Das Wasser auf der Erde unterliegt einem fortwährenden Kreislauf, angetrieben von der Kraft der Sonne. Dieser Kreislauf, bestehend aus Verdunstung, Regen und Abfluss, ist für Mensch und Natur überlebenswichtig. Doch sind gerade wir es, die diesen Prozess nachhaltig stören. In urbanen Räumen versprechen Schwammstädte das Problem zu lösen oder zumindest dessen Folgen nachhaltig zu lindern.
Die Problematik
Versiegelung
Es wird immer mehr Boden in immer kürzerer Zeit versiegelt. 14,5 % der Gesamtfläche Deutschlands werden als Siedlungs- und Verkehrsflächen genutzt. Davon sind 43,7 % der Flächen versiegelt. Das bedeutet, dass insgesamt 6,3 % Deutschlands der Versiegelung zum Opfer gefallen sind. 1992 waren es ‚nur‘ 5,3 % in Ballungsräumen. Bspw. sind im Stadtstaat Berlin 34,7 % der Gesamtfläche versiegelt (Umweltbundesamt, 01/2022). Diese Fläche kann kein oder nur noch bedingt Regenwasser aufnehmen. Besonders in großen Siedlungsgebieten führt das zu Problemen. Anders als in der Natur kann das Niederschlagswasser nicht mehr versickern, sondern fließt an der Oberfläche ab. Dieses Oberflächenwasser muss kanalisiert und abgeführt werden. Wichtiges Grund- und damit Trinkwasser geht so verloren und das Überschwemmungsrisiko steigt.
Zunehmender Starkregen
In den Sommermonaten nehmen starke Regenfälle und die Gefahr durch Unwetter zu. Sintflutartige Überschwemmungen können die Folge sein. Die Liste an Beispielen, in denen ganze Stadtgebiete deshalb überschwemmt wurden, nimmt stetig zu. Der Deutsche Wetterdienst geht davon aus, dass sich zukünftig Unwetter mit extremen Regenfällen und Hitzewellen aufgrund der Klimaerwärmung häufen werden (DWD, 08/2021).
Zunehmende Überlastung der Kanalnetze
Die zunehmende Bodenversiegelung führt dazu, dass auch zunehmend mehr Niederschläge über die Kanalisation abgeleitet werden müssen. Bei Starkregenereignissen sind die Abflussmengen derart hoch, so dass das Kanalnetz überlastet wird und urbane Sturzfluten auftreten können. Um der zunehmenden Menge an Oberflächenwasser Herr zu werden, sind aufwändige und teure Wasserwirtschaftsmaßnahmen notwendig – ein immenser Kostenfaktor für Kommunen.
Zunehmende Hitze
Aber auch häufigere und länger anhaltende Hitzeperioden, gezeichnet von Trockenheit, werden für Siedlungsräume zum Problem. Versiegelte Flächen, bestehend aus Beton, Stahl und Glas heizen sich nicht nur mehr auf als natürliche Flächen, sie speichern die Wärme auch länger. Ohne die Möglichkeit, dass feuchte Böden, Pflanzen und Bäume die Umgebungsluft durch Verdunstung abkühlen können, entstehen sogenannte städtische Wärmeinseln (engl. urban heat islands).
Das Prinzip der Schwammstadt
Die Wichtigkeit unversiegelter Flächen ist in den Fokus der Stadtplanung gerückt (BUND, 08/2020). Ein Konzept, den natürlichen Wasserkreislauf auszugleichen, ist die Schwammstadt (engl. sponge city). Das Ziel ist, Regenwasser dort zu speichern, wo es fällt und nicht nur zu kanalisieren und abzuleiten. Flächen werden zu Schwämmen, die sich mit Wasser vollsaugen können. Im Zusammenspiel mit der Begrünungen von Dächern, Fassaden und Straßenzügen entstehen Speicherräume, welche die Abflussmenge drosseln und das Wasser für Pflanzen zur Verdunstungskühlung nutzbar machen. So kann das Kanalnetz entlastet und Wärmeinseln vermieden werden. Dabei kann das Prinzip der Schwammstadt im Kleinen, für einzelne Maßnahmen, bis hin zur Planung ganzer Stadtquartiere angewendet werden. Eine Schwammstadt bietet den Vorteil der Kombination von Regenrückhalt, Entsiegelung, Abkopplung, Versickerung und Verdunstung.
