GrundlTechnInfra T1.pdf - Hochschule RheinMain

Grundlagen der technischen 

Infrastruktur 

Heinz Eckhardt ♦ Alexander Hermann ♦ Christoph Meyer 

2010 

Teil I 

Prozesse in 

Wasserkörpern, 

Wasserversorgung und 

Regenwasserversickerung 

Hochschule RheinMain • Prof. Dr. Eckhardt • Kurt-Schumacher-Ring 18 • 65197 Wiesbaden 

T: 0611 9495 1453 • heinz.eckhardt@hs-rm.de • www.hs-rm.de

Inhaltsverzeichnis 

1 Einleitung ........................................................................................................... 4 

2 Prozesse in Wasserkörpern ............................................................................. 6 

2.1 Stillgewässer ................................................................................................................6 

2.2 Fließgewässer ..............................................................................................................8 

2.3 Grundwasser ..............................................................................................................11 

2.4 Meere .........................................................................................................................12 

2.5 Methoden zur Bestimmung der Wasserqualität..........................................................12 

3 Wasserversorgung.......................................................................................... 16 

3.1 Rechtliche Grundlagen ...............................................................................................17 

3.2 Wasserbeschaffenheit und Wassergüte.....................................................................19 

3.2.1 Anforderungen an das Rohwasser für die Trinkwassergewinnung ....................20 

3.2.2 Anforderungen an das Trinkwasser....................................................................20 

3.3 Wasserdargebot und Wassergewinnung....................................................................24 

3.3.1 Wasserkreislauf ..................................................................................................24 

3.3.2 Wasserhaushaltsgleichung.................................................................................24 

3.3.3 Wasserbilanz ......................................................................................................25 

3.3.4 Nutzung von Wasserressourcen.........................................................................25 

3.3.5 Oberflächengewässer.........................................................................................27 

3.3.6 Grundwasser ......................................................................................................29 

3.3.7 Quellwasser ........................................................................................................42 

3.3.8 Trinkwasserschutzgebiete ..................................................................................43 

3.4 Wasseraufbereitung ...................................................................................................45 

3.4.1 Physikalische Verfahren .....................................................................................45 

3.4.2 Chemische Verfahren .........................................................................................51 

3.4.3 Technische Durchführung der Wasseraufbereitung ...........................................53 

3.4.4 Verfahrenskombinationen...................................................................................58 

3.4.5 Beseitigung von Abfällen ....................................................................................60 

3.5 Wasserbedarf und Wasserverbrauch .........................................................................60 

3.5.1 Haushalte und Kleingewerbe..............................................................................60 

3.5.2 Industrie, Gewerbe und Einzelverbraucher ........................................................61 

3.5.3 Löschwasserbedarf.............................................................................................61 

3.5.4 Eigenverbrauch der Wasserwerke......................................................................61 

3.5.5 Wasserverluste ...................................................................................................62 

3.5.6 Bedarfsberechnung ............................................................................................62 

3.6 Wasserspeicherung....................................................................................................64 

3.6.1 Arten der Wasserspeicherung ............................................................................64 

3.6.2 Druckregelung ....................................................................................................65 

3.6.3 Lage zum Versorgungsgebiet.............................................................................66 

3.6.4 Bemessung des Nutzinhaltes .............................................................................66 

3.7 Wassertransport und Wasserverteilung .....................................................................68 

3.7.1 Pumpen ..............................................................................................................68 

3.7.2 Hydraulische Berechnung von Druckrohrleitungen ............................................73 

3.7.3 Transport- und Versorgungsnetz ........................................................................76 

3.7.4 Hydraulische Berechnung von Wasserversorgungsnetzen ................................77 

3.7.5 Rohre, Verbindungselemente und Armaturen ....................................................82 

3.8 Wasserrecycling und Wassersparmaßnahmen..........................................................83 

3.8.1 Wasserversorgungsunternehmen.......................................................................84 

3.8.2 Industrie und verarbeitendes Gewerbe...............................................................84 

3.8.3 Landwirtschaft.....................................................................................................85 

- 2 - 


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3.8.4 Haushaltsbereich ................................................................................................85 

3.8.5 Öffentliche Einrichtungen, Hotel- und Gaststättengewerbe................................85 

4 Regenwasserversickerung ............................................................................. 86 

4.1 Grundlagen.................................................................................................................88 

4.1.1 Rechtsrahmen ....................................................................................................88 

4.1.2 Hydraulische und Wasserwirtschaftliche Grundlagen ........................................90 

4.1.3 Vorbehandlungsmethoden..................................................................................90 

4.2 Anlagen zur Versickerung von Regenwasser.............................................................91 

4.2.1 Entsiegelung und durchlässige Befestigung.......................................................91 

4.2.2 Flächenversickerung...........................................................................................91 

4.2.3 Muldenversickerung............................................................................................92 

4.2.4 Rigolen- und Rohrrigolenversickerung ...............................................................93 

4.2.5 Mulden-Rigolen-Versickerung ............................................................................94 

4.2.6 Weitere Verfahren...............................................................................................97 

5 Ausblick ........................................................................................................... 99 

6 Quellen ........................................................................................................... 103 

7 Abbildungen .................................................................................................. 106 

8 Tabellen.......................................................................................................... 108 

9 Formeln .......................................................................................................... 109 

- 3 - 



Grundlagen der technischen Infrastruktur Einleitung 

1 Einleitung 

Die chemische Verbindung aus 2 Wasserstoff H2 und einem Sauerstoffelement O ist 

ein essentieller Bestandteil unseres Lebens und des gesamten Naturkreislaufes. Der 

menschliche Körper besteht zu 70% aus Wasser und er benötigt täglich 

mindestens 2 – 3 Liter zum Überleben. Der verantwortungsvolle Umgang mit diesem 

lebenswichtigen Gut und dem Nahrungsmittel Nr. 1 ist die Grundlage der 

Siedlungswasserwirtschaft seither. 

Um einen nachhaltigen Umgang mit dem im Verhältnis zur Gesamtwassermenge der 

Erde gering vorkommenden Süßwasser gewährleisten zu können, ist es notwendig, 

die sich im Wasser abspielenden Prozesse zu kennen. Erst dann ist es möglich, das 

Wasser so aufzubereiten, dass es für den menschlichen Verzehr am Besten 

geeignet ist. Am anderen Ende der Wassernutzung durch den Menschen steht die 

Wiederzuführung des gereinigten 

Abwassers in den natürlichen 

Wasserkreislauf. Hier sind die 

Anforderungen so zu setzen, dass 

die Natur die natürliche Reinigung 

im Fließgewässer weiterhin gewährleisten 

kann und nicht durch 

zu hohe Frachten (z.B. CSB/BSB) 

oder dem Wasserkreislauf unbekannte 

Schadstoffe (z.B. Antibiotika) 

in Mitleidenschaft gezogen 

wird. Der Schutz der aquatischen 

Abb. 1 - Wasserbilanz der Schweiz, Quelle: trinkwasser.ch 

Tier- und Pflanzenwelt geht damit 

einher. 

