regenwassermanagement: Neuland

Regenwasser „ernten“ statt es in den Kanal zu leiten

Bei einem effizientem Regenwassermanagement wird kostbares Regenwasser nicht direkt in die bestehende Mischwasser-Kanalisation eingeleitet: Vielmehr können durch die in Summe circa 60 Kilometer langen Brücken an Ort und Stelle in Zisternen unter der Fahrbahn bis zu 90.000 m³ Regenwasser aufgefangen und zwischengespeichert werden. Weitergeleitet zu ausgewählten stadtnahen Versickerungsflächen kann eine Gesamtmenge von 600.000 bis 800.000 m³ Wasser gespeichert und so dann an trockenen Tagen für eine bedarfsangepasste Bewässerung der städtischen Grünflächen über die Ringleitung wieder verteilt werden.

Inhalt: Welches Regenwasser ist geeignet und wo gibt es potenzielle Flächen für die Regenwasser-Ernte sowie die Zwischenspeicherung?

Regenwasser von der Straße ist für gewöhnlich kontaminiert mit Schadstoffen und Reifenabrieb (Mikroplastik). Will man aufwendige Reinigungsprozesse vermeiden, empfiehlt sich das Sammeln von Dachregenwasser für die Bewässerung von Grünflächen: sowohl von den Oberflächen der Frankfurter Brücken als auch von Dächern anliegender Gebäude und Parkplatzüberdachungen kann das Regenwasser aufgefangen und gespeichert werden.

Der Sammlung und Nutzung von Regenwasser steht in Frankfurt derzeit das Problem entgegen, dass Regenwasser direkt an den Gebäuden zusammen mit dem Schmutzwasser in die sogenannte „Mischwasser-Kanalisation“ geführt wird. Die Frankfurter Brücken lösen dies, indem stoßweise anfallende Niederschläge in Zisternen unter der Fahrbahn entlang der Brückenstrecke zwischengespeichert werden. Aus diesen wird dann das gesammelte Regenwasser über die Ringleitung zu den endgültigen Speicherorten (Versickerungsflächen) transportiert.

Die Brücken-Ringleitung in Kombination mit Brücken-Zisternen unterhalb der Fahrbahn stellt somit einen „Bypass“ zur Mischwasserkanalisation dar. Mit dem vergleichsweise sauberen Wasser der Dach- und Brückenentwässerung können auf diese Weise sämtliche Frankfurter Grünflächen bedenkenlos bewässert werden.

Regenwasser für die Bewässerung des Stadtgrüns zu sammeln und zu speichern ist eine sinnvolle Lösung

Frankfurt „importiert“ jährlich über 50 Millionen Kubikmeter Trinkwasser: hauptsächlich aus dem Vogelsberg und aus dem Hessischen Ried, um den Gesamtbedarf von circa 65 Millionen Kubikmetern zu decken. In den Main eingeleitet werden nach Reinigung in den Abwasserreinigungsanlagen in Niederrad und Sindlingen jedoch 100 Millionen Kubikmeter Abwasser im Jahr.

Die Differenz von 35 Mio. Kubikmeter ist Regenwasser, das derzeit zusammen mit schmutzigem Abwasser in die Mischwasser-Kanalisation abgeleitet und zur Kläranlage transportiert wird, anstatt es für die Bewässerung zu nutzen.

Eine „Entsorgung“ von kostbarem Regenwasser ist durch intelligentes Wassermanagement zu reduzieren: Das Regenwasser muss gesammelt und gezielt versickert werden, so dass damit die Grundwasserspeicher der Stadt aufgefüllt werden können – dann kann man es von diesen Speichern wieder für die Bewässerung bedarfsangepasst entnehmen.

Aber erst durch die Frankfurter Brücken wird eine solche Kreislaufführung möglich: Sie können Regenwasser „ernten“ wie Fachleute das Sammeln von Regenwasser nennen, es zwischenspeichern und letztendlich auch in einen „Erntespeicher“ am Ende der Brückenarme bringen.

Nicht jedes Regenwasser ist gleich gut nutzbar

Regenwasser von Dächern ist in der Regel am saubersten, während das von den Straßen meist mit Reifenabrieb und schädlichen Substanzen belastet ist.

Ein Großteil des Regenwassers, das jährlich in Frankfurt fällt, sollte daher nicht einfach für die Bewässerung von Pflanzen genutzt werden.

