Projekt 04684/02

Analytisches Begleitprogramm für die Versickerung von Niederschlagsabflüssen an einem Pilotprojekt bei kritischen Untergrundverhältnissen (Nachbewilligung)

Projektdurchführung

Institut für Wasserforschung (IfW) GmbH Dortmund
Zum Kellerbach 46
58239 Schwerte

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Regenwasserversickerung zur Rückführung von Niederschlagsabflüssen in den natürlichen Wasserkreislauf kann sowohl eine quantitative als auch eine qualitative Verbesserung des Wasserhaushaltes bewirken. In urbanen Ballungsgebieten liegen allerdings oftmals kritische Standortvoraussetzungen des Untergrundes in Form künstlicher Ablagerungen und Altlasten vor. Ziel des Projektes ist deshalb die Prüfung, ob eine Versickerung von Niederschlagsabflüssen auch bei einem derart vorbelasteten Untergrund aus der Sicht des Grundwasserschutzes zulässig ist oder ob durch die gezielte Versickerung Schadstoffe eventuell mobilisiert und in das Grundwasser eingetragen werden können. Zusätzlich soll die Stoffanreicherung im Oberboden der Versickerungsanlagen untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer verlängerte Projektzeitraum ermöglichte eine Untersuchung der Niederschlagsperioden im Herbst/Winter 1996 und im Frühjahr 1997 (siehe hierzu auch AZ 04684/01). Aufgrund des ab August 1996 gestiegenen Niederschlagsaufkommens konnten nachfolgend Probenahmen aller tiefengestuften Messstellenebenen durchgeführt werden. Auf die alternativ geplanten Untersuchungen, wie z.B. die Durchführung von Systemversuchen, bei denen die Versickerungsanlage künstlich geflutet und somit soviel Muldenzufluss erzeugt wird, so dass auch eine Beprobung der tieferen Messstellen (unterhalb der Rigolensohle) möglich ist, konnte somit verzichtet werden, da der Beprobung von natürlichen Niederschlags-Abfluss-Ereignissen auf jeden Fall der Vorzug gegeben wurde. Zur Ermöglichung einer Frachtabschätzung wurden an geeigneten Messpunkten bei mehreren Niederschlags-Abfluss-Ereignissen zur Verifizierung der an die Mulden angeschlossenen Abflussflächen exemplarisch Volumenmessungen der Niederschlagsabflüsse durchgeführt.
Weiterhin wurden nach 31 Monaten Betriebszeit des Mulden-Rigolen-Systems noch einmal (bislang durchgeführte Probenahmen nach 12 und 18 Monaten Betriebszeit) tiefengestuft Bodenproben in den Versickerungsbereichen genommen, um den Aspekt der Erschöpfung des Stoffrückhaltevermögens des Bodens bei Langzeitbetrieb differenzierter bewerten zu können. Bei den Untersuchungen des Muldenbodens wurden zu diesem Zeitpunkt neben den Metallen auch polyzyklische aromatische Kohlenwas-serstoffe (PAK) in das Parameterspektrum mit aufgenommen.