Regenrückhaltung
Um Abflussspitzen zurückzuhalten, werden Wasserspeicher genutzt. Das Wasser wird durch das Kanalnetz zu zentralen Regenrückhaltebecken geleitet (end-of-pipe-Lösung). Um jedoch die Kanalisation zu entlasten, ist es erforderlich, das Regenwasser am Ort der Entstehung zu speichern. Nur so lässt sich das Risiko von Überschwemmungen infolge von Starkregenereignissen minimieren.
Entsiegelung
Die einfachste Lösung ist, Versiegelung zu vermeiden und Flächen vom Kanal abzukoppeln. Entsiegelung von Bestandsflächen und Vermeidung von Versiegelung bei Neuplanung sind eine effektive Maßnahme, um Oberflächenabfluss zu vermindern.
Versickerung
Weiter ist die Versickerung eine effektive Lösung, um Oberflächenwasser zu vermeiden. Grundstücksentwässerung findet durch den Einsatz von Mulden und Rigolen, auch als kombiniertes Mulden-Rigolen-System, statt. Um Versickerung im Straßenraum zu ermöglichen, werden Tiefbeete eingesetzt. Die Einbeziehung und Planung von Geländehöhen kann auf natürliche Weise die Versickerung fördern und zu einem verbesserten Hochwasserschutz führen.
Verdunstung
Verdunstung reduziert nicht nur den Oberflächenablauf, sondern hat auch einen positiven Einfluss auf das Mikroklima.
Sie kann sowohl über offene Gewässer als auch über und im Zusammenspiel mit Pflanzen erfolgen. Es gibt verschiedene Maßnahmen, welche die Verdunstung begünstigen können. Z. B. reduziert eine Mulde nicht nur den Regenwasserabfluss durch Versickerung, sondern fördert auch die Verdunstung. Des Weiteren können Teiche, Feuchtbiotope und Grünfassaden genutzt werden. Baumrigolen kombinieren die Rückhaltewirkung einer Rigole mit dem natürlichen Verdunstungspotential eines Baumes.
Entwicklung einer Schwammstadt
Eine Reihe von umwelttechnischen und landschaftsarchitektonischen Maßnahmen sind geeignet, um eine Schwammstadt zu verwirklichen. Angefangen bei durchlässigen Bodenbelägen, über den Einsatz von Mulden und Rigolen, bis hin zu ganzen Grünflächen und Feuchtgebieten. Durch Begrünung verdunstet ein Teil des Wassers und kommt dem Klima zugute. Ein weiterer Teil kann versickern. So erreicht man eine Entlastung der Kanalisation.
Durchlässige Beläge
Verkehrsflächen können durch den Einsatz versickerungsfähiger Bodenbeläge entsiegelt werden. Die Anlage von Grünflächen trägt zur Entsiegelung bei und ermöglicht eine flächenhafte Versickerung.
Mulden, Rückhaltebecken, Teiche
Regenrückhaltebecken, Mulden, Teiche oder offene Wasserflächen können eingesetzt werden, um Regenwasser kurz- und/oder langfristig zu speichern und zur Verdunstung beizutragen. Am besten gelingt dies in Kombination mit Grünflächen.
Unterirdischer Speicher/Rigolen
Rigolen sind unterirdische Speicherräume und zumeist mit Kies oder porösem Material gefüllt. Sie sorgen dafür, dass Niederschläge auch in wenig durchlässigen Böden aufgenommen werden können.
