Niederschlagswasserversickerung 2 - Leichlingen

F.G.M. INGENIEURGESELLSCHAFT MÜLLER POSTSTRASSE 12 A 40721 HILDEN
domicil
Erschließungsträger GmbH
Brückenstraße 24
51643 Gummersbach
Ingenieurgesellschaft Müller
Geotechnik Grundbau Bodenmechanik
Auftrag/Projekt-Nr. Datei unser Zeichen Datum
A 2952 2952_Hyd_12072012 FGM / BjM 12.07.2012
Objekt: Leichlingen, Erschließung ῞Bennert῞
Inhalt: 1. Allgemeines
Gutachterliche Stellungnahme
2. Durchgeführte Untersuchungen
3. Ergebnisse der Untersuchungen
4. Schlussfolgerung
F.G.M. Ingenieurgesellschaft GbR POSTSTRASSE 12 A EICHSTATTWEG 46 INFO@FGM-ING.DE STADTSPARKASSE FREUDENBERG
DIPL.-ING. FRED G. MÜLLER 40721 HILDEN 57258 FREUDENBERG WWW.FGM-ING.DE KONTO-NR. 70 013 222
DIPL.-ING. BJÖRN MÜLLER TELEFON (0 21 03) 5 60 47 TELEFON (0 27 34) 4 02 46 BLZ 460 517 33
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1. Allgemeines
1.1 Beauftragung und Aufgabenstellung
Mit Datum vom 16.04.2012 wurde bereits eine gutachterliche Stellungnahme hinsichtlich
der Wasseraufnahmefähigkeit bzw. Versickerungsfähigkeit von Oberflächenwasser auf
diesem Gelände vorgelegt.
Zu dem damaligen Zeitpunkt wurden insgesamt 5 Versickerungsversuche mit der Infiltra-
tionsmethode bei konstantem Wasserstand im Bohrloch in den versickerungsrelevanten
Tiefen durchgeführt. Die zu diesem Zeitpunkt festgestellten Durchlässigkeitskoeffizien-
ten lagen zwischen 2,3 x 10 -7 m/s und 8,4 x 10 -7 m/s. Diese in situ ermittelten Durch-
lässigkeiten wurden gemäß dem Regelwerk DWA - A 138, Planung, Bau und Betrieb von
Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser (Ausgabe 04/2005) mit dem Korrek-
turfaktor 2 für Feldversuche multipliziert. Danach gab sich ein maßgebender mittlerer
Durchlässigkeitskoeffizient = 9 x 10 -7 m/s.
In der damaligen Stellungannahme wurde erläutert, dass sich bei diesen Versuchen im
Bohrloch ῞Verschmierungsflächen῞ sowie nicht zu vermeidende Verdichtung des anste-
henden Bodens während der Bohrarbeiten einstellen, die zu einer Verschlechterung der
Durchlässigkeitskoeffizienten führen.
Es wurde daher in dieser Stellungnahme dargelegt, dass für weitere Betrachtungen bzw.
für Berechnungen von Versickerungsanlagen ein Durchlässigkeitskoeffizient von
kf = 1 x 10 -6 m/s in Ansatz zu bringen ist.
Bei diesem Durchlässigkeitskoeffizient ist nach o.g. Regelwerk eine Versickerung mög-
lich.
Die Stadt Leichlingen beruft sich jedoch auf § 51a - Erlaß, bei dem ein Durchlässigkeits-
koeffizient von kf ≥ 5 x 10 -6 m/s vorausgesetzt wird, um eine ausreichende Versicke-
rungsleistung erzielen zu können.

