Adaptation der Straßenverkehrsinfrastruktur an den Klimawandel

Teilprojekt 3
Beurteilung der Bemessung von Straßenentwässerungseinrichtungen nach RAS-Ew und RiStWag vor dem Hintergrund veränderter Temperatur- und Niederschlagsereignisse durch den Klimawandel in Deutschland bis zum Jahr 2100
Bildquelle: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung

Klimamodelle projizieren für Deutschland eine deutliche Änderung des regionalen Klimas mit erhöhten Temperaturen und veränderten Niederschlagscharakteristiken, die auf eine Zunahme von Starkregenereignissen hindeuten. Straßenentwässerungseinrichtungen stehen daher vor einer doppelten Herausforderung: Zum einen steigt mit einer Zunahme von Starkregen das Risiko einer hydraulischen Überlastung der Entwässerungseinrichtungen, zum anderen führen lange Trockenperioden gegebenenfalls zu betrieblichen Problemen, z. B. wenn bei bewachsenen Bodenfiltern der Bewuchs durch Trockenstress geschädigt wird.

Ziel des Forschungsprojekts war es daher, die derzeitigen Dimensionierungsansätze von Entwässerungseinrichtungen nach den "Richtlinien für die Anlage von Straßen – Teil: Entwässerung" (RAS-Ew) und nach den "Richtlinien für bautechnische Maßnahmen an Straßen in Wasserschutzgebieten" (RiStWag) zu überprüfen.

Durch Auswertung und Weiterverarbeitung mehrerer Rechenläufe des regionalen Klimamodells CLM (Climate Local Model) für die nahe Zukunft (bis 2050) und die ferne Zukunft (bis 2100) hat das Projekt Erkenntnisse darüber geliefert, ob die derzeitigen Dimensionierungsansätze im Hinblick auf die hydraulische Leistungsfähigkeit und Entwässerungssicherheit bei Wahrung des Boden- und Gewässerschutzes sowie im Hinblick auf konstruktive Ausführungen ausreichen oder ob entsprechende Anpassungen erforderlich werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten bei der Überarbeitung der RAS-Ew und der RiStWag berücksichtigt werden.


Methodik

Aufgrund der regional unterschiedlichen Auswirkungen des Klimawandels, wurden im Rahmen des Forschungsprojektes vier über Deutschland verteilte Modellregionen untersucht.

Um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Straßenentwässerung sinnvoll abschätzen zu können, sind statistische Aussagen zur Entwicklung der Niederschlagsintensitäten mit einer zeitlichen Auflösung von 5 Minuten bis 1 Stunde erforderlich. Es wurde daher im Projekt ein statistisches Downscalingverfahren verwendet, um die Ergebnisse des regionalen Klimamodells CLM, die mit einer zeitlichen Auflösung von 1 Tag bis maximal 1 Stunde vorliegen, unter Nutzung historischer Stationsdaten in höher aufgelöste Zeitreihen zu überführen.

Um darzustellen wie sich die projizierten Klimaänderungen auf die Straßenentwässerung auswirken werden, wurden hydrodynamische Berechnungen und hydrologische Langzeitsimulationen für ausgewählte fiktive und reale Entwässerungssituationen durchgeführt.

Die Untersuchung umfasste folgende Entwässerungseinrichtungen:

  1. Ableitungselemente wie Rinnen, Straßenabläufe, Kanäle und Gräben
  2. Rückhaltebecken, Retentionsbodenfilter und Versickerungsbecken
  3. Absetzbecken, RiStWag-Anlagen

Ergebnisse

Für drei der vier untersuchten Modellregionen ergeben sich nach Downscaling und statistischer Auswertung der Regenreihen Zunahmen der Starkniederschlagshöhen, die überwiegend statistisch signifikant sind.

Aufgrund der hydraulischen Berechnungen wird für die Bemessung von Ableitungselementen (z. B. Kanälen) und Absetzanlagen kein Anpassungsbedarf gesehen. Im einfachen Bemessungsverfahren nach RAS-Ew ist bereits eine ausreichend große Sicherheit enthalten, um die projizierte Starkregenzunahme abzupuffern.

Bei Speicherbauwerken (z. B. Regenrückhaltebecken) hingegen, ergibt sich aufgrund der Untersuchungen ein Anpassungsbedarf. Dieser resultiert zum einen aus der Anwendung des in den RAS-Ew empfohlenen einfachen Bemessungsverfahrens, zum anderen aus einer Zunahme der Regenzuflüsse für die maßgeblichen statistischen Regenereignisse.

Es wird empfohlen, in den RAS-Ew den Zuschlagsfaktor für die einfache Bemessung nach DWA-Arbeitsblatt 117 zu übernehmen. Weiterhin wird empfohlen, einen Zuschlagsfaktor zur Berücksichtigung der projizierten Starkregenzunahme einzuführen, wenn die vorgegebene Überlaufhäufigkeit der Anlagen auch zukünftig eingehalten werden soll.

Aus den Projektionsdaten ergeben sich keine signifikanten Zunahmen von Trockenperioden, sodass kein zusätzlicher Handlungsbedarf gesehen wird.


Projektdaten

Projektlaufzeit: 15.02.2012 – 16.05.2014

Auftragnehmer:
Ingenieurgesellschaft für Stadthydrologie mbH, Hannover
hydro&meteo GmbH&Co. KG, Lübeck

Ansprechpartner:
BASt Referat Z5
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