Hydraulische Berechnung einer Regenwasserentwässerung

Grundlagen der Bemessung für Kanalanschluss

Die Bemessung erfolgt in 2 Schritten

1. Regenwasserfallleitungen bemessen
2. Grundleitung (ggf. Teilabschnitte) bemessen

Zuerst wird der erforderliche Durchmesser der Fallrohre ermittelt und in einem 2. Schritt mit allen angeschlossenen Flächenzuläufen der Gesamtabfluss und der erforderliche Durchmesser der Grundleitung bestimmt (s. Abb. Anlage 1). Für Teilstrecken erfolgt die Berechnung ggf. tabellarisch bis zum Endpunkt (s. Abb. Anlage 2).

Für die Berechnung des erforderlichen Durchmessers der Fallrohre wird zunächst die zugehörige Abflussmenge ermittelt und damit in einer Tabelle der erforderliche Durchmesser ausgewählt (s. Beispiel unten). Der Abstand zwischen den Dachabläufen darf max. 20 m betragen, wenn die Abläufe in einem gemeinsamen lotrechten Tiefpunkt angeordnet sind und sich in lotrechter Lage befinden.

Für Fallrohre wird die Bemessungsregenspende r mit mindestens 300 l/(s•ha) als fixer Wert festgelegt. Bei höheren Regenspenden r_(5,5) sind diese anzuwenden. Für Stuttgart z.B. der Wert von r_(5,5) = 405 l/(s•ha), fast einer der höchsten Werte in Deutschland (DIN 1986-100: 2016, Tab. A.1). Für Schrägdächer beträgt der Abflussbeiwert C_S = 1,0. Für Kies-Flachdächer und begrünte Dachflächen sind die entsprechenden Abflussbeiwerte für den Spitzenabfluss C_S anzuwenden (s. Tabelle).

Vom Planer ist zu prüfen und ggf. festzulegen, ob bei Windeinwirkung die wirksame Dachfläche zu vergrößern ist. Dabei wird die reale Dachfläche bzw. die Firsthöhe berücksichtigt. Auch Wände oder Aufbauten sind als zusätzliche Flächen zu prüfen. Bei besonders schutzbedürftigen Einrichtungen/Gebäuden sind Sicherheitszuschläge zu berücksichtigen. Innenliegende Entwässerungseinrichtungen werden hier nicht behandelt.

Ist eine Notentwässerung z.B. bei flach geneigten Dächern oder bei innenliegenden Gullys und Rinnen notwendig, ist diese separat mit der 100-jährlichen Bemessungsregenspende r_(5,100) zu bemessen.

Bei Entwässerungsanlagen mit außenliegender Entwässerung kann die Notentwässerung i.d.R. über die Vorderkante der Dachrinne erfolgen. Anders gesagt: Im Regelfall wird bei Entwässerungsanlagen mit außenliegenden Rinnen keine Notentwässerung benötigt. Falls überlaufendes Wasser an der Rinnenvorderkante nicht toleriert werden kann, muss die Ablaufleistung der außenliegenden Entwässerungsanlage mit der Jahrhundertregenspende r_(5,100) erfolgen. Dabei wird kein Abflussbeiwert angewandt.

Zu den r_(5,5)-Werten für mehrere Großstädte siehe auch dort auf Seite 16 die Normentabelle für Bemessungsregenspenden in Deutschland (Auszug aus DIN 1986-100: 2016, Tabelle A.1) aus dem Dimensionierungsleitfaden der POLOPLAST GmbH & Co KG.

1. Regenfallrohre bemessen

Für die einzelnen Fallleitungen werden mit den zugehörigen wirksamen Dachflächen A_w und Abflussbeiwerten C_S und mit der Bemessungsregenspende r die Abflussmenge Q_r nach folgender Formel berechnet:

Q_r = A_w • C_S • r • 1/10000 [l/s]

• wirksame Dachfläche A_w [m²]
• Abflussbeiwert C_S (Spitzenabfluss gem. Tabelle)
• Berechnungsregenspende r = r_(5,5) mind. 300 [l/(s•ha)]
• Regenwasserabfluss Q_r [l/s]

Beispielberechnung: Fallrohrdurchmesser

Die Berechnung geht in der DIN EN 12056-3 bei den Fallrohren von einem maximalen Füllungsgrad von 0,33 aus. Dabei fließt das Regenwasser i.d.R. an der Rohrinnenwand ab und fällt nicht im freien Fall hinunter.

