Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Auswirkungen der Abdichtung von Mischwasserkanalisationen im Einzugsgebiet des Lippeverbandes. Diese Region ist durch jahrzehntelangen Steinkohlebergbau überprägt. Um die Abwasserbeseitigung unter ständigen, so genannten Bergsenkungen aufrecht erhalten zu können, war es in der Vergangenheit notwendig, in Teilbereichen, vorhandene Bachsysteme zu offen geführten Mischwassersammlern umzubauen. Der nunmehr zurückgehende Steinkohlebergbau ermöglicht den Rückbau dieser offenen Mischwassersammler durch den Bau von geschlossenen Kanalsystemen.
Im Rahmen dieser Umbaumaßnahmen ist die Grundwassersituation zu berücksichtigen. Eine weitere Besonderheit des Untersuchungsgebietes besteht darin, dass Teilbereiche des Lippeverbandsgebietes keinen natürlichen Abfluss haben [NRW, 2004]. Diese partielle Polderlage verschärft die Grundwassersituation, da durch vorhandene Gewässereindeichungen, die zur Vermeidung von Überflutungen notwendig wurden, die natürliche Vorflut für das Grundwasser verloren ging. Die Entwässerung der Poldergebiete ist demnach über Pumpwerke sicher zu stellen.
Für die Mischwasserentwässerung sind diese Pumpwerke vorhanden. Eine gesonderte Grundwasserableitung existiert jedoch in der Regel nicht. Die Ableitung des Grundwassers erfolgt daher sehr oft entweder über Dränageleitungen, die an die Mischwasserkanalisation angeschlossen wurden, oder durch die Infiltration des Grundwassers über undichte Kanäle.
Die undichten Mischwasserkanäle bilden somit häufig die einzige Vorflut für anstehendes Grundwasser. Entfällt diese Vorflut durch die Abdichtung der Kanalisation und die Entkopplung von Dränageleitungen, kann es zu einem schadhaften Grundwasseranstieg kommen, wenn kein entsprechendes Ersatzsystem geschaffen wird. Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, Maßnahmen zum Umgang mit dem Grundwasser, im Zuge anstehender Kanalbaumaßnahmen, aufzuzeigen, die geeignet sind, einen schadhaften Grundwasseranstieg zu vermeiden.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Das Lippeverbandsgebiet und die Mischwasserentwässerung
2.1 Der Lippeverband
2.2 Gewässergüte der Lippe
2.3 Abwasserreinigung im Lippeverbandsgebiet
2.4 Mischwassersysteme im Lippeverbandsgebiet
2.5 Umbau und Sanierung der Mischwassersysteme
2.6 Auswirkungen zukünftiger Entwicklungen für die Abwasserableitung
3. Gesetzliche Regelungen zur Abwasserbeseitigung
4. Wasserwirtschaftliche Zusammenhänge
5. Fremdwasser im Mischwassersystem
5.1 Definition von Fremdwasser
5.2 Herkunft des Fremdwassers
5.3 Auswirkungen von Fremdwasser
5.4 Identifikation einer grundwasserbürtigen Fremdwasserproblematik
5.4.1 Durchflussmessungen
5.4.2 TV-Inspektion
6. Grundwassermodelle
7. Gefährdungsabschätzung
8. Maßnahmenauswahl zum Umgang mit Grundwasser
8.1 Grundwasserfassung
8.2 Grundwasserableitung
8.3 Notwendigkeit von Genehmigungen für Fassung und Ableitung von Grundwasser
9. Beispielmaßnahmen zum Schutz vor einem Grundwasseranstieg
9.1 Maßnahmen mit Bezug zur Kanalisation
9.1.1 Neuer SW-Kanal – MW-Bestand wird Kombikanal für RW und GW
9.1.2 Neuer Kombikanal für RW und GW – MW-Kanal im Bestand bleibt
9.1.3 Neuer MW-Kanal - mit oberhalb verlegter Dränageleitung
9.1.4 Neuer MW-Kanal mit unten liegender Dränage
9.1.5 Mischsystem aus Druckentwässerung und Freispiegelkanäle
9.1.6 Dichtwände in Kombination mit einem Gewässerausbau
9.1.7 GW-Absenkbrunnen
9.2 Maßnahmen zum Umgang mit Grundwasser neben der Kanalsanierung
9.2.1 Sickerschlitze
9.2.2 Umbau der offenen Mischwasserläufe
9.2.3 End of Pipe Lösungen
9.2.4 Kombimaßnahme Versickerung / Speicherung
9.3 Der Privatbereich
9.3.1 Die Niederschlagswasserableitung der Privatgrundstücke
9.3.2 Die Grundwasserfassung und Ableitung im Privatbereich
9.3.3 Die Schmutzwasserableitung
9.3.4 Objektschutzmaßnahmen
10. Kostenuntersuchung
11. Kostenträger für Ersatzsysteme
12. Ergebnisse und Diskussion
12.1 Feststellung der Notwendigkeit von Maßnahmen
12.2 Kriterien zur Auswahl des Verfahrens der Grundwasserregulierung
12.3 Bewertung der vorgestellten Beispielmaßnahmen
12.4 Betrachtung der Kosten bei einem Verzicht auf regulierende Maßnahmen im Zuge der Kanalsanierung
12.5 Handlungsempfehlungen für den Lippeverband
12.6 Handlungsempfehlungen für die Kommune
12.7 Ausblick und Empfehlungen
13. Schlussbemerkung
Zielsetzung & Themen
Die Masterarbeit hat zum Ziel, geeignete Maßnahmen zum Umgang mit Grundwasser während anstehender Kanalbaumaßnahmen im Lippeverbandsgebiet aufzuzeigen, um schadhafte Grundwasseranstiege infolge der Kanalabdichtung zu vermeiden. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie bei der Sanierung von Mischwasserkanalisationen in Polderlagen ein angemessener Schutz gegen Grundwasserproblematiken gewährleistet werden kann, wenn die abdichtende Wirkung der Kanäle die bisherige Grundwasserregulierung entfallen lässt.
