20 4 · 2021 TR ANSFORMING CITIES THEMA Lebensraum Stadt Der Bedarf nach einer temporären Rückhaltung von Starkniederschlägen im Straßenraum Als Folge des Klimawandels wird durch Starkregenereignisse in der Zukunft vermehrt der Bemessungsfall der Entwässerungssysteme überschritten. Das Niederschlagswasser kann dann nicht in das Entwässerungssystem eintreten und fließt der Topographie folgend auf der Oberfläche - in Städten häufig auf Straßen - ab und kann dabei Schäden an schutzwürdigen Nutzungen verursachen. Die Vergrößerung der Kapazität der Entwässerungsinfrastruktur ist für viele Kommunen aus ökologischer und ökonomischer Perspektive keine realistische Lösung. Zur Starkregenvorsorge werden bislang hauptsächlich oberirdische oder unterirdische Regenrückhaltebecken verschiedener Bauarten eingesetzt. In der letzten Zeit rückt jedoch auch die multifunktionale Nutzung von Verkehrs- und Freiflächen als Baustein der Starkregenvorsorge in den Fokus. Für eine multifunktionale Nutzung und damit auch zur Rückhaltung von Starkniederschlägen sind verschiedene Flächen möglich: angefangen von Spiel- und Sportplätzen über Grünflächen und Parkanlagen bis hin zu Parkplätzen und Fahrbahnen [1,-2,-3]. Beispiele für die Nutzung von Verkehrsflächen für die Rückhaltung von Starkniederschlägen sind die Notwasserwege im Hochschulstadtteil Lübeck [4], die Notwasserwege in Kopenhagen [5] oder der Klima- Boulevard Bremen [4]. Notwasserwege für die Klimaanpassung Die temporäre Rückhaltung und Notableitung von Starkniederschlägen im Straßenraum Starkniederschläge, Notwasserwege, Verkehrssicherheit Jochen Eckart, Jonas Fesser Viele Kommunen stehen vor der Herausforderung, ihr Kanalnetz an die durch Klimafolgen gehäuften Starkniederschläge anzupassen. Ein Ansatz sind Notwasserwege für eine schadensarme und kontrollierte Notableitung sowie eine temporäre Rückhaltung von Starkniederschlägen im Straßenraum. Das planmäßige Ableiten von Abflüssen im Straßenraum weckt Bedenken im Hinblick auf die Verkehrssicherheit. Im F+E-Vorhaben BlueGreenStreets wurden die Auswirkungen von Notwasserwegen auf die Verkehrssicherheit untersucht. Die verkehrlichen Rahmenbedingungen werden aufgezeigt, unter denen Notwasserwege vertretbar erscheinen. © Chris „CJ “ Johnson auf Pixabay 21 4 · 2021 TR ANSFORMING CITIES THEMA Lebensraum Stadt Die Strategie der geplanten Mitbenutzung von Verkehrsflächen für eine kontrollierte temporäre Notableitung und Rückhaltung von Starkniederschlägen wird im F+E-Vorhaben BlueGreenStreets [6] analysiert. Im Nachfolgenden werden die verschiedenen Phasen für die Planung von Notwasserwegen von der Identifikation geeigneter Standorte, der Analyse der Verkehrssicherheit, der baulichen und sonstigen Gestaltung und Umsetzung sowie dem Monitoring dargestellt. Identifikation von Standorten für Notwasserwege Notwasserwege sollten dort angelegt werden, wo die topografischen und baulichen Gegebenheiten zu einer Gefährdungslage bei Starkregenereignissen führen. Kommunale Überflutungsrisikokarten geben Aufschluss über solche gefährdeten Flächen. Insbesondere Verkehrsflächen, die an Geländetiefpunkten bzw. Geländesenken sowie entlang der „natürlichen“ Fließwege des Niederschlagswassers liegen, eignen sich dafür. Sie können zum Schutz gefährdeter Nutzungen beitragen und eine schadensarme Ableitung in nahe gelegene Vorfluter oder Freiflächen ermöglichen. Eine gezielte Rückhaltung und Notableitung von Starkniederschlägen im Straßenraum bietet sich besonders in städtischen Gebieten mit einer hohen baulichen Dichte und einem hohen Anteil versiegelter Flächen an. So nehmen Verkehrsflächen in dichten innerstädtischen Quartieren 20 bis 30 % der Gesamtflächen ein und bieten damit ein großes Handlungspotenzial. Dabei sind nicht allein die Überflutungsschwerpunkte selbst, sondern auch die Straßenräume im Einzugsgebiet mit in die Konzeption einzubeziehen, um das Rückhaltevolumen