Überflutungs- und Überlastungsnachweis nach DIN 1986-100

Es sind die Berechnungen mit den Gleichungen 20 und 21 durchzuführen, wobei das größere Rückhaltevolumen dann maßgebend ist. Die ersten beiden Beispiele mit Gleichung 20 und 21 beziehen sich auf ein Grundstück mit Regenwasser-Kanalanschluss (Berechnung noch mit KOSTRA-DWD-2010R und KOG).

Beispiel für 30-jährliches Starkregenereignis [r_(5/30)] mit Gleichung 20

Diese Gleichung gilt für Grundstücke mit > 800 m² befestigter und versiegelter Fläche bei Kanalanschluß. Hierbei wird das Abflussvolumen der Regeldimensionierung der Kanalgrundleitung mit r_D,2 (5 Minuten, 2 Jahre = Bemessungsabfluss) vom Gesamtvolumen des 30-jährlichen Niederschlages abgezogen.

Hierbei wird angenommen, dass der Kanalabfuss gem. Bemessung ordnungsgemäß funktioniert und das Gesamtvolumen des kurzen 30-jährlichen Starkregens durch den Bemessungsabfluss um etwa die Hälfte verringert wird. Es darf also kein Rückstau im Kanal auftreten, was aber nicht immer zu gewährleisten ist.

Für die Abflussbeiwerte ist im Überflutungsnachweis immer der Spitzenabflussbeiwert C_S maßgebend.

Berechnungsdaten

• D = 5 min.
• T = 30 bzw. 2 Jahre
• A_ges = 147 m²
• A_Dach = 85 m²
• A_FaG = 62 m²
• r_5,30 = 516,7 l/sha
• r_5,2 = 270,0 l/s•ha
• C_Dach = 1,0
• C_FaG = 1,0

V_Rück = (7,60 l/s – 3,97 l/s) • D • 60 / 1000 = (3,63 l/s) • 5 • 60 / 1000

V_Rück = 2,28 m³ – 1,19 m³ = 1,09 m³

Beispiel für 30-jährliches Starkregenereignis [r_(D/30)] mit Gleichung 21

Diese Gleichung gilt für Grundstücke mit > 800 m² befestigter und versiegelter Fläche bei Kanalanschluß. Hierbei wird das max. Abflussvolumen bei Vollfüllung der Kanalgrundleitung vom Gesamtvolumen des Niederschlages abgezogen.

Auch hierbei darf also kein Rückstau im Kanal auftreten.

Berechnungsdaten

Sind die Grundleitungen nach DWA-A 118, Tabelle 4, bemessen, so kann statt des Bemessungsabschlusses der – meist größere – maximale Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung Q_voll nach Gleichung (21) und der Gesamtabfluss bei D = 5, 10 und 15 Minuten für die Überprüfung angesetzt werden.

• D = 5, 10 und 15 min.
• T = 30 Jahre
• A_ges = 147 m²
• Q_voll = 2,0 l/s
• r_5,30 = 516,7 l/sha
• r_10,30 = 376,7 l/sha
• r_15,30 = 305,6 l/sha

Es wird hier für Q_voll mit nur einem geringen Abfluss von 2,0 l/s gerechnet.

5 min. V_Rück = (516,7 l/sha • 147 / 10000 – 2,0 l/s) • 5 • 60/1000 = (7,6-2,0)•0,3 = 1,68 m³

10 min. V_Rück = (376,7 l/sha • 147 / 10000 – 2,0 l/s) • 10 • 60/1000 = (5,54-2,0)•0,6 = 2,12 m³

15 min. V_Rück = (305,6 l/sha • 147 / 10000 – 2,0 l/s) • 15 • 60/1000 = (4,49-2,0)•0,9 = 2,24 m³

Damit wäre bei Kanalanschluss das Maximum V_Rück = 2,24 m³ aus Gleichung 21 maßgebend. Bei größerem Q_voll-Abfluss wäre V_Rück rechnerisch entsprechend kleiner und auch unter das Ergebnis nach Gleichung 20 fallen.