Hinweis: Laubsiebe oder Filter, halbrunde Übergänge und ggf. Übergänge zur Grundleitung verringern die Ablaufleistung der Fallrohre (Fallrohrverzug).

Berechnung des Regenwasserabflusses Q_r für eine projizierte Dachflächenhälfte von A_w = 60 m² (Grundrissprojektion 12 m x 5 m, mit r_(5,5) = 340 l/(s•ha)):

Q_r = 60 • 1,0 • 340 • 1/10000 = 2,04 l/s

Der gewählte Durchmesser der Regenfallleitung nach Tabelle beträgt DN 70 (mit Q_r bis 4,1 l/s).

2. Grundleitung für Niederschlagsentwässerung bemessen

Grundleitungen außerhalb von Gebäuden müssen mindestens in DN 110 ausgeführt werden. Als Bemessungsregenspende r wird hierfür aus den aktuellen Starkniederschlagsreihen KOSTRA-DWD-2020 die örtliche 5-minütige, 5-jährliche Regenspende r_(5,5) gewählt.

Für befestigte Flächen außerhalb von Gebäuden wird die 2-jährliche Regenspende r_(5,2) zur Bemessung der Grundleitung genommen.

Als Abflussbeiwert C_m gilt hier der mittlere Abfluss gem. Tabelle 9 (s. Link unten). Füllgrad, Gefälle und Fliessgeschwindigkeiten sind wie folgt festgelegt:

• Leitungsdurchmesser > DN 110
• Bemessungsregenspende r_(5,5) bzw. r_(5,2) l/(s•ha)
• Füllgrad h/d = 0,7
• Gefälle J = 1/DN (min. 1:100)
• Fliessgeschwindigkeit außerhalb von Gebäuden v_min = 0,7; v_max = 2,5 m/s
• gesamte angeschlossene wirksame Flächen A_wges [m²]
• Abflussbeiwert C_m (mittlerer Abfluss gem. Tabelle 9 der DIN 1986-100: 2016-12)

Zur Niederschlagsableitung werden alle Dachflächen, versiegelten und teilversiegelten Flächen festgestellt und mit dem mittleren Abflussbeiwert C_m multipliziert. Für jede Teilstrecke und für den Gesamtabfluss ist der erforderliche Durchmesser zu berechnen.

Beispielberechnung: Grundleitungsdurchmesser

Als Beispiel werden die Regenfallrohre von den 2 Dachhälften (Ziegel: C_m = 0,8), eines Garagenflachdaches mit 18 m² (Kies: C_m = 0,8), einer befestigten Fläche von insgesamt 60 m² (Betonstein: C_m = 0,7) und 50 m² mit Rasengittersteinen als PKW-Stellplätze (C_m = 0,1) in eine Grundleitung abgeführt, die zu bemessen ist (s. Abbildung als Anlage 1).

Q_r = A_wges • C_m • r_(5,5) • 1/10000 [l/s]

• A_wges • C_m = 120 m² • 0,8 + 18 m² • 0,8 + 60 m² • 0,7 + 50 m² • 0,1 = 96 m² + 14,4 m2 + 42 m² + 5 m² = 157,4 m²
• r_(5,5) = 340,0 l/(s•ha) für Barsinghausen-Egestorf

Q_r = 157,4 • 340 • 1/10000 = 5,35 l/s

Der gewählte Durchmesser der Grundleitung unter Beachtung des Mindestgefälles gem. Abbildung Tabelle 8 beträgt DN 125 (mit Q_r bis 7,1 l/s, v = 0,9 m/s, J = 1,2 cm/m).

In der folgenden Abbildung ist der Leitungsplan schematisch dargestellt. Teilstrecken der Grundleitung wären rechnerisch sogar im Durchmesser DN 70 mit J = 0,4 bis 0,5 möglich (vorn, von den Rasengitterflächen mit halbem Weg und Eingang bis Punkt 10) und von hinten bis zum Punkt 4 in DN 80 bis DN 100.

Gewählt wird aber mindestens DN 100 mit J = 1,0. Dann folgt ab Punkt 4 bis zum Revisionsschacht ein Teilstück mit Leitungsdurchmesser DN 125 und J = 1,2. Die Zulaufpunkte sind schematisch als Kreis dargestellt.

In der tabellarischen Abbildung als Anlage 2 ist die Leitungsbemessung für alle Teilstrecken abgebildet. Durch die Anwendung des Bemessungsregens r_(5,2) = 266,7 l/(s•ha) für die versiegelte Flächen ergeben sich geringere Abflussmengen.