zu vergrößern. Analyse der Verkehrssicherheit von Notwasserwegen Bei der Identifikation der Standorte und der baulichen Gestaltung von Notwasserwegen ist die Verkehrssicherungspflicht zu beachten [1, 7]. Dafür ist in einem ersten Schritt die Verkehrssicherheit des Straßenabschnittes in seiner bisherigen Gestaltung und Nutzung im Normalfall sowie bei Auftreten eines Starkregenereignisses zu analysieren. Im zweiten Schritt werden Varianten für die bauliche Gestaltung und das Management des Straßenabschnittes für eine gezielte temporäre Rückhaltung und Notableitung von Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen entworfen und im Hinblick auf die Verkehrssicherheit im Normalfall und bei Auftreten eines Starkregenereignisses bewertet. Notwasserwege kommen in Frage, wenn sich die Verkehrssicherheit durch die ergriffenen Maßnahmen im Normalbetrieb sowie bei Starkregenereignissen verbessert. Durch eine Analyse von Unfällen bei Starkregenereignissen in den Städten Bretten, Karlsruhe, Solingen und Hamburg [8, 9] sowie videobasierten Verkehrskonfliktanalysen [19, 11, 12] wurden Rahmenbedingungen für die sichere Gestaltung von Notwasserwegen identifiziert. Wenn die fahrzeugtechnische Wattiefe von PKW, im Regelfall 30 cm [13], überschritten wird, werden sie durch das Eindringen von Wasser in den Motor fahruntüchtig. Die Verkehrskonfliktanalyse überschwemmter Fahrbahnen zeigt, dass es ab Wassertiefen von über 20 cm (zuzüglich des Wellenschlags der Fahrzeuge), zu einem deutlichen Anstieg solcher Alleinunfälle kommt [10]. Die Gefahr von Unfällen mit Personenschaden steigt ab Wassertiefen von über 40 cm und Strömung von 1,5 m/ s [14]. Bei diesen Bedingungen besteht die Gefahr, dass die Fahrzeuge in tieferes Wasser geschwemmt werden und die Insassen sich nicht mehr befreien können. So sind in Europa 27 % aller Ertrunkenen bei Hochwasser in ihrem Fahrzeug verunglückt; in den USA sind dies sogar 63 % [15, 16, 17]. Ein sicheres Befahren einer überfluteten Fahrbahn ist daher nur bei Wasserständen von 15 bis zu 20 cm möglich. Bei darüber hinaus gehenden Wasserständen sind die Fahrbahnen zu sperren. Es bietet sich eine Information der Verkehrsteilnehmenden an, ob der Wasserstand eine gefahrlose Befahrbarkeit ermöglicht. Die Analyse der gefahrenen Geschwindigkeit von überfluteten Straßenabschnitten zeigt, dass die meisten Verkehrsteilnehmenden maximal 30 km/ h fahren [10]. Die gefahrene Geschwindigkeit geht mit der Höhe der Wasserstände zurück. Die Verkehrsteilnehmer kompensieren damit die widrigen Fahrbahnbedingungen durch eine für die Situation angemessene Senkung der Geschwindigkeit [18]. Die gefahrene Geschwindigkeit beeinflusst den Anhalteweg und die eventuelle Kollisionsgeschwindigkeit und ist damit zentral für die Verkehrssicherheit. Zudem kann es abhängig vom Wasserstand und Reifenprofil ab Fahrgeschwindigkeit von über 60 km/ h zu Aquaplaning [19] kommen. Um diese Gefahren auszuschließen, ist von der temporären Rückhaltung und Notableitung von Niederschlägen in Straßen mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von über 50 km/ h abzusehen. Damit die Fahrzeugführenden auf die überflutete Fahrbahn reagieren können, ist ausreichend Sicht zum Halten und Platz für eventuelle Rangiermanöver erforderlich [10, 11]. Enge Unterführungen, welche häufig einen lokalen Tiefpunkt darstellen 22 4 · 2021 TR ANSFORMING CITIES THEMA Lebensraum Stadt und damit besonders überflutungsgefährdet sind, eignen sich daher häufig nicht als Notwasserwege. Der Straßenabschnitt sollte zudem keine Hindernisse aufweisen, welche bei einem Einstau von Wasser auf der Fahrbahn überdeckt werden und für die Verkehrsteilnehmenden nicht sichtbar sind. Bei der baulichen Gestaltung von Notwasserwegen sind die Anforderungen an die Barrierefreiheit für zu Fuß Gehende zu berücksichtigen [11]. Konflikte können sich ergeben, wenn zur Erhöhung des Rückhaltevolumens