8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 51 Neubau des Trinkwasserbehälters Petze IV Dipl.-Ing. Holger Nordmann Harzwasserwerke GmbH, Hildesheim Zusammenfassung Die Trinkwasserbehälter am Standort Petze haben eine zentrale Funktion im Fernwassernetz der Harzwasserwerke (HWW). Im Rahmen regelmäßiger Inspektionen wurde ein dringender Handlungsbedarf aufgrund von Bewehrungsschäden bei einem 20.000 m³ großen Wickeldrahtbehälter festgestellt. Darüber war ein weiterer Behälter von 15.000 m³ aufgrund des Alters sanierungsbedürftig. Auf Basis der Behälterstrategie der HWW erfolgte nach sorgfältiger Abwägung die Entscheidung zu einem Neubau eines größeren Behälters sowie dem Abriss der beiden sanierungs-bedürftigen Behälter. Der Neubau erfolgte unter Beachtung des DVGW-Regelwerks. 1. Einführung Die Harzwasserwerke beliefern als größter Wasserversorger Niedersachsens rd. 2 Millionen Kunden und Firmen mit hochwertigem, weichem Trinkwasser. An den Talsperren erzeugen wir umweltfreundlichen Strom aus Wasserkraft und schützen die Region zuverlässig vor Hochwasser. Zusätzlich tragen wir die Verantwortung für den Erhalt der Oberharzer Wasserwirtschaft, die Teil des UNESCO-Weltkulturerbes ist. Abb. 1: Leitungsnetz der Harzwasserwerke Sechs Talsperren und vier Grundwasserwerke sind die Grundpfeiler unseres überregionalen Systems. Im Zusammenspiel mit den rund 520 km langen Leitungsnetz, zahlreichen Hochbehältern und Druckerhöhungsanlagen ist eine Trinkwasserversorgung jederzeit sichergestellt - von Göttingen bis Bremen. 2. Standort Petze Der Standort Petze hat eine zentrale Funktion im Fernwassernetz der Harzwasserwerke. Rund die Hälfte des produzierten Trinkwassers geht über diesen Standort. Die Harzwasserwerke betrieben dort insgesamt drei Trinkwasserbehälter zur Weiterverteilung von Wasser aus den beiden Oberflächenwasserwerken an der Sösetalsperre und der Granetalsperre. Der erste Hochbehälter (HB-I) mit 5.000-m³ wurde 1935 errichtet. Zwei Erweiterungen folgten, 1954 der HB-II mit 15.000-m³ und 1984 der HB-III mit 20.000-m³. Mit dem Neubau des HB-IV mit 25.000 m³ wird ein Ersatz für die Behälter HB-I und HB-II geschaffen. Abb. 2: Luftbild Standort Petze, Foto Christian Gossmann 3. Anlass für den Neubau Der Hochbehälter II ist als vorgespannter Wickeldrahtbehälter konstruiert worden. Im Dezember 2019 wurde eine Schädigung bzw. eine Durchrostung des außenliegenden torkretierten Spannstahls festgestellt. Gemäß gutachterlicher Stellungnahme ist die Standsicherheit des Hochbehälters II nicht mehr nachweisbar. Für einen temporären Weiterbetrieb wurden Deformationsmessungen an dem Hochbehälter installiert. Des Weiteren wurde im Dezember 2019 der Hochbehälter I vertieft überprüft. Im Zuge der Überprüfung wurde festgestellt, dass ein Sanierungsbedarf in Höhe von rd. 4,0 Mio. € (netto) besteht, um den Hochbehälter den anerkannten Regeln der Technik entsprechend zu sanieren. 52 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 Neubau des Trinkwasserbehälters Petze IV Außerdem hatten Hochlastphasen besonders in den Vorjahren 2018 und 2019 gezeigt, dass die Speicherkapazitäten an ihre Grenzen stießen, um Spitzenwasserabgaben ausgleichen zu können. 