Bericht_isebekkanal_..

Isebekkanal
Untersuchungen zur Reduzierung
der Stoffeinträge
Ergebnisbericht
Stand: 08.09.2008
Dipl.-Ing. Klaus-Thorsten Tegge
Dipl.-Ing. Gunnar Hennings
Dr.-Ing. Harald Sommer
Dipl.-Ing. Mike Post
Freie und Hansestadt Hamburg
Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt
Hamburger Stadtentwässerung
Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Inhalt
1
Einleitung und Problemstellung ....................................................................................... 4
2
Arbeitsgrundlagen ........................................................................................................... 5
3
Untersuchungsgebiet ...................................................................................................... 5
4
3.1
Einzugsgebiet ........................................................................................................ 5
3.2
Geologie ................................................................................................................ 9
3.3
Gewässer............................................................................................................... 9
3.4
Entwässerung des Gebietes .................................................................................12
3.4.1
Mischgebiet .......................................................................................................12
3.4.2
Trenngebiet .......................................................................................................12
Modellierung Ist-Zustand (UWC-Projektbeginn) .............................................................16
4.1
Modellierung .........................................................................................................16
4.1.1
Hydrodynamisches Modell Hystem-Extran® ......................................................17
4.1.2
Hydrologisches Modell STORM-SEWSYS® ......................................................17
4.2
Mischgebiet...........................................................................................................18
4.3
Trenngebiet...........................................................................................................20
4.3.1
Vergleichende Betrachtung des Gesamttrenngebietes ......................................20
4.3.2
Betrachtung der Teilgebiete Ottersbek und Regensiel ......................................21
4.4
Gesamteinzugsgebiet ...........................................................................................22
5
Ermittlung der Abkopplungspotenziale zur Vorbereitung der Szenarien .........................24
6
Mögliche Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffeinträge ....................................26
6.1
Reduzierung der Überlaufmengen aus dem Mischsystem ....................................27
6.1.1
Reduzierung der Einleitmenge durch Abkopplung .............................................28
6.1.2
Erhöhung der Überlaufschwellen an Mischwasserauslässen ............................29
6.1.3
Bau eines Entlastungssieles für das Isebekstammsiel ......................................29
6.2
Verminderung der Schadstoffeinträge aus dem Trennsystem ...............................31
6.2.1
Dezentrale Maßnahmen ....................................................................................31
6.2.2
Nutzung der Reinigungskapazität des Weihers .................................................33
6.2.3 Wassermengen und Frachtaufteilung am konzipierten Pumpwerk, Auswirkung
auf den Weiher ..............................................................................................................36
6.2.4 Kombination Erhöhung des Einstauvolumens und zusätzliche Beschickung des
Weihers inkl. Abkopplung versiegelter Flächen ..............................................................39
2
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
6.2.5
6.3
Maßnahme an der Bismarckstraße ...................................................................41
Zusammenfassung der Ergebnisse für das Gesamteinzugsgebiet ........................42
7
Investitions- und Betriebskosten ....................................................................................43
8
Bewertung der Maßnahmen ...........................................................................................46
9
8.1
Ziel der Nutzwertanalyse .......................................................................................46
8.2
Anwendung auf das Mischsystem .........................................................................47
8.3
Anwendung auf das Trennsystem .........................................................................48
Ausblick .........................................................................................................................49
10 Literatur .........................................................................................................................51
11 Anlagen .........................................................................................................................52
3
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
1 Einleitung und Problemstellung
Der Isebekkanal - im Innenstadtbereich der Freien und Hansestadt Hamburg gelegen entstand im 19. Jahrhundert durch die Kanalisierung des Baches „Isebek“. In dessen
ursprünglich ländlichen Umfeld kam es zu einer stetigen Verdichtung und Ausbildung
städtischer Strukturen. Zur Entwässerung und Abwasserbeseitigung entstand dort Ende des
19. Jahrhundert eine Mischkanalisation. Aufgrund der beschränkten Kapazität solcher
Systeme bei Starkregenereignissen sind die Siele mit Notüberläufen ausgestattet, die bei
Überlastung das Abwasser direkt in die Gewässer – hier den Isebekkanal – ableiten. Dieser
Eintrag war über Jahrzehnte die Ursache für eine sehr schlechte Qualität des Gewässers.
1989 wurde deshalb auf 2 km Gewässerlänge eine Sauerstoffanreicherungsanlage (SAA)
installiert, die seitdem den Sauerstoffhaushalt des Gewässers stabilisiert. Wie die
Betriebsmessungen der letzten Jahre zeigen, ist die Maßnahme nach wie vor notwendig, da
im Sommer zeitweilig große Gewässerabschnitte Sauerstoffdefizite (O2-Gehalt zwischen 2-4
mg/l) aufweisen.
Im Rahmen des Interreg IIIb- Projekt Urban Water Cycle (UWC) soll für das Projektgebiet
des Isebekkanals zum einen eine Bestandsanalyse der in den Jahren bis 2003
durchgeführten Maßnahmen zur Verringerung der Mischwasserüberläufe erfolgen. Des
Weiteren wird ein Konzept für die weitere Verminderung der Stoffeinträge sowie zur
Verbesserung des Wasseraustausches erarbeitet.
Langfristig sollen für den Isebekkanal die Ziele der EG-Wasserrahmenrichtlinie erreicht
werden. Dies bedeutet das Erreichen eines guten ökologischen Potentials und eines guten
chemischen Zustandes. Dazu sind neben den hier untersuchten Fragestellungen weitere
Maßnahmen, wie z.B. Entnahme der stark Sauerstoff zehrenden und Nährstoff freisetzenden
Sedimente, von großer Bedeutung.
Zur Einstufung der Wasserqualität fand bislang eine Qualifizierung nach dem Gewässergüteindex statt. Nach diesem Schema war der Kanal 1979 bewertet worden. Damals waren
„stark verschmutzte“ (GWK III) Bereiche im südlichen Bereich, aber auch schon „kritisch
belastete“ Abschnitte (GWK II-III) im Einmündungsbereich zum Alsterlauf ausgewiesen. In
der letzten verfügbaren Gewässergütekarte aus dem Jahr 1999 wurden für den Kanal bereits
kritisch belastete Bereiche (GWK II-III) im südlichen Abschnitt und mäßig belastete Bereiche
(GWK II) im Einmündungsgebiet zur Alster ausgewiesen. Hier zeigen sich die ersten Erfolge
der Umsetzung des Alsterentlastungskonzeptes, bei dem die Sielkapazitäten erheblich
vergrößert wurden und in folge dessen die Mischwassereinträge in die Gewässer spürbar
abnahmen.
Ergebnisse biologischer Untersuchungen (heterotropher Aufwuchs – Bestimmung des
Saprobienindex) der Jahre 1996 – 2004 zeigen inzwischen eine weitere Verbesserung der
Gewässergüte. Diese weisen für den südlichen Bereich nunmehr eine „kritische“ und für den
Einmündungsbereich in die Alster eine „mäßige“ Belastung auf. Im Gegensatz zu diesen
Ergebnissen muss die Sauerstoffsituation des Kanals weiterhin als völlig instabil und
unzureichend bezeichnet werden.
4
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
In der vorliegenden Arbeit wurden Möglichkeiten zur Verbesserung der Gewässerqualität des
Isebekkanals untersucht. Diese werden einerseits in der Verminderung des
Schadstoffeintrages und andererseits in der vermehrten Zuleitung von unbelasteten Wassers
zur Erhöhung des Wasseraustausches gesehen. Die betrachteten Möglichkeiten hierzu
werden nachfolgend vorgestellt und diskutiert.
2 Arbeitsgrundlagen
In die Erstellung der Arbeit sind folgende Arbeitsgrundlagen eingegangen:

Lageplan (digital)

Kanalnetzplan (Basis Hystem-Extran)

Digitales Geländemodell (DGM)

Geologische Karte – Deckschichten

Geologische Karte – Baugrund

Grundwassergleichenkarte

Wasserstandsmessungen

Niederschlagsmessungen

Deutsche Grundkarte 1:5.000 (DGK5)

Verkehrsbelastungserhebung (DTV-Werte)

