Nachhaltiges Entwässerungssystem

Ein nachhaltiges Entwässerungssystem soll die potenziellen Auswirkungen neuer und bestehender Entwicklungen in Bezug auf die Einleitung von Oberflächenwasserableitungen reduzieren. Der Begriff “nachhaltiges Stadtentwässerungssystem” ist nicht der akzeptierte Name, da die Referenz “Urban” gestrichen wurde, um ländlichen nachhaltigen Wassermanagementpraktiken Rechnung zu tragen.

Die alternativen Entwässerungssysteme umfassen die Techniken zur Minimierung der Auswirkungen der Urbanisierung auf den natürlichen Wasserkreislauf. In der natürlichen Umgebung sickert ein Teil des Wassers in den Boden oder durchläuft die Evapotranspiration der Pflanzen und der Überschuss dringt in die Flüsse und Seen. Durch das städtische Wachstum entstehen jedoch undurchlässige Gebiete, so dass der Fluss voluminöser und schneller wird. Herkömmliche Entwässerungssysteme suchen die schnelle Entfernung von Wasser aus der städtischen Umgebung. Sie können jedoch oft dem entwässerten Volumen, das Überschwemmungen verursacht, nicht standhalten.

Alternative Entwässerungssysteme versuchen, die natürlichen Bedingungen des Wasserkreislaufs durch Rückhaltung und Infiltration von Bodenwasser so weit wie möglich zu reproduzieren. Diese Techniken können lokal angewendet werden, durch Speicherstrukturen, Wiederverwendung von Regenwasser und Schaffung durchlässiger Bereiche in Partien. In der städtischen Umgebung sind größere Strukturen, die das Volumen vorübergehend speichern oder die Infiltration in den Boden fördern, ebenfalls wichtig, um den Gesamtabfluss, die Strömungsgeschwindigkeit und den Sedimenttransport zu reduzieren. Diese Strukturen sind in der Regel leicht in die Stadtlandschaft zu integrieren.

Kontextualisierung
In der natürlichen Umgebung fördert Wasserkreislauf die Zirkulation von Wasser zwischen der Atmosphäre, der Oberfläche und dem Untergrund. Der Einfall von Solarenergie verursacht die Verdampfung des Wassers, das die Wolken bildet, die Regen bringen. Wasser bringt auch die Atmosphäre durch den Schweiß von Pflanzen zurück. An der Oberfläche kann Regenwasser durch die Oberfläche fließen und entsprechend der Topographie zu den Tälern, in denen sich die Flüsse befinden, gehen. Ein Teil des Wassers kann auch in die tieferen Schichten des Bodens eindringen, die anschließend an den Quellen an die Oberfläche zurückkehren oder die Grundwasserleiter erreichen. Das in den Aquiferen gespeicherte Wasser dient in der Regel als Reservoir für die Aufrechterhaltung des Wasserspiegels während Dürreperioden. Dieser Zyklus tritt kontinuierlich auf.

Eine Reihe von Faktoren kann den natürlichen Wasserkreislauf, einschließlich menschlicher Aktivitäten, verändern. Unter diesen verursacht die Verstädterung die größten Auswirkungen. In den letzten Jahrhunderten wurde die menschliche Bevölkerung zunehmend von städtischen Zentren bevölkert. Dieser Prozess wird aufgrund des Bevölkerungswachstums noch intensiver. Vor allem in Entwicklungsländern ist das städtische Wachstum in Metropolen und Großstädten jedoch ungeordnet, was zu unregelmäßigen Besetzungen führt.

Der Bau von Gebäuden und befestigten Straßen, neben anderen charakteristischen Strukturen in Städten, verursachen Bodenabdichtung. Auf diese Weise wird Regenwasser, das zuvor in den Boden eingedrungen ist, zum Oberflächenabfluss, dessen Volumen im Verhältnis zur natürlichen Umgebung größer wird. Das größere Volumen des abgelassenen Wassers erreicht schnell die unteren Bereiche und verursacht Überschwemmungen. Fluten sind neben wirtschaftlichen Verlusten gesundheitsgefährdend und beeinträchtigen die Lebensqualität der Bevölkerung.

