Strauß, M., Rott, E., Minke, R., Müller, H., Käß, J., Petersohn, J., Steffgen, F.
(2025):
Urban drainage systems are generally designed to handle rainfall events only up to a certain intensity or volume. With climate change, extreme events that exceed the design storms and consequently result in flooding are occurring more frequently. Nature-based solutions (NBSs) have the potential to reduce the pressure on urban drainage systems and to increase their resilience. This study presents an approach to compare and evaluate the effectiveness of NBSs for flood mitigation using a coupled 1D/2D model of surface and sewer flow. The study analyzes the effect of infiltration systems (dimensioned to return periods of T = 5 and 100 years), various green roofs, and tree pits considering the different degrees of implementation. The NBSs are represented as LID elements according to SWMM. As expected, the mitigation effect of NBSs declines with increasing rainfall intensities. However, infiltration systems dimensioned to T = 100 years achieve almost three times the flood reduction compared to systems dimensioned to T = 5 years, even during extremely heavy rainfall events (100 mm), resulting in a reduced total flood volume of 15.1% to 25.8%. Overall, green roofs (excluding extensive green roofs) provide the most significant flood reduction (33.5%), while tree locations have the least effect.
Dezentrale Regenwasserbewirtschaftungsanlagen (RWBA) leisten im Starkregenfall einen Beitrag zum Überflutungsschutz. Ihre quantitative Wirkung zur Überflutungsminderung kann mit 1D/2D gekoppelten Modellen ermittelt werden, deren Aufbau allerdings eine gute Verfügbarkeit von (Geo-)Daten und Fachexpertise voraussetzt. In diesem Beitrag wird eine Methodik vorgestellt, wie die detaillierten Ergebnisse zur überflutungsmindernden Wirkung von dezentralen RWBA aus einer 1D/2D Simulation anhand von Wirkungskurven auf neue Einzugsgebiete (EZG) übertragen werden können. Für das neue EZG müssen die Größe der befestigten Flächen (Dachflächen, Straßenflächen und Hof- und Wegeflächen) und das Potenzial für die Umsetzung von RWBA (Größe der versickerungsfähigen Grünfläche; Dachfläche, die zu Gründächern umgerüstet werden kann) bekannt sein. Mit diesen Kenndaten des neuen EZGs kann eine Abschätzung erfolgen, welchen Effekt dezentrale RWBA zur Überflutungsminderung haben.
Siedlungsgebiete weisen im Vergleich zu natürlichen Flächen einen abweichenden Wasserhaushalt auf. Zur Quantifizierung dieser Differenz wurde ein einfacher Modellansatz verwendet und am Beispiel des Berliner Kanalmischgebietes für den Oberflächenabfluss validiert (NSE = 0,87 für 15 betrachtete Jahre). Die vorliegende Arbeit schlägt ein Abweichungsmaß ΔW des lokalen Wasserhaushalts von einem natürlichen Referenzzustand vor, welches in Stadtgebieten tendenziell niedrigere Werte (ΔW < 20 %) für Grünanlagen und erhöhte Werte (ΔW > 60 %) für verdichtete Innenstadtgebiete aufweist.