Luftbilder

Fotos vom Standort
3 Untersuchungsgebiet
3.1
Einzugsgebiet
Das betrachtete Entwässerungsgebiet im Umfeld des Isebekkanals befindet sich im
nördlichen Stadtzentrum der Freien und Hansestadt Hamburg. Im Einzugsgebiet gibt es zwei
Entwässerungssysteme. Zum einen grenzt ein ca. 521 ha großes Mischwassergebiet (MW)
an den Isebekkanal an, aus dessen Notüberläufen im Starkniederschlagsfall Mischwasser in
den Isebekkanal abgeschlagen wird. Zum anderen schließt sich ein Trennsystem (TS) mit
ca. 181 ha im Nordosten an das Mischsystem an, das in den Isebekkanal entwässert. Beide
Gebiete sind aufgrund ihrer innerstädtischen Lage stark urban geprägt. Ein weiteres
Trenngebiet bildet das Gelände des Universitätsklinikum Eppendorf (UKE) mit ca. 31 ha
Gesamtfläche. Der Schmutzwasserabfluss gelangt in das Mischsystem. Der Abfluss von den
versiegelten Flächen des Klinikumsgeländes wird nach Passage eines Teiches in den
Isebekkanal geleitet. Die folgende Abbildung veranschaulicht die Lage von 3 Teilgebieten in
Hamburg.
5
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
UKE
Trennsystem
Mischsystem
Abb. 1:
Teileinzugsgebiete Isebekkanal
Mischsystem (orange))
in
Hamburg
(Trennsystem
(blau)
und
Die versiegelten Flächen sind nach Dach-, Straßen und sonstigen Flächen unterschieden.
Zusätzlich werden durchlässige Flächen zugeordnet. Eine Aufstellung ist in der nächsten
Tabelle aufgeführt.
6
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 1:
Flächenbilanz der Einzugsgebiete (ha), die in den Isebekkanal entwässern bzw.
abschlagen
Gebiet
Trenngebiet
Mischwassergebiet
UKE-Areal
Gesamt
Dach
Straße
34,51
144,05
10,42
188,98
26,71
129,11
0,05
155,87
Sonstige
18,62
47,54
10,06
76,22
durchlässig
101,04
200,83
10,39
312,25
Gesamt
180,88
521,53
30,92
733,32
Die Verkehrsbelastung (DTV-Werte) im gesamten Einzugsgebiet weist nach den
Verkehrserhebungen von 1992 eine heterogene Verteilung auf. Die Zählung von 2003
bestätigt diese Ergebnisse. Die Anzahl der stark befahrenen Straßen ist im Mischgebiet
wesentlich höher als im Trenngebiet. Eine Vielzahl der Straßen im Mischgebiet weisen DTVWerte weit über 15000 Fahrzeuge je Tag auf.
Aktuelle Daten einer Verkehrsbelastungserhebung aus 2003 liegen für das Trenngebiet nicht
vor. Daher werden die Daten von 1992 herangezogen. Dabei beträgt die höchste Belastung
der Verkehrsflächen 14000 Fahrzeuge je Tag.
Die nachfolgende Abbildung verdeutlicht die Lage Verkehrsbelastungen im Einzugsgebiet.
Eine Tabelle ist im Anhang aufgeführt.
7
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 2:
Einzugsgebiete Isebekkanal, Verkehrsbelastung (Kfz/24h)
In der Summe ergibt sich folgende Zusammenstellung der Verkehrsflächen.
Tab. 2:
Verkehrsflächen nach Belastungskategorien in ha
Kfz/24h
Gebiet
Trenngebiet
Mischwassergebiet
UKE-Areal
Gesamt
> 50.000
0
10,69
0
10,7
30.000 50.000
0,07
17,08
0
17,1
15.000 30.000
0
7,46
0
7,5
8
5.000 15.000
7,20
19,15
0
26,3
< 5.000
19,44
74,75
0,05
94,2
Gesamt
26,71
129,11
0,05
155,9
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
3.2
Geologie
Die Geologie in Hamburg ist von der Geest und der Marsch geprägt. Das nördlich der Elbe
gelegene Einzugsgebiet liegt in der Geest, welche in der Saalekaltzeit geformt wurde.
Kennzeichnend für die Geest ist es, dass sie im Gegensatz zur Marsch höher liegt und dass
sich in großem Maße Schmelzwassersande und Geschiebemergel befinden.
In Folge einer starken Urbanisierung wurden die Böden tiefer gehend gestört. Somit kann
eine eindeutige Zuordnung der Bodenarten in einigen Bereichen nicht erfolgen. Aufgrund der
Urbanisierung hat sich auch der Abfluss des Oberflächenwassers verändert. Ursprünglich
entwässerten die Oberflächen von den Hochpunkten im Einzugsgebiet (ca. 20 m+NN) in den
Bachlauf der Ottersbek oder direkt in den Isebekkanal. Derzeit erfolgt die Einleitung des
Oberflächenwassers über Regensiele bzw. die verrohrte Ottersbek in den Isebekkanal.
Die Zusammensetzung der Bodenschichten im Einzugsgebiet ist geprägt von Schluff, Ton
und aufliegenden Sanden. Im Mischgebiet befinden sich laut der Deckschichten - Grundkarte
große Bereiche mit Grundmoränen (Lehm) und teilweise Talsande (Sand, Schluff, Ton). Die
Grundmoränen durchziehen das Mischgebiet in Nord/Süd Richtung. Im Bereich der
Ottersbek und am Isebekkanal liegen Talsande vor. Im Trennsystemgebiet durchzieht eine
Nord/Süd-Achse das Gebiet von Schmelzwassersanden (Sand), Talsanden (Sand, Schluff,
Ton) und Grundmoränen (Lehm). Die Grundmoränen schließen am östlichen Teil des
Trenngebietes an das Mischgebiet an. Von Norden schieben sich Schmelzwassersande in
das Trenngebiet.
Die Grundwasserflurabstände (Grundwasseroberfläche) variieren von 5 m bis mehr als 30 m
im Trenngebiet und westlichen Mischgebiet. Die kritischen Grundwasserflurabstände (< 2,5
m) liegen im nordöstlichen Teil des Mischgebietes.
3.3
Gewässer
Der Isebekkanal verläuft westlich der Alster durch die Stadtteile Eimsbüttel, Hoheluft,
Eppendorf und Harvestehude und ist ein wichtiger Anlaufpunkt für die
Naherholungsaktivitäten der Bevölkerung.
Der heutige Kanal geht aus dem Gewässer der Isebek (Eisbach oder auch Eisen-Bach)
hervor, die ursprünglich ca. 5 km westlich von der heutigen Mündung in die Alster
entsprungen ist.
9
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Isebekkanal
Abb. 3:
Die Isebek 1874, z.T schon kanalisiert
Durch die Ausbreitung der Stadt Hamburg in das Umland, und der damit einhergehenden
Verstädterung der Naturlandschaft (ab ca. Mitte 19. Jh.) wurde der Bach in das entstehende
Stadtbild integriert und diente vor allem der Entwässerung, aber auch der
Abwasserableitung,
was
schon
zu
damaliger
Zeit
entsprechende
Gewässerqualitätsprobleme nach sich zog.
Mit dem Bau einer großvolumigen Mischwasserkanalisation in Eimsbüttel um 1870 wurde
der Oberlauf der Isebek gekappt und in das Sielnetz abgeleitet. Parallel wurde der bisherige
Bach von der Alster aus als Kanal ausgebaut. Dies sollte einerseits der Binnenschiffart,
anderseits der Verbesserung der Abwasserprobleme dienen. Der heutige Kanal besteht seit
ca. 1883 und wurde noch lange Zeit mit Oberflächenwasser aus dem Oberlauf beschickt, bis
auch dieses Wasser direkt in das Sielnetz abgeleitet wurde.
10
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
So ist der heutige Isebekkanal als lang gestrecktes Stillgewässer anzusehen, das nur einen
geringen Zulauf aus der Ottersbek und einigen direkten Regensieleinleitungen hat.
Tab. 3:
Morphometrische Daten des Isebekkanal
Länge
Ca. 2.800 m
Breite
Zw. 20 – 50 m
Mittlere Tiefe
Ca. 2 m
Oberfläche
Rd. 66.000 m²
Volumen
Rd. 170.000 m³
Das heutige Gewässer verläuft eingeschnitten in der (Stadt)-Landschaft. Die Ufer sind zum
großen Teil mit Spundwänden befestigt oder werden von den Fundamenten und Mauern der
direkt an das Wasser reichenden Gebäude gebildet. An vielen Stellen sind die Befestigungen
brüchig geworden. Hier bildet sich durch die Wurzeln der Bäume ein reiches, strukturiertes
Ufer aus. Dieses wurde leider teilweise durch Uferumbaumaßnahmen (Geröllanschüttungen)
wieder zerstört.
An den meisten Stellen fällt das Ufer schnell bis zur größten Tiefe von 2 m (wg. Schiffbarkeit)
ab. In den steilen Uferbereichen herrscht sandiges Sediment vor, während die flache
Kanalsohle zum größten Teil, mit einer bis zu 50 cm dicken, schwarzen, großteils
sauerstofffreien Schlammschicht bedeckt ist.
Die Wasserqualität des Kanals ist stark beeinträchtigt. Ursache hierfür ist unter anderen der
jahrzehntelange Eintrag von Abwasser aus der Mischwasserkanalisation. Dieser trat bei
starken Regenfällen im Einzugsgebiet bis Mitte der 90ziger Jahre häufig auf. Durch den
Ausbau des Sielsystems (mit vergrößerten Sammlern und neuen MW-Rückhaltebecken) hat
sich der durchschnittliche Eintrag aus dem Mischsystem erheblich verringert.
Mit Umsetzung des Alsterentlastungskonzeptes zur Sanierung des innerstädtischen
Mischwassersielnetzes wurde die durchschnittlichen jährlichen Überlaufmengen in den
Isebekkanal schrittweise reduziert.
Trotz aller Bemühungen in den letzten Jahren bleibt die Situation vor allem in den
Sommermonaten unbefriedigend. Ursachen für die Beeinträchtigung der Wassergüte im
Isebekkanal ist auch die Tatsache, dass es so gut wie keinen Durchfluss und damit
Wasseraustausch gibt.
Die Wasserqualität - vor allem der Sauerstoffhaushalt - leidet unter dieser Situation,
verursacht aus Altbelastung der Sedimente und regelmäßiger Neueinträge erheblich. Bis
Ende der 90iger Jahre kam es im Sommer regelmäßig zu Fischsterben und erheblicher
Geruchsbelästigung. Durch den Bau einer Sauerstoffanreicherungsanlage 1992 konnte der
Sauerstoffgehalt stabilisiert werden, ohne damit das Grundproblem zu lösen. Um die
Gewässergüte nachhaltig und dauerhaft anzuheben, müssen Lösungen gefunden werden,
die vor allem die Selbstreinigung des Isebekkanals stärken.
11
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
3.4
Entwässerung des Gebietes
3.4.1
Mischgebiet
Das rund 522 ha große Mischgebiet am Isebekkanal ist geprägt von einer Vielzahl von
Wohnbauten, die größtenteils als Blockbebauung anzutreffen sind. Das urbane Gebiet weist
mit ca. 144 ha einen hohen Anteil (28%) an Dachflächen auf. Im Gegensatz zum
Trenngebiet wird das Mischgebiet von mehreren Hauptverkehrsstraßen (> 15.000 KFZ/d)
durchzogen.
Tab. 4:
Flächen Mischgebiet
Mischgebiet
Fläche in ha
In %
befestigt
durchlässig gesamt
Hauptstraße Nebenstraße Dach Rest
34
96
144
48
200
522
7
18
28
9
39
100
Der Anteil der Verkehrsflächen beträgt 130 ha, das sind 40 % der angeschlossenen Flächen,
das entspricht 25% des Einzugsgebietes. Die restlichen versiegelten Flächen (Rest)
betragen ca. 48 ha. In der Summe sind 61% des Einzugsgebietes befestigt und 39%
durchlässig.
3.4.2
Trenngebiet
Nordwestlich des Mischwassereinzuggebietes schließt ein ca. 181 ha großes Trenngebiet
an. Davon sind ca. 80 ha versiegelt (44%). Geprägt ist das Einzugsgebiet von Wohnbauten
unterschiedlicher Art und Größe, öffentlichen Einrichtungen wie Schulen mit
Sportplatzanlagen und einer Kleingartensiedlung. Im Süden befinden sich entlang der
Troplowitzstraße Gewerbe- und Industriebetriebe.
12
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 4:
Trenngebiet Isebekkanal, Baustruktur
Den größten Anteil an den versiegelten Flächen haben mit ca. 35 ha die Gebäude im
Einzugsgebiet. Die Verkehrsflächen mit ca. 27 ha bilden den zweitgrößten Flächenanteil. Die
restlichen versiegelten Flächen (Hof- und sonstige versiegelte Flächen) können mit ca. 19 ha
veranschlagt werden.
Tab. 5:
Flächen Trenngebiet
Trenngebiet
Fläche in ha
in %
befestigt
durchlässig gesamt
Straße Dach
Rest
27
45
29
111
212
13
21
14
52
100
Die Niederschlagsabflüsse teilen sich in ein westliches und ein östliches Gebiet auf. Der
westliche Teil entwässert zu einem Teil über die Ottersbek und zum anderen Teil über ein
Regensielnetz. Am Knotenpunkt Telemannstraße vereinigt sich das westliche Regensiel mit
der (ab Eidelstedter Weg verrohrten) Ottersbek, die von dort unterirdisch zum Weiher und
danach weiter in den Isebekkanal fließt.
Der östliche Teil entwässert über das Regensiel Unna-/Goebenstraße direkt in den
Isebekkanal. Die beiden Teilgebiete haben eine Verknüpfungsstelle am Knotenpunkt
Telemannstraße. Bei Starkregenereignissen springt der Überlauf des Wehres oberhalb des
Weihers an und leitet die Abflüsse aus dem westlichen Gebiet zum östlichen Regensiel ab.
13
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
