Der Einfluss von Flächenversiegelungen auf Grundwasserneubildungsraten und Abflussverhalten

Inhaltsverzeichnis

1. Leben unter versiegelten Flächen?

2. Flächenversiegelung
2.1. Definition
2.3. Ursachen der zunehmenden Flächeninanspruchnahme
2.4. Versickerungsverhalten der Versiegelungsflächen als Hintergrund der Auswirkungen auf Grundwasserneubildung und Abflussverhalten

3. Einfluss der Flächenversiegelung auf die Grundwasserneubildung
3.1. Grundwasserneubildung – Grundlage der Trinkwasserversorgung
3.2. Abhängigkeit der Grundwasserneubildung vom Versiegelungsgrad der Flächen

4. Einfluss der Flächenversiegelung auf das Abflussverhalten
4.1. Verstärkung des Oberflächenflächenabflusses
4.2. Beschleunigung des Oberflächenabflusses
4.3. Zusammenspiel vieler Einflussfaktoren
4.3.1. Meteorologische Faktoren
4.3.2. Faktoren des Einzugsgebiets
4.3.3. Faktoren der Urbanisierung
4.4. Hochwasser: anthropogen verursacht oder Zufall?

6. Verringerung der Flächenversiegelung
6.1. Notwendigkeit der Begrenzung von Flächenversiegelung
6.2. Maßnahmen zur Verringerung von Flächenversiegelung

7. Zusammenfassung und Fazit

Literaturverzeichnis

Verzeichnis der Abbildungen

Abbildung 1: Folgen der Flächenversiegelung

Abbildung 2: Nutzung der Bodenfläche 2001

Abbildung 3: Siedlungs- und Verkehrsfläche 2001

Abbildung 4: Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche nach

Regionsgruppen (Bayern)

Abbildung 5: Bernburger Mosaik.

Abbildung 6: Betonverbundstein

Abbildung 7: Rasengittersteine

Abbildung 8: Grundwasserneubildung – Trinkwassernutzung

Abbildung 9: Grundwasserneubildung bei unterschiedlichen Flächennutzungen

und Versiegelungsmaterialien in Berlin (West)

Abbildung 10: Veränderung der Hochwasserganglinien eines Einzugsgebiets

bei Bebauung

Abbildung 11: Wellenüberlagerung bei gleichzeitig eintreffenden

Hochwasserwellen

Abbildung 12: Wellenüberlagerung bei nacheinander eintreffenden

Hochwasserwellen

Abbildung 13: Schein und Wirklichkeit – Versiegelung

Abbildung 14: Zusammenfassende Auswirkungen der Flächenversiegelung

auf die Wasserbilanz eines Gebietes

Verzeichnis der Tabellen

Tabelle 1: Versiegelte Fläche in Bayern (2000)

Tabelle 2: Versickerungsfreundlichkeit verschiedener

Versiegelungsflächen (Langzeitversuch)

Tabelle 3: Anteil des von verschiedenen Oberflächen abgeführten

Niederschlagswassers

1. Leben unter versiegelten Flächen?

Wenn ich Mitkommilitonen von mir frage, warum sie zum Studieren an die Eichstätter Universität gegangen sind, bekomme ich oft die Antwort, dass die unberührte, naturnahe Umgebung so reizvoll für sie war. Das kann man sicher nachvollziehen, denn ein Leben inmitten Verkehr, Hochhäusern und Industrieanlagen wäre zumindest für mich keine schöne Vorstellung, obwohl viele Menschen in den Großstädten nichts anderes kennen. Wenn ich aber nun behaupten würde, dass es in ganz Deutschland in einigen Jahren keinen Wald, keine landwirtschaftlichen Freiflächen und andere naturbelassene Gebiete mehr gibt, würde mir wohl keiner glauben. Doch auch wenn es erschreckend klingt, so abwegig ist diese Aussage nicht. Jeden Tag werden in Deutschland 129 ha in Siedlungs- und Verkehrsfläche umgewandelt (Stand 2002), das sind täglich ca. 130 Fußballfelder (vgl. INTERNET, Nr. 1), die der Natur genommen werden und für den Menschen in Gebäude- und Freiflächen, Betriebsflächen, Erholungsflächen, Friedhofsflächen und Verkehrsflächen (vgl. INTERNET, Nr. 2) umgebaut werden. Modellrechnungen haben ergeben, dass bei einer solchen weiterhin ungebremsten Flächenumwandlung das Gebiet der Bundesrepublik in 80 Jahren nur noch aus Siedlungs- und Verkehrsfläche bestehen würde (vgl. INTERNET, Nr. 3).