hohe Borde eingesetzt werden. An Querungsstellen sind dann erhöhte Schwellen auf der Fahrbahn oder abgesenkte Borde vorzusehen. Zum Schutz von mobilitätseingeschränkten Personen und Kindern sind zudem Fließgeschwindigkeiten des Niederschlagswassers von über 1,5 m/ s zu vermeiden, da diese mit einer erhöhten Sturzgefahr einhergehen [14]. Eine Reduktion der Fließgeschwindigkeit kann beispielsweise durch Schwellen auf der Fahrbahn erfolgen. Die Gestaltung und Umsetzung von Notwasserwegen Unter Berücksichtigung der Hinweise zur Verkehrssicherheit können Konzepte zur Gestaltung von Notwasserwegen entwickelt werden. Dafür reichen meist einfache bautechnische Anpassungen des Straßenprofils aus. Hochborde, großzügig dimensionierte Rinnensysteme oder Schwellen eignen sich, um das oberflächige Niederschlagswasser zu lenken und von schutzwürdigen Nutzungen fernzuhalten. Der Fließquerschnitt und das Rückhaltevolumen eines Notwasserweges wird durch die Höhe der niedrigsten Gehweghinterkante definiert. Das Rückhaltevolumen des Straßenraums kann durch den Einsatz von Mittelrinnen (V-Profil der Fahrbahn) und die Erhöhung der Querneigung vergrößert werden. In Hanglagen kann der Straßenquerschnitt zudem zur Bergseite verkippt werden, um talseitige Bebauung zu schützen. Zudem bieten sich bei Straßenräumen mit Gefälle Fahrbahnschwellen an, um das Niederschlagswasser in mehreren Kaskaden zurückzuhalten. Mulden oder Senken in der Straßengradiente sind hingegen zu vermeiden. Die privaten oder öffentlichen Flächen für den ruhenden Verkehr innerhalb und außerhalb des Straßenraums können ebenfalls gezielt zur Rückhaltung genutzt werden. Zudem ist ein Notüberlauf auf Flächen vorzusehen, wo das Niederschlagswasser keine Schäden verursacht. Monitoring von Notwasserwegen Das neue Konzept Notwasserwege sollte durch ein Monitoring des Verkehrsgeschehens, der Verkehrssicherheit sowie der Überflutungsschäden begleitet werden. Herausforderung ist, dass sowohl Starkniederschlagsereignisse, die eine Rückhaltung und Notableitung auf Verkehrsflächen erfordern, als auch Verkehrsunfälle seltene Ereignisse sind. Ein systematisches Monitoring von einzelnen Standorten mit lokaler Sensorik bietet sich aufgrund der hohen Wahrscheinlichkeit, dass jahrelang keine relevanten Daten erhoben werden können, nicht an. Wenn es zu Überflutungen von Verkehrsflächen kommt, ist es jedoch sehr wahrscheinlich, dass Verkehrsteilnehmende davon Meldungen, Fotos oder Videoaufnahmen machen und diese über verschiedene Soziale Medien teilen. Damit gibt es neben offiziellen Berichten von Einsatzkräften Informationen über solche Überflutungen, die systematisch ausgewertet werden sollten. Zunächst sind die Starkregenereignisse zu identifizieren, bei denen es in den Notwasserwegen zu Überflutungen kam. Für diese Ereignisse ist dann zielgerichtet mehr Material zu recherchieren, um ein möglichst vollständiges Bild zu erstellen. Die für den Verkehrsablauf relevanten Parameter der Überflutungen (Wasserstandshöhe, Dauer, Fließgeschwindigkeit) sind zu ermitteln. Dabei kann die Ermittlung des Wasserstandes durch Referenzgrößen (Bordsteine, Fahrzeugreifen, etc.) und die Fließgeschwindigkeit durch Treibgut auf der Wasseroberfläche erfolgen. Als sicherheitsrelevante Faktoren sind die Geschwindigkeit und das Verhalten der Verkehrsteilnehmenden zu betrachten. So ist zu analysieren, ob die Fahrgeschwindigkeit entsprechend den widrigen Fahrbahnbedingungen angemessen angepasst wurde. Zudem ist mit Hilfe der Verkehrskonflikttechnik zu analysieren, ob es zu Verkehrskonflikten durch die Überflutung kam. Solche Beinahunfälle sind deutlich häufiger zu beobachten als realisierte Unfälle und ermöglichen auch Bild 1: Prinzipskizze Gestaltungselement von Notwasserwegen. © Eckart, Fesser 23 4 · 2021 TR ANSFORMING CITIES THEMA Lebensraum Stadt bei kurzen Beobachtungszeiten eine Beurteilung der Verkehrssicherheit. Zudem