4. Planungskonzept Auf Basis der aktuellen Zulauf- und Entnahmemengen wurde ermittelt, dass zukünftig ein Speichervolumen von 45.000 m³ am Standort Petze für einen gleichmäßigen Betrieb des Wasserwerks an der Granetalsperre erforderlich ist. Bei Außerbetriebnahme bzw. Rückbau des HB I und HB II ergibt sich somit ein erforderliches Speichervolumen von rd. 25.000 m³ für einen Behälterneubau am Standort Petze. In der Planung war zu berücksichtigen, dass zu jeder Zeit der Bauphase ein nutzbares Behältervolumen von 40.000 m³ zur Verfügung stehen musste, damit die Versorgungssicherheit gewährleistet ist. Die genutzten drei Hochbehälter mussten damit während des Neubaus in Betrieb bleiben. Dadurch verblieb nur ein Neubau an anderer Stelle. Dank vorausschauender Planung besaßen die Harzwasserwerke bereits eine geeignete Fläche am Standort. Aufgrund der Unsicherheit in Hinblick auf die Standsicherheit des HB-II wurde mit Hochdruck ein Entwurf entwickelt und der Bauantrag bereits im August 2020 eingereicht. Die Baugenehmigung lag im Februar 2022 vor. Damit war der Weg frei, Bauaufträge in EU-weiten Verfahren auszuschreiben und zu vergeben. 4.1 Konstruktive Auslegung des Betonbehälters Die erste Herausforderung lag bereits im Baugrund. Aufgrund der Baugrunduntersuchungen war in der Hauptmasse von Fließerdeböden auszugehen, wobei die Baugrubentiefe bis 7 m betrug. Im Sohlbereich wurde durch den anstehenden Boden der Einbau einer mineralischen Bettungsschicht von mind. 50 cm Stärke erforderlich. Die Böschungen mussten abgedeckt werden und auf der Hangseite wurde aufgrund der vorhandenen Grundstücksgröße ein rückverankerter Verbau inkl. Tiefendrainage nötig. An dem Standort war Staufeuchte bis hin zur Vernässung immer wieder präsent und uneinheitliche Grundwassersignale waren kennzeichnend. Die Wasserproben wiesen Anteile kalklösender Kohlensäure auf, die eine Eingruppierung des Betons in die Expositionsklasse XA2 ergab. Außerdem wurden die Verlegung einer Drainage und ein Bodenaustausch als Maßnahme vorgesehen. Für die Baugrube wurden innerhalb von vier-Monaten rd.-50.000-m³ ausgehoben, von denen rd. 40.000-m³ abgefahren wurden. Abb. 3: Baugrube und Verbau, Einbau Mineralschicht Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens wurde die behördliche Auflage gemacht, für diese Arbeiten ein Bodenschutzkonzept (BSK) aufzustellen und darauf auf bauend den Aushub mit einer bodenkundlichen Baubegleitung (BBB) zu begleiten. Der neue Behälter ist eine erdüberschüttete Stahlbetonkonstruktion und besteht aus zwei Wasserkammern á 12.500 m³ mit Entnahmerinne und einem Bedienungshaus. Die Abmessungen des Behälters betragen 73,5 x 71,5 m. Die Wandhöhe variiert zwischen 5,30 und 8,09 m. Das Bedienungshaus hat die Maße 25,10 x 9,80 x 10,97 m (L x B x H). Die 60 cm starke Bodenplatte der Wasserkammern wurde auf einer Sauberkeitsschicht mit einer bituminösen Gleichschicht errichtet. Sie wurde in vier Betonierabschnitten mit dazwischenliegenden 2,50 m breiten Hydratationsgassen hergestellt. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wurde die Sohle mechanisch abgerieben und geglättet. Die 50 und 60 cm starken Wände wurden in 11,0 - 13,5 m langen Abschnitten mit dazwischenliegenden Hydratationsgassen von 2,50 m Breite errichtet. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wurde auf den Innenwänden eine wasserabführenden Schalungsbahn mit DVGW-Zulassung zur einmaligen Verwendung eingesetzt. Auf der Außenseite kam eine Schalungsbahn ohne Zulassung, dafür für mehrfache Verwendung geeignet, zum Einsatz. Die 50 cm starke Decke wurde ebenfalls in vier Abschnitten betoniert und erhielt auf der Wasserseite ebenfalls eine wasserabführenden Schalungsbahn mit DVGW-Zulassung. Für die Dämmung der Dachfläche wurden vollflächig in Heißbitumen geklebte Schaumglasplatten mit einer Dämmstärke von 10 cm verlegt. Anschließend wurde das Dach mit einer insgesamt 60 cm starken Erdüberschüttung (50-cm Sand/ Kies-Gemisch sowie 10-cm Oberboden) vor äußeren Einflüssen geschützt. Zur sicheren Vermeidung von Stagnationszonen wurden Strömungssimulationen durchgeführt. Aufgrund der Ergebnisse wurden 2 Leitwände je Kammer notwendig. Das Betonierkonzept sah für den Bau des gesamten Behälters die Verwendung nur einer Betonsorte mit verschiedenen Korngrößen vor. Insgesamt wurden rd.