SAMUWA – Stadt als hydrologisches System im Wandel - Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts

Hintergrund und Ziele

Hintergrund des Projektes ist die Erkenntnis, dass die städtische Wasserinfrastruktur zukünftig einem Wandel der stadthydrologischen Randbedingungen ausgesetzt sein wird. Globale Trends wie der ⁠Klimawandel⁠ und demografische Veränderungen werden von stadtspezifischen Entwicklungen überlagert. Beispiele dafür sind wachsende beziehungsweise schrumpfende Städte oder der Umgang mit überflutungsgefährdeten Wohngebieten. Für die Siedlungsentwässerung sind diese Veränderungen von besonderer Bedeutung, da sie derzeit auf statische und unflexible Systeme treffen. Im Vorhaben SAMUWA werden die bestehenden Systeme überdacht und es sollen Wege aufgezeigt werden, die Planung und den Betrieb von Entwässerungssystemen zu einem anpassungsfähigen dynamischen Management zu führen. Dazu werden planerische Instrumente, IT-Werkzeuge und organisatorische Prozesse weiterentwickelt. Mit den Ergebnissen sollen Kommunen und ihre Entwässerungsbetriebe auf dem Weg der Umstellung einer konventionellen Entwässerungsplanung hin zu intelligenten Systemen mit einer anpassungsfähigen Bewirtschaftung des stadthydrologischen Gesamtsystems unterstützt werden.

Vier Themenschwerpunkte werden im Projekt behandelt:

  1. Die Zukunft befragen: Analyse von Stadt- und Infrastrukturentwicklung in vier Modellgebieten  (Gelsenkirchen, Reutlingen, Münster, Wuppertal), Erstellung eines Best-Practice-Kataloges mit städtebaulichen Leitbildern, Erstellung eines stochastischen Niederschlagsgenerators
  2. Den Bestand verbessern: Entwicklung und Optimierung technischer Maßnahmen zur mengen- und qualitätsabhängigen Abflussteuerung im Kanalnetz und planerische Lösungen zur mathematischen Systemoptimierung, Entwicklung eines Messdatenmanagementsystems
  3. Die Zukunft planen: Ausweitung der Kanalnetzplanungsansätze in der Siedlungsentwässerung, Entwicklung von Methoden für die Gestaltung urbaner Freiräume mit der Wasserwirtschaft
  4. Hemmnisse überwinden: Analyse von Planungsabläufen und institutionellen Rahmenbedingungen und um Anpassungsmöglichkeiten für integrierte und partizipative Planung zu erarbeiten; Entwicklung eines Leitfaden für Kommunen und für Planungsakteure für Governance-Ansätze

Der Leitfaden „Wassersensible Stadt- und Freiraumplanung – Handlungsstrategien und Maßnahmenkonzepte zur Anpassung an Klimatrends und Extremwetter“ ist ein Ergebnis des Projektes und befasst sich mit Klimaanpassung.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland
Räumliche Auflösung / Zusatzinformationen 

Modellregionen sind Gelsenkirchen, Reutlingen, Münster und Wuppertal

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Parameter (Klimasignale)
  • Hitzewellen
  • Starkniederschlag (inkl. Hagel, Schnee)
  • Trockenheit

Schritt 2a: Risiken erkennen und bewerten (Klimafolgen/-wirkungen)

Analyseansatz 

Mit dem voranschreitenden ⁠Klimawandel⁠ werden die schon heute beobachteten Starkregenereignisse, Hitzewellen und Trockenperioden insbesondere die Städte vor neue Herausforderungen stellen. Die zeitgleich zunehmende Urbanisierung und der damit verbundene Anstieg der versiegelten Flächen beeinflusst den Wasserhaushalt und das ⁠Abflussregime⁠ in den Städten zusätzlich negativ. Damit schwindet die Lebensqualität in einem Großteil der Städte durch häufigere Überflutungsereignisse, sich verschlechterndes Stadtklima, schlechtere Luftqualität sowie fehlender Rückzugsmöglichkeiten ins Grüne. Die Disziplinen der Siedlungswasserwirtschaft und der Stadt- und Freiraumplanung haben im Laufe der Zeit ihre individuellen Herangehensweisen und Instrumente entwickelt, um die genannten Probleme im Einzelfall anzugehen. Um den zukünftigen Veränderungsprozessen (Klimawandel, Demographie,…) und Herausforderungen (Flächenknappheit,…) effizient zu begegnen, ist eine wassersensible Stadtentwicklung mit multifunktionalen Flächennutzungen erforderlich. 