Die Qualität des Wassers, das durch ein Niederschlagsereignis fließt, führt zu einer großen Menge an Sedimenten und Abfällen, die auf öffentlichen Straßen und Gebäuden abgelagert werden. Diese Ladung ist zu Beginn des Niederschlags höher. Obwohl vereinbart wurde, dass die Entwässerungs- und Kanalisationsnetze getrennt werden müssen, können illegale Verbindungen Abfälle in den Abfluss einleiten, wodurch die Verbreitung wasserbedingter Krankheiten begünstigt wird.

Hintergrund
Zunehmende Verstädterung hat Probleme mit erhöhten Sturzfluten nach plötzlichem Regen verursacht. Wenn die Vegetation durch Beton-, Asphalt- oder Dachkonstruktionen ersetzt wird, die zu undurchlässigen Oberflächen führen, verliert das Gebiet seine Fähigkeit, Regenwasser aufzunehmen. Dieser Regen wird stattdessen in Oberflächenwasser-Entwässerungssysteme geleitet, die diese oft überlasten und Überschwemmungen verursachen.

Die Idee hinter SuDS ist, zu versuchen, die Entwässerungsmuster natürlicher Systeme zu replizieren, indem kostengünstige Lösungen mit geringer Umweltbelastung verwendet werden, um Schmutz- und Oberflächenwasserabfluss durch Sammlung, Lagerung und Reinigung abzuleiten, bevor es langsam wieder freigegeben wird in die Umwelt, wie in Wasserläufe. Dies soll den Auswirkungen konventioneller Entwässerungssysteme entgegenwirken, die häufig Überflutungen, Umweltbelastungen – mit daraus resultierenden Schäden für Wildtiere – und Verunreinigungen von Grundwasserquellen, die zur Trinkwasserversorgung genutzt werden, ermöglichen. Das Paradigma der SuDS-Lösungen sollte das eines Systems sein, das leicht zu handhaben ist, wenig oder keinen Energieeinsatz erfordert (außer von Umweltquellen wie Sonnenlicht usw.), belastbar ist und sowohl umweltfreundlich als auch ästhetisch attraktiv ist. Beispiele für diese Art von System sind Becken (flache Landschaft Vertiefungen, die die meiste Zeit trocken sind, wenn es nicht regnet), Regengärten (flache Landschaft Senken mit Strauch oder krautige Pflanzen), Schwaden (flache normal-trockene, breite Gräben) , Filterrinnen (kiesgefüllter Grabenabfluss), Bioretentionsbecken (flache Senken mit Kies- und / oder Sandfiltrationsschichten unter dem Wachstumsmedium), Schilfflächen und andere Feuchthabitate, die Schmutzwasser sammeln, speichern und filtern sowie Lebensraum bieten Tierwelt.

Ursprünglich beschrieb der Begriff SUDS den britischen Ansatz für nachhaltige städtische Entwässerungssysteme. Diese Entwicklungen müssen nicht unbedingt in “städtischen” Gebieten liegen, und daher wird der “städtische” Teil von SuDS normalerweise entfernt, um die Verwirrung zu verringern. Andere Länder haben ähnliche Ansätze mit einer anderen Terminologie wie Best Management Practice (BMP) und Low-Impact-Entwicklung in den Vereinigten Staaten und wassersensibler Stadtplanung in Australien.

SuDS verwenden die folgenden Techniken:

Quellcodeverwaltung
durchlässiges Pflaster wie durchlässiger Beton
Regenwasser-Haft
Regenwasser-Infiltration
Evapotranspiration (zB von einem begrünten Dach)

Ein häufiges Missverständnis von SuDS ist, dass sie Überschwemmungen auf der Entwicklungsseite reduzieren. Tatsächlich ist der SuDS so konzipiert, dass er die Auswirkungen der Oberflächenwasserentwässerung eines Standortes auf andere Standorte verringert. Zum Beispiel ist Abwasserkanalüberschwemmung an vielen Stellen ein Problem. Pflastern oder Bauen über Land kann zu Überschwemmungen führen. Dies passiert, wenn Strömungen, die in einen Abwasserkanal eintreten, seine Kapazität überschreiten und es überläuft. Das SuDS-System zielt darauf ab, die Abflüsse von der Baustelle zu minimieren oder zu eliminieren und so die Auswirkungen zu reduzieren. Die Idee wäre, dass, wenn alle Entwicklungsstandorte SuDS enthalten würden, die Überflutung der städtischen Kanalisation weniger problematisch wäre. Anders als herkömmliche städtische Regenwasserentwässerungssysteme kann SuDS auch dabei helfen, die Grundwasserqualität zu schützen und zu verbessern.

