Grundlagen und Berechnungsbeispiel unter Berücksichtigung unterschiedlicher Regendauern
Grundlagen zur Bemessung von Regenrückhaltebecken
Die Bemessung eines Regenrückhaltebeckens beruht auf mehreren entscheidenden Faktoren:
- Niederschlagsintensität (i): Diese beschreibt die Niederschlagsmenge pro Zeiteinheit auf eine Fläche, gemessen in l/(s·ha). Die Niederschlagsintensität variiert mit der Dauer des Regenereignisses – kürzere Regenereignisse haben in der Regel höhere Intensitäten, während längere Niederschlagsperioden niedrigere Durchschnittswerte aufweisen.
- Einzugsfläche (A): Die Fläche, von der das Wasser in das Rückhaltebecken abfließt. Für unser Beispiel beträgt die Fläche 10.000 m².
- Abflussbeiwert (C): Dieser beschreibt, welcher Anteil des Niederschlags als Abfluss in das Becken gelangt. Der Abflussbeiwert hängt von der Versickerungsfähigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit des Einzugsgebiets ab. In unserem Beispiel werden befestigte und unbefestigte Flächen separat betrachtet, um einen gewichteten Abflussbeiwert zu ermitteln.
- Drosselabfluss (Q_Drossel): Dieser Wert bezeichnet den geregelten Abfluss aus dem Becken. Die Drosselung stellt sicher, dass das gespeicherte Wasser kontrolliert abgeleitet wird, sodass nachgelagerte Kanäle oder Gewässer nicht überlastet werden.
Eine sachgemäße Dimensionierung sorgt dafür, dass das Becken auch bei intensiven Regenereignissen ausreichend Speichervolumen bietet.
Berechnung des Speicherbedarfs unter Berücksichtigung unterschiedlicher Regendauern
Für die Dimensionierung des Regenrückhaltebeckens betrachten wir verschiedene Regendauern, um sicherzustellen, dass das Becken auch für das ungünstigste Ereignis ausreichend Speicherkapazität bietet. Die Speicheranforderung wird durch das größte Volumen bestimmt, das während eines Regenereignisses nicht sofort abgeleitet werden kann und zwischengespeichert werden muss.
Formel für den Spitzenabfluss:
Q = C_mittel · i · A
Dabei steht:
- C_mittel für den gewichteten Abflussbeiwert,
- i für die Niederschlagsintensität der jeweiligen Regendauer in l/(s·ha),
- A für die Einzugsfläche in m².
Formel für den überschüssigen Abfluss:
Q_überschuss = Q - Q_Drossel
Dieser Wert beschreibt die Wassermenge, die während des Regenereignisses gespeichert werden muss, da sie nicht sofort abgeleitet werden kann.
Formel zur Berechnung des erforderlichen Speichervolumens:
V = Q_überschuss · T
Dabei wird T je nach Regendauer individuell in Sekunden umgerechnet, und das Ergebnis V ergibt sich in Litern.
Berechnungsergebnisse für verschiedene Regendauern
Die nachfolgende Berechnung erfolgt für die Einzugsfläche von 10.000 m² mit einem gewichteten mittleren Abflussbeiwert von C_mittel = 0,58 und einem Drosselabfluss von Q_Drossel = 3 l/s. Die Niederschlagsintensitäten basieren auf typischen Werten für ein 10-jähriges Regenereignis (Jährlichkeit 10), die über KOSTRA-Daten abgeleitet wurden:
- 5 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 300 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 174 l/s
- Überschussabfluss: 171 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 51,3 m³
- 10 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 200 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 116 l/s
- Überschussabfluss: 113 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 67,8 m³
- 30 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 100 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 58 l/s
- Überschussabfluss: 55 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 99,0 m³
- 60 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 60 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 34,8 l/s
- Überschussabfluss: 31,8 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 114,5 m³
- 120 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 35 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 20,3 l/s
- Überschussabfluss: 17,3 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 124,6 m³
- 180 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 25 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 14,5 l/s
- Überschussabfluss: 11,5 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 124,2 m³
- 360 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 15 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 8,7 l/s
- Überschussabfluss: 5,7 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 123,1 m³
- 600 Minuten Regendauer:
- Niederschlagsintensität: 10 l/(s·ha)
- Spitzenabfluss: 5,8 l/s
- Überschussabfluss: 2,8 l/s
- Erforderliches Speichervolumen: 100,8 m³
Interpretation und Bemessungsempfehlung
Die Ergebnisse zeigen, dass die höchste Speicheranforderung bei einer Regendauer von 120 Minuten mit einem Speichervolumen von 124,6 m³ erreicht wird. Für die Dimensionierung des Regenrückhaltebeckens sollte daher ein Speichervolumen von mindestens 124,6 m³ vorgesehen werden.
Fazit
Die Dimensionierung eines Regenrückhaltebeckens erfordert die Berücksichtigung mehrerer Regendauern, da verschiedene Intensitäten und Zeiträume unterschiedliche Speicheranforderungen verursachen. Ein Speichervolumen von 124,6 m³ ist für dieses Beispiel die geeignete Dimensionierung, um das 10-jährliche Regenereignis mit der maximalen Speicheranforderung zu bewältigen.