Ergebnisse und Diskussion

Anhand der ermittelten Untersuchungsergebnisse im Projektzeitraum ist eine Regenwasserversickerung an der Kindertagesstätte in Dortmund aus Sicht des Grundwasserschutzes zu befürworten. Eine umweltrelevante Mobilisierung von Schadstoffen im Untergrund des Rigolenkörpers konnte anhand der vorliegenden Datenbasis bislang nicht nachgewiesen werden.
Im gesamten Projektzeitraum (17.05.1994 - 30.06.1997) konnten 45 Niederschlagsereignisse beprobt werden. Zu Beginn des Projektes erfolgten erste Messungen zur Systemcharakterisierung sowie die Gesamtuntersuchung einzelner Niederschlagsereignisse. Die geplante Charakterisierung von Einzelereig-nissen in ihrer quantitativen und qualitativen Auflösung stellte sich als problematisch heraus, da durch die Bereitstellung der erforderlichen Probenvolumina Mengenprobleme in Abhängigkeit von der Intensität und der Menge der vorausgegangenen Niederschlagsereignisse auftraten. Demzufolge konnte nicht bei jedem Niederschlagsereignis eine vollständige Probenahme aller Messstellen durchgeführt werden. Die Probenfrequenz insbesondere der tiefergelegenen Messstellen war aber im Projektzeitraum ausreichend erhöht, da die Niederschlagsmengen ab ca. August 1996 im Vergleich zu den Vormonaten nicht mehr als unterdurchschnittlich einzustufen waren.
Aufgrund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse kann festgehalten werden, dass die Reinigungsleistung der Oberbodenpassage die mit den Niederschlagsabflüssen eingetragene Schmutzfracht ausreichend verringert. Das Sickerwasser weist bereits nach der Passage des Muldenbettes wieder Metall- und PAK-Konzentrationen auf, die in den meisten Fällen unter der Niederschlagsausgangsbelastung liegen. Zwischen dem Sickerwasser nach der Oberbodenpassage und dem Rigolenwasser bestehen nur geringe qualitative Unterschiede. Eine Mobilisierung der im Untergrund vorhandenen Schadstoffe konnte während des gesamten Untersuchungszeitraumes nur für Nickel nachgewiesen werden, wobei die Prüfwerte der LAWA (1994) für Grundwasser aber deutlich unterschritten wurden. Der pH-Wert des Nieder-schlags wird beim Abflussvorgang deutlich abgepuffert und bleibt während der Fließstrecken zum Sickerwasser unterhalb der Rigolensohle über pH 7.
Zur Verifizierung der Größe der angeschlossenen Steildachflächen an die Mulden wurden bei mehreren Niederschlagsereignissen exemplarisch Volumenmessungen der Niederschlagsabflüsse durchgeführt. Die Kontrollmessungen bestätigten ausreichend genau die Größen der berechneten Steildachflä-chen und ermöglichten somit nachfolgend Frachtabschätzungen.
Die Untersuchung von Bodenproben in verschiedenen Tiefenbereichen der einzelnen Mulden hat bestätigt, dass bislang speziell in den obersten 5 cm eine Stoffanreicherung stattfindet. Hier fanden sich insbesondere in Abhängigkeit vom Stoffinput (Beschaffenheit der Muldenzuflüsse) Akkumulationen des Dachrinnen- und Fallrohrmaterials Zink. Bei den organischen Stoffe wurden nach 31 Monaten Be-triebszeit erste oberflächennahe (0 - 2 cm) Anreicherungen von 4-, 5- und 6-Ring PAK nachgewiesen. Die bislang vorhandenen Anreicherungen stellen keine Gefährdung der Schutzgüter Kind oder Umwelt dar. Die Versauerungsgeschwindigkeit des Muldenbodens ist aufgrund der durchschnittlichen pH-Werte der Muldenzuflüsse von 7,4 sowie der kleinen Anschlussverhältnisse (Ared / As = angeschlossene abflusswirksame Fläche / versickerungswirksame Fläche) als gering einzustufen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Remmler, F. und Hütter, U. (1997): Storm water management in urban areas: Risks and case studies. In: Chilton, J. et al. (Eds.): Groundwater in the Urban Environment. Proceedings of the XXVII IAH Congress, Vol. 1, 647 - 652. Rotterdam.
Hütter, U., Hesse, U. und Kaczmarczyk, B. (1998): Investigation on the migration of storm water pollut-ants in soils. In: Proceedings of the NOVATECH 1998, Vol. 2, 567 - 574.
Remmler, F., Hütter, U. und Stecker, A. (1998): Hydraulische Untersuchungen an einem Mulden-Rigolen-System. In: Korrespondenz Abwasser, 45, Nr. 4, 657 - 669.
Remmler, F. (1998): Regenwasserversickerung und Grundwasserschutz. In: Zeitschrift für Kulturtechnik und Landentwicklung, 39, 272 - 279.


Fazit

Das Forschungsprojekt hat wertvolle Hinweise zur Möglichkeit der Versickerung von Niederschlagsabflüssen an einem stofflich vorbelasteten Standort gegeben. Die Vorgehensweise zur Beantwortung der Fragestellung an einem Realprojekt hat sich bewährt. Zur Beurteilung längerfristiger Auswirkungen dieser Versickerungsmaßnahme sollten allerdings zu einem späteren Zeitpunkt weitere Untersuchungen zur Bestätigung der bislang vorliegenden Untersuchungsergebnisse durchgeführt werden.