-9.000-m³ Beton und etwa 2.000-t Bewehrungsstahl verbaut. 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 53 Neubau des Trinkwasserbehälters Petze IV Abb. 4: Einbringen des ersten Sohlbetons Die Dichtheitsprüfung der Decke erfolgte durch Beregnung, die der Wände und Sohle durch Wasserfüllung. Dabei zeigten sich im letzten Betonierabschnitt der Decke verstärkt Risse. Das Finden von geeignetem Verpressmaterial stellte sich dabei als eigene Herausforderung heraus, da durch den Übergang von Zulassungen nach DVGW W270 zu Prüfungen nach KTW-BWGL ein erhöhter Klärungsbedarf bestand. Abb. 5: Bedienungshaus im Frühjahr 2025 4.2 Technische Ausrüstung Das Bedienungshaus nimmt die für die Funktion des Wasserbehälters erforderlichen Armaturen, einen Kran sowie die elektrotechnische Ausrüstung auf. Das Bedienungshaus wird nur im Rahmen von Wartungsgängen / Kontrollen begangen. Jeweils zwei Zulauf- und Entnahmeleitungen DN700 und DN1000 führen in das Bedienungshaus. Über Bypassleitungen können die Zulaufleitungen direkt auf die Entnahmeleitungen geschaltet werden. Insgesamt wurden 25 Armaturen und rd. 70 m Leitungen DN700 bis DN1000 verbaut. Dazu kommen die Leitungen für den Notüberlauf DN800, der Be- und Entlüftung DN600 sowie der Restentleerung DN200. In den Wasserkammern wurden weiter 100 m Edelstahlleitung DN1000 verbaut. Die Absperrarmaturen sind motorangetrieben und können zentral gesteuert werden. Sie waren daher als eine Anlage im Sinne der Maschinenrichtlinie zu betrachten und es wurden eine Betriebsanleitung sowie Risikobeurteilung für die CE-Kennzeichnung erstellt. Abb. 6: Zulauf- und Entnahmeleitungen Die Kammerbelüftung erfolgt über Luftfilter. Für die Auslegung wurden verschiedene Betriebszustände untersucht. Die Auslegung der Luftfilter erfolgte für den Normalbetrieb. Der Bedarf für den „Worst Case“-Fall Rohrbruch und Ausfall Schieberantriebe wird über Sicherheitsventile abgedeckt. Die Notüberläufe dürfen gem. Trinkwasserverordnung nicht mit dem trinkwasserführenden System verbunden sein (Trennung Trinkwasser führender / nicht Trinkwasser führender Rohrleitungen gem. § 17 Trinkwasserverordnung). Die Trennung erfolgt im Bedienungshaus. Die beiden Leitungen wurden mit Gewichtsklappen versehen, um einen Nebenstrom bei der Kammerbelüftung zu verhindern. Abb. 7: Luftfilter und Sicherheitsventile 4.3 Brandschutzkonzept Für den Brandschutznachweis wurde ein objektbezogenes Brandschutzkonzept erstellt, dessen Ergebnis bereits in den Entwurf eingeflossen ist. Aufgrund der Größe der Wasserkammern und der Gestaltung des Bedienungshauses als ein Raum ohne notwendigen Treppenraum waren zwei formale Abweichungen zur niedersächsischen Bauordnung zu beantragen, die genehmigt wurden. 