Die zunehmende Flächenversiegelung bei gleichzeitiger zentraler
Regenwasserversickerung hat, besonders in dichten Ballungsgebieten, weitreichende negative Folgen für den natürlichen Wasserhaushalt. Um diesen Folgen entgegenzuwirken,
hat ein Umdenken zu einer dezentralen Regenwasserversickerung stattgefunden.
Bei einer dezentralen Regenwasserversickerung kommt der Versickerung über wasserdurchlässig gestalteten Verkehrsflächen eine besondere Bedeutung zu.
Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Schaffung einer Berechnungsgrundlage zur Wasserhaushaltsbilanzierung sickerfähiger Flächenbefestigungen, unter Anwendung gängiger Literaturwerte. Anhand der Berechnungsgrundlage sollen für eine Modellfläche Wasserhaushaltsbilanzen unterschiedlicher Flächenbefestigungen berechnet werden.
Inhaltsverzeichnis der Arbeit
1 Einführung
1.1 Zielsetzung
1.2 Vorgehensweise
2 Grundlagen
2.1 Projektfläche
2.2 Arten wasserdurchlässiger Verkehrsflächenbefestigungen
2.3 Voraussetzungen für den Bau wasserdurchlässig befestigter Verkehrsflächen
2.4 Geeignete bzw. zugelassene Verkehrsflächen für die Anwendung wasserdurchlässiger Verkehrsflächen
2.5 Die Wasserhaushaltsgleichung
2.5.1 Der Niederschlag
2.5.2 Die Verdunstung
2.5.3 Der Abfluss
3 Berechnung
3.1 Berechnungsvorlage: Eingabemaske
3.2 Variation plausibler Flächenkombinationen
3.2.1 Möglichkeit 1: Kombinationen mit Asphalt, fugenloser Beton fest als Straßenfläche
3.2.2 Möglichkeiten 2 und 3: Kombinationen mit Pflaster, dichte Fugen bzw. Pflaster, offene Fugen fest als Straßenfläche
3.2.3 Möglichkeit 4: Kombinationen mit Verbundstein fest als Straßenfläche
3.2.4 Möglichkeit 5: Kombinationen mit Sickerstein fest als Straßenfläche
3.2.5 Zusammenfassung aller Kombinationen
4 Auswertung
4.1 Die Wasserhaushaltsgrößen
4.1.1 Die Verdunstung
4.1.2 Der Direktabfluss
4.1.3 Die Grundwasserneubildung
4.2 Wasserhaushaltsbilanzen
4.2.1 Ermittlung geeigneter Kombinationen für alle Szenarien
4.2.2 Wahl geeigneter Kombinationen für jedes Szenario
4.2.3 Bilanzierung mittels alternativer Verdunstungswerte
5 Interpretation
6 Fazit
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Berechnungsgrundlage zur Wasserhaushaltsbilanzierung für sickerfähige Flächenbefestigungen, um den negativen Folgen zunehmender Flächenversiegelung entgegenzuwirken und die Wasserhaushaltswerte wieder an den unbebauten Zustand anzunähern.
- Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Wasserhaushaltsbilanzierung von Verkehrsflächen auf Excel-Basis.
- Analyse und Vergleich verschiedener wasserdurchlässiger Flächenbefestigungen und deren Abflussbeiwerte.
- Durchführung von Wasserhaushaltsbilanzierungen für diverse Szenarien unter Variation von Niederschlagshöhen und Abflussbeiwerten.
- Ermittlung und Interpretation geeigneter Flächenkombinationen zur Angleichung an natürliche Grundwasserneubildungsraten.
Auszug aus dem Buch
2.5.1 Der Niederschlag
Der Niederschlag ist im Rahmen der Wasserhaushaltsbilanzierung, abgesehen von anthropogenen Zugaben, die einzige positive Zustandsgröße und das entscheidende Maß für die mögliche Höhe der Grundwasserneubildung. Hierbei ist nicht ausschließlich die mittlere jährliche Niederschlagshöhe maßgebend, sondern vor allem ihre Verteilung. Das heißt, die durchschnittlichen Niederschlagshöhen, Niederschlagsdauern und die Häufigkeit der Wiederkehr von Regenereignissen sind entscheidend. Dieser Sachverhalt wird deutlich, wenn man beachtet, dass zum Beispiel starke und kurzzeitige Regenereignisse vor allem durch einen hohen Oberflächenabfluss geprägt sind und kaum versickerungswirksam werden.