In der nachfolgenden Abbildung ist die Zweiteilung des Einzugsgebietes und die Lage des
Überlaufes dargestellt.
Ottersbek
Regensammler
Unnastraße
Knotenpunkt
bzw. Wehr
Isebekkanal
Weiher
Abb. 5:
Trenngebiete mit Knotenpunkt
Im Weiteren gibt es noch zwei kleine Gebiete, die ebenfalls direkt in den Isebekkanal
entwässern: Die Universitätsklinik Eppendorf (UKE) sowie ein Abschnitt der Bismarckstraße.
Von zahlreichen direkt am Isebekkanal liegenden Grundstücken wird das
Niederschlagswasser direkt eingeleitet.
Trenngebiet West - Ottersbek
Wie oben schon gezeigt, unterteilt sich das westliche Einzugsgebiet in den Bereich der
Ottersbek und den des westlichen Regensieles. Die Flächen sind insgesamt nur schwach
belastet, die Straßen weisen eine geringe Verkehrsbelastung aus. Ausnahmen sind die
14
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Lutherothstraße mit über 10.000 Fahrzeugen je Tag und die Hagenbeckstraße sowie der
Lenzweg mit jeweils 5.000 bis 10.000 Fahrzeugen je Tag.
Im nördlichen Bereich fließt die Ottersbek unverrohrt. Am Eidelstedter Weg beginnt der
verrohrte Teil. Das Regenwasser fließt ab dort über ein Siel DN 1000 und letztlich ein
Rechteckprofil 1210/1000 zum Knotenpunkt Telemannstraße. Dort leitet das westliche
Sielnetz über eine Leitung DN 1200 ein. Der vorherige Rechteckquerschnitt wird danach bis
zum Eimsbütteler Weiher weitergeführt. Die Zuflüsse am Knotenpunkt befinden sich auf
einer Kanalsohlhöhe von 8,72 m+NN. Ab einem Wasserstand von 9,78 m+NN wird
Zulaufwasser über ein Wehr in das östliche Sielnetz Unnastraße abgeschlagen. Die
Wehrlänge beträgt 2,0 m. Dieser Überlauf wird in ein DN 700 geleitet und schließt nach zwei
weiteren Haltungen (Gesamtstrecke ca. 150 m) an den Hauptregensammler Unnastraße an.
Ebenso ist bei entsprechenden Wasserständen ein Überlauf in entgegengesetzter Richtung,
also vom Regensiel „Ost“ nach „West“ möglich
Der Weiher ist ein offenes Parkgewässer mit einer Breite von ca. 25 m und einer Länge von
ca. 200 m (Fläche = 5000 m²) bei einer durchschnittlichen Wassertiefe von 1,50 m bis 1,80
m. Dem offenem Gewässer ist ein halbkreisförmiges Absetzbecken mit einem
Sedimentationsraum von ca. 70 m³ vorgeschaltet. Ca. 50 Grundstücke entlang des Weihers
leiten ihr Niederschlagswasser direkt ein. Am Ende des Weihers fließt die Ottersbek über
ein Drosselbauwerk ab. Die restlichen rund 500 m zum Isebekkanal fließt sie teils verrohrt,
teils offen. Auf diesem Stück gibt es keine weiteren Zuflüsse.
Trenngebiet Ost – Regensiel Unnastraße/Goebenstraße
Der Hauptregensammler des Trenngebiets Ost beinhaltet die belasteten Abflüsse der
Troplowitzstraße mit mehr als 10.000 Kfz/d sowie die Abflüsse der angrenzenden Gewerbe-/
Industrieflächen und Wohngrundstücke.
Die Regenwasserabflüsse des Trenngebietes „Ost“ werden auf Höhe der Goebenstraße in
den Isebekkanal eingeleitet. Ca. 75 m oberhalb (südwestlich) leitet die Ottersbek ein.
Universitätsklinik Eppendorf (UKE)
Die Oberflächenentwässerung des UKE wurde zwischen 1999 – 2005 vom Mischsystem zu
einem qualifizierten Mischsystem umgestaltet. Ein Teil des Oberflächenwassers des UKE, in
der Hauptsache von Dachflächen, wird nun in einen Teich im Eppendorfer Park geführt. Ist
dieser gefüllt, fließt das überschüssige Wasser über eine Leitung zum Isebekkanal ab. Die
Einleitung befindet sich etwas westlich der Brücke Oderfelder Straße.
Die Fläche der angeschlossenen Dächer beträgt ca. 10,4 ha. Die Gesamtfläche des
Krankenhausgeländes beträgt 31 ha, mit einem Versiegelungsgrad von ca. 66% (= 21 ha).
Die übrigen versiegelten Flächen (u.a. Verkehrsflächen) werden zusammen mit dem
Schmutzwasser über das Mischwassersystem abgeleitet.
15
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Bismarckstraße
Eine ca. 1500 m² große Verkehrsfläche der Bismarckstraße mit 5 Straßeneinläufen
entwässert z.Zt. ohne Vorreinigung in den Isebekkanal. Der Bereich ist mäßig befahren. Er
umfasst neben dem Anwohnerverkehr auch Durchgangsverkehr und ist damit als
behandlungswürdig einzustufen. Die Verkehrsbelastung wird auf ca. 3000 Fahrzeuge pro
Tag geschätzt.
Abb. 6:
Trummen Bismarckstraße
Direkteinleitung in den Isebekkanal
Ein Teil der Grundstücke, die am Isebekkanal liegen, leiten direkt in den Isebekkanal ab. Der
Anteil ist allerdings sehr gering. Die Liste der Grundstücke mit Einleitgenehmigung ist im
Anhang aufgeführt.
4 Modellierung Ist-Zustand (UWC-Projektbeginn)
Für die Untersuchung des Einzugsgebietes und die Aufstellung von Möglichkeiten zur
Reduzierung des Stoffeintrages in den Isebekkanal wurde der Ist-Zustand sowohl für das
Mischsystem als auch für das Trennsystem modelliert. Der Ist-Zustand bezieht sich auf den
Projektbeginn des UWC-Projektes im Jahre 2004. Die ermittelten Ergebnisse wurden
bewertet und auf dieser Grundlage mögliche Maßnahmen erarbeitet. Diese werden im
nachfolgenden Kapitel behandelt.
4.1
Modellierung
Für die Modellierung des Einzugsgebietes kamen die Programme Hystem-Extran und
STORM-SEWSYS® zur Anwendung. Ziel der Modellierung ist die Berechnung der Wasser16
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
und Schmutzfrachtbilanzen und der Überlaufhäufigkeiten und -mengen für verschiedene
Systemzustände.
Durch die Aufgliederung des Untersuchungsgebietes in die einzelnen Misch- und
Trennsysteme wurden Teilgebiete mit ihren verschiedenen Flächenarten erstellt. Dabei
wurden den Flächenarten unterschiedliche Abflussbildungsparametern zugewiesen.
4.1.1
Hydrodynamisches Modell Hystem-Extran®
Mit dem hydrodynamischen Niederschlag-Abfluss Modell HYSTEM-EXTRAN lassen sich
Kanalnetzberechnungen sowohl mit Einzelereignissen als auch im Zusammenhang mit der
Langzeit-Seriensimulation durchführen.
Als Einzelereignis können Modellregen oder auch Naturregen angesetzt werden (ITWH,
2005). Das hydrologische Stadtentwässerungsmodell HYSTEM berechnet zeitschritt- und
haltungsweise die Oberflächenzuflüsse zum Kanalnetz. Als Eingangswerte für das Modell
dienten die in HYSTEM ermittelten Oberflächenzuflüsse. Im Gegensatz zu hydrologischen
Kanalnetzmodellen können mit EXTRAN vernetzte, gesteuerte und rückstaubehaftete
Systeme mit Sonderbauwerken gerechnet werden.
4.1.2
Hydrologisches Modell STORM-SEWSYS®
Das Modell STORM-SEWSYS® ist ein hydrologisches Langzeitkontinuumsmodell zur
Stoffstrom- und Schmutzfrachtsimulation von Misch- und Trennsystemen. Die Schmutzfracht
kann durch getrennte Festlegung von Schmutzkonzentrationen für Schmutz- und
Regenwasser berücksichtigt und mitgerechnet werden. Es können unterschiedliche
Konzentrationsparametersätze für verschiedene Schmutzwasserarten (z. B. häusliches
Schmutzwasser) bzw. Niederschlagsabflüssen von unterschiedlichen Flächen (Straße, Dach,
etc.) definiert und zugeordnet werden.
Im Rahmen des Projektes wurde das Modul SEWSYS in STORM-SEWSYS® für die
Berechnung der Schmutzfrachten verwendet. Klassische Schmutzfrachtmodelle berechnen
die Frachten im (Regen-)Abwasser auf der Grundlage von Konzentration (z.B. 107 mg CSB/l
gemäß DWA A-128) oder jährlichen Flächenabträgen (z.B. 250 kg/ha). Die Herkunft der
Schmutzstoffe ist dabei unerheblich, was aber bei einer rein zentralen Behandlung des
Regen- oder Mischwassers auch keine Rolle spielt.
Dezentrale Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung erfassen dagegen in aller Regel
gezielt Teilströme der Niederschlagsabflüsse. Beispielsweise werden in Filtergullys
(INNOLET®) gezielt Straßenabflüsse behandelt, in Zisternen nur Dachabflüsse aufgefangen
oder Versickerungsanlagen vorzugsweise im privaten Bereich angewendet.
Aus diesem Grunde wurde das erweiterte Oberflächenabtragsmodell SEWSYS zusammen
mit STORM verwendet. SEWSYS ist ein Modell, mit dem vorgegebenen Quellen
Abtragskonzentrationen zugeordnet und daraus Ablaufkonzentrationen im Regenabfluss
berechnet werden. Somit können mit SEWSYS die Ursachen für die Verschmutzung
spezifiziert werden. Verschiedene Eingangsgrößen wie z. B. die Verkehrsbelastung, der
Anteil von Metallflächen etc. unter Berücksichtigung der Konzentrationen für insgesamt 14
17
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
verschiedene Stoffparameter wurden dynamisch,
Akkumulation und Abtrag, berücksichtigt.
Abb. 7:
d.h.
unter
Berücksichtigung
von
SEWSYS® Schema
Als Eingangsparameter für die Schmutzfrachtsimulation werden SEWSYS Daten verwendet.
Diese Daten enthalten allgemeine Schmutzkennwerte, z. B. Korrosionsraten und Emissionen
von unterschiedlichen Materialien. Aus unterschiedlichen Literaturquellen und anderen
bereits bestehenden schwedischen Modellen wurden Kennwerte für Verschmutzungsquellen
im Regen- und Abwasser gesammelt und in der hier zur Anwendung kommenden Datenbank
abgelegt. Im Anhang ist eine Tabelle mit Stoffparametern beigelegt.
In SEWSYS werden undurchlässige Flächen in drei Bereiche geteilt: Straßen, Dächer und
andere Bereiche. Die trockene Deposition wird separat für jeden der Bereiche errechnet.
Andere Schmutzquellen von der Straße sind Reifen- und Straßenabrieb, Bremsabrieb,
Abgase, Ölverluste, Katalysatoren und Zinkkorrosion.
4.2
Mischgebiet
Das Isebekstammsiel ist im Jahr 1899 mit gemauerten Profilen gebaut worden. Es beginnt
am Anfang des Isebekkanals am Weidenstieg und weist bis zur Kreuzung Bellealliancestraße / Weidenstieg einen Querschnitt von 2150 / 2580 auf. Von da an verläuft das
Stammsiel mit einem Querschnitt DN 2400 entlang des Weidenstieges, der Weidenallee und
der Schanzenstraße. Zwischen Neuem Pferdemarkt und Millerntor verläuft es unter dem
Heiligengeistfeld. Am Millerntor mündet es in das Geeststammsiel aus. Bei einer Länge von
etwa 2.460 m weist das Isebekstammsiel ein durchgängiges Gefälle von 0,3 ‰ auf.
Neben dem hohen Alter der Stammsiele von über hundert Jahren kommt hinzu, dass die
Siele aufgrund des sehr geringen Gefälles stark ablagerungsgefährdet sind. Sie folgen auch
nicht immer dem Verlauf öffentlicher Straßen, sondern sind teilweise mit Gebäuden überbaut
worden. In der nachfolgenden Abbildung ist das gesamte Einzugsgebiet des
Isebekstammsieles dargestellt.
18
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 8:
Stammsielnetz im Innenstadtbereich mit Einzugsgebiet Isebekkanal
Infolge unzureichender Abflusskapazitäten kommt es bei starken Niederschlägen zu
Mischwasserüberläufen, insbesondere im Bereich des Isebekkanals zwischen
Bismarckstraße und dem Kaiser-Friedrich-Ufer. Insgesamt gibt es entlang des Kanals 13
Überlaufbauwerke.
19
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Überlauf
1
2
3
4
5
6
12/13
Lage
Bismarckstraße/ Osterstraße
Bismarckstraße/ Eichenstraße
Bismarckstraße/ Bogenstraße
Hoheluftbrücke
MRB Lehmweg (BÜ)
MRB Lehmweg (KÜ)
Weidenstieg
8
7
9
10
6
5
Isebekkanal
4
11
3
2
Ottersbek
1
13
Mischwasserüberläufe
12
Regenwasserauslass
Abb. 9:
Lage der relevanten Einleitstellen und Überlaufbauwerke am Isebekkanal
In der Legende der Karte sind die Überläufe aufgeführt, an den Überlaufereignisse
gemessen oder rechnerisch ermittelt wurden.
Der Schwerpunkt der Belastung liegt im rd. 1000 m langen Gewässerabschnitt südwesttlich
der Hoheluftchaussee. Hier tragen auf 1/3 der gesamten Kanalstrecke 5 Überläufe 2/3 der
Gesamtjahresmenge ein.
4.3
Trenngebiet
4.3.1
Vergleichende Betrachtung des Gesamttrenngebietes
Vorab ist ein Vergleich der hydrodynamischen Kanalnetzberechnung (durch Hamburg
Wasser-HSE) und des hydrologischen STORM-Modells (durch IPS) erstellt worden. Dabei
werden die eingeleiteten Wassermengen in den Isebekkanal und die Abflussereignisse in
Abhängigkeit von unterschiedlichen Häufigkeiten dargestellt. Der Vergleich der Ergebnisse