Eine funktionsfähige Trinkwasserversorgung ist in unserer modernen 

Industriegesellschaft ein Garant für Gesundheit, wirtschaftliche Entwicklung und 

Wohlstand. Daher sind die Versorgungsbetriebe angehalten Wasser in erforderlicher 

Qualität, Menge und ausreichendem Druck bereit zu halten. Die Regularien hierfür 

sind z.B. die Deutschen Industrie Normen DIN (allgemein anerkannte Regeln der 

Technik) und die gesetzlichen Vorgaben, wie z.B. die Trinkwasserverordnung. Diese 


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4

Grundlagen der technischen Infrastruktur Einleitung 

Regeln sind, aufgrund der Wichtigkeit des sicheren Umganges mit Trinkwasser, sehr 

streng ausgelegt und werden kontinuierlich durch die Gesundheitsämter auf ihre 

Einhaltung überprüft. In Deutschland gilt das Trinkwasser als best kontrolliertes 

Lebensmittel. Der technische Aufwand der Wasseraufbereitung ist sehr hoch und 

damit auch mit hohen Kosten verbunden. In Schwellenländern und Ländern der 

dritten Welt ist der Zugang zu sauberem Trinkwasser nicht gewährleistet. Hier 

besteht ein hoher Entwicklungsbedarf. 

Der Umgang mit dem natürlichen 

Wasserhaushalt stellt in der heutigen Zeit 

andere Anforderungen an die 

Siedlungswasserwirtschaft als früher. 

Der eingetretene Klimawandel zeigt auch 

in unseren Breitengeraden die ersten 

Auswirkungen von Trockenphasen auf 

unsere Wasserversorgung. 

Früher war eine möglichst schnelle 

Ableitung des Regenwassers über Mischoder 

Trennsysteme und die Zuführung zur Abb. 2 - Folgen der Bodenversieglung, Quelle: 

Freistaat Bayern 

Kläranlage oder in den Vorfluter die 

oberste Zielsetzung der Siedlungsentwässerung. Durch die hohe Bodenversieglung, 

als Resultat der ständig zunehmenden menschlichen Besiedlung, wird dem Boden 

die Möglichkeit genommen, das Regenwasser aufzunehmen, zu filtrieren und dem 

Grundwasser wieder zuzuführen. Um den Herausforderungen des Klimawandels 

gerecht zu werden, findet seit einigen Jahren ein Umdenken in der Fachwelt statt. 

Nach einem Arbeitsblatt der DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft. 

Abwasser und Abfall) ist die übergeordnete Zielsetzung der integralen 

Siedlungsentwässerung „die Veränderungen des natürlichen Wasserhaushaltes 

durch Siedlungsaktivitäten in mengenmäßiger und stofflicher Hinsicht so gering zu 

halten, wie es technisch, ökologisch und wirtschaftlich vertretbar ist“ (DWA-A 100 

2006). Es sind neue Entwässerungskonzepte nötig, um das Regenwasser 

möglichst vor Ort dem Boden direkt zuzuführen. Nur so kann ein ausgeglichener 

Grundwasserhaushalt und damit der Schutz der Flora, der Fauna sowie die 

Sicherstellung der lokalen Wasserversorgung gewährleistet werden. 



5

Grundlagen der technischen Infrastruktur Prozesse in Wasserkörpern 

2 Prozesse in Wasserkörpern 

Die Zielsetzung der Siedlungswasserwirtschaft ist der verantwortungsvolle Umgang 

mit Wasser. Um Wasser für menschliche Zwecke verwenden zu können bedarf es 

weitreichender Kenntnisse über chemische, physische und biologische Abläufe. 

Nur so kann sichergestellt werden, dass die aquatische Umwelt keinen Schaden 

nimmt, wenn gereinigte Abwässer einem Flusslauf zugeführt werden. Außerdem sind 

diese Kenntnisse ebenso für die Trinkwasserförderung und -aufbereitung notwendig. 

Man kann 4 Wasserkörper unterscheiden: Stillgewässer, Fließgewässer, 

Grundwasser und Ozeane. 

2.1 Stillgewässer 

Durch die jahreszeitbedingten Außentemperaturunterschiede ändern sich die 

Temperaturverhältnisse im Gewässer entsprechend. Es stellt sich eine thermale 

Schichtung ein. Die damit einhergehende Mischung hat Einfluss auf den Sauerstoffund 

Nährstoffgehalt der einzelnen Schichten. So durchläuft das Gewässer von Jahr 

zu Jahr den gleichen Kreislauf. Bei diesem Prozess spielt die Anomalie des 

Wassers eine entscheidende Rolle. Je wärmer das Wasser ist, je weniger dicht ist 

es und steigt umso weiter nach oben. Die höchste Dichte besitzt Wasser bei ca. 4°C. 

Fällt die Temperatur darunter dehnt sich das Wasser wieder aus, selbst wenn es den 

festen Aggregatzustand (Eis) erreicht. 

1. Frühjahrszirkulation (Vollzirkulation): Im Frühjahr erwärmt sich das 

Oberflächenwasser. Frühjahrsstürme sorgen für eine vollständige 

Durchmischung des Sees. 

2. Sommerstagnation (Teilzirkulation): Im Sommer erwärmt sich das 

Oberflächenwasser deutlich stärker als das Tiefenwasser. Es bildet sich ein 

deutlicher Temperaturgradient aus, der den Bereich des Metalimnions 

kennzeichnet. Darunter liegt bei ausreichender Seetiefe ein bei 4°C 

homogener Bereich, das Hypolimnion. Die ständigen Zirkulationen durch 

Wind und nächtliche Konvektion beschränken sich auf das sich dadurch 

ausbildende Epilimnion, dessen Tiefe je nach Wetterlage schwankt. 



6


Abb. 3 - Frühjahrszirkulation und Sommerstagnation, Quelle: LFU Bayern 

3. Herbstzirkulation (Vollzirkulation): Im Herbst kühlt das Oberflächenwasser 

ab, verdichtet sich und sinkt ab. Mit ihm senkt sich auch die zunehmend 

engräumigere Temperatursprungschicht. Unterstützt durch die Herbststürme 

kommt es zur Vollzirkulation. 