Regenwasser von Dächern ist am besten geeignet

Auch auf Grundstücken kann Regenwasser mit Schadstoffen belastet sein: beispielsweise durch Düngemittel für den Garten, durch Parkplätze oder aber auch durch anderweitige Verschmutzungen. Das Regenwasser von Dächern hingegen ist bis auf einige Ausnahmen deutlich besser: Schiefer oder Ziegel leiten das Regenwasser sauber ab, auch Flachdächer geben kaum Schadstoffe ab, wenn nicht mit schadstoffhaltigen Klebestoffen gearbeitet wurde.

Dieses Dachregenwasser gilt es zu sammeln – dabei gibt es jedoch eine kleine Hürde: Regenwasser und Schmutzwasser der Gebäude werden in Frankfurt für gewöhnlich vermischt, bevor sie in die Kanalisation gelangen.

Auch Regenwasser von Dächern muss vor Verwendung aufbereitet werden

In die Zulaufleitung(en) wird ein Grobfilter installiert, der standardmäßig an Fallleitungen angebracht wird und größere Bestandteile wie Laub und Äste auffängt. Die Zisternen werden mit einem Bypass-Filter ausgestattet, der als Feinfilter fungiert.

Regenwasser von Dächern „ernten“ ist leichter gesagt als getan

Das Entscheidende ist, das Regenwasser abzugreifen, bevor es sich mit dem verunreinigten Abwasser des Gebäudes vermischt.

Denn derzeit läuft in den meisten Stadtteilen Frankfurts das Regenwasser zusammen mit dem verunreinigten Schmutzwasser der Gebäudebewohner in das Abwasserrohr - und dann vom Grundstück aus in die Mischkanalisation der Stadt. Will man es „ernten“, muss man es vorher abgreifen. Und selbst wenn man es vom Schmutzwasser auf dem Grundstück getrennt hat, stellt sich das nächste Problem dar: Vor der Haustür liegt nur der Mischwasserkanal, wo das Regenwasser nicht zusammen mit dem Schmutzwasser eingeleitet werden soll. Der Bau der Frankfurter Brücken bringt die Lösung mit sich: Das Regenwasser kann in den neu errichteten Zisternen unterhalb der Straßen, über die die Brücken führen, gespeichert werden.

Profis zu dem Thema

Stadtentwässerung Frankfurt - AquaConsult Ingenieur GmbH - Emschergenossenschaft Lippeverband / Klimawerk - Arbeitskreis Schwammstadt Österreich - Umweltbundesamt

Frankfurt hat ein Abwasserkanalnetz von rund 1.700 km Länge: teilweise wunderschön gebaut, aber zum Großteil als Mischwasserkanal ausgelegt

Kunstinstallation ARA Niederrad 2016 Oliver Dorge

Hier kommen die Frankfurter Brücken ins Spiel

Für den Bau der Brücken wird ohnehin die Straße aufgerissen, wodurch das Einsetzen von Zisternen vereinfacht wird. Dachregenwasser der anliegenden Häuser und der Brücke fließt zur Zwischenspeicherung in die Zisternen – um später bei Bedarf entweder an die Pflanzenwelt direkt links und rechts der Brücken abgegeben oder über die Brücken-Ringleitung zu größeren Speichern transportiert zu werden. Um ein 100-jähriges Starkregenereignis von allen zu berücksichtigenden Flächen auffangen zu können, müssen ca. 90.000 m³ Zisternenvolumen bereitgestellt werden.

Passen große Wasserspeicher überhaupt in den Boden der Straße?

Seit der Antike dienen Zisternen dazu, Wasser zu speichern - besonders in Gegenden, in denen es nur unregelmäßig regnet. Regenwasser in Zisternen zu speichern liegt also durchaus nahe.

In einer Stadt wie Frankfurt unterirdische Zisternen zu verlegen ist allerdings eine Herausforderung: Denn unter den Gehwegen verlaufen bereits die verschiedensten Versorgungsleitungen für Wasser, Gas, Strom, Kommunikation und vieles mehr.

Es gibt jedoch einen ungenutzten Platz: Unterhalb der Fahrbahnen befinden sich meistens keine Leitungen in Längsrichtung, sondern wenn überhaupt, dann nur der Abwasserkanal, welcher meist mehrere Meter tief unter der Oberfläche verlegt ist.

Unter den Fahrbahnen werden aus gutem Grund seltener Leitungen verlegt: Müsste doch sonst bei Störungen oder Wartungsarbeiten an den Leitungen der Verkehr gesperrt werden. Die wartungsarmen Zisternen hingegen können hier im Zuge der Bauarbeiten für die Frankfurter Brücken untergebracht werden und sind durch Verbindungen zu Wartungsschächten im Fußgängerbereich erreichbar.

