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Das Spektrum technischer Filter zur Niederschlagswasserbehandlung reicht von kompakten Anlagen im dezentralen Maßstab bis zu zentralen Anlagen mit mehreren Hektar angeschlossener Fläche. Die hier vorgestellten zentralen Systeme werden im Aufstromverfahren durchflossen. Der Zufluss wird dabei durch Sedimentation oder eine Sedimentation-Lamellen-Kombination vorbehandelt. Das Spektrum der eingesetzten Filtersubstrate ermöglicht den Rückhalt feiner Partikel (AFS63) bis hin zu gelösten Stoffen. Die Rückhaltewirkung von technischen Filtern kann sehr hoch sein, allerdings muss der Kompromiss zwischen Wirkung und Wartung gefunden werden. Die Überwachung der Systeme ist durch Bilanzierung der Füllstände vergleichsweise einfach. Erste Ansätze für eine Bemessung der Systeme werden vorgestellt.
Stormwater tree pits with storage elements enable the irrigation of urban trees and can potentially act as decentralized rainwater retention basins. This paper mainly focuses on analyzing this potential. Field tests were conducted to investigate the irrigation behavior and the storage effect of a storm water tree pit system using Perl hoses as irrigation elements over a period of two years.
The rainfall, storage volumes, and soil moisture within the employed planting pit were measured.
With the help of system modeling, the retention ability of the storm water tree pit system was analyzed. The available storage volume was sufficient to irrigate trees for several days. During the measurement period, about 15% of the inflowing rainwater was fed to the root zone of the tree. With practical storage volumes of 200 to 300 m3/ha, a remarkable amount of water from heavy rainfall could be completely stored, thus significantly reducing the risk of flooding. The retention effect and irrigation behavior largely depend on the soil conditions and the technical possibilities of the equipment supplying the root area (in this case, Perl hoses). Further investigations are required to determine the influence on the growth conditions of trees and optimize of the system for discharge into the root zone.
Entwicklung eines Konzeptes zur Nachrüstung von Regenklärbecken mit technischen Regenwasserfiltern
(2023)
Baumrigolen und (Stadt-)Bäume zeichnen sich durch eine multifunktionale Wirkung aus. Bäume prägen das Stadtbild, spenden Schatten und kühlen durch Verdunstung. Der Rigolenkörper speichert Wasser, dass unmittelbar in den Untergrund eingetragen und teilweise auch zur Baumbewässerung verfügbar ist. Darüber hinaus kann die Rigole einen Beitrag zur Überflutungsvorsorge leisten.
Die klimabedingte Zunahme extremer Wetterereignisse ist eine der Herausforderungen in der gegenwärtig durch Krisen geprägten Zeit. Gefahren gehen von großräumigen Hochwasserereignissen und von kleinräumigen Überflutungen innerhalb besiedelter Bereiche aus. Ursache sind ausgeprägte Extremniederschläge. Das Schadpotenzial hängt maßgeblich von den lokalen Bedingungen ab. Ein Starkregen richtet im Flachland mit versickerungsfähigen Böden wesentlich weniger Schäden an als im Bereich eines Kerbtalgewässers, wenn dort die Hochwasserwelle auf bebaute Talbereiche trifft. Auch sind die Folgen einer als urbane Sturzflut bezeichneten Überflutung in dicht besiedelten Räumen in der Regel dramatischer als bei ländlich geprägten Siedlungsstrukturen. Aber nicht nur dem Problem „zu viel Wasser“, sondern auch der zunehmenden Herausforderung „zu wenig Wasser“ muss sich die Wasserwirtschaft stellen. Trockenheit und Hitze führen vor allem in Innenstädten immer häufiger zu Bedingungen, in denen das Leben und Arbeiten zur Belastung wird. Vielerorts sinkende Grundwasserspiegel stellen die Bewirtschaftung natürlicher Wasserressourcen und nicht zuletzt die öffentliche Wasserversorgung in Deutschland vor bislang weitgehend unbekannte Herausforderungen. Einen absoluten Schutz gegen Überflutungen und vor Hitzeperioden gibt es nicht. Wir müssen Vorsorge betreiben, um die Belastungen zu begrenzen. In der letzten Zeit hat dafür der Begriff der „Resilienz“ im wasserwirtschaftlichen Kontext eine besondere Bedeutung gewonnen. Dazu erforderliche Konzepte greifen die Wassertage Münster im Jahr 2023 auf. Zu den Maßnahmen der wasserbewussten Stadtentwicklung zählen beispielsweise die gezielte Versickerung und Verdunstung von Niederschlagswasser oder die Ableitung von Oberflächenabflüssen bei seltenen Starkregen in weniger kritische Bereiche. Thematisiert wird auch der Umgang mit (Ab-)Wasser als Ressource. Hierbei werden die Bedeutung und Chancen der Wasserwiederverwendung betrachtet.