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2. Durchgeführte Untersuchungen
Um die ungünstigen Randerscheinungen bei Durchführung der Versickerungsversuche
unmittelbar im Bohrloch auszuschließen, wurden am 10.07.2012 auf dem hier relevanten
Gelände drei Großversuche zur Feststellung der Versickerungsrate bzw. des Durchlässig-
keitskoeffizienten mittels Baggerschürfe, die anschließend mit Wasser gefüllt wurden,
durchgeführt.
Der 1. Versuch (Schurf 1) wurde im nordöstlichen Bereich (Bereich zukünftiger Spiel-
platz), der 2. Versuch (Schurf 2) wurde etwa mittig des Geländes und der 3. Versuch
(Schurf 3) wurde im Südwesten des Geländes durchgeführt.
Der anstehende Boden wurde in der vorgenannten gutachterlichen Stellungnahme be-
reits hinreichend beschrieben. Der Boden besteht unter einer i.M. 0,30 m dicken
Oberbodenschicht (Mutterboden) durchgängig aus einem Schluff, der als bindige Boden-
schichtung zu bezeichnen ist.
Beschreibung der Schürfgruben:
Bei allen drei ausgeführten Schürfgruben wurde ein Voraushub zwischen 0,60 m und
0,80 m Tiefe und entsprechender Länge vorgenommen. Ab dieser Tiefe wurde dann der
eigentliche Schurf um 1,6 m vertieft. Die seitlichen Wandungen sowie die Stirnflächen
wurden mittels eines Spatens senkrecht hergestellt. Die Sohle des Schurfes wurde eben-
falls von losem Bodenmaterial gesäubert.
Anschließend wurde der 1,6 m tiefe Schurf, d.h. bis zu 2,4 m Gesamttiefe von der Sohle
des Schurfes, um 1,3 m mit Wasser gefüllt.
Für die einzelnen Schürfe ergeben sich folgende Randdaten:

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Schurf 1
Voraushub 0,80 m
Schurftiefe 1,60 m
Schurfbreite 0,85 m
Schurflänge 2,90 m
Einstauhöhe des Schurfes 1,30 m
Gesamttiefe des Schurfes 2,40 m
Schurf 2
Voraushub 0,60 m
Schurftiefe 1,60 m
Schurfbreite 0,85 m
Schurflänge 3,05 m
Einstauhöhe des Schurfes 1,30 m
Gesamttiefe des Schurfes 2,20 m
Schurf 3
Voraushub 0,70 m
Schurftiefe 1,60 m
Schurfbreite 0,85 m
Schurflänge 3,70 m
Einstauhöhe des Schurfes 1,30 m
Gesamttiefe des Schurfes 2,30 m
Nach Auffüllung des Schurfes mit Wasser bis zur o.g. Höhenlage wurde mit der Durch-
führung der einzelnen Versuche ca. ½ bis ¾ Stunde gewartet, um eine Wassersättigung
des umgebenden Bodens zu erreichen.
Als erster Versuch wurde dann in den jeweiligen Schürfgruben die Durchlässigkeiten
bzw. der Durchlässigkeitskoeffizient mit der Infiltrationsmethode bei konstantem Was-
sergehalt festgestellt (Dieser Versuch wurde bereits in der Stellungnahme vom
16.04.2012 beschrieben). Die Wassersättigung des umgebenden Bodens zeigt sich bei
konstantem Abfall der Wassersäule pro Zeiteinheit in dem Gerätezylinder.

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Als zweiter Versuch wurde in den jeweiligen Schürfgruben der Durchlässigkeitskoeffizient
mittels eines Versickerungsversuches nach Schuler, 1973 bei abfallenden Wasserstand in
dem Schurf durchgeführt. Die Wassersättigung des umgebenden Bodens war bereits
durch den ersten Versuch vorhanden.
Die Auswertung dieses Sickerversuches erfolgt mit nachfolgender Formel:
Darin bedeuten:
Q Sickerleistung (m³/s)
L Einstauhöhe (m)
h Einstauhöhe/2 (m)
r Radius (m)
Q L
kf = × ln [m/sec.]
2×
Π×
L×
h r
(Die Rechteckfläche des Schurfes wurde auf eine Kreisfläche und daraus resultierend der Radius
berechnet)

