Überflutungsschäden durch mangelhafte Einlaufbauwerke

Schadloses Ableiten von Niederschlagswasser, das oberflächlich von zumeist unbefestigten Flächen abfließt und in Kanälen weitergeleitet wird

Inhalt

  1. Ungeeignete “Einlaufbauwerke”
  2. Ohne Kontrolle und Wartung sind auch die besten Konstruktionen wertlos
  3. In Dresden übliche Kontrolle und Wartung
  4. Einlaufbauwerk für extreme Anforderungen
  5. Variante eines Einlaufbauwerkes mit geradem Sandfang und naturnahem Ausbau
  6. Variante eines Einlaufbauwerkes mit rundem Sandfang und naturnahem Ausbau
  7. Im Harz realisierte Lösungen robuster Einlaufbauwerke nur mit Handrechen
  8. Vorteilhafte Neigung des Rechens eines Einlaufbauwerkes
  9. Funktionierendes Einlaufbauwerk unmittelbar nach einer Flutung
  10. Zusammenfassung
  11. Weitere Quellen

Oberflächlich ablaufendes Niederschlagswasser kann zunächst in Gräben gesammelt und dann in Kanälen abgeleitet werden.

Bei den Kanälen kann es sich um Mischwasserkanäle oder auch um reine Regenwasserkanäle handeln.

Je nach Regenintensität, Geländebeschaffenheit und Grabenpflege kann das in Gräben ablaufende Niederschlagswasser erhebliche Mengen an Schlamm, Sand, Geröll und Rechengut mit sich führen.

Gelangen derartige Stoffe in Kanalsysteme, sind Ablagerungen in den Kanalsystemen (Sand, Geröll) wahrscheinlich, die dann sekundär zu Verstopfungen führen können.

Die Verstopfung des Kanals kann neben erhöhten Betriebsaufwendungen bei der Kanalreinigung dazu führen, dass das Wasser im Kanal zurückstaut, sich dann oberflächlich seinen Überschwemmungsweg sucht und ggf. Schäden verursacht, sollte z. B. im Überflutungsweg ein Haus stehen.

Weiterhin können mitgerissene Äste, Zweige und sonstige Fremdkörper bereits den Schachteinlauf verstopfen, so dass das Wasser gar nicht erst in ausreichendem Maße in den Kanal gelangen kann.

Zwischen den Entwässerungsgräben, die zumeist nur zeitweise Wasser führen und dem anschließenden Kanal werden also sog. Einlaufbauwerke vorgeschaltet, deren Aufgabe es ist, Niederschlagswasser im Kanal schadlos abzuleiten.

Im Folgenden werden einige ausgewählte nicht bewährte und bewährte Bauweisen von Einlaufbauwerken vorgestellt und z. T. erörtert.

1. Ungeeignete “Einlaufbauwerke”

Ungeeignete “Einlaufbauwerke” (Verbindungen zwischen Graben und Kanal) veranschaulichen die Fotos 1-3.

Foto 1: Die Erfahrung zeigt, dass derartige Einläufe zur Entwässerung von Gräben sehr schnell verstopfen.

Foto 2: Ungeeigneter Einlauf für oberflächlich ablaufendes Wasser über unbefestigtes Gelände.

Foto 3: Rechen eines Einlaufbauwerkes mit unnötiger Rückstauwirkung

Für alle diese 3 Beispiele gilt, dass der freie Querschnitt recht gering ist und dass schon eine z. B. geringe Laubmenge genügt,  um den Einlauf zu verstopfen.

Im Falle des Beispiels im Foto 3 engt zudem der Rechen im unbelegten Zustand den freien Querschnitt erheblich ein, so dass es schon aus diesem Grund zu einem Rückstau kommen dürfte.

Foto 4: Einsatz der Feuerwehr von Eppelborn bei der Reinigung eines unzweckmäßig konstruierten Einlaufbauwerkes.

Das Foto 4 zeigt eindrücklich, dass auch dieser Einlauf nicht sonderlich zweckmäßig konstruiert wurde und dass es notwendig war, diese Konstruktion sofort nach dem Regen freizulegen. (Das Foto 4 wurde übrigens von der Eppelborner Feuerwehr aufgenommen und mit freundlicher Genehmigung der Eppelborner Feuerwehr durch den Pressesprecher Herrn Frank Recktenwald am 06.02.2012 für diese Seite zugelassen.)