Durch ihre multifunktionale Wirkung leisten Baumrigolen einen wichtigen Beitrag zur Klimafolgenanpassung. Baumrigolen kombinieren die Bewässerung von Stadtgrün mit dem Rückhalt und der Versickerung von Oberflächenabflüssen. Vor allem die Sys-teme mit Speicherelementen können zur Reduktion des Überflutungsrisikos beitragen. Den Baum selbst zeichnet bereits seine gestalterische Wirkung im urbanen Raum aus. Zusätzlich beeinflussen Bäume durch Beschattung und Verdunstung das Stadtklima positiv. Ergebnisse der Untersuchungen von Rigolensystemen im Nottul-ner Gemeindebereich belegen den positiven Effekt im wasserwirtschaftlichen Kontext. Durch Simulationsrechnungen und Messdaten wurden die versickerten und verduns-teten mit den abgeleiteten Abflussanteilen verglichen. Bislang zählen allerdings die Bedürfnisse von Bäumen nicht zu Fragestellungen, die bei der Bemessung wasser-wirtschaftlicher Systeme im Fokus stehen. Hier besteht noch erheblicher Klärungsbedarf.
Der Leitfaden enthält einen Überblick über unterschiedliche Detektionsme-thoden. Die bisher in den meisten Fällen durchgeführte Benebelung eignet sich zwar für die Detektion von Regenwasserleitungen an die Schmutzwasserkanalisation, für die sichere Detektion von Schmutzwasserleitungen an die Regenwasserkanalisation eignet sich dieses Verfahren nur eingeschränkt. Ursache dafür sind beispielsweise unterschiedliche Arten der Entlüftung der Hausinstallation oder die Verwendung einer Abwasserhe-beanlage. DTS-Messungen stellen neben etablierten Methoden ein genaues Verfahren zur exakten Detektion von Temperaturauffälligkeiten dar, die ein sicheres Indiz für Fehleinleitungen sind. Je nach Randbedingungen kann eine Kombination mit weiteren Detektionsmethoden er-forderlich sein, um Untersuchungsgebiete einzugrenzen oder eine eindeutige Zuordnung eines Fehlanschlusses zu gewährleisten.
Klimawandel: Hitzewellen und Starkregen. Krameramtsversammlung (KAPTAN), am 7. Januar 2023 in Beckum
(2023)
Abfiltrierbare Stoffe (AFS) werden als Indikatorparameter für die Verunreinigung von Oberflächenabflüssen und zur Wirksamkeitsbetrachtung von Regenwasserbehandlungsanlagen verwendet. Das Arbeitsblatt DWA-A 102 (DWA/BWK, 2020) empfiehlt den Feinanteil der Abfiltrierbaren Stoffe (AFS63) zur Bewertung der Verunreinigung von Niederschlagswasser und der durch Einleitung hervorgerufene Gewässerbelastung. Als AFS werden sämtliche Sink-, Schweb- und Schwimmstoffe bezeichnet, die ein Filter mit einer Porengröße von 0,45 µm zurückhält. Der Feinanteil AFS63 fasst die Abfiltrierbaren Stoffe der Größenordnung 0,45 µm bis 63 µm zusammen. Die Einflussgrößen und Bedingungen bei der Bestimmung des Parameters AFS63 sind jedoch komplex. Das beginnt bei der Entnahme einer repräsentativen Probe und setzt sich bis zur Bestimmung des Parameters fort. Während die Bestimmung der AFS in Normen geregelt ist, wird die verbindliche Bestimmung von AFS63 derzeit diskutiert. Vor dem Hintergrund, dass mit dem Parameter AFS63 die Wirksamkeit von Behandlungsanlagen nachgewiesen wird, ist eine korrekte Ermittlung zur Bilanzierung der Verunreinigung von Zu- und Abflüssen von besonderer Bedeutung. Als sinnvolle Ergänzung zur bisherigen Bestimmungsmethode hat sich eine vergleichsweise einfache und repräsentative Bestimmung mit einem Partikelzähler herausgestellt.