- Auswirkungen der Abdichtung von Mischwasserkanalisationen.
- Besonderheiten des Lippeverbandsgebiets durch Bergsenkungen und Polderlagen.
- Methoden zur Identifikation grundwasserbürtiger Fremdwasserproblematiken.
- Maßnahmenkonzepte zur Grundwasserfassung und -ableitung.
- Wirtschaftliche Bewertung und Kostenträgerschaft für Ersatzsysteme.
Auszug aus dem Buch
1. Einleitung
Seit dem Jahr 2000 wird durch die Europäische Richtlinie RL 2000/60/EG Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) die ganzheitliche Betrachtung von Oberflächengewässern und Grundwasser in den Vordergrund gestellt. Dabei ist das Ziel der WRRL, alle Gewässer bis zum Jahr 2015 in einen guten strukturellen, physikalischen, chemischen und biologischen Zustand zu versetzen. Um den geforderten guten Zustand der Gewässer zu erreichen, werden Anforderungen an den Bau und den Betrieb von Abwasseranlagen und somit an die Abwasserbehandlung gestellt. Es ergeben sich hieraus u. a. die Forderungen eine Exfiltration von Abwasser aus der Kanalisation sowie die Infiltration von Grundwasser in die Kanalisation zu vermeiden. Dies zwingt zur „dichten“ Abwasserkanalisation.
Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Auswirkungen der Abdichtung von Mischwasserkanalisationen im Einzugsgebiet des Lippeverbandes. Dieses Gebiet wurde aufgrund zweier Besonderheiten herangezogen. Die Lippeverbandsregion ist durch jahrzehntelangen Steinkohlebergbau überprägt. Um die Abwasserbeseitigung unter ständigen, so genannten Bergsenkungen aufrecht erhalten zu können, war es in der Vergangenheit notwendig, in Teilbereichen, vorhandene Bachsysteme zu offen geführten Mischwassersammlern umzubauen. Der nunmehr zurückgehende Steinkohlebergbau ermöglicht den Rückbau dieser offenen Mischwassersammler durch den Bau von geschlossenen Kanalsystemen. Im Rahmen dieser Umbaumaßnahmen ist die Grundwassersituation zu berücksichtigen. Eine weitere Besonderheit des Untersuchungsgebietes besteht darin, dass Teilbereiche des Lippeverbandsgebietes keinen natürlichen Abfluss haben [NRW, 2004]. Diese partielle Polderlage verschärft die Grundwassersituation, da durch vorhandene Gewässereindeichungen, die zur Vermeidung von Überflutungen notwendig wurden, die natürliche Vorflut für das Grundwasser verloren ging. Die Entwässerung der Poldergebiete ist demnach über Pumpwerke sicher zu stellen. Für die Mischwasserentwässerung sind diese Pumpwerke vorhanden. Eine gesonderte Grundwasserableitung existiert jedoch in der Regel nicht. Die Ableitung des Grundwassers erfolgt daher sehr oft entweder über Dränageleitungen, die an die Mischwasserkanalisation angeschlossen wurden, oder durch die Infiltration des Grundwassers über undichte Kanäle. Die undichten Mischwasserkanäle bilden somit häufig die einzige Vorflut für anstehendes Grundwasser. Entfällt diese Vorflut durch die Abdichtung der Kanalisation und die Entkopplung von Dränageleitungen, kann es zu einem schadhaften Grundwasseranstieg kommen, wenn kein entsprechendes Ersatzsystem geschaffen wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Zielsetzung der Arbeit, die sich aus der WRRL ergebenden Anforderungen an dichte Kanalisationen und die spezifische Problematik im Lippeverbandsgebiet durch Bergsenkungen.
2. Das Lippeverbandsgebiet und die Mischwasserentwässerung: Erläutert die geografischen und historischen Besonderheiten des Lippeverbandsgebiets sowie die Auswirkungen von Bergsenkungen auf die Entwässerungsinfrastruktur.
3. Gesetzliche Regelungen zur Abwasserbeseitigung: Gibt einen Überblick über die rechtlichen Rahmenbedingungen und Anforderungen an die Abwasserbeseitigungspflicht.