sind die Auswirkungen auf die Funktionsweise der Infrastruktur (Umwege, Komfortbeeinträchtigungen) für verschiedene Verkehrsteilnehmenden zu betrachten. Abschließend sind die Schadenskosten durch Überflutungen an schutzwürdigen Nutzungen sowie eventuell vermiedene Schadenskosten einzubeziehen. Ausblick Die nach dem bisherigen Erkenntnistand geringen Beeinträchtigungen der Verkehrssicherheit durch Notwasserwege sind den Vorteilen für den gesamtstädtischen Überflutungsschutz gegenüber zu stellen. Im Rahmen von Kosten-Nutzen-Betrachtungen ist zu prüfen, ob durch die temporäre Überflutung des Straßenraums weniger Schäden als bei dem unkontrollierten oberirdischen Abfluss von Starkregen entstehen. Weiterhin ist zu berücksichtigen, ob die Kosten für Notwasserwege geringer sind als die Kosten für die Anpassung der Entwässerungsinfrastruktur. Diese Fragen sind im Rahmen von weiteren Pilotvorhaben zu prüfen. Die oben genannten Rahmenbedingungen können helfen, solche Pilotvorhaben zu planen und umzusetzen. LITERATUR [1] Benden, J.: Möglichkeiten und Grenzen einer Mitbenutzung von Verkehrsflächen zum Überflutungsschutz bei Starkregenereignissen. Bericht 57, Bericht des Instituts für Stadtbauwesen und Stadtverkehr der RWTH Aachen, 2014. [2] Valée, D., Benden, J.: Städtebauliche Anpassung an Starkregenereignisse durch multifunktionale Flächennutzung - Beispiele aus den Niederlanden. Schriftenreihe Gewässerschutz - Wasser - Abwasser der RWTH Aachen, Band 220, (2010) S. 6 - 1 bis 6 - 15. ISSN 0342- 6068. [3] Günthert, W., Faltermaier, S.: Studie Niederschlagswasser. Anpassung der quantitativen Niederschlagswasserbeseitigung an den Klimawandel. Urbane Sturzfluten: Hintergründe - Risiken - Vorsorgemaßnahmen, 2016. [4] BBSR: Überflutungs- und Hitzevorsorge durch die Stadtentwicklung. Strategien und Maßnahmen zum Regenwassermanagement gegen urbane Sturzfluten und überhitzte Städte. Ergebnisbericht der fallstudiengestützten Expertise „Klimaanpassungsstrategien zur Überflutungsvorsorge verschiedener Siedlungstypen als kommunale Gemeinschaftsaufgabe“. Bonn, 2015. [5] Klimakvarter: Københavns første klimakvarter: Vision, baggrund og projekter, 2013. [6] BlueGreenStreets (Hrsg.): BlueGreenStreets als multicodierte Strategie zur Klimafolgenanpassung - Wissensstand 2020. Statusbericht im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Stadtquartiere für die Zukunft“ (RES: Z), 2020 [7] König, P.: Verkehrssicherungspflicht. In: Hentschel, P., König, P., Dauer, P.: Straßenverkehrsrecht, München, (2011) S. 925 - 945. [8] Dormann M., Fuchs L., Rasic I., Zehnle N.: Auswertung Unfalldaten im Hinblick auf Starkregenereignisse, Seminararbeit Hochschule Karlsruhe SoSe, 2017. [9] Schwägerl K.: Die Auswirkungen von Starkregenereignissen auf das Fahrverhalten im innerstädtischen Bereich, Masterarbeit Hochschule Karlsruhe, 2021. [10] Mettmann K., Müller M., Wieschhörster J., Lorenz J.: Starkregensensible Straßenräume, Seminararbeit Hochschule Karlsruhe WiSe 2016/ 17 [11] Fesser, J.: Untersuchung der temporären Rückhaltung von Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen im Straßenraum aus Sicht der Verkehrssicherheit, Masterarbeit, Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft, 2019. [12] Hölsch, C.: Verhalten von Autofahrern bei überfluteten Straßen nach Starkregenereignissen, Bachelorarbeit an der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft, 2018. [13] Kramer M., Terheiden K., Wieprecht S.: Safety criteria for the traffic ability of inundated roads in urban floodings, International Journal of Disaster Risk Reduction, 2015. [14] Shu C., Xia J., Falconer, R., Lin, B.: Incipient velocity for partially submerged vehicles in floodwaters, Journal of Hydraulic Research, 49: 6, 2011. [15] Jonkman, S. N., Kelman, I.: An analysis of the causes and circumstances of flood disaster deaths. 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