Zukunftsfähige und resiliente Abwassernetze

Innovative Konzepte für die Abwassernetze von Morgen

Abwassernetze müssen klimaresilient, zukunftsfähig und wirtschaftlich tragfähig sein. Wir zeigen, wie Lösungen wie Schwammstädte oder Generalentwässerungspläne es möglich machen.

Wasser ist nicht nur Grundlage allen Lebens, sondern auch Basis für eine funktionierende Wirtschaft und damit ein wichtiger Standortfaktor – wie z. B. die Diskussionen um den Tesla-Standort Grünheide gezeigt haben.

Im Vergleich zum Energiebereich ist die öffentliche Aufmerksamkeit für die Wasser- und Abwasserwirtschaft jedoch gering. Hauptgrund hierfür ist: Sie funktioniert in Deutschland in aller Regel reibungslos. Damit das auch so bleibt, investiert die Wasserwirtschaft aktuell rund zehn Milliarden Euro jährlich. Doch viele Fachleute fordern eine deutliche Erhöhung der Investitionen.¹ Der Verband kommunaler Unternehmen (VKU) hat einen Investitionsbedarf von ca. 40 Milliarden Euro jährlich ermittelt. Denn viele Anlagen, Leitungen und Kanäle sind laut VKU am Ende ihrer Nutzungsdauer angekommen und müssen erneuert werden.

Damit verbunden sind eine Vielzahl an Faktoren und Herausforderungen:

Anpassung an Klimawandel

Die veränderten Bedingungen durch den Klimawandel stellen Kanalnetze vor neue Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Belastbarkeit. Es gilt, einerseits stärker ausgeprägte Dürrezeiten und andererseits häufiger auftretende Starkregenereignisse bewältigen zu können.

Das Schwammstadt-Konzept liefert hierfür neue, nachhaltige Ansätze. Die Kernidee des Konzepts ist es, Niederschlagswasser vor Ort zu sammeln bzw. zu versickern. Durch die Reduzierung von versiegelten Flächen entsteht bei Starkregen weniger Oberflächenabfluss. Dies entlastet das Kanalnetz, gleichzeitig erfolgt eine Anreicherung des Grundwassers vor Ort, das somit als Wasserreservoire für längere Dürreperioden zur Verfügung steht.

Wichtig in diesem Zusammenhang: Wasser wird nicht ver-, sondern gebraucht und nach seiner Nutzung wieder in den Wasserkreislauf zurückgeführt. Dieser verläuft zum größten Teil über Leitungen und Kanäle: Trinkwasser wird über TW-Leitungen zum Verbraucher transportiert, das gebrauchte Wasser (Abwasser) über Kanäle und Druckrohrleitungen vom Verbraucher zur Reinigungsanlage (Klärwerk) transportiert.

Auch Niederschlagswasser – aus heutiger Sicht zu Unrecht in der Kategorie Abwasser – wird meist über Kanäle zum Klärwerk verbracht. Für einen nachhaltigen Umgang mit Wasser gehört Niederschlagswasser künftig nicht mehr in die Kanäle, es sollte vielmehr als wertvolle Ressource zur Anreicherung des Grundwassers vor Ort betrachtet werden.

Regulatorische Anforderungen

Wasser ist essenziell, deshalb wird auch der Umgang mit Abwasser durch zahlreiche gesetzliche Vorgaben und Umweltvorschriften geregelt. Die Grundsätze der Abwasserbeseitigung sind im §55 des WHG enthalten. Außerdem hat praktisch jedes Bundesland seine eigenen Anforderungen, hinzu kommen Regelungen auf europäischer und kommunaler Ebene, etwa in Form der Ortsentwässerungssatzung. Während das Recht auf Zugang zu sauberem Wasser – anerkannt durch die Vollversammlung der Vereinten Nationen am 28.7.2010 – nicht einklagbar ist, haben die Regelungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie bindenden Charakter.

Kanalnetze müssen stets an geänderte oder neue Regularien angepasst werden. Derzeit bringt die EU-Kommunalabwasserrichtlinie neue Vorgaben auch für Kanalnetze mit sich, beispielsweise in Bezug auf Anforderungen an die Dichtheit und an den Zustand von Abwasserkanälen sowie Klimaanpassungspflichten.

Digitalisierung und neue Technologien

Smart Cities nutzen Sensoren, digitale Netzwerke und Datenanalysen für mehr Nachhaltigkeit und Aufenthaltsqualität. Als integraler Bestandteil von Städten müssen auch Kanalnetze hier integriert werden. Die modernen Technologien eröffnen die Chance eines Monitorings und damit der optimierten und flexibleren Ableitung von Abwasser und Niederschlagswasser. Zum Beispiel lassen sich Gründächer mit digitalen Wetterstationen verbinden, um die Retentionsräume auf den Dächern gezielt zu entleeren. Messeinrichtungen an teils schadstoffbelasteten Bereichen verhindern, dass verunreinigtes Niederschlagswasser in die Umwelt gerät.