Geplant sind Zisternen mit einem Durchmesser von 2 bis 2,5 Meter

Entsprechend können unterhalb der mehrspurigen Fahrbahnen meist mindestens zwei dieser Wasserbehälter nebeneinander platziert werden, wenn keine weiteren Leitungen dort verlegt sind beziehungsweise quer über die Straße verlaufen.

Die Zisternen sind allerdings lediglich ein Zwischenspeicher

Die Länge der Zisternenreihen variiert – je nach Platzangebot – und kann zwischen 20 und 200 Metern liegen. Mehrere Zisternen können zudem, wenn gewünscht, über Rohrleitungen miteinander verbunden werden.

Die eingeplante Kapazität der Zisternen unter dem Brückenverlauf beträgt über die Gesamtlänge der Brücken hinweg rund 90.000 Kubikmeter, da man nicht überall Zisternen in den Boden legen kann.

Diese Speicherkapazität reicht zwar nicht für die angestrebte jährliche Regenernte von 600.000 - 800.000 Kubikmetern, aber sie dienen nach Starkregenereignissen als nächstgelegene Zwischenspeicher. Zur Sicherheit können Zisternen mit einem Notüberlauf in den Bestandskanal oder in angrenzende Grünflächen ausgerüstet werden.

Sobald eine gewisse Füllung einer Zisterne erreicht ist, fördert sie ihr Wasser in die Ringleitung, die es zu den Speicherorten bringt, so dass die Zisterne wieder aufnahmefähig ist für neues Regenwasser.

Jeder Straßenabschnitt ist jedoch anders - die Zisternen können daher nicht einfach schematisch überall in den Boden gelegt werden, wo die Brücken verlaufen

Je nach Straßenverlauf und Bestandsinfrastruktur im Boden (Kreuzungsabschnitte sind beispielsweise häufig mit diversen Leitungen frequentiert) können Zisternen mit einem Durchmesser von 2 m oder 2,50 m eingebaut werden. Für die Speicherung der Jahresniederschlagsmenge eines Beispielabschnittes (Max-Szenario für 4-spurige Fahrbahn) sind folgende Abmessungen rechnerisch erforderlich: Bei einem Zisternendurchmesser von nur zwei Metern muss die Länge des Zisternenstrangs 72 Meter betragen; wählt man einen Durchmesser von 2,50 Meter kann man das gleiche Volumen mit einem Zisternenstrang von nur 46 Meter Länge speichern.

Im Beispiel an der Kennedyallee können unter Berücksichtigung der Lage von Leitungen in einem circa 600 Meter langem Straßenabschnitt neun lange und vier kürzere Zisternenstränge mit unterschiedlichen Durchmessern aber einem einheitlichen Fassungsvermögen von je 225 m³ verlegt werden. Dies entspricht einer Gesamtzisternenstranglänge von 832 Metern und einem Speichervolumen von rund 3000 m³ Wasser.

Weitere potenzielle Bereiche für die Installation von Zisternen sind im Zuge der ausführlichen Planung zu definieren.

Reparaturen und Wartungen erfolgen über Revisionsschächte

Jede Zisterne benötigt einen Zugang für Revisionen. Dieser liegt über der Fahrbahndecke. Der genaue Standort entlang des Zisternenstrangs ist frei wählbar.

Zudem benötigt jede Zisternen den Anschluss an eine Pumpe, um Wasser in die Ringleitung zu befördern. Diese befindet sich samt eines Filters in einem Pumpenschacht, welcher sofern möglich, außerhalb der Fahrbahn gesetzt werden sollte, um besser erreichbar zu sein.

Google Earth / Stiftung Altes Neuland Frankfurt GNU

Profis zu dem Thema

Berliner Regenwasseragentur - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Institut für Siedlungswasserwirtschaft Bereich Siedlungsentwässerung - Technische Universität Kaiserslautern Institut Wasser Infrastruktur Ressourcen Fachgebiete Siedlungswasserwirtschaft - Technische Universität Berlin Institut für Bauingenieurwesen FG Siedlungswasserwirtschaft

Die Entwässerung von Gebäuden und überdachten Flächen spielt in Frankfurt eine große Rolle: Für Gebäudebesitzer mit großen Flächen ist der Anschluss an die Regenwasser-Zisternen der Frankfurter Brücken attraktiv

Derzeit ist der monetäre Anreiz, sein Grundstück zu entsiegeln oder sein Dach zu begrünen, um Niederschlags-Wassergebühren zu sparen, eher gering: Nur 50 Cent pro Quadratmeter und Jahr kosten versiegelte Grundstückflächen den Besitzer einer Liegenschaft (Stand 2021).