Das gescheiterte Liebesleben von Fischen. Münsters Wissenschaftsfestival Schlauraum Grund:Wasser.
(2022)
Urbanes Grün zur Senkung von Überflutungsrisiken und Hitze. Tag der Nachhaltigkeit der FH Münster.
(2022)
Anpassung an den Klimawandel - Maßnahmen im urbanen Raum. Bürgerworkshop der Stadt Steinfurt.
(2022)
Klimawandel – Zeichen der Endzeit? Jugendwochenende der Neuapostolischen Kirche Westdeutschland.
(2022)
The development of compact treatment devices with high removal efficiencies and low space requirements is a key objective of urban stormwater
treatment. Thus, many devices utilize a combination of sedimentation and upward flow filtration in a single system. This study, for the
first time, evaluates the flow field inside a combined filter-lamella separator via computational fluid dynamics. Herein, three objectives
are investigated: (i) the flow field for different structural configurations, (ii) the distribution of particulate matter along the filter bed and
(iii) the dynamic clogging in discrete filter zones, which is addressed by a clogging model derived from literature data. The results indicate
that a direct combination of a filtration stage with a lamella separator promotes a uniform flow distribution. The distribution of particulate
matter along the filter bed varies with configuration and particle size. Clogging, induced by particles in the spectrum ,63 μm, creates
gradients of hydraulic conductivity along the filter bed. After treating about half of Germany’s annual runoff-efficient precipitation at a rainfall
intensity of 5 L/(s·ha), the filtration rates increase in the front of the filter bed by þ10%. Thus, long-term operating behavior is sensitive to
efficient filter utilization in compact treatment devices.
Grüning H. (2022) Hochwasser und urbane Sturzfluten. Vortrag beim Rotary-Club Beckum, am 03.01.2022
(2022)
Tipps zum Umgang mit Starkregen. #Kurvekriegen - Der Klimaschutz-Podcast. 2. Staffel - Episode 3
(2021)
Die Ursachen und Merkmale einer Überflutung durch urbane Sturzfluten und einer Überschwemmung aufgrund eines Flusshochwassers sind unterschiedlich. Die Folgen einer urbanen Sturzflut beschränken sich zumeist auf Sachschäden. Bei einem ausgeprägten Hochwasser, wie beispielsweise im Sommer 2021, stehen neben verheerenden Schäden an Gebäuden und Infrastruktur vor allem die Gefahr von Leib und Leben im Mittelpunkt. Die Möglichkeiten der Risikokommunikation hängen maßgeblich von der Art der Ereignisse ab. Grundsätzlich kann zwischen der grundlegenden und dauerhaften Kommunikation (Bürgerinformation) und der Risikokommunikation in akuten Fällen durch Warnhinweise unterschieden werden.
Urbane Sturzfluten, Stadthygiene und Gewässerschutz zählen zu den maßgeblichen Herausforderungen der Entwässerungstechnik. Zur Entwässerung urbaner Räume hat sich zumindest in Gebieten mit humidem Klima die Schwemmkanalisation etabliert. Neben den bewährten Systemen sind künftig jedoch weitergehende Entwicklungen erforderlich. Klimatische Entwicklungen und Anforderungen an die Gewässerreinhaltung erfordern innovative Konzepte. Dazu zählen Maßnahmen einer wasserbewussten Stadtentwicklung, um Regenwasser nicht einfach abzuleiten, sondern als wichtiges Systemelement urbaner Räume zu sehen.
Zur Bemessung etablierter Systeme und zur Entwicklung innovativer Konzepte, sind die bestehenden infrastrukturellen Systeme und deren Auswirkungen auf die aquatischen Ökosysteme erst einmal zu verstehen. Die erforderlichen Grundlagen und die Methoden der Systembemessung werden anschaulich beschrieben.
Intensive Niederschläge (Starkregen) haben im Sommer 2021 zu Hochwasserereignissen geführt, bei denen nicht nur Sachschäden entstanden sind, sondern sogar viele Menschen gestorben sind. In den Sommermonaten der vergangenen Jahre war es lange trocken und sehr heiß. Zu viel oder zu wenig Regen – beides kann lebensbedrohlich sein. Die Auswirkungen des Klimawandels waren Thema des Vortrags.