Solche Abflusssteuerungen im Kanalnetz sind besonders wichtig, wenn innerhalb eines größeren Siedlungsgebietes häufig ungleichmäßige Niederschläge stattfinden. Durch die gezielte Steuerung lassen sich dann die Zuflüsse zur Kläranlage optimieren, bevor es zur Einleitung in Gewässer kommt. Die Integration der hierfür notwendigen Technologien ist jedoch oft nicht trivial, sondern erfordert kostenintensive und komplexe Umstellungen und entsprechendes Know-how.

Siedlungsentwicklung abbilden

Der Trend zur Urbanisierung ist ungebrochen. Diese Entwicklung muss auch das Kanalnetz abbilden. Neue Quartiere oder Industriegebiete erfordern den Ausbau bestehender Abwassernetze oder die Planung neuer. Gleichzeitig ist zu beachten, dass Kanäle in ländlichen Gebieten aufgrund des demografischen Wandels und einer damit einhergehenden Überdimensionierung dauerhaft zu geringen Abflüssen führen, die betriebliche Probleme verursachen. Entscheidend ist es, dabei langfristig zu denken. Denn aufgrund der langen Nutzungsdauer des Kanalnetzes haben Maßnahmen generationenübergreifende Auswirkungen.

Finanzierbarkeit sichern

Für die Instandhaltung und Erneuerung von Kanalnetzen sind erhebliche Investitionen nötig. Doch Wasser und Abwasser gehören zur unabdingbaren Grundversorgung. Als solche müssen sie für alle Bürgerinnen und Bürger bezahlbar bleiben. Deshalb sind die Priorisierung von Projekten auf Basis von Kosten-Nutzen-Analysen sowie eine intelligente Verknüpfung von Vorhaben für unterschiedliche Zielsetzungen (Instandhaltung, Klimawandelanpassung, Regularien etc.) entscheidend. Nur so lassen sich vorhandene Mittel optimal einsetzen.

Gute Basis: der Generalentwässerungsplan

Eine datenbasierte, umfassende Planung ist das A und O, um den zahlreichen Herausforderungen zu begegnen und die Abwasserinfrastruktur zukunftsfähig zu machen. Zentrales Instrument hierfür ist der Generalentwässerungsplan (GEP).

Im Rahmen eines GEP wird die Entwässerungssituation des Einzugsgebietes, also einer Kommune oder eines Zweckverbands, über 10 bis 15 Jahre hinweg betrachtet. Ziel eines GEP ist es, Schwachstellen im bestehenden Abwassernetz aufzuzeigen. Damit dient der GEP als Basis für die Definition und Priorisierung wirkungsvoller Sanierungs- und Anpassungsmaßnahmen und stellt sicher, dass Investitionen zielgerichtet eingesetzt werden.

Ausgangspunkt bei der Erstellung eines GEP sind aktuelle Daten des bestehenden Kanalnetzes und der Niederschläge, wie sie der Deutsche Wetterdienst (DWD) regelmäßig veröffentlicht.²

Um zu ermitteln, ob das bestehende Abwassernetz auch für die kommende Dekade hydraulisch noch ausreichend ist, werden Prognoseflächen in den GEP integriert.

Einige Kommunen und Verbände haben auch bereits erkannt, welche Bedeutung es hat, das Niederschlagswasser vor Ort zu bewirtschaften anstatt es – wie bisher – schnell abzuleiten. Bei der Schmutzfrachtsimulation wird die gesamte Entlastungsfracht eines Entwässerungssystems bemessen. Durch gezielte Maßnahmen im bestehenden Kanalnetz, aber auch durch Umgestaltung der Mischwassersysteme mit einer Trennung in Schmutz- und Niederschlagswasser, kann die Ableitung von Überläufen in ein Gewässer verringert werden. Lokale Regenwasserbewirtschaftung verbessert damit die Qualität der Oberflächengewässer und reduziert die Abwassermenge, die am Klärwerk ankommt.

Partner für alle Belange rund um Abwasser und Niederschlagswasser

Mit ausgeprägter Expertise und langjähriger Erfahrung unterstützt AFRY Kommunen, Abwasserzweckverbände und alle anderen Betreiber von Kanalnetzen umfassend dabei, ihre Kanalnetze resilient und zukunftssicher zu gestalten. Das reicht von der Erstellung eines GEP über die Erarbeitung von Kanalsanierungsmaßnahmen und Lösungen nach dem Schwammstadt-Konzept bis zu deren Realisierung. AFRY erstellt hydrodynamische Kanalnetzberechnungen und hydrologische Gutachten, Niederschlags-Abfluss-Simulationen und Starkregen-Risikoanalysen und übernimmt Einleitungsnachweise. Für optimale und nachhaltige Lösungen arbeiten verschiedene Disziplinen wie Abwasser und Trinkwasser, Hydraulik und Hydrologie, Umwelt und Gewässerrenaturierung, Infrastruktur und Genehmigungsmanagement sowie konstruktiver Ingenieurbau zusammen.

So tragen wir gemeinsam mit modernen Methoden und nachhaltigen Lösungen dazu bei, dass die Wasserver- und Abwasserentsorgung auch in Zukunft zuverlässig und reibungslos funktioniert.