4. Wasserwirtschaftliche Zusammenhänge: Beleuchtet die Wechselwirkungen zwischen Stadtentwässerung, Regenwasserbewirtschaftung und Grundwasserregulierung.
5. Fremdwasser im Mischwassersystem: Definiert den Begriff Fremdwasser, seine Quellen und die Auswirkungen auf Entlastungsbauwerke sowie Kläranlagen.
6. Grundwassermodelle: Diskutiert den Einsatz von Modellen als Planungsinstrumente zur Gefährdungsabschätzung und Maßnahmenplanung.
7. Gefährdungsabschätzung: Erläutert die Bewertung von Schadenspotentialen bei Grundwasseranstiegen durch Verschneidung von Grundwasserständen mit der Bebauung.
8. Maßnahmenauswahl zum Umgang mit Grundwasser: Klassifiziert verschiedene technische Ansätze zur Grundwasserfassung und -ableitung.
9. Beispielmaßnahmen zum Schutz vor einem Grundwasseranstieg: Detaillierte Vorstellung technischer Umsetzungsbeispiele unterteilt in Kanalisation, Umfeld und Privatbereich.
10. Kostenuntersuchung: Analysiert die Kostenauswirkungen und stellt spezifische Kosten für verschiedene Schutzmaßnahmen gegenüber.
11. Kostenträger für Ersatzsysteme: Diskutiert Ansätze zur Gebührenordnung und Veranlagung der Kosten für die Grundwasserregulierung.
12. Ergebnisse und Diskussion: Bewertet die vorgestellten Maßnahmen hinsichtlich ihres Nutzwerts und gibt Handlungsempfehlungen für Lippeverband und Kommunen.
13. Schlussbemerkung: Fasst die Notwendigkeit ganzheitlicher Konzepte zur Grundwasserbewirtschaftung zusammen.
Schlüsselwörter
Grundwasseranstieg, Mischwasserkanalisation, Lippeverband, Kanalsanierung, Fremdwasser, Bergsenkungen, Polder, Grundwassermodell, Dränage, Objektschutz, Abwasserbeseitigungskonzept, Entwässerung, Wasserrahmenrichtlinie, Kostenträger, Grundwasserregulierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit den wasserwirtschaftlichen Folgen einer notwendigen Abdichtung von Mischwasserkanälen im Lippeverbandsgebiet, insbesondere mit der Gefahr eines schadhaften Grundwasseranstiegs in Poldergebieten.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Studie?
Zentrale Themen sind die Auswirkungen des Steinkohlebergbaus auf die Entwässerung, die rechtlichen Grundlagen der Abwasserbeseitigung, Methoden der Fremdwasseridentifikation und die Entwicklung von Ersatzsystemen zur Grundwasserregulierung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, Strategien und konkrete Maßnahmen aufzuzeigen, wie bei Kanalsanierungen ein schädlicher Grundwasseranstieg vermieden werden kann, um sowohl öffentliche Infrastruktur als auch privaten Baugrund zu schützen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit nutzt Literaturanalysen, die Auswertung bestehender Umfragen zur Fremdwasserproblematik, hydrologische Grundlagen sowie die Anwendung von Grundwassermodellen für Simulationsberechnungen und Nutzenanalysen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Beschreibung der Region, rechtliche Rahmenbedingungen, die technische Identifikation von Grundwasserproblemen, die Modellierung sowie die detaillierte Vorstellung und Bewertung verschiedener technischer Sanierungsmaßnahmen.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlagworte sind Grundwasseranstieg, Kanalsanierung, Fremdwasser, Lippeverband, Bergsenkungen, Polder, Grundwassermodell und Objektschutz.
Wie unterscheidet sich die Situation im Lippeverbandsgebiet von anderen Regionen?
Durch den jahrzehntelangen Steinkohlebergbau sind Bergsenkungen entstanden, die zu Polderlagen führen. Da die Kanalisation hier oft als künstliche Vorflut für Grundwasser dient, führt deren Abdichtung zu spezifischen Konflikten, die in anderen Regionen in dieser Form weniger kritisch sind.
Warum wird die Rolle der privaten Grundstücksentwässerung so stark betont?
Oftmals sind unerlaubte Dränageanschlüsse an der privaten Kanalisation vorhanden. Wenn der Hauptkanal abgedichtet wird, ohne die privaten Bereiche einzubeziehen, verlagert sich das Problem und führt zu individuellen Vernässungsschäden, was die Akzeptanz für Sanierungsprojekte stark beeinträchtigt.
Welche Bedeutung haben Grundwassermodelle für die Planung?
Modelle erlauben es, die Auswirkungen zukünftiger Klimaszenarien oder baulicher Eingriffe (wie Kanalsanierungen) zu simulieren, um bereits im Vorfeld die Notwendigkeit von Ersatzmaßnahmen zur Grundwasserregulierung zu identifizieren.
- Quote paper
- Dipl. Ing. (FH) MSc Carsten Trockels (Author), 2007, Möglichkeiten zum Umgang mit Grundwasser im Rahmen der Forderung nach einer dichten Mischwasserkanalisation , Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/91495