4. Winterstagnation (keine Zirkulation): Im Winter sinkt die Temperatur des 

Oberflächenwassers unter 4° C und verliert damit an Dichte. Es entwickelt 

sich eine instabile inverse Temperaturverteilung (unter 4° C kaltes 

Oberflächenwasser über 4° C kaltem Tiefenwasser). Wenn Eis die 

Seeoberfläche bedeckt, wird die Temperaturschichtung stabilisiert. 

Stehende Gewässer und deren Ökosysteme sind anthropogenen Gefahren 

ausgesetzt. Hierzu gehören Düngemittel und Schädlingsbekämpfungsmittel, 

ungereinigte Abwässer aus Regenüberläufen von Mischkanalsystemen, kommunale 

und industrielle Einleiter, Luftverschmutzung sowie die intensive Nutzung als 

Freizeiteinrichtung. Die wichtigsten chemischen Faktoren sind der biologische 

Sauerstoffbedarf (BSB5), Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff und andere 

toxische Substanzen wie z.B. Herbizide. 

Die Trophie gibt den Grad der Nährstoffversorgung an. Es werden die folgenden 4 

Stufen (zunehmende Nährstoffsättigung) unterschieden: 

Abb. 4 - Trophischer Zustand, Quelle: Wikipedia 



7


Die Eutrophierung beschreibt den Prozess der übermäßigen Nährstoffsättigung in 

einem Gewässer, dies vor allem im Bezug auf die Düngemittel Phosphor und 

Stickstoff. Die hohen Nährstoffgehalte führen zu einem beschleunigten Wachstum 

von Algen und anderen Wasserpflanzen und damit in Folge zum „Kippen“ des 

Gewässers. 

Durch die Einleitung von Abwässern werden ebenso nicht biologisch abbaubare 

Stoffe in das Gewässer abgegeben. Diese reichern sich im Bett des Gewässers an 

und finden z.B. über Fische den Weg ins unsere Nahrungsmittelkette Als Beispiele 

sind hier Insektizide und Unkrautbekämpfungsmittel, aber auch Stoffe wie Antibiotika 

oder perfluorierte Tenside zu nennen. 

2.2 Fließgewässer 

Während Stillgewässer ein geschlossenes System bilden, abgesehen von Zu- und 

Abläufen, sind Fließgewässer wie Flüsse und Bäche offene Systeme. Diese 

Systeme charakterisieren sich durch starke Strömungen, einem kontinuierlichen 

Sauerstoffumschlag und eine variierende Wassertiefe. 

Der Flusslauf wird von der Quelle bis zur Mündung immer flacher, die 

Fließgeschwindigkeit und der Sauerstoffgehalt nehmen kontinuierlich ab und die 

Wassermenge und die unterschiedlichen Wassertemperatureinflüsse nehmen zu. 

Der Nährstoffgehalt des Gewässers hängt stark von den geologischen 

Gegebenheiten des Untergrunds und von anthropogenen Einflüssen ab. All diese 

Faktoren haben Einfluss auf Artenvielfalt bzw. die Lebensgemeinschaften, die sich 

in unterschiedlichen Gewässern, je nach Sauerstoffverfügbarkeit, ausbilden. 

Auch wenn das Fließgewässer kontinuierlich Sauerstoff aufnimmt sind Sauerstoff 

zehrende Substanzen dennoch das größte Problem für den Wasserkörper. Durch die 

hohe Besiedlung, besonders in Ballungsräumen, wird eine große Menge an 

Abwässern erzeugt. Diese entziehen dem Gewässer, auch nach ihrer Aufbereitung in 

der Kläranlage, weiterhin Sauerstoff. Es vollziehen sich die gleichen Prozesse wie 

bei stehenden Gewässern. Der Fluss „stirbt“ und die Flora und Fauna wird 

geschädigt. 



8


Abb. 5 - Ökologische Paramter eines Flusslaufes während des Sommers, Quelle: TU 

Braunschweig/DICHTL 

Stickstoffe kommen in der Regel als Ammonium (NH4 +) im Abwasser vor. Das 

Ammonium wird unter Zufuhr von Sauerstoff zu Nitrat (NO3 - ) umgewandelt. Das als 

Zwischenprodukt entstehende Nitrit (NO2 - ) ist fischtoxisch. Um Rohwasser zur 

Trinkwasseraufbereitung aus Fließgewässern gewinnen zu können dürfen die 

gesetzlich vorgegebenen Ammonium- und Nitratwerte nicht überschritten werden. 

Diese sind in der TrinkwV festgelegt und dienen auch dazu, den Aufwand für die 

Wasseraufbereitung möglichst gering zu halten. In Hessen wird die 

Rohwasserqualität (oberirdische Gewässer) durch die Trinkwasserentnahmeverordnung 

(TrinkWasEntnV) geregelt. 

Um gereinigte Abwässer in den Fluss einleiten zu dürfen sind je nach Größe der 

angeschlossenen Kläranlage bzw. der Einwohnergleichwerte unterschiedlich 

strenge Anforderungen einzuhalten (§7a Wasserhaushaltsgesetz). Je höher der 

Einwohnergleichwert ist, je höher sind die gestellten Anforderungen. Größeren 

Kommunen ist ein höherer Reinigungsaufwand zumutbar und aufgrund der viel 

höheren Abwassermengen, die an das Gewässer abgegeben werden, auch 

notwendig. Die folgende Tabelle gibt Aufschluss über die Einleitungsvorschriften 

für kommunale Kläranlagen nach der Abwasserverordnung (AbwV): 



9


Tabelle 1 - Minimalanforderungen für die Einleitung von kommunalem Abwasser, Quelle: AbwV (2009) 

Größenklasse 

Größe der Kläranlage CSB BSB Ammonium 

Stickstoff 

Total 

Stickstoff 

(Ammonium, 

Nitrit, Nitrat) 

Einwohnergleichwerte mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 

1 < 1.000 150 40 - - - 

2 1.000 – 5.000 110 25 - - - 

3 5.000 – 10.000 90 20 10 - - 

4 10.000 – 100.000 90 20 10 18 2 

5 > 100.000 75 15 10 13 1 



Total 

Phosphor 

Industriebetriebe dürfen ihre Abwässer direkt in Gewässer einleiten, wenn sie den 

gesetzlichen Bestimmungen des Wasserhaushaltesgesetzes (insbesondere §7a 

WHG) und den entsprechenden Rechtsverordnungen entsprechen. Gemäß des 

Abwasserabgabengesetzes (AbwAG) werden hierfür Gebühren fällig. Diese 

werden nach Art des Stoffes und Menge der Verschmutzung in sogenannte 

Schadeinheiten eingeteilt. Eine Schadeinheit kostet derzeit 35,79 €. 