4.4 Sicherheitskonzept Die Harzwasserwerke unterliegen der KRITIS-Verordnung und sind daher verpflichtet, sowohl die Gebäude 54 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 Neubau des Trinkwasserbehälters Petze IV der Wasserversorgung als auch ihre IT-Infrastruktur vor Ausfällen und Angriffen zu schützen. Nach diesem Sicherheitskonzept gehört der Hochbehälter Petze IV zur Kategorie 3: Technische Bauwerke der Wasserversorgung. Für die Umsetzung der Anforderung aus der KRITIS-Verordnung und der EN 50600 ist es notwendig, entsprechende Schutzzonen zu definieren und in den Anlagen der Harzwasserwerke umzusetzen. Die Schutzzonen folgen dem Zwiebelschalenprinzip, dabei liegt das zu schützende Objekt im inneren der Zwiebel und wird von mehreren Schichten geschützt. Im Merkblatt DVGW W 1050 (M) werden die Schutzzonen als Sicherheitszonen bezeichnet. 4.5 Entwässerungskonzept Im Zuge des Neubaus des Trinkwasserhochbehälters IV erfolgte die Neuordnung der Wasserableitung aus den Behältern und der Oberflächenentwässerung. Da die Wassereinleitung in den Vorfluter behördlicherseits eingeschränkt wurde, musste der Zufluss gedrosselt und ein Rückhalteraum geschaffen werden. Für die Bemessung des Rückhalteraumes wurden verschiedene Lastfälle betrachtet, die u. a. die Behälterentleerung oder das Anspringen des Behälternotüberlaufs berücksichtigten. 4.6 Hygienekonzept Erstmalig wurde bei den HWW für einen Behälterneubau ein Hygienekonzept nach DVGW W300-8 erarbeitet. Abhängig von den Bauteilen und dem Baufortschritt erhöhten sich die Anforderungen. Die Einhaltung des Konzeptes erwies sich als eine Herausforderung und erforderte eine ständige Kontrolle. Abb. 8: Hygienekonzept, Foto Christian Gossmann 4.7 Reinigungs- und Desinfektionskonzept Für die Wasserkammern und für die Rohrleitungen inkl. der erdverlegten wurde ein Reinigungs- und Desinfektionskonzept gemäß DVGW W 300-7 (M) vom Planer aufgestellt und zusammen mit dem ausführenden Unternehmen fortgeschrieben. Zur Desinfektion des Trinkwasserbehältern inkl. der Rohrleitungen wurde Wasserstoffperoxid gem. DVGW Arbeitsblatt W-291 eingesetzt. Für die erdverlegten, mit Zementmörtel ausgekleideten Rohre fand zusätzlich das Arbeitsblatt W 346-2 Berücksichtigung. Die Beprobung und mikrobiologische Freigabe erfolgten durch das hauseigene Labor unter Aufsicht des Gesundheitsamtes. Die Koloniezahl für 22 °C und 36 °C wurde dabei abweichend von der TrinkwV auf ≤ 10 statt 100 begrenzt. 4.8 Außenbereich und Ausgleichsmaßnahmen Zur Anbindung an das bestehende Leitungsnetz waren rd. 600 m zementmörtelausgekleidete Stahlrohrleitungen DN700 und DN1000 mit Polyethylen-Ummantelung zu verlegen und an das kathodische Korrosionsschutzsystem anzuschließen. Eine besondere Herausforderung stellte auch hier der Fließerdeboden dar, der die Rohrleitungsverlegung behinderte und einen Verbau erforderlich machte. Die Anbindung ans Leitungsnetz erfolgte in verbrauchsarmen Zeiten. Für die Umwandlung der Waldfläche mussten Ersatzpflanzungen erfolgen. Diese waren nur zu einem geringen Teil im Nahbereich möglich und es mussten Verträge mit Forstgenossenschaften geschlossen werden, um die Kompensationsverpflichtung zur Aufforstung zu erfüllen. Die Wasserkammerdecke inkl. der Böschungen wurde als halbruderale Gras-/ Krautfläche angelegt. Abb. 9: Anbindung ans vorhandene Rohrleitungsnetz 5. Schlussbetrachtung Durch die plötzliche Dringlichkeit eines Ersatzbaus war das Projekt eine besondere Herausforderung. Erschwerend kam hinzu, dass die Planungsphase in die Zeit der COVID-19-Pandemie in Deutschland fiel. Letztendlich konnte der neue Behälter nach 5- Jahren Planung und Bau im Juni 2025 erfolgreich ans Netz gebracht werden. Die Kosten für den Behälterneubau betragen rd. 25,5 Mio. € inkl. aller Nebenkosten. Der Abbruch der beiden Behälter HB II und HB I ist für Ende 2025 bzw. 2026 geplant. Dann wird das Projekt abgeschlossen sein.