Konventionelle Entwässerungssysteme
Herkömmliche Entwässerungssysteme werden durch ein Leitungsnetz gebildet, das den maximalen Wasserabfluss aus der Stadt ermöglicht. Die Strömungsgeschwindigkeit ist jedoch signifikant hoch. Bei der Abdichtung von Stadtgebieten werden große Wassermengen von den Gebäuden und Wegen direkt in das Entwässerungsnetz geleitet, das gelegentlich großen Abflüssen standhalten muss. Wenn nicht, überläuft das Wasser und verursacht Überschwemmungen.

Regenwasserabflusssysteme wurden lange Zeit als sekundär und nicht unbedingt notwendig für die Stadtentwicklung eingesetzt. Die seit über zweitausend Jahren von den Römern geschaffenen städtischen Strukturen verfügen jedoch über Entwässerungsnetze. Im 19. Jahrhundert begannen in Italien Rohrleitungsnetze zu errichten, um das Regenwasser und auch das häusliche Abwasser zu entfernen, wodurch die Verwendung von Klärgruben und Wasseransammlungen, deren Auftreten in direktem Zusammenhang mit der Verbreitung von Krankheiten und der Sterblichkeit stand, vermieden wurde von Menschen und Tieren. Ähnliche Arbeiten verbreiten sich in ganz Europa als vorbeugende Maßnahme. So wurde angenommen, dass die Beseitigung von Regen- und Abwasser aus der Stadt der beste Weg zur Lösung von Entwässerungsproblemen wäre.

Die Auswirkungen der schnellen Entfernung von Wasser aus der städtischen Zone wurden jedoch erst in den 1960er Jahren berücksichtigt. In den Industrieländern wurden die Schäden, die diese Form der Drainage für die Umwelt mit sich brachte, aufgrund des großen Volumens, das stromabwärts in das Wasser eingebracht wurde, wie Erosion und Verschmutzung der Wasserressourcen, wahrgenommen.

Eigenschaften
Der natürliche hydrologische Kreislauf besteht aus der Balance zwischen Infiltration, Evapotranspiration und Strömung, die unter anderem direkt von Topographie, Vegetationsdecke und Temperatur beeinflusst wird. Die Bildung von Städten stört diese Variablen stark. Alternative Entwässerungssysteme versuchen, die durch die Verstädterung verursachten Auswirkungen zu minimieren, indem sie das Eindringen von Wasser in den Boden und seine Retention fördern. Alternative Entwässerungssysteme haben Prinzipien, die herkömmlichen Entwässerungssystemen entgegenstehen, indem sie Wasserrückhaltevermögen suchen, anstatt es so schnell wie möglich aus der städtischen Umgebung zu vertreiben. Auf diese Weise verringert sich das Gesamtabflussvolumen sowie die Wassergeschwindigkeit und der Spitzenfluss, wodurch stromabwärts gelegene Bereiche weniger anfällig für Überschwemmungen und Erosion sind. Die Implantation dieser Systeme vermeidet auch die Überlastung des herkömmlichen Entwässerungsnetzes. Andere Vorteile umfassen die Verbesserung der Wasserqualität, die weniger verschmutzt wird, wenn sie die natürliche Filterung passiert, um den Boden zu infiltrieren. Seine Einführung bringt auch Vorteile für die Stadtlandschaft, da die Reproduktion der natürlichen Bedingungen einen positiven Landschaftseffekt hat.

In den letzten Jahrzehnten wurden Studien zur Anwendung alternativer Entwässerungssysteme wichtig, insbesondere in Industrieländern wie den Vereinigten Staaten und Kanada (Low Impact Development, LID), Großbritannien (Sustainable Urban Drainage Systems, SUDS), Australien (Water Sensitive Urban Design, WSUD) und Neuseeland (Low Impact Urban Design and Development, LIUDD), alle mit den gleichen Grundprinzipien. In den Entwicklungsländern ist jedoch die quantitative Kontrolle des Oberflächenabflusses in den Städten schlecht verteilt, und die Kontrolle der Oberflächenwasserqualität ist praktisch nicht vorhanden.