zeigt eine gute Übereinstimmung, auch bei unterschiedlichen Häufigkeiten. Die Flächen für
STORM wurden aus den zur Verfügung gestellten Stadtgrundkarten mit Abgleich von
Luftbildern erstellt.
20
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 6:
Simulationsergebnisse Trenngebiet Isebekkanal
Hydrologisch
Trenngebiet
Einheit
hydrodynamisch
Flächen GIS
Befestigte Fläche
ha
70
80
Durchlässige Fläche
ha
145
101
Zulauf Isebekkanal
m³/a
350000
357788
n = 1,0/a
m³
12500
11000
n = 0,2/a
m³
21000
18000
n = 0,1/a
m³
25000
21000
Abflussereignisse
4.3.2
Betrachtung der Teilgebiete Ottersbek und Regensiel
Das Regenwasser des Trenngebietes entwässert auf zwei Wegen in den Isebekkanal. Das
Trennsystem wird in „West“ (Ottersbek + westl. Regensiel) und „Ost“ (Regensiel)
untergliedert. Bei Starkregenereignissen, die einen Zufluss von 1822 l/s im Kanal
übersteigen, schlägt das Ost-Gebiet das überschüssige Regenwasser über eine
Wehrschwelle zum Regensiel ab. Das Ergebnis der Langzeitsimulation zeigt, dass rund 580
m³ jährlich über die Schwelle zum Regensiel fließen. Das entspricht ca. 0,5 % des Zulaufes
zum Knotenpunkt (Wehr, ca. 125.000 m³/a).
Aufgrund der 1,06 m hohen Schwelle des Wehres am Knotenpunkt Telemannstraße wird
der Weiher immer durchflossen. Ein Überlauf in das Regensiel findet nur bei
Starkregenereignissen statt. Die Wasserstandhöhen des Weihers liegen um 8,50 m+NN.
Vom Weiher bis zur Einleitung der Ottersbek in den Isebekkanal sind es ca. 480 m. Das
Gefälle beträgt rund 0,5 %. Die Ottersbek ist als Graben mit Böschungen ausgebildet und
befördert das Regenwasser über 2,1 m Höhendifferenz zum Auslass in den Isebekkanal. Am
Auslass zum Isebekkanal ist ein Absturz von ca. 1,0 -1,5 m vorhanden. Aufgrund der hohen
Wasserstandsdifferenzen zum Weiher hat der Isebekkanal keinen Einfluss auf den
Wasserstand des Weihers.
Eine Betrachtung des Knotenpunktes Telemannstraße soll zeigen, welche Menge bei
Starkregenereignissen in das östliche Sielnetz eingeleitet wird. Die hydrodynamischen und
hydrologischen
Kanalnetzsimulationen
(HSE
&
IPS)
belegen,
dass
die
Niederschlagsabflüsse weitestgehend über den Weiher gelangen. Die Zuläufe auf den
Weiher weisen für ein 1-jähriges als auch für ein zweijähriges Ereignis geringe Unterschiede
auf. Beide Simulationsmodelle konnten einheitlich einen Überlauf in das Regensiel ab einem
zweijährigen Regenereignis feststellen. Der Vergleich der Abflussspitze am Wehrüberlauf
zeigte geringe Differenzen. Dabei beträgt der Spitzenablauf für das zweijährige
Regenereignis nach hydrodynamischen Berechnungen ca. 200 l/s. Aus der hydrologischen
Modellierung leiten 259 l/s zum Regensiel über.
21
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 7:
Regenereignisse Teilgebiet West (Ottersbek), Zu- und Abflüsse in l/s, gerechnet
mit dem hydrodynamischen Kanalnetzmodell Hystem-Extran und dem
hydrologischen Modell STORM
Hydro-
Hydro-
Hydro-
Hydro-
dynamisch
logisch
dynamisch
logisch
Überlaufhäufigkeit
Zulauf Wehr
n = 1,0
Telemannstraße
aus Ottersbek
Überlauf Wehr
4.4
n = 0,5
1160
1231
1650
1869
25
150
60
215
-
-
200
259
Gesamteinzugsgebiet
Die Nachbildung des Einzugsgebietes erfolgte durch die Eingabe sämtlicher Parameter in
das STORM-Modell. Mittels einer Langzeitsimulation wurde der Ist-Zustand berechnet. Die
folgende Tabelle zeigt, dass besonders die durchlässigen Flächen (42 %) einen erheblichen
Beitrag zur Verdunstung und Versickerung bzw. der damit verbundenen
Grundwasserneubildung leisten.
Tab. 8:
Wasserbilanz Ist-Zustand für ein Jahr, Niederschlagshöhe 756 mm
Daten
Fläche
Niederschlag
Verdunstung
Ablauf
Versickerung
Einheit Dach
Rest
Straße
durchlässig Gesamt
ha
189
76
158
311
734
m³/a
1.428.854
576.456
1.191.859
2.349.541 5.546.710
m³/a
366.850
353.906
483.168
1.378.170 2.582.095
m³/a
1.061.968
222.421
708.661
11.811 2.004.860
m³/a
0
0
0
956.447
956.447
Nach der Schmutzfrachtberechnung ergibt sich in der Summe folgende jährliche
Frachtbilanz. Die Grunddaten für die Abflusskonzentrationen sind im Anhang aufgeführt.
22
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 9:
Frachtbilanz Ist-Zustand
StoffEinparameter heit
Mischsystem
Jahr 2002
Ablauf
Trockenwetter
Regenwasser
CSB
AFS
P
N
Cu
Zn
Pb
Cd
PAK
davon
Überlauf in
Isebekkanal
9%*
Trennsystem
Trennsystem
Ottersbek
Gesamt
UKE
Trennsystem
Gesamt
m3/a 5309666
m3/a 1488454
kg/a 117445
kg/a 288246
kg/a
85,7
kg/a
2923
kg/a
86,3
kg/a
183,9
kg/a
12,4
kg/a
0,58
kg/a
0,7
5309666
130531
10299
25278
7,5
256
7,6
16,1
1,1
0,05
0,06
357514
17153
33288
11,7
590
13,7
29,8
2,5
0,12
0,10
84846
3535
5318
1,8
178
3,5
6,5
0,7
0,03
0,02
442360
20688
38606
13,5
768
17,2
36,3
3,2
0,15
0,12
1930814
138133
326852
99,1
3691
103,4
220,2
15,6
0,734
0,818
*Jahr 2002 (nasses Jahr mit großer Überlauffracht)
Das Einzugsgebiet des Isebekkanals wird vom Mischsystem dominiert. Da das Mischsielnetz
rückstaubehaftet ist, konnte in der Schmutzfrachtsimulation der reale Überlauf nicht bestimmt
werden. Die Überlaufmenge von ca. 130.000 m³ im Jahr 2002 entsprach einer Überlaufrate
von 9%. Damit wurden ca. 10.300 kg CSB/a über die Mischwasserüberläufe eingetragen.
Die Einträge aus dem Trennsystem Ottersbek setzen aus dem direkten Zulauf (65% der
Abflussmenge) und dem Zulauf über den Eimsbütteler Weiher (35% der Abflussmenge)
zusammen. Die Absetzleistung des Weihers und damit die Stoffreduktion wurde mit 50%
berücksichtigt. Der Eintrag aus beiden Einläufen summiert beläuft sich damit für CSB jährlich
auf 17.153 kg. Aus dem Bereich des UKE gelangen 3535 kg/a in den Isebekkanal. In der
Summe werden damit aus dem Trenngebiet mit 20.688 kg CSB/a mehr CSB-Fracht in den
Isebekkanal eingetragen als über Mischwasserüberläufe. Auch eine Berücksichtigung einer
Reinigungsleistung im Bereich des UKE würde keine Veränderung der Größenordnung
erbringen.
Der Anteil an CSB-Überlauffrachten durch das Mischsystem beträgt demnach „nur“ ca. 1/3
des gesamten CSB-Eintrages in den Isebekkanal. Bei dieser Betrachtung muss allerdings
berücksichtigt werden, dass die Belastung des Gewässers durch Mischwasserüberläufe
meist in den Sommermonaten, und dann wiederum innerhalb wenige kurzer Ereignisse,
stattfindet. Dies führt zu temporären lokalen Sauerstoffdefiziten. Die Frachteinträge durch
Regenwassereinläufe finden dagegen kontinuierlich statt. Somit fällt die Spitzenbelastung
durch die Trennsystemeinträge geringer aus.
23
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
5 Ermittlung der Abkopplungspotenziale zur Vorbereitung der
Szenarien
Nachfolgend werden Maßnahmen mit Flächenabkopplungen betrachtet. Hierfür wurden
Abkopplungspotenziale des Gesamtgebietes ermittelt. Dazu wurden die Siedlungsstrukturen
analysiert und hinsichtlich ihrer Potenziale zur Platzierung von Bewirtschaftungsmaßnahmen
bewertet. Mit zunehmender Bebauungsdichte nimmt die Nutzungsintensität und damit auch
die Befestigung zu. Gleichzeitig erhöht sich die Menge des anfallenden Regenwassers, das
auf dem Grundstück zurückgehalten werden müsste. Die Regenwassermenge der
abgekoppelten Gebiete soll vor Ort versickert oder gedrosselt über Mulden-Rigolen-Systeme
in das Kanalnetz geleitet.
Es wurden unterschiedliche Baustrukturen definiert, die sich in ihrer Eignung zur
Regenwasserbewirtschaftung, d.h. Abkopplung von versiegelten Flächen vom Sielnetz,
unterscheiden. Entscheidende Kriterien sind das Verhältnis versiegelter Fläche zu
unversiegelter Fläche, Nutzung der unversiegelten Flächen, Möglichkeit zur Anordnung einer
Bewirtschaftungsanlage auf den zur Verfügung stehenden Flächen (Straßen, Grünflächen
etc.), die Dachform und die Art der Dachentwässerung (innen- oder außenliegend). Bei der
Einschätzung des Abkopplungspotenzials werden Flächen gleichartiger Baustruktur
blockweise betrachtet. Einzelne Grundstücke können sowohl günstigere als auch
ungünstigere Bedingungen aufweisen. Als Ergebnis wurde nachfolgende Karte der
Abkopplungspotenziale erstellt
24
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 10:
Abkopplungspotenziale Isebekkanal
25
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Das Einzugsgebiet Isebekkanal weist eine sehr heterogene Bebauungsstruktur auf. Im
näheren Bereich des Kanals befindet sich überwiegend Wohnbebauung in Block- und
Zeilenbauweise. Das nördliche Trenngebiet ist neben aufgelockerter Wohnbebauung
gezeichnet durch einen großen Anteil an industriell und gewerblich genutzten Flächen. Im
Stadtteil Groß Borstel sind neben Industrie-, Gewerbe- und Gemeinbedarfsflächen und
Zeilenbebauung auch vereinzelt Einzelhausbebauungen anzutreffen.
Das gesamte Einzugsgebiet umfasst 733 ha, davon sind 422 ha an das MischTrennsystem angeschlossen.
Tab. 10:
bzw.
Flächenverteilung im Ist-Zustand in ha
Ist-Zustand
Nicht angeschlossen (nur durchlässige Flächen)
Angeschlossen
Gesamt
ha
312
422
733
%
42%
58%
100%
Durch die Abkopplung von Flächen reduzieren sich die angeschlossenen Flächen. Dies ist in
folgender Tabelle in Abhängigkeit vom Flächentyp dargestellt.
Tab. 11:
Abkoppelbare Flächen in ha
Abkopplung
Dach
ha
Dach
%
bef.
Rest
ha
bef.
Rest
%
Straße
ha
Straße
%
Nicht
angeschlossen
Abgekoppelbar
Angeschlossen
Gesamt
Durch
lässig
ha
312
70
119
189
37%
63%
100%
23
53
76
30%
70%
100%
0
156
156
0%
100%
100%
0
312
Durchlässig
%
100%
0%
100%
Gesamt
ha
Gesamt
%
312
42%
93
13%
328
733
45%
100%
Von den 422ha (58%) befestigter Fläche im Entwässerungsgebiet könnten 22 %
abgekoppelt werden. Den Hauptanteil der befestigten Flächen bilden damit die Dachflächen
mit 189 ha aus dem Trenn-, Mischgebiet sowie UKE-Areal. Das Abkopplungspotenzial aller
Dachflächen liegt bei 37 %. Von den restlichen befestigten Flächen, wie z. B. Parkflächen,
können 30 % abgekoppelt werden. Die Abkopplung von Straßenflächen wurde nicht
betrachtet.
6 Mögliche Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffeinträge
Für die Verminderung des Schadstoffeintrages in den Isebekkanal wurden die möglichen
Maßnahmen untersucht und mittels Langzeitsimulation überprüft und bewertet.
Diese sind:
o
Verminderung von Mischwasserüberlaufen durch a) Entlastung bzw. b)
Optimierung des Siels
26
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
o
(Vor)-Reinigung des Niederschlagswasser (vor allem von Straßenflächen) im
Trenngebiet (z.B. durch Filtertrummen oder gedichtete Mulden-RigolenSysteme)
o
Weitergehende Reinigung des Regenwassers (z.B. optimierte Nutzung des
Eimsbütteler Weihers)
Die Wasser- und Frachtbilanzen werden getrennt nach Misch- und Trennsystem betrachtet
und bewertet.
6.1
Reduzierung der Überlaufmengen aus dem Mischsystem
Mehrere Berechnungen wurden zur Bemessung zum Nachweis der verbesserten
Abwasserableitung mit fortschreitender Umsetzung des Alsterentlastungskonzeptes
durchgeführt. Diese Vorgehensweise zielte auch auf die Reduzierung der Überläufe aus dem
Mischnetz in den Isebekkanal. Die Sanierung des innerstädtischen Mischwassersielnetz führt
beim Isebekkanal zu einer Verminderung der durchschnittlichen jährlichen Überlaufmenge
von ursprünglich 244.000 m³. Für den Netzzustand nach Fertigstellung des Transportsiels
Alsterdorf ist durch Langzeitsimulation über 30 Jahre (Station Ochsenzoll, 1968-1997), eine
jährliche Überlaufwassermenge von durchschnittlich rd. 60.000 m³ ermittelt worden.
Die hierbei ermittelte Gesamtentlastungsdauer aller 13 Mischwasserüberläufe beträgt pro
Jahr im Durchschnitt 20 Stunden. Die von 2000 bis 2007 vor Ort beobachteten
Mischwasserüberläufe sind in folgender Tabelle dargestellt.
Tab. 12:
Mischwasserüberläufe in den Isebekkanal in den Jahren 2000 bis 2007 (Stand
Oktober 2007)
Überlauf [m³]
2000
2001
2002
Vor dem UWC Projekt
Weidenstieg
0
3336
23456
Hoheluftbrücke
0
9329
11634
Bismarckstraße/
Osterstraße
258 11664
15270
Bismarckstraße/
Bogenstraße
- 22626
22655
Bismarckstraße/
Eichenstraße
- 24935
20941
MRB Lehmweg
(KÜ)
0
0
30154
MRB Lehmweg
(BÜ)
0
0
6421
Gesamt
258 71890 130531
2003
2004
2005
UWC Projekt
0
3023
94
0
4914
5419
2006
2007
0
324
3561
4714
1239
3463
299
2987
4186
30127
60
0
275
667
9019
7318
1447
6216
8815
0
1844
11053
0
0
0
40385
0
20622
0
18312
0
9802
0
21943
Die Tabelle zeigt starke Unterschiede in den jährlichen Überlaufmengen. So tritt besonders
das Jahr 2000 als extrem trockenes und das Jahr 2002 mit vielen Starkregenereignissen
hervor. Im Verlauf des UWC-Projektes wurden im recht niederschlagsreichen Jahr 2007 bis
Oktober dagegen nur ca. 22.000 m³ Überlaufvolumina registriert. Vor dem UWC Projekt lag
sie im Mittel bei rd. 60.800 m³/a. Nach dem Beginn des UWC Projektes lag die mittlere
Überlaufmenge nur noch bei 17.700 m³/a. Von großer Bedeutung ist neben der
Überlaufmenge auch der Zeitpunkt sowie die tatsächlich Konzentration an Schadstoffen, da
27
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
sich in der Vergangenheit mehrmals geringe Überläufe folgenschwer auf den
Sauerstoffhaushalt des Kanals auswirkten, während große Überlaufmengen (fast) folgenlos
blieben.
6.1.1
Reduzierung der Einleitmenge durch Abkopplung
Die in Kapitel 5 beschriebene Abkopplung von versiegelten Flächen führt zu einer Entlastung
des Mischwassersiels, so dass Überläufe seltener oder zumindest mit verringerter Menge
stattfinden. Der Trockenwetterabfluss bleibt unverändert. Die Untersuchungen beinhalten
darüber hinaus hydrodynamische Simulationen der Regenabflüsse im Misch- sowie
Trenngebiet für 1-, 2-, 5- und 10-jährige Modellregen (s. Abb. 11).
Für die hydrodynamische Simulation wurden die Daten aus der Kanaldatenbank der HSE
verwendet. Das direkte Einzugsgebiet umfasst danach 7 Teilgebiete mit zusammen ca. 521
ha Gesamtfläche. Der mittlere Befestigungsgrad im Einzugsgebiet liegt bei ca. 60%.
Im Szenario Abkopplung wurden 25 % der befestigten Flächen abgekoppelt. Dies wurde
durch eine Reduktion des aktuellen Befestigungsgrades von 60% auf 45% durchgeführt,
wobei nicht flächendifferenziert vorgegangen wurde. Bei der Simulation verschiedener
Regenereignisse unterschiedlicher Häufigkeiten gingen die Überlaufmengen deutlich zurück.
Durch die Abkopplung von 25% der befestigten Flächen könnten die Überlaufmengen im
Mittel um ca. 50% reduziert werden, wie aus nachfolgender Grafik ersichtlich ist. Allerdings
ist die Abkopplung am Überlauf Mannsteinstraße nicht so wirksam, weil im Teileinzugsgebiet
Mannsteinstraße das Abkopplungspotenzial geringer ist.
28
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 11:
Vergleich Überlaufmengen in den Isebekkanal bei unterschiedlichen Maßnahmen
und Niederschlagswiederkehrhäufigkeiten
6.1.2
Erhöhung der Überlaufschwellen an Mischwasserauslässen
Die Überlaufschwellen an den Auslässen mit den höchsten Überlaufvolumina im Gebiet
(Osterstraße, Eichenstraße) wurden in der Simulation um jeweils 20 cm heraufgesetzt. Dies
führt nicht zu einer signifikanten Erhöhung des Überflutungsrisikos im Einzugsgebiet. Durch
den dadurch erreichten erweiterten Einstau im Siel werden die Überlaufmengen in den
Isebekkanal allerdings deutlich reduziert (s. Abb. 11). Die Reduktion beträgt im Gegensatz
zur Abkopplung nur ca. 22% beim FHH5 (5-jähriger Bemessungsregen der Hansestadt
Hamburg). Bei FHH2 (2-jähriger Regen) beträgt die Reduktion ca. 60%.
Auf Grundlage der Simulation wurden die Überlaufschwellen (Osterstraße, Eichenstraße)
vom zuständigen Sielbezirk um 20 cm erhöht. umgesetzt worden. Weitere Erhöhungen an
Überlaufschwellen, sind erst nach Umsetzung der im Punkt 6.1.3 beschriebenen
Maßnahmen möglich. Eine Berechnung ider möglichen Reduzierung ist nicht erfolgt.
6.1.3
Bau eines Entlastungssieles für das Isebekstammsiel
Im Rahmen des Innenstadt-Entlastungskonzepts ist langfristig eine ca. 3000 m lange
Entlastungsleitung DN 1800 für das Isebekstammsiel geplant, die zum Einen die erste stark
verschmutzte Abflusswelle der Siele entlang des Isebekkanals aufnehmen soll und zum
Anderen die Möglichkeit bietet, durch die dann vorhandene Umleitungsmöglichkeit das
Stammsiel zu sanieren. Die durchschnittliche jährliche Überlaufmenge zum Isebekkanal
verringert sich nach der Fertigstellung auf rd. 40.000 m³ (ermittelt durch
Langzeitseriensimulation).
29
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Aufgrund der hohen Kosten und der aufwendigen Planungsphase für den Neubau des
Entlastungssieles ist die Reduzierung der Überlaufmengen als langfristiges Ziel zu sehen.
Der Bau des Entlastungssieles wird voraussichtlich nicht vor 2018 abgeschlossen sein. Dann
kommt die Verminderung des Frachteintrages aus dem Mischsystem voll zum Tragen.
Isebekkanal
30
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 12:
Vorgesehene Maßnahmen zur Entlastung der Stammsiele westlich der Alster
6.2
Verminderung der Schadstoffeinträge aus dem Trennsystem
6.2.1
Dezentrale Maßnahmen
Neben der Möglichkeit, Flächen komplett oder teilweise vom Trennsystem abzukoppeln
(siehe dazu Kap. 5), wurde beispielhaft die Behandlung von Straßenabflüssen durch
Filtertrummen untersucht.
Allgemein gelten Abflüsse von Verkehrsflächen in urbanen Gebieten als höchst verschmutzt.
Die Belastung nimmt mit der Verkehrsmenge zu. Daher sollten insbesondere die Abflüsse
von stärker frequentierten Straßen gereinigt werden, bevor sie über das Trennsystem dem
Gewässer zugeleitet werden. Die Niederschlagszuflüsse zum Trennsystem sind
systembedingt verschiedener Herkunft. Hier wird der stark verschmutzte Abfluss von
Verkehrsflächen mit den weniger oder kaum verschmutzten Regenwasserabflüssen von
Dächern und Höfen zusammen geführt und vermischt.
Ziel war es, das stark verschmutzte Wasser der Straßenabläufe gezielt zu behandeln, bevor
es mit dem geringer verschmutzten Ablaufwasser von Dächern und Höfen im Siel vermischt
wird. Als eine mögliche Maßnahme zur Reduktion der Stoffeinträge werden hier INNOLET ®Filterpatronen für Straßeneinläufe (Gullys) betrachtet.
Die nachfolgende Abbildung verdeutlicht den Aufbau des INNOLET®-Filtersystems.
Abb. 13:
Schematischer Aufbau des INNOLET®-Filtersystems
Die Behandlung erfolgt durch:
1. Grobschmutzfilter:
Rückhalt grober Partikel wie Laub und Sand
2. Feinstofffilter:
Anlagerung an Filterkorbmaschen und Filtration durch
adsorptives Material
31
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Das INNOLET-Filtersystem lässt sich (bei geeigneter Bauform der Trummen) einfach in die
Ablaufschächte einbauen. Bei ordnungsgemäßen Betrieb und regelmäßiger Reinigung wird
ein deutlicher Schadstoffrückhalt erreicht.
Es können auch andere Behandlungsverfahren mit Filtration wie z.B. INNODRAIN®, MuldenRigolen-Systeme oder Filterschächte zum Einsatz kommen. Eine Versickerung des Wassers
ist nur bei schwach belasteten Flächen erlaubt. Ansonsten müssen diese Systeme gedichtet
und an das Regensiel angeschlossen werden.
Die untersuchten Varianten unterscheiden sich vom Grundszenario (keine Behandlung)
durch den Anteil der mit Filtern ausgestatteten Trummen. Im Weiteren wird die Abkopplung
versiegelter Flächen mittels gedichtetem Mulden-Rigolen-Systeme (MRS) berücksichtigt.
Die folgende Abbildung zeigt, wie viele Tonnen CSB und AFS aus dem Trennsystem in den
Isebekkanal bei unterschiedlichen Maßnahmen eingeleitet werden.
Trennsystem - Frachteinträge in den Isebekkanal
45,0
40,0
35,0
30,0
[t/
a]
25,0
CSB
[t/a]
AFS
20,0
[t/a]
15,0
10,0
5,0
0,0
IST
Abb. 14:
MRS,
gedichtet
MRS (gedichtet.) + Innolet in
Haupt- und 15%
Haupt- und 50% Haupt- und 100%
Nebenstraß
Nebenstraß
Nebenstraß
e
e
e
Trenngebiet Ottersbek, Frachteinträge in den Isebekkanal mit verschiedenen
Varianten
Das Szenario mit der Reinigung von Niederschlagswasser mit einem gedichteten MuldenRigolen-System (MRS, gedichtet) auf 22% der privaten Flächen weist eine CSBFrachtreduktion von rd. 15% auf. Durch den Einsatz von Filtertrummen lässt sich diese bis
auf 35% steigern, Vergleichbares gilt für die abfiltrierbaren Stoffe. Ziel ist mit diesem System
nicht die Versickerung, sondern die Reinigung und gedrosselte Ableitung. Der Hauptanteil an
CSB-Eintrag stammt im Trenngebiet von den Nebenstraßen, gefolgt von den Dachabflüssen.
Die Dachabflussfrachten werden durch die Abkopplung reduziert und stellen damit das
größte Potenzial dar. Eine geringe Ausstattung der Verkehrsflächen mit Filtertrummen weist
nur geringe Reduktionen auf, da im Einzugsgebiet weitaus mehr Nebenstraßen als
32
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Hauptverkehrsstraßen liegen. Erst eine Ausstattung von 50% der Nebenstraßen erreicht eine
merkliche Verminderung.
Vergleichbares gilt für die Reduktion der abfiltrierbaren Stoffe. Jährlich fallen ca. 25,5
Tonnen AFS auf den Verkehrsflächen an. Mittels Filtersystem in den Trummen könnte diese
Fracht um 6 % bis zu 40 % vermindert werden. Bei maximaler Ausstattung der Trummen
könnten somit bis zu 10 Tonnen abfiltrierbare Stoffe pro Jahr zurückgehalten werden. Je
Trumme sind dies im Mittel 11-12kg (siehe Anhang ).
6.2.2
Nutzung der Reinigungskapazität des Weihers
Im Ist-Zustand gelangt Oberflächenablaufwasser von 27,4 ha befestigten Flächen aus dem
West-Gebiet in den Eimsbütteler Weiher. Das Ost-Gebiet des Trennsystems entwässert 51,9
ha befestigte Fläche direkt in den Isebekkanal. Um den unbehandelten Ablauf zu minimieren,
wurde als Szenario angenommen, dass kleine Regenereignisse vom Ostgebiet zum Weiher
geleitet werden. Aufgrund eines Höhensprunges von 8,10 m+NN auf 8,72 m+NN ist eine
Überleitung im Freigefälle allerdings nicht möglich. Folgerichtig muss das
Niederschlagswasser zum West-Gebiet gepumpt werden.
33
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Druckrohr
ca. 42 m
Grünfläche
Druckrohr
ca. 58 m
Weiher
Abb. 15:
Mögliche Verbindungsleitung vom Ost-Gebiet zum Weiher
Dies ließe sich mit einem Pumpwerk und einer ca. 100 m langen Druckrohrleitung DN 300
ohne allzu großen Aufwand realisieren, da die Leitung auf öffentlichen Grundstücken verlegt
werden kann. Der Leitungsbau kann zudem teilweise im offenen Verbau ausgeführt werden.
Die Kosten für die Überleitung inkl. Pumpwerk wurden von der HSE grob mit ca. 200.000
Euro abgeschätzt.
Den Weiher mit zusätzlichem Regenwasser aus dem Ost-Gebiet zu beschicken, hat eine
Erhöhung des Volumenstroms zur Folge. Hierzu musste die zusätzlich vertretbare Menge
festgelegt werden. Würden 70 % der Abflüsse in den Weiher geschickt, bedeutet das eine
Erhöhung der Zuflussmenge um ca. 165 l/s (Vgl. 80 % mit ca. 245 l/s). Für die geplante
Menge von 250 l/s wird der Teich bei einem einjährigen Abflussereignis dann mit rund 1580
l/s beschickt.
34
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Unterschreitungshäufigkeit - Abfluss Gebiet Ost
100
90
In Prozent des Jahresabflusses
80
70
60
50
Ist-Zustand
40
30
165
245
420
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Abfluss in l/s
Abb. 16:
Unterschreitungshäufigkeit - Abfluss Gebiet Ost (Detail)
Die zusätzliche Beschickung des Weihers hat nicht nur Folgen auf die Hydraulik, sondern
bedarf auch einer Stoffbetrachtung. Für eine Beurteilung des Stoffrückhaltes werden die
Grunddaten des Weihers verwendet. Die zurückgehaltenen Stoffe verbleiben im Weiher.