Je nach Art des unbefestigten Einzugsgebietes der Gräben sind neben der Handrechenanlage zusätzliche Sand- und ggf. auch Geröllfänge erforderlich.

2. Ohne Kontrolle und Wartung sind auch die besten Konstruktionen wertlos

Alle derartigen Anlagen – auch die besten unter ihnen – sind wirkungslos, wenn sie nicht einer regelmäßigen Kontrolle und Wartung unterliegen.

Über die Kontrolle und Wartung derartiger Anlagen sollte Buch geführt werden, damit im Überflutungsfall mit Folgeschäden der Regenwasserbeseitigungspflichtige jederzeit nachweisen kann, dass er seinen betrieblichen Pflichten mit der erforderlichen Sorgfalt nachgekommen ist.

Sicher sollten Anwohner einen verstopften Rechen reinigen dürfen, sofern sie seine Verstopfung bemerken und dieser auch gefahrlos zu reinigen ist.

Aber dazu  könnten Fachanwälte für Verwaltungsrecht andere Auffassungen erstreiten (oder müssen) bzw. den Beitrag kommentieren.

Während oder nach starken Regenfällen (je nach Intensität) ist eine sofortige Kontrolle bzw. eine ggf. sofortige Reinigung derartiger Anlagen notwendig, weil die Erfahrung zeigt, dass nach Benutzung eines Handrechens dieser meist auch mit Rechengut belegt ist.

Die Aufgabe der Reinigung besteht oft in der Beseitigung von Rechengut vom Rechen und ggf. in der Reinigung der Geröll- bzw. Sandfänge, wenn diese vorhanden sind.

Sofern es sich bei dem Einlaufbauwerk um eine Anlage der Straßenentwässerung handelt, dürfte (vorbehaltlich einer verwaltungsrechtlichen Würdigung und der Einzelfalluntersuchung) wohl gelten:

Die Reinigung von zur Straße gehörenden Regenwasserabläufen und Sinkkästen ist bundesrechtlich (§ 54 Abs. 1 Satz 1 Nr. 2, Abs. 2 WHG 2010) dem Regime der Abwasserbeseitigung zugewiesen, weil diese Einrichtungen dem Sammeln und Fortleiten des im Bereich der befestigten Straßenflächen anfallenden Niederschlagswassers dienen. Die Bestimmung der zur Erfüllung dieser Aufgabe verpflichteten juristischen Person des öffentlichen Rechts oder eines anderen Abwasserbeseitigungspflichtigen obliegt dem Landesrecht (§ 56 Satz 1 und 2 WHG 2010).”

Quelle: Beschluss  BVerwG 9 B 99.10, OVG 1 L 13/09 vom 21. Juli 2011

3. In Dresden übliche Kontrolle und Wartung

Nach einer Information des Abteilungsleiters Herrn Mebus im Straßen- u. Tiefbauamt Dresden gelten in Dresden folgende Regeln für die Reinigung und Inspektion von Einlaufbauwerken, für Kanäle und Schächte der Straßenentwässerung.

Straßengräben:

  • Das Mähen von Straßengräben beauftragt das STA Dresden 2-mal jährlich.

Für Einlaufbauwerke (Bauwerke mit Rechen zum Schutz der dann folgenden Verrohrung) gilt:

  • Einlaufbauwerke für eine Vorflut sind jährlich 2-mal zu reinigen bzw. zu inspizieren.
  • Zusätzlich erfolgt dies kurzfristig bei einer Unwetterwarnung und danach.

Kanäle und Schächte der Straßenentwässerung:

  • Kanäle der Straßenentwässerung und Schächte werden alle 5 Jahre inspiziert, was mit einer Reinigung verbunden ist.

4. Einlaufbauwerk für extreme Anforderungen

Ein Konstruktionsvorschlag für derartige Bauwerke – hier in der folgenden Abbildung wohl eher für den Einsatz im Gebirge vorgesehen – ist der Abbildung  1 zu entnehmen.

(In der neuen ATV-DVWK-A 157 von 2000 findet man nur noch schematische Darstellungen.)

Abbildung 1: Einlaufbauwerk mit Geröll- und Sandfang nach ATV-Regelwerk A 241 vom Juni 1978

5. Variante eines Einlaufbauwerkes mit geradem Sandfang und naturnahem Ausbau

Der Entwurf vom Juni 1996 zur ATV-A 241 enthält zwei interessante naturnahe Varianten. Siehe hierzu die Abbildungen 2 und 3.