Tabelle 2 - Schadeinheiten je Stoff-/gruppe, Quelle: AbwAG 

Stoff Menge des Stoffes = 1 SE 

CSB 50 kg 

Phosphor 3 kg 

Stickstoff 25 kg 

AOX 2 kg (org. gebundener Chlor) 

Quecksilber 20 g 

Cadmium 100g 

Chrom 500g 

Nickel 500g 

Blei 500g 

Kupfer 1000g 

Giftigkeit gegenüber Fischeiern 6000 m 3 Abwasser geteilt durch den 

Verdünnungsfaktor GF bei dem das 

Abwasser im Fischeitest nicht mehr toxisch 

wirkt. 

10


2.3 Grundwasser 

Gemäß DIN 4049 wird Grundwasser definiert als “unterirdisches Wasser, das die 

Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung 

ausschließlich oder nahezu ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die 

Bewegung selbst ausgelösten Reibungskräften bestimmt wird“. Die Art des 

Grundwasserleiters bestimmt sich nach der Art des Felsgesteins: 

• Porengrundwasserleiter bestehen aus Locker- oder Festgestein, dessen 

Porenraum von Grundwasser durchflossen wird. 

• Kluftgrundwasserleiter bestehen aus Festgestein. Sie enthalten 

durchflusswirksame Klüfte und Gesteinsfugen. 

• Karst-Grundwasserleiter bestehen aus verkarsteten Karbonatgesteinen mit 

durchflusswirksamen Verkarstungen. 

Grundwasser tritt an Quellen oder in tief gelegenen Sumpfregionen an die 

Oberfläche. Es können sich Oasen oder Sumpfgebiete ausbilden. Der 

Grundwasserspiegel wird durch das ins Erdreich sickernde Regenwasser wieder 

aufgefüllt. Die Wassertemperaturen im Erdreich liegen bei ca. 10°C und unterliegen 

nur geringen Schwankungen. Solange das Grundwasser keinen schädlichen 

Einflüssen durch den Menschen oder durch natürliche Quellen ausgesetzt ist, hat es 

Trinkwasserqualität. Zu verdanken ist dies dem Bodenfilter, dieser übernimmt die 

folgenden Aufgaben: 

• Mechanische Zurückhaltung von Schmutz- und Staubpartikeln 

• Abbau von Schadstoffen durch photochemische Prozesse 

• Verflüchtigen von Schadstoffen als Gas 

• Schwermetalle und anorganische Schadstoffe werden von den Bodenpartikeln 

adsorbiert und teilweise chemisch gefällt 

• Schadstoffe werden von Pflanzen aufgenommen und dem Boden entzogen 

• Abbau organischer Stoffe durch den Biofilm (Bakterien) 

• Kontinuierliche Belebung durch Pflanzenwachstum (Wurzelbildung) 

Bestimmte Stoffe können selbst durch den Bodenfilter nicht abgebaut werden. 

Besonders erwähnenswert ist das Nitrat, welches seinen Weg durch Überdüngung 



11


und Abwässer ins Grundwasser findet. Dieses hat starken Einfluss auf die 

Gewinnung von Grundwasser als Rohwasser für die Trinkwasseraufbereitung. 

2.4 Meere 

Die Ozeane bedecken rund 71% der gesamten Erdoberfläche. Davon sind 32% 

zwischen 4000 und 5000 Meter tief. Die Meeresflora ist mit 70% der größte 

Sauerstofflieferant für uns Menschen. Der Salzgehalt des Meerwassers beträgt 

3,5%. Damit ist es als Trinkwasser und Wasser zur landwirtschaftlichen 

Bewässerung nicht unmittelbar geeignet und muss mit erheblichem energetischen 

Aufwand in Meerwasserentsalzungsanlagen aufbereitet werden. Die Zukunft von 

Meerwasserentsalzungsanlagen ist umstritten, forciert werden sollen ein besseres 

Wassermanagement und die Wiederaufbereitung von Abwässern. Dies spielt vor 

allem in den Regionen der Erde eine Rolle, deren Frischwasservorkommen knapp 

sind. 

2.5 Methoden zur Bestimmung der Wasserqualität 

Zur Bestimmung der Wasserqualität in Fließgewässern wird in Deutschland meist der 

Saprobienindex (DIN 38410) angewendet. Der Index beschreibt die 

Zusammensetzung einer Biozönose (Lebensgemeinschaft von Organismen 

unterschiedlicher Art in einem abgrenzbaren Lebensraum) und die Häufigkeit des 

Vorkommens bestimmter Arten (Taxa). Nach LAWA 1990 werden Fließgewässer in 

die folgenden 7 Zonen eingeteilt: 

Tabelle 3 - Gütegliederung von Fließgewässern nach LAWA 1990 

Güteklasse 

Grad der 

organischen 

Belastung 

I Unbelastet 

bis sehr 

gering 

belastet 

I – II Gering 

belastet 

Saprobiestufe Saprobi 

enindex 

Oligosaprobie 1,0 - > 

1,5 

Übergang 

zwischen 

Oligosaprobie und 

Betamesosaprobie 

1,5 - 

>1,8 

BSB5 NH4-N O2- 

Mini 

ma 

1 Spuren > 8 

1 – 2 Um 0,1 > 8 



12


II Mäßig 

belastet 

II – III Kritisch 

belastet 

III Stark 

verschmutzt 

III - IV Sehr stark 

verschmutzt 

IV a) Übermäßig 

verschmutzt 

IV b) Ökologisch 

zerstört 

Betamesosaprobie 1,8 - < 

2,3 

Alpha- 

Betamesosaprobie 

Grenzzone 

Alphamesosaprobi 

e 

Übergang zwischenAlphamesosaprobie 

und Polysaprobie 

2,3 - < 

2,7 

2,7 - < 

3,2 

3,2 - < 

3,5 

Polysaprobie 3,5 - < 

4,0 

Azoische Lebensgemeinschaft 

> 4,0 Toxische 

Belastung 

Der Saprobienindex berechnet sich nach folgender Formel: 