Länge:
200 m

mittlere Breite:
25 m

mittlere Tiefe:
1,65 m

Volumen:
8250 m³
Der maximale Zulauf ist durch das Wehr auf 1822 l/s begrenzt. Überschüssiges
Regenwasser wird zum Regensiel im Ost-Gebiet geleitet. Der Ablauf des Weihers kann
durch den unterhalb liegenden Kanalquerschnitt DN 1000 mit 1 ‰ Gefälle maximal 741 l/s
ableiten.
Der lang gestreckte Verlauf des Weihers hat im Vergleich zu einem Regenklärbecken eine
niedrigere Fließgeschwindigkeit. Die Oberflächenbeschickung liegt für den maximalen
Abfluss bei 1,3 m/h (Abflussereignis n = 1,0 -> qA = 1,0 m/h). Die Strömung beträgt Re = 408
und liegt damit weit unter dem turbulenten Bereich (< 4000). Dadurch können sich auch
kleinere Partikel absetzen. Die mittlere Aufenthaltszeit beträgt 1,3 Stunden.
Tab. 13:
Weiher Kennwerte
Weiher
Unterschreitung n
%
a-1
100 max. Q
99
0,5
99
1,0
100 max. Q
Ist-Zustand
Ist-Zustand
Ist-Zustand
Ist-Lamelle
Q
B
m³/s m
1,82 25
1,15 25
1,40 25
1,82 25
L
m
200
200
200
200
35
T
V
m
m³
1,65 8250
1,65 8250
1,65 8250
1,85 9250
qA
Re Ased
m/h m²
1,31 408 5000
0,83 259 5000
1,01 315 5000
1,31 451 5000
Aufentv
haltszeit
m/s
h
0,044
1,3
0,028
2,0
0,034
1,6
0,039
1,4
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Auch ohne Berücksichtigung des vorgeschalteten Schlammfangs weist der Weiher ein hohes
Rückhaltepotenzial für absetzbare Stoffe auf. Im Vergleich mit konventionellen
Rückhaltebecken, die bei geringer Aufenthaltszeit und höherer Durchflussgeschwindigkeit
eine Reinigungsleistung von ca. 30-40% aufweisen, wird bei dem Teich in den weiteren
Betrachtungen eine Rückhaltung in Höhe von 50% angesetzt. Eine Betrachtung der
Teilchengrößen aus Tab. 14 lässt erkennen, welche Art von Partikeln im Weiher
sedimentieren (Vgl Abb. 27 in Anhang).
Tab. 14:
Weiher
Ist-Zustand
Ist-Zustand
Ist-Zustand
Ist-Lamelle
Weiher partikelabhängige Sedimentationszeiten
Unterschreitung
%
100
99
99
100
n
a-1
max. Q
0,5
1,0
max. Q
Aufenthaltszeit
s
4533
7153
5878
5082
Sedimentationszeit
ts (0,2 mm) ts (0,1 mm) ts (0,01 mm) ts (0,005 mm)
s
s
s
s
72
248
19800
99000
72
248
19800
99000
72
248
19800
99000
81
278
22200
111000
Die Überleitung von 250 l/s vom Regensiel ergibt keine wesentliche Erhöhung des
Durchflusses im Eimsbüttler Weiher. D.h. die Reinigungsleistung wird nicht wesentlich
verringert. Allerdings muss im Starkregenfall (Q > 1,8 m³/s) berücksichtigt werden, dass aus
dem westlichen Teilgebiet der Überlauf in das östliche Teilgebiet erfolgt. In diesem Fall ist
eine Überleitung nicht mehr sinnvoll.
6.2.3 Wassermengen und Frachtaufteilung am konzipierten Pumpwerk, Auswirkung
auf den Weiher
Frachtbetrachtung bei Starkniederschlägen
In dem Szenario mit Überleitung von Ost nach West wird der Abfluss im Kanalnetz des
Trenngebietes Ost aufgeteilt. Es wird davon ausgegangen, dass der erste Abfluss bei hohen
Niederschlagsintensitäten höher belastet ist als im Mittel. Zudem wird angenommen, dass
durch das Pumpwerk proportional zur Menge mehr Schmutzstoffe zum Weiher geleitet
werden.
Mit Hilfe der Akkumulations- und Abtragssimulation mit STORM-SEWSYS® kann dies
überprüft und visualisiert werden. Beispielhaft wird hier der Abtrag von Zink an der
Oberfläche im Verhältnis zum Abfluss berechnet. Dieser ist von verschiedenen Faktoren
(Niederschlagsdauer, Niederschlagshöhe, vorangegangene Trockenperiode etc.) abhängig.
Die Grafik lässt erkennen, dass bei allen berechneten Varianten in der ersten Phase des
Regenereignisses ein höherer Frachtabtrag als bei späteren Phasen vorliegt. Dies wird als
„Wash-Off“ bezeichnet. Das Ergebnis der Darstellung ist der so genannte Mass Flow Factor
(MFF). Ist dieser Faktor im betrachteten Zeitintervall größer als 1 wird mehr Fracht im
Verhältnis zum Abfluss abgetragen. Die Steigung der Grafik repräsentiert hierbei den Verlauf
des MFF.
36
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Frachtbilanz Wash-off
100%
90%
80%
Abtrag proportional zum Abfluss
70%
19731021 n=1,98; T=0,5
19840527 n=2,02; T=0,5
60%
Frachtabtrag Zink in %
19900820 n=1,02; T=0,98
50%
19900604 n=0,98; T=1,02
19890607 n=0,22; T=4,55
40%
19800615 n=0,19; T=5,37
19890827 n=0,02; T=50,1
30%
19680915 n=0,09; T=50,1
20%
10%
0%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Abfluss in %
Abb. 17:
Frachtbilanz Wash-Off mit dem MFF (Mass Flow Factor)
In der Grafik sind Regenereignisse unterschiedlicher Häufigkeit und Intensität aufgeführt.
Regenereignisse mit hohen Intensitäten und geringen Wiederkehrhäufigkeiten führen zu
erhöhtem Wash-Off von den Flächen.
Durch die Überleitung des stärker belasteten Wash-Offs aus dem östlichen Trenngebiet zum
westlichen Gebiet in der Anfangsphase von Niederschlägen mit geringer
Wiederkehrhäufigkeit erhöht sich die Zulaufkonzentration des im Starkregenfalle als ersten
Abfluß zum Weiher geleiteten Wasser.
Mit Hilfe der STORM-SEWSYS® Simulation wurde auch die Herkunft der Schwermetalle
betrachtet. Es zeigt sich, dass der proportional höchste Anteil an Zink-Fracht von den
Straßenflächen stammt. Auch der Anteil an Kupfer ist überproportional hoch.
37
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Akkumulation auf verschiedenen Flächentypen
12000,0
10000,0
Fracht in kg
8000,0
Straße
6000,0
Dach
Sonstige Flächen
4000,0
2000,0
0,0
Cu
Abb. 18:
Zn
Pb
Cd
PAH
Herkunft der Schwermetalle nach Flächen unterteilt
Wasserbilanz
Die Wasserbilanz wird für den derzeitigen Stand und den Zustand mit Überleitung (250 l/s)
dargestellt.
Tab. 15:
Weiher
Regensiel
Gesamt
Wasserbilanz in m³/a
Stand 2006
127881
236985
364866
Pumpen 250l/s
35%
319571
65%
45294
100%
364866
88%
12%
100%
Derzeit werden aus dem Trenngebiet West fast 100% des Niederschlagswassers über den
Weiher geleitet und dort über dessen Absetzwirkung vorbehandelt. Dies entspricht einem
Abflußanteil von 35%. 65% des Niederschlagswassers werden aus dem Trenngebiet Ost
direkt in den Isebekkanal eingeleitet. Unter Berücksichtigung der Überleitung vom Siel in den
Weiher passieren 88% der Abflüsse den Weiher. Nur noch 12 % (rd. 45000 m³ ) werden aus
dem Siel direkt eingeleitet. Die Überleitung vom Siel zum Weiher beträgt rd. 190.000 m³ pro
Jahr. Damit wird der Durchfluss durch den Weiher mehr als verdoppelt.
Frachtbilanz
Die Frachtbilanzen werden anhand der Schwermetalle Cu, Zn, Pb und Cd und
polyzyklischen Aromaten (PAK) betrachtet. Die Reinigungsleistung des Weihers wird auf
Grund der günstigen hydraulischen Durchflussbedingungen und der mit der niedrigen
Durchflussgeschwindigkeit verbundenen guten Absatzleistung mit 50% angenommen.
38
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 16:
Eingetragene Zink-Fracht (Zn) aus dem Trennsystem
Berücksichtigung des Frachtrückhaltes durch den Weiher
Ottersbek
unter
Zn [kg/a]
Stand 2006
Pumpen 250l/s
Zulauf
Weiher
Ablauf
Weiher
Eintrag aus
Regensiel
Gesamt
12,81
32,79
6,41
16,40
23,41
3,43
29,82
19,83
Derzeit werden jährlich 29,8 kg Zink in den Isebekkanal eingetragen. Durch den Bau der
Überleitung könnte der Eintrag um 10 kg (33%) reduziert werden.
Tab. 17:
Eingetragene Kupfer, Blei, Cadmium und PAK-Frachten aus dem Trennsystem
Ottersbek unter Berücksichtigung des Frachtrückhaltes durch den Weiher
Cu[kg/a]
Stand
Pumpen
2006
250l/s
Zulauf
Weiher
Ablauf
Weiher
Eintrag
aus
Regensiel
Gesamt
Pb [kg/a]
Cd [kg/a]
Stand
Pumpen Stand Pumpen
2006
250l/s
2006
250l/s
PAK [kg/a]
Stand
Pumpen
2006
250l/s
5,77
15,08
1,03
2,66
0,04
0,12
0,04
0,11
2,89
7,54
0,52
1,33
0,02
0,06
0,02
0,06
10,84
1,53
1,95
0,32
0,1
0,02
0,08
0,01
13,73
9,07
2,47
1,65
0,12
0,08
0,10
0,07
Für Kupfer, Blei, Cadmium und PAH-Frachten sind ähnliche Aussagen wie für Zink
treffen. Auch hier werden die Eintragsfrachten in den Isebekkanal um ca. 1/3 reduziert.
zu
6.2.4 Kombination Erhöhung des Einstauvolumens und zusätzliche Beschickung des
Weihers inkl. Abkopplung versiegelter Flächen
Die Gesamtfläche des Weihers beträgt ca. 5000 m². In dieser Modellvariante wird
angenommen, dass eine 0,2 m hohe Einstaulamelle am Ende des Weihers eingebaut wird,
um das Speichervolumen um ca. 1000 m³ zu erhöhen. Das Rückhaltevolumen würde damit
von 8250 m³ auf 9250 m³ heraufgesetzt. Der Dauerwasserstand von 1,65 m wird dabei auf
1,85 m angehoben. Die Staulamelle entlastet dabei ab einem Wasserstand von 1,85 m mit
einer Drosselleistung von 10 l/s. Nachfolgend wird gezeigt, welche Auswirkungen die
Maßnahme für Regenereignisse unterschiedlicher Häufigkeit hat. Darin enthalten sind die
Abkopplungsmaßnahmen und die erhöhte Beschickung des Weihers.
39
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Folgende Szenarien werden betrachtet:
o
Ist-Zustand
o
Ist-Zustand + 0,20 m Staulamelle
o
Maximale Abkopplung
o
Maximale Abkopplung + 0,20 m Staulamelle
o
Ist-Zustand + 250 l/s aus Ostteil
o
Ist-Zustand + 0,20 m Staulamelle + 250 l/s aus Ostteil
Die Auswirkungen auf den Wasserstand werden anhand von vier Regenereignissen
dokumentiert. Das Regenereignisse mit der Häufigkeit n=0,2 wird hier dargestellt. Die
Grafiken für die Regenereignisse (n) 0,1 ; 1,0 und 2,0 sind im Anhang dokumentiert.
Regenereignis n = 0,2
2,1
2,05
2
1,95
Ist-Zustand
1,9
Ist-Zustand 0,2m
Ist-Zustand 250l/s, 0,2m
1,85
Max. Abkopplung
Max. Abkopplung 0,2m
1,8
Ist-Zustand 250l/s
1,75
1,7
1,65
1,6
07.06.1989
Abb. 19:
08.06.1989
08.06.1989
09.06.1989
09.06.1989
10.06.1989
Wasserstandshöhe Weiher – Regenereignis für n = 0,2, Diagramme für andere
Häufigkeiten im Anhang
Der Einbau einer Staulamelle bewirkt nur eine 10% höhere Verweilzeit im Teich und damit
keine nennenswerte Verbesserung der Absetzleistung im Teich, aber eine signifikante
Erhöhung des Teichwasserspiegels auf über 2,0 m im Belastungsfall. Ohne Staulamelle wird
bei dem Regenereignis n=0,2 nur der Wasserstand der Standlamelle ca. 1,85 m) erreicht. Es
ist vor Ort zu prüfen, ob alle Bauten und Uferbereiche einen temporären Einstau vertragen.
Für die Terrasse des Restaurants ist dies nach den vorliegenden Angaben nicht gegeben. In
Kombination mit Abkopplungsmaßnahmen (maximal) kann der maximale Wasserstand in
Zukunft deutlich reduziert und auch mit Staulamelle der Wert von 2 m nicht erreicht werden.
Wird auf die Abkopplung aus Kostengründen verzichtet, macht eine Erhöhung der
Staulamelle keinen Sinn.
40
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
6.2.5
Maßnahme an der Bismarckstraße
Als Reinigungsmaßnahme für das 1500 m² große Einzugsgebiet der Bismarckstraße käme
eine Nachrüstung der Straßeneinläufe mit Innolet - Filtertrummen oder der Einbau eines
Schachtfilters (z.B. System HydroCon - Hydrosystem 1000 traffic) vor Ablauf in den Kanal in
Frage. Mit einer dieser Maßnahmen ließe sich der Schadstoffeintrag um 50-75% vermindern.
41
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
6.3
Zusammenfassung der Ergebnisse für das Gesamteinzugsgebiet
Das gesamte Einzugsgebiet (Misch- und Trennsystem) wurde mit STORM-SEWSYS®
modelliert.
Hierbei wurden folgende Varianten betrachtet. Diese sind:

Zustand Beginn UWC

Überleitung von 250 l/s aus dem Trennsystems Ost zum Eimsbütteler Weiher mit
Pumpwerk

Abkopplung: Mulden-Rigolen-Systeme auf Grundstücken (22% der Fläche, Ermittlung
IPS)

Abkopplung und Reinigung klein: Mulden-Rigolen-Systeme und Filtertrummen in
Haupt- und 15% aller Nebenstraßen

Abkopplung und Reinigung mittel: Mulden-Rigolen-Systeme und Filtertrummen in
Haupt- und 50% aller Nebenstraßen

Abkopplung und Reinigung groß: Mulden-Rigolen-Systeme und Filtertrummen in
Haupt- und 100% aller Nebenstraßen
In der Berechnung des Zustandes 2006 wurde die Erhöhung von zwei Schwellen an der
Mischwasserüberläufen modelltechnisch schon berücksichtigt. In der nachfolgenden Tabelle
sind die Rückhalteleistungen dieser Maßnahmen für den Stoffparameter AFS dargestellt. Die
dazu gehörigen Frachten sind im Anhang aufgelistet.
Tab. 18:
System
MS
TS
UKE
Gesamt
Gesamteinzugsgebiet
Massnahmen (AFS)
Isebekkanal,
Rückhalteleistung
Ausgangsz In der Umsetzung Zusätzliche Massnahmen
ustand
befindliche
Massnahmen
Beginn
Steuerungsoptim Pumpen MRS MRS +
UWC
ierung und
250l/s
Innolet in
Schwelleneinbau
Haupt- u.
15%
Nebenstra
ße
0%
55%
55%
78%
82%
0%
0%
33%
12%
16%
0%
0%
0%
29%
29%
0%
0%
22%
23%
28%
der
betrachteten
MRS +
Innolet
in Hauptu. 50%
Nebenstr
aße
84%
25%
29%
34%
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
100%
Nebenstr
aße
85%
37%
30%
43%
MS: Mischsystem, TS: Trennsystem, UKE: Universitätsklinikum Eppendorf
Am Beispiel des Stoffparameters AFS ist zu sehen, dass durch die Abkopplung von 22% (s.
Kapitel Ermittlung Abkopplungspotenziale) der angeschlossenen Flächen die
Überlauffrachten aus dem Mischsystem um 50% reduziert werden. Im Trennsystem wird
eine Verringerung der Fracht um 12 % erreicht. Die Verwendung von dezentralen
Straßenablauffiltern bringt bei vollständiger Ausrüstung der Straßeneinläufe eine
Verringerung um zusätzliche 17% auf 67% im Misch- und von 12% auf 37% im Trennsystem.
42
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Durch die Überleitung von Wasser aus dem Trenngebiet Ost in den Weiher kann ein
zusätzlicher Feststoffrückhalt von 33% erreicht werden.
Tab. 19:
System
MS (4%
Überlauf)
TS
UKE
Gesamt
Gesamteinzugsgebiet Isebekkanal, Frachtbilanz AFS [kg/a]
Überleitung
Teich
Beginn (Pumpe
UWC
250l/s)
MRS
11530
33288
5318
50136
11530
22192
5318
39040
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
15%
Nebenstraße
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
50%
Nebenstraße
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
100%
Nebenstraße
4459
27961
3763
36183
4190
25059
3757
33006
3806
20911
3748
28465
5765
29313
3765
38843
MS: Mischsystem, TS: Trennsystem, UKE: Universitätsklinikum Eppendorf
Die Gesamteinträge setzen sich aus den Frachten aus dem Misch-, Trenngebiet und dem
UKE zusammen. Dabei stellt das Trennsystem mit ca. 75 % aller Einträge eine nicht zu
vernachlässigende Schmutzquelle dar. Die Einträge aus dem Mischsystem gehen bei dieser
Berechnung mit ca. 15 % und die aus dem UKE mit 10 % ein. Die Rückhalteleistungen und
Frachten der übrigen betrachteten Parameter sind im Anhang dargestellt.
An dieser Stelle muss noch mal darauf hingewiesen werden, dass die punktuellen
Mischwasserüberläufe natürlich eine Belastung des Isebekkanal im Niederschlagsereignisfall
darstellen und zu Sauerstoffzehrungen führen. Es wäre auch sicherlich sinnvoll, anhand von
Messungen vor Ort noch mal die Eingangsparameter für das Modell zu überprüfen und die
hier dargestellten simulierten Frachten zu verifizieren.
7 Investitions- und Betriebskosten
In diesem Kapitel werden die Kosten für die in Kap.6 betrachteten Maßnahmen mit dem
Kostenvergleichsrechnungsprogramm Eco.RWB gegenübergestellt:

Abkopplung

Abkopplung, Filtertrummen in Haupt- und 15% aller Nebenstraßen

Abkopplung, Filtertrummen in Haupt- und 50% aller Nebenstraßen

Abkopplung, Filtertrummen in Haupt- und Nebenstraßen

Zusätzliche Beschickung des Weihers

Schwellenerhöhungen im Mischsystem
Eine Erhöhung des temporären Speichervolumens des Weihers wird nicht betrachtet, da das
zusätzliche Volumen keine wesentliche Steigerung des Frachtrückhaltes bewirkt.
In der folgenden Tabelle werden die Anzahl der benötigten Filtertrummen den oben
genannten Szenarien zugeordnet.
43
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 20:
Anzahl mit Filtern ausgestatteter Trummen im Trennsystem
Bezeichnung
Straßen INNOLET gereinigt
Trummen ausgestattet
Einheit
[ha]
[Stk]
Innolet in
Haupt- und
15%
Nebenstraße
4,07
136
Innolet in
Haupt- und
50%
Nebenstraße
13,39
446
Innolet in
Haupt- und
100%
Nebenstraße
26,71
890
Im derzeitigen Zustand des Weihers wird eine Entschlammung alle 10 Jahre vorgenommen.
Dabei wird ein Schlammvolumen von rd. 1250 m³ entnommen und entsorgt. Dieses Volumen
errechnet sich aus 5.000 m² Teichfläche und einem durchschnittlichem Schlammspiegel von
0,25 m. Durch die erhöhte Beschickung des Weihers mit Zuflüssen aus dem östlichen
Trenngebiet erhöht sich die Fracht um das 2,4-fache. Wird der Weiher bei gleichem
Schlammanfall gereinigt, so muss die Entschlammung alle 4,1 Jahre durchgeführt werden.
Die Berechnungen wurden mit dem Programm Eco.RWB durchgeführt. Die Eingangsdaten
und die Ergebnistabellen für Misch- und Trennsystem sind im Anhang beigefügt.
Tab. 21:
Kostenvergleich der betrachteten Maßnahmen im Mischsystem über einen
Zeitraum von 50 Jahren
Szenarien
1
Abkopplung
2
Schwellenerhöhungen
Mischsystem, 2 Stück
Investkosten
[€/50a]
Betriebskosten
[€/a]
Barwert
[€/50a]
14.250.000
95.000
26.088.741
40.000
1.000
94.645
Als abgekoppelt wurden 25% der Flächen im Trenngebiet angesetzt. Dies entspricht 95 ha.
Abb. 20 Projektkostenbarwert-Verlauf für die Szenarien im Mischsystem
44
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Die Erhöhung der Schwellen an 2 Mischwasserüberläufen kostet 40.000 EUR. Bezogen auf
einen Zeitraum von 50 Jahren beträgt der Projektkostenbarwert 94.645 EUR. Dies ist die
günstigste Maßnahme im Bereich der Minimierung der Mischwasserüberläufe aus dem
Mischsystem. Die Abkopplung im Mischsystem wird deutlich teurer ausfallen.
Tab. 22:
Kostenvergleich der betrachteten Maßnahmen im Trennsystem über einen
Zeitraum von 50 Jahren
Investkosten
[€/50a]
Szenarien
Betriebskosten
[€/a]
Barwert
[€/50a]
1
Ist-Zustand
393.000
0
1.383.385
2
Abkopplung
3.200.000
16.000
5.686.228
Filtertrummen 100% Hpt
u. 100% Nbstraße
Abkopplung +
Filtertrummen 100% Hpt
u. 15% Nbstraße
Abkopplung +
Filtertrummen 100% Hpt
u. 50% Nbstraße
Abkopplung +
Filtertrummen 100% Hpt
u. 100% Nbstraße
881430
66.775
5.259.889
3.334.310
26.175
6.487.717
3.641.870
49.475
8.323.065
4.081.430
82.775
10.946.117
623.000
6.000
3.062.603
3
4
5
6
7
Überleitung Weiher
Im Ist-Zustand wird die 10-jährliche Entschlammung des Weihers mit 393.000 EUR auf Basis
der bisherigen aus dem Weiher entnommenen Volumina abgeschätzt. Der
Projektkostenbarwert auf 10 Jahre bezogen beträgt ca. 1,4 Mio. EUR. Zu den Varianten 2-6
muss zusätzlich noch dieser derzeitige Betrieb des Weihers im Ist-Zustand zugerechnet
werden.
45
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Abb. 21:
Projektkostenbarwert-Verlauf für die Szenarien im Trennsystem
Als abgekoppelt wurden 22% der gesamten angeschlossenen Flächen im Trenngebiet
angesetzt. Dies entspricht 16 ha. Für die Verminderung der Einleitungen aus dem
Trennsystem stellt die Überleitung eines Teils des im östlichen Trenngebiet anfallenden
Regenwassers in den Weiher, auch unter Berücksichtigung der Kosten für die zusätzliche
Entschlammung, die kostengünstigste Variante dar. Hinzu kommt eine Einsparung bei der
Entschlammung des Isebekkanals.
Das Entlastungssiel ist eine Baumaßnahme im Rahmen des Alsterentlastungskonzeptes,
deren Kosten hier nicht betrachtet werden.
8 Bewertung der Maßnahmen
In diesem Kapitel werden die betrachteten Maßnahmen hinsichtlich ihrer stofflichen und
hydraulischen Auswirkungen und der Kosten bewertet. Es wird hierbei zwischen
Maßnahmen im Misch- und Trennsystem unterschieden.
8.1
Ziel der Nutzwertanalyse
Das Ziel einer Nutzwertanalyse ist es, den Wert einer Variante, eines Projektes, einer
Maßnahme oder eines Szenario zu ermitteln. Die Nutzwertanalyse stellt eine Erweiterung
der Kosten-Nutzen Analyse auf nicht monetäre Ziele dar. Innerhalb einer Nutzwertanalyse
werden zahlreiche komplexe Handlungsalternativen mit dem Zweck verglichen, die einzelnen
Al-ternativen entsprechend den Präferenzen des Entscheidungsträgers zu ordnen. Dabei
wird die Effektivität einer Maßnahme ermittelt. Der Gesamtnutzen ergibt sich aus der Summe
der Einzelbeträge der Teilziele. Die Kosten der Maßnahme werden als ein Indikator
46
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
abgebildet. Je geringer die Kosten sind, desto höher ist der Zielbetrag. Kosten stellen in
dieser Betrachtung entgangenen Nutzen dar (Zimmerman, 2005).
Eine Nutzwertanalyse folgt den Schritten:
·
Operationale Erfassung von widerspruchsfreien Zielen
·
Erfassung von Nebenbedingungen
·
Wirksamkeits- und Zielertragsanalyse
·
Ermittlung der Zielerfüllungsgrade
·
Gewichtung der Zielerfüllungsgrade
·
Entscheidung
Die Nutzwertanalyse ermöglicht einen Szenarienvergleich, auch wenn die zu erreichenden
Ziele unterschiedlich sind. Sie ermöglicht, neben der optimalen technischen Lösung, die Einbeziehung von „weichen“ oder gesellschaftlichen Kriterien.
Vor der abschließenden Bewertung wurden den einzelnen Qualitätszielen Gewichte verliehen. Dabei wurden die Zielgruppen Schadstoffreduktion und Kosten verschieden stark
gewichtet.
Die gewichteten Berechnungsergebnisse werden anhand von Nutzenfunktionen hinsichtlich
ihres Zielerreichungsgrades transformiert. Diese Nutzenfunktionen nehmen die gesetzten
Ziele auf. Für diese Arbeit wurde davon ausgegangen, dass bei Einhaltung der in der Zielformulierung definierten Werte die Nutzenfunktion dem entsprechenden Szenario den Nutzwert 1 berechnen, also volle Zielerreichung. Von diesem Zielwert wurden lineare Funktionen
gebildet bis der Nutzwert bei 0, also gar keine Zielerreichung, liegt. Das heißt also, je weiter
das Ziel verfehlt wird, desto schlechter wird der Nutzwert.
8.2
Anwendung auf das Mischsystem
Als Massnahmen zur Verringerung der Stoffeinträge aus dem Mischsystem wurde zusätzlich
zur Sanierung und zum Neubau von Speichern die Abkopplung von Flächen und die
Erhöhung von Überlaufschwellen an den Mischwasserüberläufen untersucht.
Die Erhöhung von Überlaufschwellen an zwei Auslässen um 0,2 m führt zu keiner
Beeinträchtigung des Überstauverhaltens im Kanalnetz und ist die einfachste und
kostengünstigste Lösung . Mit ihr kann bei einem 5-jährigen Regenereignis der
Schadstoffeintrag um 22% (bei 2-jährigen Ereignis um rund 60%) verringert werden. Nach
Fertigstellung des Alsterentlastungskonzeptes (frühestens 2018) sind weitere
Schwellenerhöhungen zu prüfen.
Durch Abkopplung von 25% der angeschlossenen Grundstücksflächen kann der
Schadstoffeintrages um 50% verringert werden. Dies ist aber mit erheblich höheren Kosten
verbunden.
Bei der Gewichtung von 60% für die Reduktion und 40% für die Kosten wird für die
Nutzwertanalyse folgendes Ergebnis erhalten.
47
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
1
0,9
0,8
0,7
0,6
Kosten
0,5
Reduktion
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Schwellenerhöhung
Abb. 22:
Abkopplung
Nutzwertbetrachtung für die Szenarien im Mischsystem
Die Schwellenerhöhung ist die kostengünstigere und kurzfristig umsetzbare Massnahme. Die
Abkopplung kann nur längerfristig umgesetzt werden, hat aber einen guten Nutzen zur
weiteren Reduktion des Schadstoffeintrages.
8.3
Anwendung auf das Trennsystem
Neben der Belastung durch Mischwasserüberläufe sind auch die Schadstoffeinträge aus
dem Trennsystem erheblich. Dezentrale Maßnahmen im Trenngebiet wie Abkopplung
versiegelter Flächen mit gedichteten Mulden-Rigolen-Systemen und Behandlung des
belasteten
Straßenablaufes
durch
INNOLET®-Filtertrummen
bewirken
gute
Frachtreduktionen. Bei den Abfiltrierbaren Stoffen (AFS) werden ca. 21% bis 42% erreicht.
Die Simulation mit STORM-SEWSYS® zeigt auf, dass die Verkehrsflächen die Hauptquellen
sind. Eine Behandlung der Straßenabflüsse wirkt sich erst ab einem größeren Einsatz von
Filtertrummen in Nebenstraßen in relevanter Größe von 50% signifikant aus.
Eine Überleitung von kleinen Regenereignissen (250 l/s) umfasst ca. 80% des
Gesamtabflusses aus dem Ost-Gebiet. Diese Erhöhung der Beschickung des Weihers mit
Abflüssen aus dem Ost-Gebiet ist hydraulisch möglich. Die Aufenthaltszeit beträgt bei Qmax
1,3 h. In der Summe wird der Weiher nicht wesentlich mehr durch die Überleitung beschickt.
Eine Erhöhung des Einstauvolumens des Weihers durch Einbau einer Staulamelle und somit
die Schaffung eines temporären Speichervolumens von 1000 m³ hat insbesondere bei
Feinstoffen keine nennenswerte Steigerung des Frachtrückhaltes zur Folge.
48
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
1
0,9
0,8
0,7
0,6
Kosten
0,5
Reduktion
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Ist-Zustand
Abb. 23:
Abkopplung
Filter 100%
Abkoppl, +
Abkoppl, +
Abkoppl, +
Überleitung
Straßen
Filter 15%
Filter 50%
Filter 100%
Weiher
Nutzwertbetrachtung für die Szenarien im Trennsystem
Bezogen auf Kosten und Nutzen schneidet die Überleitung zum Weiher am besten ab. Auch
hier wurde bei der Bewertung die Reduktion zu 60% und die Kosten zu 40% gewichtet.
9 Ausblick
Der vorgelegte Bericht beschreibt potenzielle Maßnahmen zur Reduktion des
Frachteintrages in den Isebekkanal. Aus den untersuchten Varianten kristallisieren sich
folgende Maßnahmen heraus, die im Rahmen von weitergehenden Planungen vertieft
werden sollten.
Mischsystem
Im Mischsystem ist die nachfolgende Maßnahme aus Kostengründen präferiert:

Erhöhung der Überlaufschwellen an Mischwasserüberläufen zur Verminderung der
Überlaufhäufigkeit.
Zusätzlich können folgende Massnahmen in Betracht gezogen werden:

Regenwassereinleitung von direkt am Isebekkanal gelegenen Grundstücken mit
niedriger Frachtbelastung.