Weitere  Schnitte zu allen hier dargestellten Formen von Einlaufbauwerken findet man u. a. auch in der in diesem Beitrag angegebenen Literatur.

Abbildung 2: Einlaufbauwerk in naturnahem Ausbau nach dem Entwurf der ATV-A 241 vom Juni 1996

 

Abbildung 3: Einlaufbauwerk in naturnahem Ausbau nach dem Entwurf der ATV-A 241 vom Juni 1996

6. Variante eines Einlaufbauwerkes mit rundem Sandfang und naturnahem Ausbau

Abbildung 4: Einlaufbauwerk in naturnahem Ausbau nach dem Entwurf der ATV-A 241 vom Juni 1996

Abbildung 5: Einlaufbauwerk in naturnahem Ausbau nach dem Entwurf der ATV-A 241 vom Juni 1996

7. Im Harz realisierte Lösungen robuster Einlaufbauwerke nur mit Handrechen

Foto 5: Einlaufbauwerk ohne Geröll und Sandfang in solider Qualität auf dem Brocken (Harz)

 

Foto 6: weiteres Einlaufbauwerk ohne Geröll und Sandfang in solider Qualität auf dem Brocken (Harz)

Im konkreten Fall der Fotos 5 und 6 war augenscheinlich kein Sand und Geröllfang notwendig.

Wie man erkennt, gibt es zur Konstruktion und Ausführung von Einlaufbauwerken recht fundierte Anforderungen und manche bewährte Lösung.

Anhand der Fotos 5 und 6 sind Prinzipien und Merkmale leistungsfähiger Einlaufbauwerke – in diesen Fällen ohne Sand- und Geröllfang – zu erkennen:

  1. Der Rechenfläche ist deutlich größer als der Rohrquerschnitt des abgehenden Kanals.
  2. Der Rechen befindet sich in einem gehörigen Abstand zum Kanaleinlauf und ist dem Kanal nicht unmittelbar vorgesetzt, wie z. B. fälschlich auf Foto 3 zu sehen. Bei dem Rechen nach auf Foto 3 wird außerdem der Einströmverlust hinter dem Rechen verschlechtert. Dies führt zu einem zusätzlichen Leistungsrückgang und einem sonst vermeidbaren zusätzlichen Aufstau. Zudem zählt der Rechen in Foto 3 auf Grund seines Stababstandes von << 4 cm  zu einem Feinrechen, der im Regenfall erfahrungsgemäß ständig gereinigt werden muss.
  3. Der freie Querschnitt eines Rechens muss deutlich größer sein als die Kanalquerschnittsfläche.
  4. Zwischen Rechen und Kanal befindet sich ein Betonschacht.
  5. Der Rechen selbst ist aus verzinktem Bandeisen gefertigt, dessen schmale Seite vom Wasser angeströmt wird.
  6. Das Wasser kann im Belegungsfall oder bei extremen Wasseranfall den Rechen wenigstens teilweise auch von oben fluten.
  7. Die Rechenneigung ist so gewählt, dass sie eine manuelle Reinigung erleichtert.
  8. Der Einlaufbereich ist befestigt. Hier gepflastert.

Zu der Bedeutung des freien Querschnittes noch einige Überlegungen:

Vergleiche dazu Abbildung 6. Die Notwendigkeit eines großzügig bemessenen freien Rechnerquerschnittes wird verständlich, wenn man sich den Prozess der Rechenbelegung bei einem Wasserstand von z. B. nur 10 cm im Graben vorstellt. Eine Handvoll  Laub genügt schon, um einen Rechen nach  Foto 3 im Einlaufbereich sofort zu belegen. Damit kommt es schon nach kurzer Niederschlagszeit zu einem Rückgang der Leistungsfähigkeit des Rechens um ca. 50 %!

Die Folge ist, dass der Rechen selbst zur Verstopfungsursache des Kanals wird, sollte er doch den Kanal vor innerlicher Verstopfung schützen.

Rechenbetreiber, die dies vermeiden wollen, müssen also für leistungsfähige wartungsarme Rechenanlagen in Einlaufbauwerke sorgen:

  • Rechenneigung: 1: 3  (siehe Punkt 8 )
  • Abstände der Flacheisen: 4…10 cm
    (je kleiner die Abstände, desto größer ist die Verstopfungsgefahr eines Handrechens
  • Rechen deutlich breiter als der Grabenquerschnitt (z. B. Abbildung 6)
  • freier Rechendurchgang deutlich breiter als die Querschnittsfläche des abgehenden Kanals -
    (z. B. Abbildung 4 und 5)

8. Vorteilhafte Neigung des Rechens

Handrechen waren früher in kleinen Kläranlagen häufig im Einsatz  (siehe Abbildung 6).

Hier hat sich ein Rechengefälle von 1 : 3 bewährt. Das hat den Vorteil einer größeren wirksamen Rechenoberfläche und einer leichteren Bedienbarkeit.

Vergleicht man die Rechenneigungen, so fällt auf, dass die Neigungen der Rechen nach dem Regelwerk und nach Foto 5 und 6 deutlich steiler und deshalb möglicherweise nachteiliger als die flacheren in der Abwasserbehandlung bewährten Handrechenneigungen sind.

Eine Rechenneigung von 1 : 3 erscheint vorteilhafter, als jene im Regelwerk dargestellte deutlich steilere Neigung!

Ich würde – wenn im Einzelfall möglich abweichend vom Regelwerk  – eine Rechenneigung von 1 : 3 wählen, da die geringe Neigung von 1 : 3 die genannten Vorteile verspricht.

Je flacher die Rechenneigung, desto länger könnte es wohl dauern, bis der Rechen mit Rechengut belegt ist und wieder gereinigt werden muss. D. h. ein flacher Handrechen – und wenn möglich zudem deutlich breiterer Rechen – bleibt länger betriebsbereit.

Da die Reinigung der Rechen jedes mal eine Aktion ist, d. h. der für die Reinigung des Rechens zuständige Mitarbeiter des Entwässerungsbetriebes oder der Kommune steht ja nicht ständig neben dem Rechen, bringt eine flachere und breitere Dimensionierung der Rechenfläche langfristig sicher manche zusätzlichen Vorteile.

Abbildung 6: Rechen für Handbedienung nach Gruhler, J.F. (Abwasserbehandlung, 2. Lehrbrief Berlin 1975, S. 64)

Randolf nennt eine Rechenneigung von 20…25° gegen die Horizontale (Randolf, Kanalisation und Abwasserbehandlung, VEB Verlag für Bauwesen Berlin, 1974,  S. 173).

1 : 3 sind 18°, 1 : 2,7 sind ca. 20° und 1 : 2,1 sind ca. 25°.

Wenn es möglich und notwendig ist, kann man den Rechen auch deutlich breiter als das Gerinne planen. Vergleiche Abbildung 6.

9. Funktionierendes Einlaufbauwerk unmittelbar nach einer Flutung

Foto 7: Überflutungen und kleine Erdrutsche in Ettenheim am 15. Juli 2009

Das Foto 7 veranschaulicht die Überflutung des Rechens im Belegungsfall oder bei extremen Wasseranfall wenigstens teilweise auch von oben.

Das der Rechen nun die Überflutung nicht verhindert, mag an anderen Ursachen liegen.

Auf jeden Fall hat der Rechen den Kanal vor Rechengut (u. a. PVC-Rohr) geschützt und zudem seine Leistungsfähigkeit und Funktion behalten.

(Bildquelle für Foto7:  Badische Zeitung; Artikel:  Überflutungen und kleine Erdrutsche in Ettenheim )

10. Zusammenfassung

  • Wird ein Graben an einen Kanal angeschlossen, so ist dazwischen in aller Regel ein Einlaufbauwerk erforderlich. Dann nämlich unbedingt, wenn die Gefahr besteht, dass bei Niederschlag bzw. Schneeschmelze Rechengut, Schlamm, Sand und/oder Geröll in den Kanal gespült werden könnte.
  • Auf die bewährten Konstruktionsvorschläge in Abbildung 1-4 bzw. in Foto 5 und 6 sollte in solchen Fällen zurückgegriffen werden.
  • Die Kontrolle und Reinigung der Einlaufbauwerke sollte schriftlich eindeutig nachgewiesen werden können. Die in Dresden übliche Verfahrensweise hat sich bewährt und kann empfohlen werden.

Die Bewertung des Einlaufbauwerkes ist weniger relevant, wenn der strittige Kanäle und Gräben als Gewässer II. Ordnung klassifiziert wird. Das ist deshalb nicht der Fall, weil dann der dem Graben folgende Kanal zumeist einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisen würde (z. B. Abfluss nach HQ100) und weil er damit weniger verstopfungsanfällig wäre. Notwendig sind hier Einzelfalluntersuchungen.

 

Uwe Halbach
ö.b.u.v. Sachverständiger für Abwasserbeseitigung
Dipl-Ing. (FH) & Diplomvolkswirt

11. Weitere Quellen:

Siehe auch:

5 Kommentare

  1. 1
    arkus Kohler sagt:

    Da habe Sie sich ja enorm viel Arbeit gemacht, bei diesem Artikel. vielen Dank dafür. Ich glaube, so etwas Ähnliches hat auch die Überflutung damals bei uns in Vohburg verursacht.

  2. 2
    Dipl.-Ing. (FH) Uwe Halbach sagt:

    Sehr geehrte Frau Freisleben,

    vielen Dank für den Hinweis. Sicher ist die Umgestaltung des Geländes durch die industrielle Landwirtschaft eine wesentliche Ursache für Überflutungen durch oberflächlich ablaufendes Niederschlagswasser und wenn wir annehmen, dass die Landwirtschaft zu 75 % für den Export produziert (vergleiche Reichholf, J.H., Der Tanz um das goldene Kalb, Der Ökokolonialismus Europas, Verlag Klaus Wagenbach Berlin,1. Auflage 2006), dann könnten anderenfalls auf 75 % der Nutzflächen Bäume wachsen, die ja bekanntlich Überflutungen durch oberflächlich ablaufendes Niederschlagswasser reduzieren.

    Die unnötige Überproduktion der Landwirtschaft ist endgültig wohl nur nur philosophisch zuverstehen und zubewerten.

    Andererseits beobachte ich verstärkt, dass Ministerien umfangreiche Projekte fördern, welche auch die Schadwirkung oberflächlich ablaufenden Wasser ausschließen oder minimieren sollen (z.B.: Land Sachsen-Anhalt).

    Mit freundlichen Grüßen

    U. Halbach

  3. 3
    Dipl.-Ing. (FH) Uwe Halbach sagt:

    @König, Gerald
    Vielen Dank für die wertvolle und nachvollziehbare Ergänzung aus Thüringen!

  4. 4
    König, Gerald sagt:

    Sehr geehrte Damen und Herren, wir haben vor etwa 30 Jahren einen geteilten Schrägrechen 1 : 3 in einem kleinen Bach geplant und eingebaut. Nachteil war, dass der Rechen (trotz Teilung) so schwer wurde, dass er nur mit Hilfe eines Laders o.ä. zu öffnen war. Inzwischen empfehlen wir deshalb in solchen Fällen beispielsweise abschließbare Nadelrechnen mit Rechenstäben aus Rundstahl. Man könnte die Rechen aber auch mit Windwerken ausstatten! In einem anderen Bach wurden alle Schrägrechen ausgebaut und durch eine automatische Rechenanlage ersetzt, weil die Unterhaltung innerhalb der Ortslage sonst nicht mehr beherrschbar war; es wird heute immer noch zuviel Unrat in die Fließgewässer verbracht oder seitlich gelagert, so dass es bei Hochwasser abschwemmt. Es sollten auch die hydraulischen Einlaufverluste durch Rechen nicht vernachlässigt werden. Bei HRB gibt es inzwischen räumliche Rechen (z.B. fünfseitig)ganz anderer Bauart, aber dafür braucht man Platz und die haben auch ihren Preis. Mit freundlichen Grüßen G. König aus Sondershausen

  5. 5
    M. Freisleben sagt:

    Sehr geehrter Herr Halbach,

    mangelhafte Einlaufbauwerke stehen m.E. am Ende der Überflutungsschäden. Ich halte die Landwirtschaft für einen der wichtigsten Verursacher von überschüssigem Oberflächenwasser. Der landwirtschaftliche Boden wird nicht mehr tiefgründig bearbeitet. Die Landmaschinen werden immer schwerer. Das Meliorationswesen existiert nicht mehr. Zurück geblieben sind oben liegende “Betonschichten”, die so verdichtet sind, dass sie keine größeren Wassermengen aufnehmen können. Seit ca. 2002 kann fast jeder große “Platzregen” zur Überschwemmung mutieren!? Alles hausgemacht – um so billig wie möglich zu produzieren.

    Mit freundlichen Grüßen
    M. Freisleben

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