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3. Ergebnisse der Untersuchungen
Die Einzelergebnisse werden nachfolgend für jeden einzelnen Schurf aufgeführt.
Schurf 1
Wasserspiegelabsenkung 5,5 cm in 137 Min.
Q = 1,649 x 10 -5 m³/s entsprechend 0,993 l/min.
Schurf 2
Wasserspiegelabsenkung 2 cm in 71 Min.
Q = 1,217 x 10 -5 m³/s entsprechend 0,731 l/min.
Schurf 3
Wasserspiegelabsenkung 3,5 cm in 69 Min.
Q = 2,659 x 10 -5 m³/s entsprechend 1,594 l/min.
In nachfolgender Tabelle ist die Auswertung der einzelnen Versuchsdurchführungen pro
Schurf tabellarisch zusammengefasst.
Als Vergleich zu diesen Durchlässigkeitskoeffizienten wurde als Plausibilitätsprüfung auch
die Absinkgeschwindigkeit in den einzelnen Schürfen ermittelt.
Schurf kf nach Schuler
m/s
kf- nach Infiltration
m/s
Absinkgeschwindigkeit
1 1,18 x 10 -6 8,5 x 10 -7 6,69 x 10 -6
2 8,18 x 10 -7 6,2 x 10 -7 4,69 x 10 -6
3 1,31 x 10 -6 1,2 x 10 -6 8,45 x 10 -6
kf i.M. 1,1 x 10 -6 8,9 x 10 -7
kf kor. 2,2 x 10 -6 1,8 x 10 -6
kf maßgebend gesamt 2 x 10 -6 m/s

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Nach Durchsicht der Tabellenwerte ist festzustellen, dass die kf-Werte die mittels der In-
filtrationsmethode festgestellt wurden, erwartungsgemäß günstiger werden, wie in der
Stellungnahme vom 16.04.2012 festgestellt.
Die Durchlässigkeitskoeffizienten wurden je nach Versuchsmethode gemittelt und gem.
dem vorgenannten Arbeitsblatt DWA – A 138 für Feldversuche mit dem Korrekturfaktor
von 2,0 versehen.
Es ergeben sich damit Durchlässigkeitskoeffizienten nach Schuler von
kf kor. = 2,2 x 10 -6 m/s
und nach der Infiltrationsmethode von
kf kor. = 1,8 x 10 -6 m/s
Beide Versuchsergebnisse liegen relativ nahe zusammen, so dass von einem maßgeben-
den Berechnungsdurchlässigkeitskoeffizienten von
ausgegangen werden kann.
kf maßgebend = 2 x 10 -6 m/s

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4. Schlussfolgerung
Festzustellen ist, dass der maßgebende Durchlässigkeitskoeffizient von kf = 2 x 10 -6 m/s
durch unterschiedliche Untersuchungsmethoden, die jedoch in ihrem Ergebnis relativ na-
he zusammenliegen festgestellt wurde.
Gemäß dem Regelwerk DWA - A 138, ist dieser Durchlässigkeitskoeffizient zur Versicke-
rung ausreichend. Gemäß § 51 a Erlaß unterschreitet dieser Durchlässigkeitskoeffizient
jedoch den Grenz-Durchlässigkeitsbeiwert von kf = 5 x 10 -6 m/s.
Der § 51 lässt jedoch auch einen geringen Durchlässigkeitsbeiwert zu.
Zitat:
“… Bei geringerer Durchlässigkeit (kf = 5 x 10 -6 m/s) kann keine Versickerung im Sinne
des § 51 a LWG gefordert werden. Der Abwasserbeseitigungspflichtige kann jedoch frei-
willig auch bei kf-Werten ≤ 5 x 10 -6 m/s Versickerungsanlagen errichten, die entspre-
chend groß dimensioniert werden müssen. …“
Der Unterzeichner schließt sich aus gutachterlicher Sicht dieser Aussage an, wobei fest-
zustellen ist, dass eine Versickerung von Oberflächenwasser auf dem hier relevanten Ge-
lände befürwortet wird.
Als Begründung zu dieser Aussage wird auf vorstehende Tabelle auf Seite 6 verwiesen,
die die Absinkgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Versickerungsfläche und der Wasser-
spiegelabsenkung angibt und die damit die tatsächlich vorhandene Geschwindigkeit des
Wasserabfalles in der Versickerungsanlage wiederspiegelt. Damit liegt die Absinkge-
schwindigkeit etwa in der Größenordnung wie im § 51 a Erlaß angegeben. Aus Sicher-
heitsgründen ist jedoch mit dem kf-Wert von 2 x 10 -6 m/sec. bei einer späteren Bemes-
sung der Versickerungsanlage zu rechnen.
Dipl.-Ing. Fred G. Müller Dipl.-Ing. Björn Müller
i.V.