Will man optimistisch sein, kann man jetzt anmerken, dass bei den Siedlungs- und Verkehrsflächen ja genügend Frei- und Erholungsflächen als Ausgleich mit eingerechnet sind. Von den 12,3 % der Siedlungs- und Verkehrsfläche in der BRD (siehe Punkt 2.2) sind nämlich „nur“ knapp die Hälfte versiegelt (vgl. INTERNET, Nr. 4). Jedoch ist offensichtlich, dass mit der vorausgesagten Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche eine Zunahme der Flächenversiegelung einhergeht. Außerdem und das ist für uns besonders relevant, hat die Flächenversiegelung nicht nur die Folge, dass es vielleicht nicht sehr ästhetisch wirkt, wenn alles mit Beton verkleidet ist. Sie hat aufgrund der weitgehenden Wasserundurchlässigkeit der versiegelten Böden auch drastische Auswirkungen auf die Wasserbilanz eines Gebietes, was hier im Besonderen mit der Grundwasserneubildung und dem Abflussverhalten untersucht werden soll.

„Wasser ist Leben“, so heißt der Slogan der deutschen Wasserwirtschaftsämter. Dass diese Aussage im besonderen Maße auch auf das Thema Versiegelung passt, zeigt sich in der Tatsache, dass aufgrund der von Menschen verursachten Bodenversiegelung das Wasser einerseits zu knapp und andrerseits zuviel wird, jeweils in verschiedenen Bereichen, jedoch immer wieder rückwirkend auf den Menschen.

2. Flächenversiegelung

2.1. Definition

Um von Flächenversiegelung sprechen zu können, muss erst definiert werden, was dies überhaupt heißt. Darunter vorstellen kann sich sicher jeder was, jedoch sind sich selbst die Wissenschaftler darüber uneinig, wie man Versiegelung am besten beschreiben soll. Die am häufigsten verwendete Definition in der Literatur ist die von Böcker (1985), wobei er Flächenversiegelung und Bodenversiegelung weitgehend synonym gebraucht: „Bodenversiegelung bedeutet, daß offener Boden sehr stark verdichtet und mit impermeablen Substanzen wie Teer, Beton oder Gebäuden bedeckt wird. Die Austauschvorgänge zwischen Boden und Atmosphäre, die sowohl den abiotischen Bereich – wie Versickerung oder umgekehrt Verdunstung von Bodenwasser, Luftaustauschprozesse zwischen Boden und Luft – als auch den biotischen Bereich betreffen, werden unterbunden“ (BÖCKER 1985, 58).

Andere Wissenschaftler beziehen sich hinsichtlich ihrer Definition auf den Versiegelungsgrad einer Fläche. So unterteilt Burghardt in „Vollversiegelung [...], z.B. durch Straßen, Plätze, Flughäfen, Gebäude“ etc., in „Teilversiegelung, z.B. durch Pflasterung, Gehwegplatten und Rasensteine“ und in „Unterflurversiegelung, z.B. durch Tiefgaragen, Straßentunnel, U-Bahntunnel“ etc. (BURGHARDT 1993). Um auch diesen Aspekt zu berücksichtigen, wird im Punkt 2.5 auf einige Beispiele von Versiegelungsmaterialien eingegangen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchlässigkeit verschiedene Auswirkungen auf Grundwasserneubildung und Abflussverhalten haben. Die Unterflurversiegelung wird hier vernachlässigt.