Das bedeutet beispielsweise für einen Baumarkt mit einer Dachfläche von 6.000 m² eine Zahlung von 3.000 € pro Jahr für das Auffangen des Regenwassers auf dem Dach. Kein Problem für einen Baumarkt. Das zahlt man lieber, als in eine deutlich kosten- und pflegeintensivere Dachbegrünung zu investieren.

Das Dach-Regenwasser hingegen in eine Zisterne in der Straße abzuleiten, ist da schon viel attraktiver, vor allem, wenn die Kosten für die einzig wichtige Investition dazu von der Betreibergesellschaft der Brücken übernommen wird: die Trennung von Schmutzwasserleitungen und Regenwasserrohren auf dem Grundstück oder an dem Gebäude.

Hat man als Besitzer und/oder Mieter diese Baumaßnahme einmal erduldet, lassen sich tausende von Euro sparen und man hat gleichzeitig als Unternehmen etwas Gutes für die Stadt getan – ein Marketingeffekt for free!

Ein 6.000 Quadratmeter großer Baumarkt mit entsprechendem Parkplatz kann rund 70.000 Euro über zehn Jahren hinweg sparen - und seinen Kunden beim Parken deutlich mehr Komfort bieten

Für den Beispielbaumarkt mit 6.000 m2 Dachfläche bedeutet die Anschlussmöglichkeit an die Brücken-Zisternen nicht nur 30.000 € auf 10 Jahre ersparte Kosten: Vielmehr kommt auch noch das Angebot der Brückengesellschaft hinzu, den Baumarkt-Parkplatz mit Photovoltaik-Überdachungen auszustatten, deren Regenwasser ebenfalls in die Zisternen fließen kann.

Bei einem Parkplatz von z.B. 8.000 Quadratmetern Fläche sind dies Einsparungen von weiteren 40.000 € auf 10 Jahre. Damit fängt es langsam an, auch für einen großen Baumarkt attraktiv zu werden.

Zudem werden durch die Parkplatzüberdachungen die Fahrzeuge und Einkäufe der Baumarkt-Kunden vor Regen und Schnee geschützt, und im Sommer müssen Kunden nicht mehr in glühend heiße Fahrzeuge steigen – eine echte Kundenbindungsaktion für alle Unternehmen, die mitmachen.

Bei einem Parkplatz von z.B. 8.000 Quadratmetern Fläche sind dies Einsparungen von weiteren 40.000 € auf 10 Jahre. Damit fängt es langsam an, auch für einen großen Baumarkt attraktiv zu werden.

Zudem werden durch die Parkplatzüberdachungen die Fahrzeuge und Einkäufe der Baumarkt-Kunden vor Regen und Schnee geschützt und müssen im Sommer nicht mehr in glühend heiße Fahrzeuge steigen – eine echte Kundenbindungsaktion für alle Unternehmen, die mitmachen.

Entlang der Brücken kommen in Frankfurt Dachflächen und überdachte Parkplatzflächen von ungefähr 1,2 Mio. m² für Regenwasserernte in Frage

Gebäude in öffentlicher oder semiöffentlicher Hand und Firmengebäude mit über 1000 Quadratmetern Dachfläche entlang der Brückenstrecke wurden hierbei berücksichtigt. Wo möglich wurden zudem Parkplatzflächen identifiziert, die überdacht werden können, um Regenwasser zu sammeln und Photovoltaikanlagen aufzustellen.

Auf diesen Dachflächen entlang der Brücke können circa 625.000 m³ Regenwasser pro Jahr aufgefangen werden

Basierend auf einer durchschnittlichen Niederschlagsmenge von
650 l/(m² x a) in Frankfurt, kann die potenzielle Regenernte auf 520 l/(m² x a) geschätzt werden. Folglich können bis zu rund 625.000 m³/a Regenwasser aufgefangen werden.

Einige der Dach- und Parkplatzflächen dürften aus verschiedenen Gründen nicht nutzbar sein, zum Beispiel weil die Eigentümer nicht zustimmen oder weil Stoffe auf den Dächern sind, die für Gießwasser schädlich sind – insbesondere Klebstoffe bei Bitumendächern sind eine häufig vorkommende Schadstoffquelle.

Entsprechend dürfte sich die theoretisch verfügbare Dachfläche reduzieren. Jedoch selbst bei einer Reduktion von rund 1,2 Mio. auf ca. 1 Millionen m² würde sich der Bewässerungsbedarf von 600.000 m³ Wasser für die neu entstehenden und zu vitalisierenden Grünflächen in Frankfurt allein durch das Regenwasser dieser verbleibenden Dachflächen abdecken lassen.

