Neues Entwässerungskonzept für Meerbusch-Strümp

Der Auftrag war klar: Der inzwischen 20 Jahre alte Generalentwässerungsplan sollte aktualisiert werden. Neu waren nicht nur diverse Baumaßnahmen oder Kanalsanierungsmaßnahmen, auch bebaute und prognostizierte Erweiterungsflächen sollten integriert werden. Zudem forderte die Aufsichtsbehörde, dass die Vorfluter entlastet werden sollten – einerseits durch eine Reduktion der Abschlagsmengen aus dem Kanalnetz in das Oberflächengewässer, andererseits durch eine bessere Nutzung von vorhandenen Rückhaltevolumen.

Das Kanalsystem in Meerbusch-Strümp besteht überwiegend aus einem Trennsystem. Nur ein geringer Teil des Gebietes entwässert via Mischsystem. Die Abwässer aus diesen beiden Entwässerungssystemen des Einzugsgebietes Meerbusch Strümp fließen einem großvolumigen Stauraumkanal zu. Von diesem aus wird das Abwasser gedrosselt über eine Pumpstation an das Klärwerk Düsseldorf-Nord abgeleitet.

Analyse von Überstauereignissen und Gegenmaßnahmen

Das Ergebnis: 70 Überstauereignisse gäbe es laut dem errechneten hydraulischen Nachweis für das bestehende Kanalnetz. An den betroffenen Schächten würde das Wasser an die Oberfläche strömen – mit einem Volumen von etwa 2.200 Kubikmetern.

Doch das Projekte endete nicht bei den Bestandsberechnungen. Nun galt es mit der Prognoseberechnung die Auswirkungen zukünftiger Flächennutzungen auf das Bestandskanalnetz abzubilden. Die kanalisierte Einzugsgebietsfläche erhöhte sich in der Prognose um sieben Hektar. Die Prognosenmodellierung zeigte einen Anstieg des Überstauvolumens um 885 Kubikmeter auf – welches zu einem Überstau, also Überlaufen von drei weiteren Schächten führen würde.

In dem oben gezeigten Prognosemodell ist der Ausschnitt des Kanalnetzes aus der Prognoseberechnung dargestellt. Die rot markierten Schächte werden überstaut, das heißt, dass hier Wasser austritt und für nicht unerheblichen Schaden sorgen kann. Die rote Umkreisung gibt ein Überstauvolumen von mehr als zwei Kubikmetern an.

Nachdem diese hydraulischen Schwachstellen im Kanalnetz lokalisiert werden konnten, konnte das GINGER HPC-Team der Niederlassung Aachen ein ganzheitliches Sanierungskonzept entwerfen. Für den dargestellten Ausschnitt bedeutet dies die Herstellung eines Versickerungsbeckens um den Überstau im Regenwassernetz zu vermeiden. Bemessen wird dieses Becken nach Vorgabe des Regelwerkes DWA-A 138 unter Beachtung des Grundwasserstandes und der nötigen aufnehmbaren Wassermenge.

Damit das Regenwasser auch aus östlicher Richtung in das Becken fließen kann, wird die Fließrichtung von zwei Haltungen umgekehrt. Darüber hinaus wird eine neue Netzverknüpfung des gefährdeten Regenwassernetzbereiches mit angrenzenden Netzkapazitäten geplant. Beide Maßnahmen verhindern, dass bei einem Starkregenereignis Wasser aus diesen Schächten tritt. Es sind solche vorausschauenden Planungen – deren Grundlage ein Generalentwässerungsplan ist – die zukünftig bei Starkregenereignissen einige Schäden im Stadtgebiet Meerbusch-Strümp vermeiden werden. 

Modellaufbau und Berechnungsgrundlagen

Um die Generalentwässerungsplanung für den Stadtteil zu erarbeiten, wurde eine hydrodynamische Modellierung mit dem Programm Hystem-Extran vorgenommen. Dafür bildete das GINGER HPC-Team der Niederlassung Aachen in einem ersten Schritt das Kanalnetz inklusive aller Pumpstationen und Sonderbauwerken ab. Anschließend unterteilten sie das Einzugsgebiet in Teilflächen, die jeweils einer Haltung zugeordnet wurden. Die angeschlossenen privaten Flächen erhoben sie über die Abwassergebühr. Weiterhin bestimmten sie die Abflusswirksamkeit von Flächen anhand von Überfliegungsdaten. Diese abflusswirksamen Flächen wurden dann mit den haltungsbezogenen Teilflächen verschnitten.

Um nun wichtige Parameter für die Berechnungen einzustellen, wurden die Durchflussmengen im Regen- und Schmutzwassernetz über ein halbes Jahr gemessen und mit Niederschlagsdaten verglichen. Für die Berechnungen wurde das Simulationsprogramm Hystem-Extran erfolgreich eingesetzt.

Das GINGER HPC-Team der Niederlassung Aachen stimmte sich mit der Bezirksregierung Düsseldorf dahingehend ab, dass der hydraulische Nachweis für das Kanalnetz mit dem EULER-Typ-II Modellregen geführt wird. Um auch auf davon abweichende Wettersituationen eingestellt zu sein, wurden für die Langzeitsimulation zusätzlich ausgewählte Starkregenereignisse aus den Regendaten von Meerbusch verwendet.