In vielen Ländern der Erde leiden die Menschen unter Wassermangel und Dürre. Für Menschen in Deutschland sind solche Extremsituationen ungewohnt. Überflutungen sind eher selten und Trinkwasser ist genug vorhanden. Aber was muss dafür getan werden, damit die Menschen mit Wasser versorgt und vor Überflutungen geschützt werden?
Zunehmend gewinnen naturnahe Systemlösungen zur Entwässerung urbaner Räume an Bedeutung. Ziel künftiger wasserwirtschaftlicher Konzepte ist die ortsnahe Rückhaltung mit unmittelbarer Versickerung und Verdunstung des Regenwassers, statt der raschen Ableitung und Einleitung in ein naheliegendes Oberflächengewässer. Baumrigolen sind ein wesentliches Element dieser Form der Regenwasserbewirtschaftung im Kontext einer wasserbewussten Stadtentwicklung. In diesem Beitrag werden Systembeispiele und wasserwirtschaftliche Aspekte von Baumrigolen beschrieben und aktuelle Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Untersuchung der multifunktionalen Wirkung von Baumrigolen vorgestellt. Zur Multifunktionalität zählen die Überflutungsvorsorge durch ortsnahe Retention und die Nutzung des Regenwassers zur Bewässerung von Stadt- und Straßenbäumen. Abschließend erfolgt eine Zusammenstellung zahlreicher Ökosystemleistungen der Systeme im urbanen Raum.
Pro und Contra urbanes Grün
(2020)
Grün in urbanen Räumen zeichnet sich durch
ästhe tische und ökologische Wirkungen aus. Um
urbanes Grün langfristig auch in stark verdichteten
Räumen etablieren zu können, müssen Anforderungen
der unterschiedlichen Infrastrukturen
mit den Lebensbedingungen der Pflanzen in Einklang
gebracht werden. Den zahlreichen positiven
Wirkungen stehen jedoch auch störende Einflüsse
gegenüber, die bereits im Planungsprozess urbaner
Räume zu berücksichtigen sind. Durch die Auswahl
angepasster Arten und geeigneter Standorte
sowie dauerhafter Pflegekonzepte können störende
Effek te vermieden oder zumindest reduziert
werden. Hier ist die Kooperation unterschiedlicher
Fachdisziplinen gefordert. Dazu zählen unter anderem
Akteure aus den Bereichen Landschaftsarchitektur
und Stadtplanung, Verkehrsplanung
und Wasserwirtschaft. In diesem Beitrag sollen
Aspekte zur Etablierung von urbanem Grün, in erster
Linie aus wasserwirtschaftlicher Sicht thematisiert
werden.
Hitzeinseln und urbane Sturzfluten durch Starkregen
stellen ein zunehmendes Problem in urbanen Räumen
dar. Ein Beitrag zur Resilienz ist die Etablierung von urbanem
Grün, das sich durch Platzmangel und Trockenheit
häufig nur eingeschränkt entwickeln kann. Im Rahmen
des Projektes BeGrüKlim werden an der FH Münster Systeme
zum Rückhalt von Niederschlägen und zur Bewässerung
von Stadtbäumen untersucht. Im Rahmen des Projektes
erfolgte eine Analyse klimatischer Entwicklungen
im Münsterland.
Auf der Basis von Wetterdaten des DWD konnte gezeigt
werden, dass sich die Erwärmung im Münsterland – dem
weltweiten Trend folgend – seit den 1990er-Jahren in
einer
Phase der Beschleunigung befindet. Die Zahl der
Sommer- und Hitzetage nimmt seitdem signifikant zu.
Zudem zeigt sich über die vergangenen 60 Jahre eine
Zunahme
von Trockenperioden im Frühjahr. Der daraus
resultierende Trockenstress stellt für urbanes Grün ein
zunehmendes Problem dar. Die Analyse von Starkregen
zeigt dagegen keine eindeutige Zunahme. Dabei ist allerdings
zu berücksichtigen, dass Starkregenereignisse aufgrund
der räumlich begrenzten Ausprägung nur eingeschränkt
durch lokale Messstationen (Punktmessungen)
erfasst werden.
Das Buch umfasst die Grundlagen der hydraulischen Dimensionierung von Kanalnetzen und die Konzepte zur Kanalnetzbemessung. Ein Kapitel enthält die Grundlagen der Modellierung und Simulation von Niederschlag und Abfluss. Ein Schwerpunkt bilden Überflutungen (urbane Sturzfluten) und Maßnahmen zur Überflutungsvorsorge. Abschließend werden Maßnahmen und Entwicklungen zur wassersensitiven Stadtentwicklung vorgestellt.
