Neuartiges Verfahren zur Kanalnetzentlastung bei Starkregen durch Steuerung dezentraler dynamischer Regenwasserspeicher

Der Anteil von Starkregenereignissen am Jahresniederschlag hat in den vergangenen Dekaden zugenommen und Prognosen gehen davon aus, dass der Starkregenanteil zukünftig weiter ansteigen und vermehrt zu innerstädtischen Überflutungssituationen führen wird. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger Ansatz zur Reduktion von Mischwasserabflüssen durch den Einsatz sogenannter dynamischer Zisternen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen war die Entwicklung und der Betrieb eines dezentralen Regenwasserspeichers, der einen hohen Füllgrad aufweist, wenn Brauchwasser benötigt wird und einen geringen Füllgrad, wenn ein starkes Niederschlagsereignis bevorsteht. Die Grundlage zur Steuerung der dynamischen Zisternen liefern Niederschlagsprognosen, die täglich automatisiert ausgelesen und bewertet werden. Überschreitet der prognostizierte Niederschlag einen vordefinierten Schwellenwert, wird ein Signal von einem Zentralrechner zu den Zisternen gesendet, die in Abhängigkeit zur Prognosehöhe, die Zisterne so weit entlasten, dass das nachfolgende Niederschlagsereignis aufgefangen werden kann. Mittels statistischer Werkzeuge wurde die Genauigkeit der Niederschlagsprognosen untersucht. Mittels RSME und HSS zeigte sich, dass die Vorhersagegenauigkeit von Niederschlagsprognosen mit der Prognosehöhe abnehmen. So konnten Niederschläge mit einer Intensität von 5 mm/d mit 54%-iger und Niederschläge mit einer Intensität von 10 mm/d mit 43%-iger Wahrscheinlichkeit richtig prognostiziert werden. Um zu entscheiden, wann die Zisterne, wie stark entleert werden kann, wurde ein Bewertungswerkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe Abweichungen von Niederschlagsprognosen in Bezug auf ihre Auswirkung auf das Kanalnetz bewertet werden. Die Anlagen wurden über einen Zeitraum von ca. zwei Jahren betrieben und es konnte gezeigt werden, dass die Kommunikation und die Steuerung über im Einzugsgebiet verteilte Zisternen funktioniert. Aufgrund des geringen Speichervolumens können dynamische Zisternen bei starken Niederschlagsereignissen nur dann bedeutsamen Einfluss auf den Niederschlagsabfluss ausüben, wenn sie in größerer Stückzahl im Einzugsgebiet verbaut werden. Mittels Simulation wurden die Auswirkungen eines großflächigen Einsatzes dynamischer Zisternen untersucht und mit konventionellen Zisternen und Retentionszisternen verglichen, wobei die dynamischen Zisternen das Entlastungsvolumen ins Gewässer am deutlichsten reduzieren konnten.