Techniken
Es gibt eine Reihe von Verfahren, die die Aufrechterhaltung der natürlichen Abflussbedingungen, einschließlich der Speicherung oder Infiltration von Wasser in den Boden, begünstigen. Strategien zur Umsetzung alternativer Entwässerungssysteme sollten gemeinsam umgesetzt werden, um eine höhere Effizienz zu erreichen. Die Anwendung erfolgt nach den örtlichen Gegebenheiten wie Bodenpermeabilität, Eigenschaften dieser Böden und Risiken der Kontamination durch chemische Produkte. Die Behörden sehen noch immer eine gewisse Zurückhaltung bei der Umsetzung dieser Geräte, vor allem weil ihr langfristiges Verhalten nicht bekannt ist. Seine Anwendung muss den örtlichen Bedingungen entsprechen, einschließlich der konventionellen Entwässerungsnetze.

Prinzipien
Sie basieren auf einem dreifachen Prinzip:

speichern Sie vorübergehend Regenwasser stromaufwärts, um nachgelagerte Flüsse zu puffern und zu verlangsamen.
Infiltrieren Sie nach Möglichkeit unverschmutztes Wasser in den Boden, um die nachgelagerten Mengen zu reduzieren
Getrenntes und verunreinigtes Wasser, Regenwasser und Abflusswasser getrennt behandeln und sicherstellen, dass diejenigen, die auf verschmutzten Substraten (Straßen, Fabrikhallen, verschmutzten Böden usw.) gelaufen sind, entsprechend ihren Eigenschaften behandelt werden (Belastung durch Mikroben, Detergenzien, Schwermetalle, Pestizide, Straßenschadstoffe, etc.)

Was beinhaltet:

das Wasser so nahe wie möglich an seinem Fallort zu leiten und zu reinigen, mit passiven Lösungen (unabhängig von verstopften Pumpen, Ventilen, Ventilen und Rohren usw.) vom Dach, zum Beispiel mit Bewuchs Terrassen, oder in der Nähe des Hauses, mit Systemen von Tälern und Wiederherstellung von funktionalen Feuchtgebieten (wie natürliche Lagunen, die auch Wasser reinigen, was nicht der Fall ist, wenn Kanalisation Regenwasser sammelt)
Abfluss vermeiden oder begrenzen, was ein starker Faktor für die Wasserverschmutzung und den schnellen Transfer von Schadstoffen stromabwärts und ins Meer ist (Wassertrübung ist zu einem der kritischsten Parameter für Wasserläufe geworden. Wasser aus Nordfrankreich und viele gepflügte Stadt- oder Landwirtschaftsgebiete) .

Lokale Steuerung
Lokale Kontrolle des Abflusses bezieht sich auf alternative Entwässerungstechniken, die auf oder in der Nähe von städtischen Grundstücken angewendet werden. Zu diesen Techniken gehört das Speichern von Wasser auf dem Dach. Auf Gebäuden können relativ flache Flächen zur vorübergehenden Speicherung von Regenwasser verwendet werden. Für seine Anwendung sollte jedoch eine angemessene Pflege mit Isolierung und Tragfähigkeit für das Gewicht in Betracht gezogen werden.

Gründächer, eine Bodenabdeckung, die das Wachstum von Pflanzen auf dem Dach ermöglicht, haben eine relevante Speicherkapazität, zusätzlich zur Evapotranspiration und verbessern die Qualität des Wassers, das durch die Bodenschicht gefiltert wird. Auf diese Weise reduzieren sie den maximalen Durchfluss und das gesamte entleerte Volumen.

Die Wiederverwendung von Regenwasser kann sich auch positiv auf die Verringerung des Abflusses auswirken, da dadurch die Wassermenge, die das Los verlässt, verringert wird. Gespeichertes Wasser kann, obwohl es nicht trinkbar ist, in einer Vielzahl von Haushaltsaufgaben verwendet werden, während es auch behandeltes Wasser spart.