Baumrigolen
Eine spezielle Form der Rigole stellt die Baumrigole dar. Sie kombiniert die Aufnahmekapazität einer herkömmlichen Rigole mit der Verdunstungsfähigkeit eines in ihr gepflanzten Baumes. Regenwasser wird gespeichert und steht in der Folge dem Baum zur Verfügung. Er kann es mittels Verdunstung wieder an die Umgebungsluft abgeben. Zudem besteht die Möglichkeit eine Rigole auch an das Kanalnetz anzuschließen und so einen natürlichen Pufferspeicher herzustellen, der ein Volllaufen der Rigole mittels eines Überlaufs verhindert. Stadtbäume sind die beste Maßnahme im urbanen Raum, um auf mikro- und makroklimatische Probleme zu reagieren. Außerdem können sie einen erheblichen Beitrag zur Regenwasserwirtschaft leisten. Sie leiten einen Teil der Niederschläge durch Abfangen ihres Kronendachs und externen Stammabfluss ab. Ein Gebiet, welches zu 40 % mit Baumkronen abgedeckt ist, fängt ca. 20 % der Niederschläge ab. Zudem verfügen Bäume selbst über eine enorme Wasserspeicherfähigkeit. Dadurch sind sie in der Lage, Wasser kontinuierlich an die Luft abzugeben. So regulieren sie das Klima auf natürliche Weise.
Jedoch leiden Bäume unter den schwierigen Bedingungen, die ihnen die Stadt bietet. Schlechte Bodenverhältnisse und verdichtete Böden und dadurch eine nicht ausreichende Versorgung mit Wasser, Nährstoffen und Sauerstoff im Wurzelbereich, erschweren die Wachstumsbedingungen. Zu kleine Baumscheiben führen dazu, dass Niederschläge kaum aufgenommen werden können und ihr positiver Einfluss auf das Regenwassermanagement nicht zur Geltung kommen kann. Die Kombination als Baumrigole stellt die Versorgung des Baumes sicher, mit der er seine den Wasserkreislauf regulierenden Eigenschaften geltend machen kann. Der zusätzliche Einsatz eines Wurzelkammersystems und Zulaufs von Oberflächenwasser ermöglicht dies sogar in beengten und überbauten Flächen. Hiermit lässt sich ein erheblicher Beitrag leisten, um den Abfluss von Oberflächenwasser zu reduzieren und das Risiko für Überschwemmungen zu minimieren.
Dach- und Fassadenbegrünung
Dach- und Fassadenbegrünungen auf Häusern und Garagen eignen sich – je nach Umfang – um einen Großteil der auf sie fallenden Niederschläge zurückzuhalten. Kombiniert mit Regenwassersammelbehältern kann sogar Brauchwasser für eine autarke Gebäudeversorgung gespeichert und genutzt werden. Außerdem regulieren sie das Mikroklima inner- und außerhalb des Gebäudes, was Energiekosten einspart.
Vorteile des Schwammstadtprinzips
Schwammstädte erfüllen eine Reihe von Eigenschaften, um in bebauten und besiedelten Flächen den Wasserhaushalt regulieren und den Wasserkreislauf aufrecht erhalten zu können.
Sie nehmen damit nachhaltig Einfluss auf die mikro- und in Summe auch makroklimatischen Bedingungen. Sie reduzieren die Folgen von Hitze und Trockenheit. Wärmeinseln werden vermieden oder abgemildert. Der Wärmeinseleffekt kann eine Temperaturdifferenz zwischen Stadt und Umland von bis zu 10 Kelvin hervorrufen (DWD, gesichtet 01/2023). Zudem leiden Großstädte bereits unter Wasserknappheit in den Sommermonaten. Deshalb ist es wichtig, das Schwammstadtkonzept bei städteplanerischen Maßnahmen und Bauprojekten anzuwenden.
Darüber hinaus leisten Schwammstädte in Verbindung mit artenreichen Begrünungskonzepten einen wichtigen Beitrag zur Biodiversität und erhöhen die Freiraum- und Lebensqualität in Städten. Gleichzeitig entwickeln sich Bäume in Rigolen besser und sind im Stande mehr Einfluss zu nehmen als herkömmlich gepflanzte Stadtbäume.
ArborFlow
Regenwassermanagement mit Baumstandorten
Unsere Baumrigole ArborFlow hilft bei der Umsetzung von Schwammstädten. Niederschlagswasser wird in die Baumgrube geleitet, entlastet das Kanalnetz und das Wasser kommt gleichzeitig den Bäumen zugute.
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Wir beraten Sie gerne und unterstützen Sie bei der Planung Ihrer Schwammstadt.