Im Vergleich zu Burghardt, bezieht sich Böcker also mehr auf die Wirkung der Versiegelung, d.h. auf die Austauschvorgänge des Bodens mit der Atmosphäre. Dieser Ansicht folge ich nun und beschäftige mich im Besonderen mit der Grundwasser-neubildung und dem Abflussverhalten unter bzw. auf versiegelten Flächen. In Abbildung 1 sieht man vereinfacht, welche Folgen die Versiegelung auf ihre Umwelt hat. Pauschal kann man sagen, dass die Grundwasserneubildung bei Vollversiegelung

abnimmt und der Oberflächenabfluss zunimmt, wobei aber noch genauer differenziert werden muss (siehe Punkt 3 und 4).

Das Stadtklima sowie die Pflanzen- und Tierwelt werden zudem beeinträchtigt, was hier aber nicht Gegenstand der Untersuchung ist.

Abbildung 1: Folgen der Flächenversiegelung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: INTERNET, Nr. 5

2.2. Ausbreitung der Flächenversiegelung als Folge einer Siedlungs- und Verkehrsflächenzunahme

Wie einleitend schon dargelegt, nimmt die Siedlungs- und Verkehrsfläche in Deutschland und v.a. auch in Bayern immer weiter zu. Ebenso schon erwähnt wurde, dass die Siedlungs- und Verkehrsfläche nicht gleichbedeutend mit versiegelter Fläche ist, da sie auch einen erheblichen Anteil unbebauter und nicht versiegelter Flächen umfasst. Bei der Datenermittlung muss man deshalb Vorsicht walten lassen, da viele Quellen zwischen den beiden Begriffen nicht genau unterscheiden. Da aber der Anteil versiegelter Fläche an der Siedlungs- und Verkehrsfläche in der Regel zwischen 40 und 50% liegt, in Großstädten oft darüber (vgl. INTERNET, Nr. 6), kann man aufgrund der Siedlungs- und Verkehrsflächenentwicklung auch auf die Entwicklung der Versiegelung schließen. Mit zunehmender Flächeninanspruchnahme steigt somit auch der Anteil der versiegelten Flächen. Betrachtet man die Struktur der Flächennutzung in Deutschland, so sind 12,3 % der deutschen Fläche Siedlungs- und Verkehrfläche. Im Vergleich zur Landwirtschafts- (53,5 %) und Waldfläche (29,5 %) ist dieser Anteil scheinbar gering (siehe Abbildung 2).

Es muss jedoch bedacht werden, dass der Siedlungsflächenanteil regional sehr unterschiedlich ist, d.h. dass in Verdichtungsräumen wie Großstädten, der Anteil bis zu 75% betragen kann (siehe Abbildung 3). Zum Beispiel übertraf hier München mit 74,9 % sogar die Stadtstaaten Berlin (68 %) und Hamburg (55,8 %) (Stand 1997) (vgl. INTERNET, Nr. 3). Der Versiegelungsgrad von München wurde 1999 mit 42% ermittelt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Nutzung der Bodenfläche 2001

Quelle: INTERNET, Nr. 4

Wie seine Landeshauptstadt, zeigt sich auch Bayern im Ländervergleich mit 18,1 ha Flächenverbrauch pro Tag (Stand 2002) an der Spitze der Flächeninanspruchnahme. So stieg von 1980 bis 2002 der Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche an der Gesamtfläche Bayerns von 8,0 % auf 10,5 % (vgl. INTERNET, Nr. 8).

Abbildung 3: Siedlungs- und Verkehrsfläche 2001

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: INTERNET, Nr. 7

Betrachtet man wiederum den Anteil der versiegelten Fläche bei Verkehrsflächen und Gebäude- und Freiflächen, kommt man auf 4,0 % (siehe Tabelle 1).

Gerade für Bayern ist es also von höchster Dringlichkeit die Flächeninanspruchnahme und somit auch die Flächenversiegelung zu verringern. Denn betrachtet man den Aspekt der Grundwasserneubildungsabnahme als Folge der Versiegelung, unter dem Blickwinkel des Trinkwasserschutzes, so kann man wieder auf den Slogan „Wasser ist Leben“ zurückkommen, da Bayern sein Trinkwasser zu rund 93 % aus Grund- und Quellwasser gewinnt (vgl. BAYR. LANDESAMT FÜR WASSERWIRTSCHAFT / BLFW 2001, 39).

[...]