Infiltrationsgeräte
Diese Systeme begünstigen den Eintritt von Wasser in den Boden durch Infiltration. Die Infiltrationsgräben sind mit Steinen gefüllte lineare Gräben, die das Eindringen von Wasser ermöglichen und deren Lagerung begünstigen. Sie sind in der Regel in die Umgebung integriert, in der sie eingesetzt werden. Neben der Verbesserung der Bodenqualität durch Filtration fördern Infiltrationsgräben auch die Grundwasserneubildung. Französische Abflüsse ähneln den Gräben, aber im Inneren passiert sie ein gebohrtes Rohr, durch das das Wasser entweichen und in den Boden eindringen kann. Überflutete Bodengräben können verwendet werden, um Regenwasser zu sammeln und vorübergehend zu speichern, bis eine vollständige Infiltration auftritt. Sie werden hauptsächlich entlang von Autobahnen genutzt, können aber auch in Gärten verwendet und sogar in Freizeitbereiche integriert werden. Infiltrationsbrunnen sind tiefer und weniger ausgedehnt als Infiltrationsgräben, sind aber auch mit Steinen gefüllt. Eine große Menge an Sedimenten in diesen Geräten kann ihre Effizienz beeinträchtigen, da die Partikel den Wasserdurchgang blockieren.

Durchlässige Gehwege ermöglichen den Durchtritt von Wasser, das unter dem Gehweg gelagert oder in die unterirdischen Schichten eindringen kann. Zu den Arten von Straßenbelägen gehören durchlässiger Asphalt und durchlässiger Beton, die beide in verkehrsarmen Bereichen wie Parkplätzen verwendet werden. Semipermeable Pflaster werden durch hohle Betonblöcke gebildet, deren Hohlraum mit körnigem Material gefüllt ist, das auch den Durchgang von Wasser zum Boden erleichtert. Bio-Retentionsbetten oder “Regengarten” sind so konzipiert, Regenwasser aus der Umgebung zu sammeln und ermöglichen es, die Strömungsgeschwindigkeit zu infiltrieren oder zu reduzieren, die die Menge des Sediments durch das Wasser reduziert, zusätzlich zu einer Landschaftsfunktion. Im Allgemeinen sind Grünflächen mit Gras und Bäumen in städtischen Gebieten in der Lage, die Strömungsgeschwindigkeit signifikant zu reduzieren und ihr Volumen durch Infiltration zu reduzieren. Sie können auch eine große Menge an Sediment speichern, so dass eine regelmäßige Wartung erforderlich ist.

Retentionsgeräte
Die Rückhaltevorrichtungen haben den Hauptzweck, das aus der Strömung kommende Wasser zu speichern und es später mit weniger Strömung und Geschwindigkeit freizusetzen. Retentionsbecken haben den Vorteil, dass sie sich leicht in das städtische Umfeld integrieren lassen und als Freizeitareal genutzt werden können, da ihre Befüllung nur mit dem Niederschlagsfall erfolgt und nach dem Abstellen entleert wird. Sie sind jedoch nicht effizient für die Entfernung von Schadstoffen. Infiltrationsbecken sind ähnlich, aber neben der Speicherung des Wassers ermöglichen sie ihre Infiltration in den Boden, wodurch das drainierte Volumen reduziert wird. Gewöhnlich werden Grasflächen trocken gehalten. Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine große Menge von Sedimenten und Müll aufnehmen, der an diesen Orten geladen und abgelagert wird und eine periodische Reinigung erfordert.

Künstliche Feuchtgebiete sind Gebiete, die besonders mit Erde, Stein und Kies gefüllt sind und mit Wasser gesättigt sind, wo Wasserpflanzen eingeführt werden. Sie sind billig zu bauen und bringen viele Vorteile. Zusätzlich zu einer beträchtlichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit wird die Wasserqualität verbessert, indem lösliche oder teilchenförmige Verunreinigungen (einschließlich Metalle) durch biologische Wirkung und Sedimentation entfernt werden. Sie bieten auch Schutz für wilde Arten und können als Bildungs- und Erholungsgebiete dienen. Seine Handhabung muss jedoch sorgfältig erfolgen, da die Lebewesen, die normalerweise dort leben, empfindlich sind.