Formel 1 - Saprobienindex 

S = 

n 

∑ 

i=1 

n 

∑ 

i=1 

siAiGi 

AiGi 

2 – 6 < 0,3 > 6 

5 – 10 < 0,1 > 4 

7 – 13 0,5 bis 

mehrere 

mg/l 

10 - 20 Mehrere 

mg/l 

> 15 Mehrere 

mg/l 

In die Berechnung gehen die Saprobiewerte (si) der verschiedenen Taxa, deren 

Anzahl (n), die Abundanzziffern (Ai) und ein taxontypisches Indikationsgewicht (Gi) 

ein. Letzteres beschreibt die ökologische Potenz der jeweiligen 

Indikatororganismen. Die ökologische Potenz ist ein Maß dafür, wie gut bestimmte 

Lebewesen mit schwankenden Umwelteinflüssen zurechtkommen, die nicht ihrem 

ökologischen Optimum entsprechen. Die Indikationsgewichte werden in der Regel 

durch die Faktoren 4, 8 oder 16 beschrieben. Die Saprobiewerte (si) und 

Indikationsgewichte (Gi) der jeweiligen Taxa sind einer Taxaliste zu entnehmen. 

Neben der Bewertung durch die Gewässerökologie hat sich in der EU ebenso die 

Bewertung der Gewässerstrukturgüte etabliert. Dabei werden die Gewässer nach Art 



> 2 

< 2 

< 2 

13


ihrer Befestigung und Linienführung charakterisiert und bewertet. Die Klassen 

gliedern sich wie folgt: 

• GK I: unveränderte Gewässerabschnitte (naturnah), 

• GK II: gering veränderte Gewässerabschnitte (bedingt naturnah), 

• GK III: mäßig veränderte Gewässerabschnitte (mäßig beeinträchtigt), 

• GK IV: deutlich veränderte Gewässerabschnitte (deutlich beeinträchtigt), 

• GK V: stark veränderte Gewässerabschnitte (merklich beeinträchtigt), 

• GK VI: sehr stark veränderte Gewässerabschnitte (stark geschädigt), 

• GK VII: vollständig veränderte Gewässerabschnitte (übermäßig geschädigt). 

Neben den genannten eher ökologischen Bewertungskriterien spielen natürlich auch 

die chemischen und physikalischen Parameter des Wassers eine Rolle. 

Allerdings spiegeln diese immer nur eine Momentaufnahme wieder und es können 

kaum Rückschlüsse auf die dauerhafte Beschaffenheit der Wasserqualität gemacht 

werden. Folgende Parameter zur chemischen Beurteilung von Fließgewässern 

haben sich durchgesetzt: 

• Sauerstoffsättigung, BSB5 

• pH-Wert 

• Leitfähigkeit 

• Wassertemperatur 

• Menge der organischen Substanzen und Sichttiefe bzw. Klarheit des 

Wassers 

Die Bewertung von Stillgewässern wie z.B. Seen erfolgt über chemische 

Parameter. Hier sind dies vor allem der Nährstoffgehalt, die Sauerstoffkonzentration, 

die Menge der organischen Substanzen (Chlorophyllwert) und die Klarheit des 

Wassers, die Aufschluss über den trophischen Zustand des Gewässers geben. Die 

Bewertungskriterien unterliegen bisher keiner festen Vorgabe, die mit der EG- 

Wasserrahmenrichtlinie vergleichbar wäre. Die folgende Tabelle gibt Aufschluss über 

die zu bewertenden Parameter und den entsprechenden trophischen Zustand. 



14


Tabelle 4 - Trophischer Zustand eines Sees, Quelle: TU-Braunschweig / DICHTL 

Parameter Einheit oligotroph mesotroph eutroph hypertroph 

Total Phosphor (P) mg P/m 3 8,0 26,7 84,4 (750 – 

1200) 

Total Stickstoff (N) mg N/m 3 661 753 1875 - 

Chlorophyll a mg/m 3 

Chlorophyll a, 

Maximalwerte 

mg/m 3 

1,7 4,7 14,3 (100 – 150) 

4,2 16,1 42,6 - 

Sichttiefe m 9,9 4,2 2,45 (0,4 – 0,5) 

Sauerstoffsättigung 

im Hypolimnion 

% 70 30 - 70 0 - 30 Generell 0 

Abb. 6 - Entwicklung der Phosphorkonzentration in Schweizer Seen, Quelle: BAFU Schweiz 



15

Grundlagen der technischen Infrastruktur Wasserversorgung 

3 Wasserversorgung 

Wie in der Einleitung erwähnt ist Wasser unser wichtigstes Gut. Jeder Organismus 

benötigt Wasser zum Überleben. Neben dem direkten Gebrauch des Trinkwassers 

zum Verzehr wird es ebenso für betriebliche Prozesse in der Industrie eingesetzt. 

Technisch formuliert handelt es sich hierbei um Trinkwasser und um Prozesswasser. 

Trinkwasser wird über die Anforderungen definiert, die eingehalten werden müssen, 

damit der menschliche Verzehr unbedenklich ist. In Deutschland sind dies die 

Trinkwasserverordnung (TrinkwV), sowie die allgemein anerkannten Regeln der 

Technik (insbesondere DIN 2000 und DIN 2001). 

Prozesswasser dient zur Verwendung im Gewerbe, der Industrie, der Landwirtschaft 

oder ähnlichen Anwendungsgebieten. Die Qualitäten sind hier nicht fix definiert und 

ergeben sich aus dem Verwendungszweck, in soweit sie nicht für den menschlichen 

Verzehr maßgebend sind. Das Wasser kann als Rohstoff direkt verwendet werden 

(z.B. Brauerei), zum Transport anderer Stoffe dienen oder als Betriebsstoff (z.B. 

Kühlung) Verwendung finden. 

Die Wasserversorgung lässt sich in 4 Stufen aufteilen: 

1. Wassergewinnung (Aus Rohwasserressourcen) 

2. Wasseraufbereitung (Homogenisierung) 

3. Wasserspeicherung (Bereitstellung) 

4. Wasserverteilung (Transport) 

Die aktuellen Tendenzen in der Wasserversorgung gehen hin zur Privatisierung der 

ursprünglich kommunalen Aufgabe. Diese Entwicklung wird von den einschlägigen 

Verbänden und Umweltorganisationen, wie dem Bund für Umwelt und Naturschutz 

(BUND), kritisch bewertet. Die folgenden Aspekte werden thematisiert: 

• Verlust des kommunalen Handlungsspielraumes 

• Verletzung der Pflicht der Daseinsvorsorge (sozial und ökologisch) 

• Eingeschränkte Kontrollmöglichkeiten 

• Monopolisierung der Versorgung (vgl. Strommarkt) 

• Gewinnmaximierung versus Umwelt- und Ressourcenschutz 



16


Die Befürworter der Privatisierung führen in erster Linie finanzielle Gründe an. Die 

Kommunen, besonders in Ostdeutschland, haben einen geringen finanziellen 

Spielraum und die Auslagerung von kostenintensiven Infrastrukturen erscheint 

verlockend. Bei der Entscheidung muss die Nachhaltigkeit des Vorhabens oberste 

Priorität haben. Negative Erfahrungen, die man bei Privatisierungen in England und 

Frankreich gemacht hat, haben dies gezeigt. 