Wasser: Tot oder lebendig?
(2020)
Der Eintrag von Plastik und insbesondere von Mikroplastik (MP) in die Meere ist in den vergangenen Jahren vermehrt in den Fokus der Öffentlichkeit geraten. Jüngste Studien zeigen, dass nicht unbedingt der oft achtlos weggeworfene und visuell wahrnehmbare Plastikmüll den größten Anteil ausmachen. Die Hauptemissionspfade sind kaum wahrnehmbar und schlecht zu fassen. Ein Teil des MP aus urbanen Räumen wird durch Oberflächenabflüsse abgespült und unmittelbar in die aquatischen Ökosysteme eingetragen. Eine Behandlung in Regenklärbecken erfolgt nur teilweise und zudem mit eingeschränkter Wirkung. Aufgrund der schlechten Absetzbarkeit von Kunststoffen reicht eine Behandlung durch Sedimentation nicht aus.
Unser tägliches Wasser
(2020)
Seit einigen Jahren werden kompakte Anlagen zur Regenwasserbehandlung an dezentralen Standorten eingesetzt. Anders als bei der Dimensionierung klassischer Regenbecken erfolgt hier keine individuelle Planung und Konstruktion auf der Grundlage technischer Richtlinien, denn diese sind bislang noch nicht verfügbar. Die bisher verfügbaren (dezentralen) kompakten Systeme sind das Ergebnis der Entwicklungsarbeit unterschiedlicher Hersteller. Inzwischen gibt es eine breite Palette unterschiedlicher Systeme. Nach wie vor besteht im Hinblick auf die Wirksamkeit und die Vergleichbarkeit der Systeme eine gewisse Verunsicherung. In diesem Beitrag werden Kennzahlen zur vergleichenden Gegenüberstellung von Rinnen- und Schachtsystemen zur Filtration von Regenwasser vorgestellt. Darüber hinaus wird über Untersuchungen zur Regenwasserfiltration an zentralen Standorten berichtet.
Bislang beschränken sich die Wirkprozesse in konventionellen Regenbecken auf Sedimentation und Rückhaltevorrichtungen für Schwimmstoffe. Filtrationsprozesse finden in Retentionsbodenfiltern oder bei der Versickerung über die belebte Bodenzone statt. Eine gesteigerte Sensibilität für die Auswirkungen von Einleitungen eingeschränkt behandelter Oberflächenabflüsse hat seit einigen Jahren zur Entwicklung kompakter Regenwasserbehandlungsanlagen geführt, die häufig auch eine Filtereinheit aufweisen. Technische Regenwasserfilter mit Anschlussflächen im zentralen Maßstab sind Gegenstand aktueller Untersuchungen. Die Prozesse in den Filtern sind komplex. Neben der mechanischen Filtration kann es zu Sorption, Ionenaustausch, Fällungsprozessen und biochemischen Prozessen kommen. Die starke Verunreinigung mit unterschiedlichen Stoffen und das dynamische Niederschlagsgeschehen stellen besondere Anforderungen an die hochwirksamen, aber auch sensiblen Filter. Die mit dieser neuen Technologie der Regenwasserbehandlung verbundenen Möglichkeiten und Herausforderungen werden vorgestellt.
Der Eintrag von Plastik und insbesondere von Mikroplastik (MP) in die Meere ist in den vergangenen Jahren vermehrt in den Fokus der Öffentlichkeit geraten. Jüngste Studien zeigen, dass nicht unbedingt der oft achtlos weggeworfene und visuell wahrnehmbare Plastikmüll den größten Anteil ausmachen. Die Hauptemissionspfade sind häufig kaum wahrnehmbar und schlecht zu fassen. Ein Teil des MP aus urbanen Räumen wird durch Oberflächenabflüsse abgespült und unmittelbar in die aquatischen Ökosysteme eingetragen. Eine Behandlung in Regenklärbecken erfolgt nur teilweise und zudem mit eingeschränkter Wirkung. Aufgrund der schlechten Absetzbarkeit von Kunststoffen reicht eine Behandlung durch Sedimentation nicht aus. Ein wirksamer Rückhalt ist durch Systeme zur technischen Regenwasserfiltration möglich.