Nachrüstung der Mischwasserüberlaufbauwerke auf den Stand der Technik. Damit
ließe sich der Austrag von gröberem Material und Schwimmstoffen erheblich
verringern.
Eine
Abkopplung
im
Mischgebiet
ist
aus
Sicht
der
Reduktion
der
Mischwasserüberlaufmengen dann sinnvoll, wenn die Wirkung des Entlastungssieles durch
weitere Versiegelung reduziert wird.
49
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Ferner kann geprüft werden, ob eine Teilfläche im westlichen Mischeinzugsgebiet vom
Misch- in ein Trennsystem umgewandelt werden kann. Auf Grund der Baustruktur wäre dort
eine Abkopplung mit Mulden-Rigolen-Systemen gut möglich. Mit dem gereinigten Wasser
könnte über eine Leitung ein Zufluss am Anfang des Isebekkanals hergestellt werden.
Trennsystem, Ottersbek und Siel Goebenstraße
Für das Trenngebiet wird folgende Maßnahme vorgeschlagen:

Überleitung
eines
Teils
des
im
östlichen
Niederschlagswassers zum Eimsbütteler Weiher.
Trenngebiet
anfallenden
Ein ähnlicher Nutzen ließe sich mit der Kopplung den folgenden Maßnahmen erreichen,
allerdings bei höheren Kosten.

Einbau von gedichteten Mulden-Rigolen-System auf Grundstücken.

Einbau von Filtertrummen in ausgewählten Straßen.
Trennsystem Bismarckstraße
Das Straßenablaufwassers von der mäßig frequentierten Bismarckstraße kann durch ein
Filtersystem gereinigt werden. Dafür sind Systeme wie z.B. INNOLET oder HydroCon
(Huber, Rehau, 3P) geeignet. Die Stoffeinträge in den Isebekkanal könnten damit um 50%
reduziert werden.
Weitere Untersuchungen

Es sollte untersucht werden, ob eine separate Entwässerung von Grundstücken
angrenzend an den Weberpark und den Unnapark, d.h. in einem Gebiet, das derzeit
im Mischsystem entwässert wird, möglich ist. Damit könnte über eine offene oder
auch geschlossene Leitung Regenwasser direkt in das westliche Ende des
Isebekkanals realisiert geführt werden.

Es sollte untersucht werden, welche öffentlichen Gebäude, die direkt am Isebekkanal
stehen, ihr Oberflächenwasser direkt in den Isebekkanal ableiten können.
50
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
10 Literatur
o
ITWH (2005); Modellbeschreibung Hystem-Extran, Version 6, Stand 8.12.2005,
Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH, Hannover
o
LAWA (1997): Leitlinien zur Durchführung von Kostenvergleichsrechnungen.
Länderarbeitsgemeinschaft Wasser, Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft,
München
o
SIEKER;
F.
et
al.
(1997);
Möglichkeiten
einer
naturnahen
Regenwasserbewirtschaftung in Siedlungsgebieten, untersucht am Beispiel der
Städte Dortmund und Zwickau, Schriftenreihe für Stadtentwässerung und
Gewässerschutz, Band 17, SuG-Verlag, Hannover
o
SIEKER,
H./SOMMER,
H.
(2006):
Programmbeschreibung
Ingenieurgesellschaft Prof. Sieker mbH, Hoppegarten.
51
STORM,
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
11 Anlagen
Grundstücke mit direkter Einleitung in den Isebekkanal mit wasserrechtlicher
Erlaubnis
- Isestraße 1
- Isestraße 15
- Isestraße 33-35b
- Heilwigstraße 50
- Isekai 1
- Isekai 11a
- Eppendorfer Baum 19
- Eppendorfer Baum 21
- Eppendorfer Baum 24
- Bismarckstraße 5-7
- Bismarckstraße 17
- Bismarckstraße 19
- Bismarckstraße 23-25
- Bismarckstraße 83-85
- Klosterallee 100/102
- Hegestraße 6
- Hegestraße 14
- Hegestraße 26
- Hegestraße 34
- Hegestraße 35
- Hegestraße 74
- Oderfelder Straße 23/25
- Oderfelder Straße 42
52
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Verwendete Abkürzungen
CSB
Chemischer Sauerstoffbedarf
AFS
Abfiltrierbare Stoffe
P
Phosphor
N
Stickstoff
Cu
Kupfer
Zn
Zink
Pb
Blei
Cd
Cadmium
PAH
Polyzyklisch aromatische Kohlenwasserstoffe
53
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 23:
Verkehrsbelastung der Straßen im Einzugsgebiet Isebekkanal
Straße
Entwässerungs-
Verkehr 1992
Verkehr 2003
63.000
system
Fruchtallee
MW
60.000
Tarpenbekstr.
MW
35.000 – 59.000
Gärtnerstr.
MW
43.000
40.000
Lokstedter Steindamm
MW
38.000
36.000
Breitenfelderstr.
MW
37.000
33.000
Hoheluftchaussee
MW
35.000 – 36.000
35.000- 37.000
Curschmannstr.
MW
20.000 – 30.000
Osterstr.
MW
17.000
Langenfelder Damm
MW
15.000
15.000
Martinistr.
MW
15.000
11.000
Lutherothstr.
MW/TS
14.000
Lehmweg
MW
10.000 – 15.000
11.000
Eppendorfer Weg
MW
10.000 – 15.000
7.000
Osterstr nördlich U-Osterstr.
MW
< 15.000
Müggenkampstr.
MW
< 10.000
Troplowitzstr.
TS
12.000
Hagenbeckstr.
TS
8.000 – 9.000
Lenzweg; Julius-Vosseler-Str.
TS
7.000
54
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 24:
System
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
Gesamteinzugsgebiet Isebekkanal, Rückhalteleistung durch die Massnahmen in
den Szenarien
Stoffparam Stand 2006 Pumpen
eter
250l/s
CSB [kg/a]
AFS [kg/a]
P [kg/a]
N [kg/a]
Cu [kg/a]
Zn [kg/a]
Pb [kg/a]
Cd [kg/a]
PAH [kg/a]
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
33%
0%
23%
0%
33%
0%
22%
0%
33%
0%
23%
0%
33%
0%
22%
0%
34%
0%
23%
0%
34%
0%
23%
0%
33%
0%
22%
0%
33%
0%
23%
0%
35%
0%
24%
55
MRS
50%
15%
29%
24%
50%
12%
29%
23%
50%
9%
28%
19%
50%
18%
28%
24%
50%
21%
32%
28%
50%
17%
31%
25%
50%
19%
29%
25%
50%
24%
26%
28%
50%
9%
28%
19%
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
15%
Nebenstra
ße
59%
19%
29%
28%
61%
16%
29%
28%
60%
13%
28%
24%
54%
20%
28%
26%
57%
23%
32%
30%
57%
20%
31%
28%
54%
21%
29%
27%
54%
24%
26%
29%
59%
9%
28%
21%
MRS +
Innolet
in Hauptu. 50%
Nebenstr
aße
61%
26%
29%
33%
64%
25%
29%
34%
63%
22%
28%
31%
56%
25%
28%
30%
58%
27%
32%
33%
59%
26%
31%
32%
56%
26%
29%
31%
57%
24%
26%
29%
62%
26%
28%
33%
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
100%
Nebenstr
aße
65%
36%
30%
41%
67%
37%
30%
43%
67%
36%
29%
41%
60%
32%
28%
35%
61%
34%
32%
38%
63%
34%
31%
39%
60%
33%
29%
36%
60%
31%
26%
34%
67%
34%
28%
39%
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 25:
System
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
MS 4%
TS
UKE
Gesamt
Gesamteinzugsgebiet Isebekkanal, Frachtbilanz
Stoffparameter
CSB [kg/a]
AFS [kg/a]
P [kg/a]
N [kg/a]
Cu [kg/a]
Zn [kg/a]
Pb [kg/a]
Cd [kg/a]
PAH [kg/a]
Stand
2006
4698
17153
3535
25386
11530
33288
5318
50136
3,4
11,7
1,8
16,9
117
590
178
885
3,5
13,7
3,5
20,6
7,4
29,8
6,5
43,7
0,50
2,47
0,73
3,69
0,023
0,120
0,034
0,177
0,028
0,100
0,018
0,146
Überleitung
Teich
(Pumpe
250l/s)
MRS
4698
2349
11436 14504
3535
2500
19668 19352
11530
5765
22192 29313
5318
3765
39040 38843
3,4
1,7
7,8
10,7
1,8
1,3
13,0
13,6
117
58
393
485
178
127
688
671
3,5
1,7
9,1
10,8
3,5
2,4
16,0
14,9
7,4
3,7
19,8
24,7
6,5
4,5
33,7
32,9
0,50
0,25
1,65
1,99
0,73
0,52
2,88
2,76
0,023
0,012
0,080
0,091
0,034
0,025
0,137
0,127
0,028
0,014
0,065
0,091
0,018
0,013
0,111
0,118
56
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
15%
Nebenstraße
1940
13939
2499
18379
4459
27961
3763
36183
1,4
10,2
1,3
12,8
54
473
127
654
1,5
10,6
2,4
14,4
3,2
23,9
4,5
31,6
0,23
1,94
0,52
2,69
0,011
0,091
0,025
0,126
0,011
0,091
0,013
0,115
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
50%
Nebenstraße
1821
12695
2496
17012
4190
25059
3757
33006
1,3
9,1
1,3
11,6
51
444
127
623
1,4
10,0
2,4
13,8
3,0
22,1
4,5
29,6
0,22
1,82
0,52
2,56
0,010
0,091
0,025
0,126
0,011
0,074
0,013
0,098
MRS +
Innolet in
Haupt- u.
100%
Nebenstraße
1649
10918
2492
15060
3806
20911
3748
28465
1,1
7,5
1,3
9,9
47
404
127
578
1,3
9,1
2,4
12,8
2,7
19,6
4,5
26,8
0,20
1,66
0,52
2,38
0,009
0,083
0,025
0,117
0,009
0,066
0,013
0,088
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Regenereignis n = 0,1
2
1,95
1,9
1,85
Ist-Zustand
Ist-Zustand 0,2m
Ist-Zustand 250l/s, 0,2m
1,8
Max. Abkopplung
Max. Abkopplung 0,2m
Ist-Zustand 250l/s
1,75
1,7
1,65
1,6
15.09.1968
00:00
Abb. 24:
15.09.1968
12:00
16.09.1968
00:00
16.09.1968
12:00
17.09.1968
00:00
17.09.1968
12:00
18.09.1968
00:00
18.09.1968
12:00
Wasserstandshöhe Weiher – Regenereignis für n = 0,1
Regenereignis n = 1,0
2,1
2,05
2
1,95
Ist-Zustand
1,9
Ist-Zustand 0,2m
Ist-Zustand 250l/s, 0,2m
1,85
Max. Abkopplung
Max. Abkopplung 0,2m
1,8
Ist-Zustand 250l/s
1,75
1,7
1,65
1,6
19.08.1990
Abb. 25:
20.08.1990
20.08.1990
20.08.1990
20.08.1990
21.08.1990
21.08.1990
Wasserstandshöhe Weiher – Regenereignis für n = 1,0
57
21.08.1990
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Regenereignis n = 2,0
2
1,95
1,9
1,85
Ist-Zustand
Ist-Zustand 0,2m
Ist-Zustand 250l/s, 0,2m
1,8
Max. Abkopplung
Max. Abkopplung 0,2m
Ist-Zustand 250l/s
1,75
1,7
1,65
1,6
20.10.1973
16:48
21.10.1973
00:00
21.10.1973
07:12
21.10.1973
14:24
21.10.1973
21:36
22.10.1973
04:48
22.10.1973
12:00
22.10.1973
19:12
23.10.1973
02:24
Abb. 26:
Wasserstandshöhe Weiher – Regenereignis für n = 2,0
Abb. 27:
Sedimentationszeiten von Wasserinhaltsstoffen
58
Isebekkanal - Untersuchung zur Reduktion der Schadstoffeinträge
Tab. 26:
Stoffparameter STORM, Konzentrationsansatz
Name
Dach
Rest
Nebenstrasse
Hauptstrasse
Schmutzwasser
Tab. 27:
Einheit
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
AFS
40
40
90
260
600
60
60
210
900
300
Stoffparameter STORM-SEWSYS
Quelle
Bremsabrieb
Katalysator
Kupferoberflächen
Trockendeposition
Abgase
Ölverluste
Straßenmaterial
Reifenabrieb
Nassdeposition
Zinkoberflächen
Tab. 28:
CSB
P
N
CSD
Cu
Zn
Pb
Cd
PAK
0
0
0
1500
650
0
0
0
0
0
8000
0
0
66667
0
0
0
0,039
2,6
2500
13,78
0
7000
0,117
0
8500
0,0013
0
150
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1180
1204
7500
0
0
0
0
1000000
0
0
0
1100
0
0
0,039
28
250
1500
0
13,78
63
15000
8000
4
0,117
18
0
1500
0,0015
0,0013
0,16
5
150
0,00009
0
5
60
100
0
Einheit
µg/
gefahrenen
km
µg/ gefahrenen km
g/m²*a
ug/m²*a
µg/ gefahrenen km
µg/ gefahrenen km
ppm
ppm
ug/m²*a
g/m²*a
Tabelle der Regenereignisse als Grundlagen für die Berechnung des Mass Flow
Factors (MFF)
Ereignis
Dauer
HN
Max. Int. Mittl. Int. Trockenzeit nVorh. HQ
Nr.
Datum/Zeit
[min]
[mm]
[l/(s ha)] [l/(s ha)] [d]
[1/a]
[a]
1 15.09.1968 13:15
1965
54,2
17
4,6
0,4
0,1
12
2 21.10.1973 00:25
815
22,4
39
4,6
1,1
2,0
0,5
3 15.06.1980 01:35
510
49,8
210
16,3
2,8
0,2
5
4 27.05.1984 17:30
225
22,3
93
16,5
2,2
2,0
0,5
5 07.06.1989 14:20
905
45,8
70
8,4
2,4
0,2
5
6 27.08.1989 05:00
2205
78,1
43
5,9
1,9
0,02
50
7 04.06.1990 00:30
1265
27,5
25
3,6
1,1
1,0
1
8 20.08.1990 00:30
435
27,3
93
10,5
2,4
1,0
1
59