3.1 Rechtliche Grundlagen 

Auf der europäischen Ebene sind hier die Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL), die 

Tochterrichtlinie Grundwasserrichtlinie (EG-GWRL), sowie die Trinkwasserrichtlinie 

(EG-TWRL) zu nennen. 

Diese EG Richtlinien sind in das nationale Recht des EU Mitgliedstaates zu 

überführen. In Deutschland sind dies auf Bundesebene das Wasserhaushaltsgesetz 

(WHG), das Infektionsschutzgesetz (IfSG), die Trinkwasserverordnung (TrinkwV), 

das Lebensmittel- und Bedarfsgegenstandsgesetz (LMBG) und im erweiterten 

Rechtsrahmen auch die DIN Normen (insb. DIN 2000) und andere Regelwerke (ATV, 

DVGW), die der Gesetzgeber als technische Ausführungsgrundlage vorschreibt. 

Die Wasserwirtschaftsverwaltungen in den Länden sind sehr heterogen aufgebaut, 

im Allgemeinen sind sie dreistufig angelegt: 

• Oberste Behörde – Ministerien sind zuständig für übergeordnete 

Verwaltungsverfahren, Zusammenschluss der Behörden zur LAWA 

(Länderarbeitsgemeinschaft Wasser) 

• Mittlere Behörde – Bezirksregierungen, Regierungspräsidien, Landesämter 

steuern regional relevante wasserrechtliche Verfahren. 

• Untere Behörden – Untere Wasserbehörden, Staatliche Umweltämter, 

Technische Fachbehörden wickeln die wasserrechtlichen Verfahren ab, 

Überwachen Einleiter und beraten. 

Der durch das WHG gegebene Rechtsrahmen wird durch Ländergesetze ergänzt. 

Seit der Föderalismusreform 2006 besteht eine konkurrierende Gesetzgebung 

zwischen Bund und Ländern. Die Länder können von den Regelungen des Bundes 

abweichen, ausgenommen sind stoff- und anlagenbezogene Vorschriften. 



17


Kommunen sind nach dem Grundgesetz verpflichtet und legitimiert, die 

Wasserversorgung in ihrem Gemeindebereich sicher zu stellen. Dies erfolgt in der 

Regel durch öffentlich-rechtliche Einrichtungen (Eigen- u. Regiebetriebe, Zweck- 

Wasser- und Bodenverbände) oder privatrechtliche Körperschaften (AG, GmbH) in 

kommunalem und/oder privatem Eigentum. Die Wasserabgabe hat den 

Bestimmungen der Allgemeinen Bedingungen für die Versorgung mit Wasser 

(AVBWasserV) zu genügen. Im Gegensatz zur Abwasserentsorgung (hoheitliche 

Aufgabe) ist die Wasserversorgung eine gewerbliche Tätigkeit und unterliegt dem 

ermäßigten Umsatzsteuersatz von derzeit 7%. 

Tabelle 5 - Rechtliche Grundlagen Wasserrecht (Europa) 

Gesetzgebung Anwendung 

Europa Bund Länder Kommunen Versorger 

Wasserrahmenrichtlinie 

(EG-WRRL) 

Grundwasserrichtlinie 

(EG-GWRL) 

Trinkwasserrichtlinie 

(EG-TWRL) 

Grundgesetz 

(GG) 

Konkurrierende 

Gesetzgebung 

Bund und Land 

Wasserhaushaltsgesetz 

(WHG) 

Infektionsschutzgesetz 

(IfSG) 

Trinkwasserverordnung 

(TrinkwV) 

Lebensmittel und 

Bedarfsgegensta 

ndsgesetz 

(LMBG) 

Landeswassergesetze 

(z.B. HWG) 

Verweis auf Normen 

und Regelwerke 

(z.B. DIN) 

Grundgesetz 

(GG) 

Daseinsvorsorge 

und Selbstverwaltungsrecht 

Allg. 

Bedingungen für 

die Versorgung 

mit Wasser 

(AVBWasserV) 

Steuerrecht (z.B. 

USt) 



Normen und 

Regelwerke 

(DIN, DVWK) 

Trinkwasserverordnung 

(TrinkwV) 

Steuerrecht 

(z.B. USt) 

18


3.2 Wasserbeschaffenheit und Wassergüte 

Auf den unterschiedlichen Wegen, die das Wasser durch den Wasserkreislauf 

nimmt, werden unter Abhängigkeit von Boden- und Gesteinsverhältnissen und 

Zusammensetzung der atmosphärischen Luft, verschiedene Stoffe im Wasser 

angereichert. Diese Stoffe sind anorganisch oder organisch und unterscheiden sich 

ebenfalls nach Art ihres Lösungssystems (suspendiert, kolloide, echt gelöst). 

Tabelle 6 - Anthropogene und geogene Stoffe im Wasserkreislauf 

Art: Niederschlagswasser 

Übertragungsmedium 

Aufnahme von 

geogenen 

Stoffen 

Aufnahme von 

anthropogenen 

Stoffen 

Oberflächenwasser Grundwasser 

Luft Luft, Boden Boden, (Luft) 

Stickstoff, Sauerstoff, 

Kohlenstoffdioxid 

Schwefeldioxid, 

Stickoxide, Stäube 

und Ruße, organ. 

Spurenstoffe 

Tonmineralien, 

Metallhydroxide, 

Mikro- und 

Makroorganismen, 

Humin und 

Nährstoffe aus 

Oberflächenabtrag 

Düngemittel, PBSM, 

Pharmazeutika, 

hormonelle Verbindungen 

(+ Stoffe 

aus Niederschlägen) 



Abhängig von den 

geochemischen und 

biochemischen 

Prozessen im 

Boden z.B. 

Mangan, 

Magnesium, 

Calcium. 

