²
0,040 m
288 m³
36 m³
252 m³
Hinweis: Diese bewusst vereinfachte Berechnung stellt für sich allein keine vollständige Bemessung dar. Bei einer realen Planung müssen verschiedene Niederschlagsdauern untersucht werden, um das Ereignis zu bestimmen, das zum maximal erforderlichen Speichervolumen führt.
Welche Parameter sind bei der Bemessung eines Regenrückhaltebeckens zu berücksichtigen?
Die Bemessung eines Regenrückhaltebeckens hängt vor allem von der abflusswirksamen Fläche, dem Bemessungsniederschlag und dem zulässigen Drosselabfluss ab. Ein pauschales Speichervolumen pro Hektar kann daher nicht auf jedes Projekt übertragen werden.
Zwei Projekte mit identischer Gesamtfläche können aufgrund des Versiegelungsgrads, des Standorts, der gewählten Wiederkehrzeit und der zulässigen Abflussmenge sehr unterschiedliche Speichervolumen erfordern.
Die hydraulische Berechnung bestimmt zunächst das erforderliche Nutzvolumen. Anschließend muss dieses Volumen in eine bauliche Lösung umgesetzt werden: beispielsweise ein oberirdisches Regenrückhaltebecken, ein unterirdischer Speicher, eine ultraleichte Wabenstruktur (SAUL) oder eine andere projektspezifisch geeignete Lösung.
Weitere Informationen zur Funktion und zu den unterschiedlichen Lösungen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu Regenrückhaltebecken.
Die Bemessung definiert somit zunächst die hydraulische Anforderung, bevor die konkrete bauliche Lösung ausgewählt wird. Bei einem realen Projekt müssen die Bemessungsgrundlagen und Ergebnisse durch den zuständigen Planer oder das beauftragte Ingenieurbüro geprüft und bestätigt werden.
Quellen und Referenzen :
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