Vorteile
Kampf gegen Überschwemmungen und Dürren
Nachfüllen von Grundwasser
Reduzierte Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen (Rohre, Pumpen)
Weniger umweltverschmutzende Einleitungen in die natürliche Umwelt
Zuverlässigkeit (durch die Entwicklung der meisten selbsttragenden passiven Systeme und ökotechnischen Lösungen, die durch natürliche Ökosystemprozesse möglich sind.

Beispiele für technische “Alternative”
Sie kombinieren verschiedene Lösungen wie

Straßen – Reservoir
Das hochporöse Material wurde entwickelt, um Regenwasser vorübergehend zu speichern. Das Wasser wird – bis zu einem gewissen Grad – durch Perkolation durch die Bakterien im Substrat gereinigt.
Äquivalente vergrabene Strukturen können das Wasser von den Bürgersteigen aufnehmen, das durch geeignet angeordnete Abflüsse eingespritzt wird, wenn die Beschichtung wasserdicht ist.
Nach der Lagerung kann das Wasser bei Verschmutzungsgefahr zu einem für seine Reinigung bestimmten Abfluss (Kläranlage oder natürliche Lagune, abhängig von der Art des Risikos …) evakuiert werden.

Absorption gut
sie sind Injektionsbrunnen im Aquifer. Sie erfordern daher, dass das Wasser sehr sauber ist, weshalb die Infiltrationsbrunnen ihnen gegenüber bevorzugt sind, wobei das Wasser durch Sickern in den Boden und / oder ein Reinigungssubstrat, das vor dem Erreichen des Aquifers vorbereitet wurde, gereinigt wird.

Gräben und / oder Täler
sie ermöglichen die Lagerung im Freien vor der Infiltration und / oder Evapotranspiration durch Pflanzen, die das Wasser von Nitraten, Phosphaten und einigen seiner Schadstoffe reinigen;

Abflussgräben
lineare Strukturen, oberflächlich mit einem Puffervolumen, das eine vorübergehende Speicherung von Wasser erlaubt, das dann behandelt, in der Lagune gelagert oder in den Boden infiltriert werden kann.

Infiltrationsbecken bewachsen
(Es kann sogar ein Hochwassergarten sein, der so gestaltet ist, dass es keine Insel gibt, auf der Kinder vom Anstieg des Wassers überrascht werden könnten). Sie sind wichtiger als frühere Lösungen und sind so positioniert, dass sie vor der Reinigung massive Zuflüsse sammeln sie und langsam nach einer vorübergehenden Lagerung in den Boden eindringen.

Platten Waben engazonnables
Zum Beispiel in HDPE, UV-beständig und für einige Modelle zu 100% recycelt und recycelbar. Richtig verlegt erlauben sie 90% Durchwuchs oder Begrünung durch wilde Flora (vorausgesetzt, Sie wachsen nicht holzig). Einige Modelle erleichtern den Fluss von Regenwürmern von einer Zelle zur anderen. Regenwasser wird teilweise gereinigt und in den Boden infiltriert. Mit bis zu 200 Tonnen pro m² verhindern sie eine Spurrinnenbildung und möglicherweise eine Neigungserosion. Wenn die Anzahl der Fahrzeuge nicht so wichtig ist, erlauben sie den Bau von grünen Parkplätzen oder von permanenten bewachsenen Straßen (in einigen Öko-Bezirken zum Beispiel). Pferde können durch die ungewöhnliche Empfindung, die sie auf diesem Boden erfahren, peinlich sein.

Voraussetzungen für den Erfolg
Es ist eine gute Transversalität der Dienstleistungen von Straßen, sanitären Anlagen, Grünflächen, die flussaufwärts arbeiten müssen und die Dienste eines Landschaftsgärtners und eines Ökologen sinnvoll verbinden können, um ein ökologisches und somit differenziertes Management zu entwickeln, das für eine bessere Bewirtschaftung und Reinigung von Wasser günstig ist. ADOPTA hat gezeigt, dass diese Lösungen erhebliche Einsparungen ermöglichen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

die Lösungen basieren auf einer relevanten Diagnose;
sie tragen dem wachsenden Klimarisiko sowie den Beschränkungen und Möglichkeiten der betroffenen Gebiete Rechnung;
Sie sind kohärent und von den vorgelagerten Projekten integriert.
Sie sind auf der Wasserscheideebene integriert.