Altlasten, 

Abwässer, 

Abschwemmungen 

von 

Verkehrsflächen ( + 

Stoffe aus 

Oberflächenwasser) 

Das Ausmaß der Variationen der Wasserbeschaffenheit ist abhängig von: 

• Der chemischen und physikalischen Beschaffenheit der Gesteine 

• Deren Lagerungsdichte 

• Der chemischen und mikrobiologischen Beschaffenheit des Wassers 

• Dessen Ionenaktivität, Fließgeschwindigkeit, Menge und Temperatur 

19


3.2.1 Anforderungen an das Rohwasser für die Trinkwassergewinnung 

Die Kenntnisse über die Beschaffenheit und Variabilität des Rohwassers im Bezug 

auf die Inhaltsstoffe sind notwendig, um eine qualitativ hochwertige 

Trinkwasserversorgung gewährleisten zu können. Die Länder legen über ihre 

Wassergesetze die Rohwasserüberwachung fest oder sie werden im Rahmen eines 

Genehmigungsverfahrens festgelegt. 

3.2.2 Anforderungen an das Trinkwasser 

Die Gesetze und Verordnungen auf EU und Bundesebene geben Parameter bzw. 

Grenz- und Richtwerte auf mikrobiologischer, chemischer und physikalischer 

Ebene vor. Die DIN 2000 sowie die DIN 2001 hingegen stellen nur allgemein 

gehaltene Forderungen auf: 

• Trinkwasser ist das wichtigste Lebensmittel 

• Trinkwasser muss keimarm sein 

• Trinkwasser sollte appetitlich sein und zum Genuss anregen 

• Farblos, klar, kühl, geruchlich & geschmacklich einwandfrei 

Die in den Anlagen 1 – 3 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) aufgeführten 

Grenzwerte sind Mindestanforderungen und sollten nach Möglichkeit 

unterschritten werden. Es gilt der Besorgnisgrundsatz. Dieser besagt, dass auch 

nach langjährigem Genuss von Trinkwasser kein gesundheitliches Risiko auftritt. 

Werden die Grenzwerte geringfügig und zeitlich begrenzt überschritten, so muss dies 

nicht unbedingt gesundheitliche Folgen haben. Die Werte sind durch 

Sicherheitsspannen abgesichert (außer Keime). 

Mikrobiologische Parameter sind die Keimzahlen. Nach der TrinkwV dürfen 

keinerlei Keime im Wasser vorhanden sein, da es sonst zu einer unmittelbaren 

Gesundheitsgefährdung kommt. Repräsentativ werden die Kolonien von 

Eschericha coli und coliforme Bakterien gezählt, da eine Untersuchung auf 

Krankheitserreger routinemäßig kaum möglich ist. 

Die chemischen Paramter sind maßgeblich anthropogen beeinflusst. Zu nennen 

sind Nitrate, Chloride, organische Verbindungen, Schwermetalle, Polycyclische 

aromatische Kohlenwasserstoffe, Acrylamid, Benzol, Trihalogenmethane, endokrine 



20


Stoffe, PBSM und Pharmazeutika. Diese Stoffgruppen haben im Laufe der Zeit an 

Bedeutung gewonnen und nehmen in ihrer Konzentration zu. Sie sind toxisch oder 

stehen im Verdacht Krebs zu verursachen, fruchtschädigend zu sein oder das 

Hormonsystem zu beeinflussen. 

Unter sensorischen Kenngrößen versteht man die in der DIN 2000 festgelegten 

Eigenschaften farblos, klar, kühl, geruchslos und geschmacklich einwandfrei. Diese 

Parameter lassen einen ersten Schluss auf die Wasserqualität zu und vereinfachen 

die weiterführende Analytik. 

Ein weiterer Bereich sind die physikalisch-chemischen Kenngrößen. Die 

Temperatur des Wassers sollte nach DIN 2000 5° - 15°C betragen, damit Wasser 

eine erfrischende Wirkung, sowie einen angenehmen Geschmack hat und die Anzahl 

der Keime gering gehalten wird. 

Der pH-Wert soll nach der TrinkwV bei 6,5 – 9,5 liegen (Wassertemperatur 25°C). Er 

ist Maßstab für die chemischen und biologischen Prozesse im Wasser und daher 

wichtig für den einwandfreien Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage. 

Die Leitfähigkeit ist ein Maßstab für die gelösten Salze im Wasser. Die TrinkwV 

sieht einen Grenzwert von 2000 µS/cm vor. 

Tabelle 7 - Elektrische Leitfähigkeit bestimmter Wässer Quelle: TUD WAR 2009 

Wasser Elektrische Leitfähigkeit [µS/cm] 

Destilliertes Wasser < 3 

Regen-, Schneewasser 10 – 100 

Grundwasser 500 – 2000 

Mineralwasser > 1000 

Die Summe der gelösten Erdalkalien wird als Härte bezeichnet. Der günstige 

Härtebereich für Trinkwasser liegt bei 10 – 20 °dH. Gesundheitlich besitzt die Härte 

keine Relevanz, sie erhöht jedoch den Waschmittelverbrauch und hat negative 

Auswirkungen auf die Anlagenlebensdauer und den Energieverbrauch. In 

Deutschland ist die Verwendung der Einheit °dH (Grad deutscher Härte) üblich, aber 



21


seit de Revision des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes (WRMG) nicht mehr 

zulässig. Das Gesetz weißt die Werte nun in mmol/l aus. 

Tabelle 8 - Härtebereiche aus dem Waschmittelgesetz WRMG 2007 und °dH Vergleichswerte 

Härtebereich mmol/l Calciumcarbonat °dH (nicht mehr zulässig) 

Weich < 1,5 < 8,4 

Mittel 1,5 – 2,5 8,4 – 14,0 

Hart > 2,5 > 14 

Die Kohlensäure (H2CO3) ist ein Produkt aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) 

und in allen natürlichen Wässern enthalten. Es entstammt der Atmosphäre, 

Mineralien oder biologischen Abbauprozessen. Die Konzentration des 

Kohlenstoffdioxids bestimmt unter geringem Temperatureinfluss die Löslichkeit von 

Calciumcarbonat im Wasser. Wird das Löslichkeitsprodukt des Calciumcarbonats im 

Wasser überschritten (Übersättigung), kann es in Anlagen und Leitungen zur 

Ausfällung von Kalk kommen. Umgekehrt führt eine Untersättigung an 

Calciumcarbonat im Wasser zur Kalkaggressivität, d.h. zur Lösung von vorhandenem 

Calciumcarbonat und damit zum Angriff von zementösen Werkstoffen (Calcit- 

Sättigung, älterer Begriff Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht). 