Wird durch Kanalrückstau Q_voll = 0 oder (sogar negativ), ergibt sich ein Volumen V_Rück = 4,04 m³. Dieses Rückhaltevolumen würde mehr Sicherheit für das Grundstück ergeben.

Beispiel für 30-jährliches Starkregenereignis [r_(D/30)] nach Gleichung 21* für dezentrale Versickerungsanlagen

Bei dezentralen Versickerungsanlagen kann der Überflutungsnachweis mit Hilfe der Formel aus dem Fachbericht DWA basierend auf der Gleichung 21 für D = 5 bis 4320 min. durchgeführt werden. Das damit iterativ ermittelte größte Volumen ist maßgebend. Im Entwurf des DWA-Regelwerkes (Arbeitsblatt DWA-A 138-1, Nov. 2021, Abschnitt 5.3.4) ist sie in Gleichung 10 beschrieben, als modifizierte Gleichung 21* der DIN 1986-100.

Hierbei wird das Volumen der Versickerung der Versickerungsanlage mit r_D,30 (aus der Bemessung) vom Gesamtvolumen des Niederschlages (befestigte Flächen incl. der beregnen Sickerfläche) abgezogen und mit dem vorhandenen Seichervolumen der Versickerungsanlage verglichen. Dabei gelten abweichend von der Dimensionierung die höheren oberen Werte nach KOSTRA (mit KOG)! [Nicht mehr mit KOSTRA-DWD-2020 ab 2023 angewendet].

Unabhängig von einem evtl. eintretenden Kanalrückstau, z.B. beim Mischsystem, ist hier bei einer Versickerungsanlage eine größere Sicherheit gegen von Außen eintretendes Rückstauwasser vorhanden, da kein RW-Anschluss mit Rückstaumöglichkeit besteht. Hier kann nur das auf das Grundstück fallende „eigene“ Niederschlagswasser von den befestigten Flächen berücksichtigt werden und ggf. Schaden anrichten.

Hier im Beispiel liegt bei der Regendauerstufe D = 240 min. das Maximum für V_Rück (Bemessung der Versickerungsmulde, Maximum bei D = 180 min. mit V_S = 6,03 m³).

• D = 5 bis 4320 min.
• T = 30 Jahre
• A_ges = 150 m²
• A_s = 20 m²
• V_S = 6,03 m³
• Q_S = 0,20 l/s (aus Dimensionierung bei D= 180 min.)
• Q_Dr = 0 l/s (nur z.B. bei Mulden-Rigolen-Systemen)
• r_5,30 = 553,3 l/sha
• r_10,30 = 370,0 l/sha
• r_240,30 = 41,9 l/sha

Beispiele für 3 Dauerstufen:

Die Ergebnisse für die gesamte Dauerstufenreihe sehen Sie in der Abbildung.

5 min. V_Rück = (553,3 • (150 + 20) / 10000 – (0,2 + 0)) • 5 • 60 / 1000 – 6,03 = (9,41-0,2)•0,3 – 6,03 = 2,76-6,03 = -3,27 m³

10 min. V_Rück = (370,0 • (170) / 10000 – (0,2)) • 10 • 60/1000 – 6,03 = (6,29-0,2)•0,6 – 6,03 = 3,65-6,03 = -2,38 m³

240 min. V_Rück = (41,9 • (170) / 10000 – (0,2)) • 240 • 60/1000 – 6,03 = (0,71-0,2)•14,4 – 6,03 = 7,34-6,03 = 1,31 m³ (=1,35 m³ ohne Rundung auf 1/100)

Damit ist das Maximum V_Rück = 1,35 m³ bei D = 240 min. maßgebend. Es ist zusätzlich zum Muldenvolumen von 6,03 m³ (im Beispiel) erforderlich. Dieses Volumen wäre z.B. mit einer zusätzlichen Einstauhöhe der Mulde von ca. 6 cm (A = 25 m², V = 1,5 m³) oder eine entsprechende Flächenvergrößerung um ca. 5,0 m² bei gleicher Einstauhöhe zu erreichen.