Aufgrund der im allgemeinen gleichmäßigen Niederschlagsverteilung im Westdeutschen Raum soll es genügen, die nachfolgenden Wasserhaushaltsbilanzierungen für zwei unterschiedliche mittlere jährliche Niederschlagshöhen durchzuführen, die in dem Fachbeitrag „Einfluss von Gründächern und Regenwassernutzungen auf Wasserhaushaushalt und Grundwasserstand in Siedlungen“ (GÖBEL ET AL. 2007) Verwendung finden. Diese sind für ein Mitteljahr 799 mm/a und für ein Nassjahr 921 mm/a. Diese Werte entsprechen durchschnittlichen in Westdeutschland anfallenden jährlichen Niederschlagshöhen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Diese Einleitung beschreibt die Problematik der zunehmenden Flächenversiegelung und deren negative Folgen für den Wasserhaushalt sowie die Notwendigkeit dezentraler Regenwasserversickerung.
2 Grundlagen: Hier werden die Projektfläche, die Arten wasserdurchlässiger Befestigungen und die physikalischen sowie regulatorischen Voraussetzungen für die Wasserhaushaltsbilanzierung erläutert.
3 Berechnung: Dieses Kapitel stellt das erstellte Berechnungsmodell auf Excel-Basis vor und variiert verschiedene Flächenkombinationen zur Ermittlung der optimalen Bilanz.
4 Auswertung: Hier werden die Ergebnisse der Bilanzen graphisch und tabellarisch verglichen, um die besten Kombinationen für verschiedene Niederschlagsszenarien zu identifizieren.
5 Interpretation: Dieses Kapitel diskutiert den Einfluss der Abflussbeiwerte und Verdunstungsraten auf die Wasserhaushaltsbilanzen und leitet daraus generelle Rückschlüsse ab.
6 Fazit: Die Schlussbetrachtung reflektiert die Stärken und Schwächen des Modells und gibt Ausblicke auf notwendige zukünftige Forschungen zur weiteren Optimierung der Bilanzen.
Schlüsselwörter
Wasserhaushaltsbilanzierung, Flächenversiegelung, Regenwasserversickerung, Verkehrsflächen, Abflussbeiwert, Grundwasserneubildung, Verdunstung, Modellstraße, Sickerfähigkeit, Flächenbefestigung, Niederschlag, Wasserhaushaltsgleichung, Dezentrale Versickerung, Infiltration, Oberflächenabfluss.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelor-Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Wasserhaushaltsbilanzierung von wasserdurchlässig gestalteten Verkehrsflächen, um Möglichkeiten zur Reduktion der negativen Folgen durch zunehmende Flächenversiegelung in Siedlungsgebieten aufzuzeigen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentrale Themen sind die mathematische Modellierung des Wasserhaushalts, der Vergleich verschiedener Pflasterarten und Belagsysteme sowie die Bewertung deren Sicker- und Verdunstungsleistung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, eine Berechnungsgrundlage zu schaffen, mit der man Flächenkombinationen finden kann, deren Wasserhaushaltsbilanz der unbebauten Fläche möglichst nahekommt.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Es wird eine modellbasierte Bilanzierung mittels einer Excel-Eingabemaske unter Anwendung der Wasserhaushaltsgleichung (Niederschlag = Verdunstung + Abfluss) durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der Modellentwicklung, der systematischen Variation plausibler Flächenkombinationen (z.B. Asphalt vs. Sickerstein) und der detaillierten Auswertung der resultierenden Bilanzen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird primär durch Begriffe wie Wasserhaushaltsbilanzierung, Flächenversiegelung, dezentrale Regenwasserversickerung und Abflussbeiwert charakterisiert.
Wie beeinflusst die Wahl des Abflussbeiwerts die Ergebnisse der Bilanzen?
Die Wahl ist entscheidend für das Ausfallen der Bilanzen, da die Unterschiede zwischen mittlerem und Endabflussbeiwert sehr hoch sind und maßgeblich über das Ergebnis der Grundwasserneubildung entscheiden.
Warum ist die Annäherung der Verdunstungswerte an den natürlichen Zustand schwieriger als bei der Grundwasserneubildung?
Die Verdunstungsraten für befestigte Flächen sind wesentlich niedriger als die einer natürlichen Mischvegetation, weshalb eine vollständige Annäherung ohne Entsiegelung und Begrünung kaum erreichbar ist.
- Quote paper
- Jan Kramer (Author), 2009, Wasserhaushaltsbilanzierung von wasserdurchlässig gestalteten Verkehrsflächen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/142767