Das Prinzip der Regenwasserernte mit Speicherung in Zisternen kann auch unabhängig von den Brücken bei Gebäuden mit großen Dachflächen angewandt werden - zum Beispiel am Frankfurter Hauptbahnhof: Dessen Vorplatz könnte mit seinem Dachregenwasser üppig bepflanzt werden.

Auch die Brückenfläche muss entwässert werden: Abzüglich Verdunstung können dort ca. 500.000 m³ Regenwasser geerntet und zum Teil direkt genutzt werden

Bei Regen dient die wasserführende Schicht unter den Brückenbeeten, die sogenannte Retentionsschicht, der Entwässerung. Ein Großteil der Fahrbahn sowie alle nicht begrünten Dächer von Gebäuden auf den Brücken können als versiegelte Flächen angesehen werden. Von diesen Flächen fließt ein Großteil der Niederschläge über besagte Retentionsschicht durch Fallleitungen an den Brückensäulen in Richtung Boden. Das Regenwasser, welches auf die Fußwege der Brücke fällt, wird in die Grünflächen auf den Brücken entwässert. So verbleibt ein Teil des Regenwassers in den Beeten und steht dort den Pflanzen direkt zur Verfügung.

Durch die Brücken überbaute Straßen sind nicht mehr unmittelbar dem Regen ausgesetzt. Im Fall von Regenereignissen wird dadurch die Belastung der städtischen Kanalisation vermindert. Ist die Niederschlagslast auf den Brücken extrem hoch, erfolgt allerdings auch von dort über die Brückenschulter eine Ableitung des Regenwasser rechts und links direkt auf die Straße und gelangt bei solchen Extremwetterereignissen in Teilen dennoch in die Kanalisation.

Die Entwässerung der Brückenfahrbahn erfolgt über Mittelgrünstreifen

Regen, der auf die Fahrbahnen der Brücken fällt, wird zur Mitte hin geleitet, wo er in dem Grünmittelstreifen versickert bzw. weiter in die Retentionsschicht abgeleitet wird. Dieser Grünstreifen befindet sich über das gesamte Brückennetz hinweg in der Fahrbahnmitte - überall wo es die Verkehrsführung zulässt.

Zum Teil wird der von den Brücken abgeleitete Regen direkt vor Ort für die Bewässerung von Grün verwendet

Niederschlagswasser wird von der Retentionsschicht bei voller Sättigung unmittelbar in die Zisternen unter den Straßen geleitet. Die Zisternen wiederum bewässern zum einen bei Bedarf das Grün direkt an der Brücke; aber sobald sie voll sind, geben sie ihr Wasser auch an die Ringleitung ab, die es dann zu größeren Speicherorten transportiert.

In Gebieten mit ausreichend Platz neben den Straßen - meist außerhalb des Stadtkerns kann auch direkt in Mulden am Straßenrand versickert werden. Wo weder eine Zisterne vor Ort vorhanden ist noch eine Versickerung möglich ist, erfolgt weiterhin eine Ableitung in die bestehende Kanalisation.

Fazit: Durch die Frankfurter Brücken wird die Regenwasserernte in der Stadt in größerem Maßstab möglich

Rund 35 Millionen Kubikmeter Regenwasser werden jährlich über die Mischwasser-Kanalisation via Kläranlagen in den Main geleitet. Ziel ist es, so viel wie möglich davon aufzufangen und wieder zu nutzen. Die Frankfurter Brücken sind wie ein Bypass parallel zur Mischwasser-Kanalisation: Von angrenzenden Dächern kann Regenwasser eingesammelt, in Zisternen zwischengespeichert und zum Endspeicherort gebracht werden.

Ein solcher „Bypass“ könnte auch in anderen Stadtteilen mit zahlreichen großen Dachflächen installiert werden. Das Infrastrukturmodell der Frankfurter Brücken für Regenwasserernte ist ein wichtiger Schritt, um Frankfurt vom Wasserimport des Umlandes unabhängiger zu machen und Starkregenereignisse abzufangen und für die Bewässerung in Trockenphasen zurückzuhalten.

Das Ziel die Stadt wappnen

Die Wasserverteilung mit Brücken-Ringleitung

Grundwasser aus Baugruben sollte genutzt werden

Wasser durch Versickerung im Boden speichern

Die Stadt der Zukunft verschwendet kein Wasser

Entsiegelung der Innenstadt

Vitalisierung des Stadtgrüns

Die grüne Zukunftsmetropole