Schritt 2b: Vulnerabilität, Risiken und Chancen

Ansatz und Risiken / Chancen 

Es besteht Handlungsbedarf aufgrund Risiken und Gefahren. Chancen und Potentiale sollen in den Vordergrund gerückt werden, indem fördernde Maßnahmen eine ausgeglichene Wasserbilanz und Überflutungsvorsorge schaffen. Es wird das siedlungswasserwirtschaftliches Simulationstool WABILA oder DYNA/GeoCPM zur Entwicklung integrierter Strategien und konkreter Maßnahmenkonzepte genutzt, welches Defizite im Wasserhaushalt identifizieren und Maßnahmen des Regenwassermanagements planen kann. DYNA / GeoCPM kann gekoppelte 1D / 2D Kanalnetz- und Oberflächenabflussmodelle aufbauen, mit denen das Gefährdungspotential durch Überflutungen und das Schadenspotenzial auf bestimmte Nutzungen berechnet wird.

Dringlichkeit und Priorisierung von Anpassungsbedarf 

Bei Anwendung der Modellierung bilden sich prioritäre Handlungsräume aus.

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Auf Grundlage der Bilanzierung und Simulation der Bestandssituation aus wasserwirtschaftlicher Sicht können großräumige Strategien auf Ebene der Gesamtstadt bzw. für ausgewählte Wassereinzugsgebiete entwickelt, Fokusgebiete mit Handlungsbedarf identifiziert und priorisiert sowie kleinräumige Maßnahmenkonzepte entwickelt, überprüft und iterativ optimiert werden. Es sollen Transformations- und Aufmerksamkeitsräume identifiziert werden. Dabei geht es insbesondere darum, die Kosten für unterirdische Infrastrukturbauwerke zu reduzieren bzw. mit Maßnahmen der oberirdischen attraktiven Gestaltung von Freiflächen in Wohnsiedlungen, Industriegebieten, Straßenräumen oder auf Gewerbegrundstücken zu kombinieren und so den (Nutz-)Wert der Grundstückes zu steigern.

Ein städtebauliches Leitbild mit wasserbezogenen Elementen dient als Arbeits- und Entscheidungsgrundlage für die Entwicklung multifunktionaler Flächengestaltungen und legt grundlegende städtebauliche Entwicklungsrichtungen vor und berücksichtigt dabei bereits räumliche Potentiale für die Regenwasserbewirtschaftung bzw. die Überflutungsvorsorge und Überflutungshotspots, Hitzeinseln, Lärm und Luftqualität. Die Modellvorhaben wurden auf zwei Modellgebiete Gelsenkirchen und Wuppertal angewendet. 

Schritt 4: Maßnahmen planen und umsetzen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Ergebnisse der Überflutungsanalyse und Wasserhaushaltsbilanzierungen müssen mit Instrumenten der Bauleitplanungen verzahnt werden.
Der Austausch von Daten, Informationen und Wissen mit Aufbereitung der Daten, Ergebnisse und Verbesserung der Schnittstellen zwischen verschiedenen Programmen, die Fortschreibung und Aktualisierung von Karten und Zugang zu diesen soll gewährleistet werden. Wasserbezogenen Aspekten in Klimaanpassungskonzepte soll integriert werden und Leuchtturm- und Pilotprojekte mit innovativen und attraktiven Maßnahmen sollen umgesetzt werden.

Rechtliche Aspekte 

Die rechtliche Grundlage dafür ist durch §9 (16) des BauGB gegeben: Im Bebauungsplan sollen Flächen für die Wasserwirtschaft, für Hochwasserschutzanlagen und für die Regelung des Wasserabflusses explizit vorgesehen werden.

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

Gefördert innerhalb der Fördermaßnahme „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine Zukunftssysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Projektleitung 

Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart

Beteiligte/Partner 

 

  • Lehrstuhl Städtebau, Bergische Universität Wuppertal
  • Institut für Wasser, Ressourcen, Umwelt; Fachhochschule Münster
  • Institut für Landschaftsplanung und Ökologie, Universität Stuttgart
  • Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung, Universität Stuttgart
  • Aqua_plan
  • InfraConsult
  • Ifak
  • Dr. Pecher AG
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Handlungsfelder:
 Gebäude  Raumplanung, Stadt- und Siedlungsentwicklung  Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft