Schätzung des Oberflächenabflusses von Außengebieten

Neben den Wassermengen, die bei Niederschlag auf die kanalisierten Flächen fallen, sind auch Zuflüsse von nicht kanalisierten Flächen zu berücksichtigen, die aber in Teileinzugsgebieten der Kanalisation liegen. Dabei handelt es sich um sog. Außengebiete deren Abflüsse

1. flächig und/oder

2. in zeitweise trockenfallenden mehr oder weniger sichtbaren Gräben und/oder

3. als Gewässer mit ständiger Wasserführung

direkt in die Kanalisation eingebunden sind oder über eine kanalisierte eingebundene Fläche indirekt in die Kanalisation gelangen.

Diese Zuflüsse sind natürlich zusätzlich bei der Kanaldimensionierung zu berücksichtigen, weil sie die Ergebnisse der Hydraulik einer Kanalisation erheblich beeinflussen können.

Bei den Abflüssen nach Pos. 2 und 3 handelt es sich in aller Regel um Gewässer II. Ordnung für die die jeweiligen Gemeinden zuständig sind.

Nach dem  DWA-Regelwerk A 118 “ Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen“ vom Mai 2006 und auch schon seit der Fassung von 1999 gilt:

Das Zusammenwirken größerer unbebauter Außengebiete mit kanalisierten Einzugsgebieten bedarf wegen des unterschiedlichen Abflussverhaltens und unterschiedlicher maßgeblicher Regenereignisse generell einer gesonderten Betrachtung.

Diese Abflüsse sind meist nur aufwändig zu messen und sollten daher wenigstens geschätzt und abgewogen werden.

Allerdings gibt es für Schätzungen von Abflüssen aus kleineren Außengebieten nur wenig Anhaltspunkte.

Indizien für Abflüsse bilden Grabenerosionen und Kalkulationen des Abflusses nach Manning-Strickler.

Prinzipiell kann man davon ausgehen, dass Gräben durch Erosion maximaler Abflüsse zustande gekommen sind.

Frische Erosionsmarken weisen auf aktuelle Belastungen hin.

Vermessung als Grundlage für die Kalkulation des Oberflächenabflusses aus Außengebieten

Im Fall der Vermessung des Grabenprofiles und -gefälles (1 %) im Rahmen eines Gerichtsgutachtens entwässert der im Foto dargestellte Graben ein Einzugsgebiet von ca. 1,5 km² bzw. 150 ha.

Im Ergebnis der Kalkulation könnte ein Extremabfluss von ca. 3 m³/s irgendwann dieses Grabenprofil geschaffen haben, d. h. das Wasser erreicht im dargestellten Foto dann die Geländeoberkante.

Da es sich nun nicht um ein Mittelgebirge und nicht um Flachland handelt, wurde nach Abwägung eine Abflussspende von 10 l/sha angenommen.

Bekanntgeworden sind Größtabflüsse von bis zu 2-3 m³/s km² bzw. 20-30 l/s ha. Dabei gilt der kleinere Wert für Mittelgebirgsregen, der größere für Hochgebirgsregen. Im Flachland sind Größt-Regenabflüsse aus Außengebieten bis herunter zu 1-5 l/s ha zu erwarten. Grundsätzlich gilt: Die Abflußspende eines Regens sinkt mit der Größe des Einzugsgebietes, sie sinkt mit dem Bewuchs und der Bodendurchlässigkeit und Unebenheit, und sie steigt mit sinkender Temperatur und zunehmender Neigung der Geländeoberfläche im Einzugsgebiet. Die stärksten Abflüsse in unbebauten Gebieten ergeben sich, wenn Regen auf gefrorenen Boden fällt und, nahezu ohne zu versickern, oberirdisch abfließt [424]“  Aus dem ATV-Handbuch „Planung der Kanalisation“ , Ernst & Sohn Verlag, 4. Auflage 1994

Bach im weiteren Verlauf

Bei Berücksichtigung des spezifischen Größtabflusses von 10 l/sha wäre in diesem Beispiel kalkulatorisch mit einer Wassertiefe von 35 cm und 1,5 m³/s zu rechnen.

Bei erheblichen Fremdzuflüssen empfiehlt sich eine Abflussmessung in Verbindung mit einer Niederschlagsmessung über einen Zeitraum von wenigstens einem Jahr.

Interessant ist auch der Arbeitsbericht der DWA-Arbeitsgruppe ES- 2.6 „Abfluss- und Schmutzfrachtsimulation“ von 2008 „Abflüsse aus Außengebieten“ KA 2008 Nr.8. S. 850-859.

Hier wird u. a. eine Veröffentlichung von Forster/Keller/Rickenmann und Röthlisberger in der Schweizerischen Zeitschrift für das Forstwesen, „Hochwasser“ 1994 zitiert:

voralpines Einzugsgebiet < 1 km²:

  • 35% Waldanteil max. 70 l/s ha
  • 97% Waldanteil max. 30 l/s ha

Die Werte stammen aus einer Messreihe von 1902 bis 1993.

KLEIN, B.; Schumann A.H.; Pahlow, M. werten „Extreme Hochwasserereignisse an deutschen Talsperren“ (Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 50. Jg. H.4 2006, S. 162 – 168) für Einzugsgebiete eher oberhalb von 1 km² u. a. mit folgenden Ergebnissen aus:

  • Im untersuchten Wertebereiches ist es so, dass mit zunehmender Größe des Einzugsgebietes die Abflussspende Hq90% sinkt.
  • In dem Bereich ist die Funktion einer Gerade im doppelt logarithmischen Koordinatensystem, die aber nach WUNDT  bei < 1 km² abgemindert werden sollte.
  • Über die Größe der Abminderung gibt WUNDT keine Empfehlungen.

Wenn man annimmt,

  • dass in Einzugsgebieten < 1 km² wenigstens 13.000…14.000 l/skm² als 90 % Extrem abfließen können und
  • dass dieser Betrag – im Mittel 13.500 l/skm² im Bereich < 1 km² – konstant bleibt,

so folgt unter diesen Bedingungen als Anhaltspunkt ein Extremabfluss von 135 l/sha.

Bei der Bewertung der Abflüsse aus Außengebieten ist zu prüfen, ob Bemessungsregeln relevant sein könnten, die für Fließgewässer II. Ordnung gelten.

Oft werden derartige Abflüsse auch nach einem Niederschlags-Abflussmodell kalkuliert, wobei in der Regel ein HQ 100 bzw. ein Niederschlag anzusetzen ist, der aller hundert Jahren nur einmal zu erwarten ist.

Fließgewässer sind auch Gewässer, die nur zeitweise Wasser führen!

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