Von besonderer Brisanz ist die aktuelle Diskussion um die Uranwerte des 

Trinkwassers in Deutschland. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat 1998 für 

Trinkwasser einen vorläufigen Richtwert von 2 µg/L genannt, der später auf 9 µg/L 

und mittlerweile auf 15 µg/L angehoben wurde. Die amerikanische Umweltbehörde 

EPA gibt einen Grenzwert von 30 µg/L an. In Deutschland gibt es derzeit keinen 

Grenzwert. Es werden Grenzwerte von 2 - 5 µg/L diskutiert. Uran ist aufgrund seiner 

chemischen Eigenschaften als Schwermetall (Anreicherung im Körper) gefährlich 

für den Menschen, insbesondere für Säuglinge (z.B. Nierenschäden). Die 

Radioaktivität spielt aufgrund der extrem großen Halbwertszeit eine untergeordnete 

Rolle. Durch geeignete Aufbereitungstechniken ist es möglich, das Uran aus dem 

Trinkwasser zu entfernen (Ionenaustausch, Biofilter aus Biokeramik). 

Die folgenden Tabellen zeigen die wichtigen chemischen und mikrobiologischen 

Parameter sowie die Indikationsparameter für Trinkwasser. 



22


Abb. 7 - Wichtige chem., mikrobiol. und indikative Parameter, Quelle: Institut WAR Darmstadt 



23


3.3 Wasserdargebot und Wassergewinnung 

3.3.1 Wasserkreislauf 

Das Wasser auf der Erde befindet sich 

in einem ständigen Kreislauf. Wasser 

verbraucht sich nicht, sondern ändert 

lediglich seine chemische 

Zusammensetzung sowie den 

Aggregatzustand und die Mengenverhältnisse. 

Der Kreislauf wird 

maßgeblich durch die Sonneneinstrahlung 

und die Erdanziehungskraft 

bestimmt. Über diese Abläufe Abb. 8 - Wasserkreislauf, Quelle: oekosystem-erde.de 

findet auch ein globaler Austausch von Wasser zwischen Gebieten mit 

unterschiedlichem Klima statt. 

Das Wasser regnet aus den Wolken ab und gelangt in Form von Niederschlägen (N) 

auf die Erde. Dort wird ein Teil sofort wieder verdunstet und der andere Teil fließt ab. 

Dies geschieht entweder oberirdisch in Flüssen und Bächen (Ao) oder unterirdisch 

durch Infiltration in den Grundwasserkörper (Au). Mancherorts tritt das unterirdische 

Wasser in Form von Quellen wieder an die Oberfläche. Durch Verdunstung (V) steigt 

das Wasser in Form von Wasserdampf wieder in die Atmosphäre auf. Bei 

ausreichender Abkühlung des Wasserdampfs in der Atmosphäre entstehen Wolken. 

Hier schließt sich der Kreislauf und beginnt erneut. 

3.3.2 Wasserhaushaltsgleichung 

Der Wasserkreislauf lässt sich mit der Wasserhaushaltsgleichung beschreiben. 

Diese besagt in ihrer einfachsten Form, dass sich der Niederschlag N [mm/a] in den 

Abfluss A [mm/a] und die Verdunstung V [mm/a] aufteilt. 

Formel 2 - Einfache Wasserhaushaltsgleichung 

N = A +V [mm/a] 

Die einfache Gleichung hat nur Gültigkeit für lange Zeiträume (>30 Jahre). Für 

kürzere Zeiträume müssen jährliche, witterungsbedingte Schwankungen des 

Niederschlags, der Verdunstung und des Abflusses berücksichtigt werden. 



24


Formel 3 – Abflussgleichung und Wasserhaushaltsgleichung 

A = Ao + Au, N = Ao +V + (R − B) 

Oberirdischer Abfluss (Ao) und unterirdischer Grundwasserabfluss (Au). 

Rücklage (R) = Zunahme des Grundwasservorrates eines Gebietes für eine 

bestimmte Zeitspanne. 

Aufbrauch (B) = Abnahme des Grundwasservorrats eines Gebietes für eine 

bestimmte Zeitspanne. 

Im Winterhalbjahr wird in der Regel mehr Grundwasser neu gebildet als im Sommer, 

aufgrund höherer Niederschlagsraten bei niedrigerem Wasserverbrauch durch 

Vegetation und Verdunstung. Die Deckung des Wasserbedarfs der Bevölkerung ist 

nur möglich, wenn die Grundwasserspeicherkapazität (R-B) ausreichend groß ist. 

Dabei sind auch anthropogene Eingriffe wie Talsperren, Hochwasserrückhaltebecken 

und Gewässerregulierungen zu berücksichtigen (Wasserbilanz). 

3.3.3 Wasserbilanz 

Die Wasserbilanz betrachtet den Wasserhaushalt eines bestimmten Gebietes unter 

Einbeziehung der Größen Niederschlag, Verdunstung sowie den Zu- und 

Abflussmengen. Hieraus kann das potentielle Wasserdargebot ermittelt werden. 

Die Bundesrepublik hat eine Fläche von 357.104 km 2 und 82,0 Mio. Einwohner, 

daraus ergibt sich eine Bevölkerungsdichte von ca. 230 Einwohnern je km 2 . Die 

Wasserbilanz stellt sich im langjährigen Mittel (1961 – 1990) wie folgt dar: 

Niederschläge 859 mm/a = 307 Mrd. m 3 /a 

- Verdunstung - 532 mm/a = 190 Mrd. m 3 /a 

+ Zustrom (Flüsse) + 199 mm/a = 71 Mrd. m 3 /a 

= Wasserdargebot: = 526 mm/a = 188 Mrd. m 3 /a 

3.3.4 Nutzung von Wasserressourcen 

Von den zur Verfügung stehenden Wasserdargebot wurden z.B. im Jahr 2004 35,7 

Mrd. m 3 genutzt. Dies entspricht einem Anteil von ca. 19%. Die restlichen 81% 

verblieben als ungenutzte Reserven. 



25


Abb. 9 - Diagramm der Wassernutzung nach Institut WAR Darmstadt 

Auch wenn Deutschland als wasserwirtschaftlich begünstigtes Land bewertet 

wird, spielen die anthropogenen Einflüsse bei der Trinkwassergewinnung eine 

wichtige Rolle. Eine besondere Gefährdung geht von Altlasten, Verkehr, 

Überdüngung und anderen menschlich verursachten Faktoren aus. Außerdem sind 

unterschiedliche regionale und jahreszeitliche Verteilungen sowie die 

hydrogeologischen Bedingungen vor Ort zu berücksichtigen. 

Grundwasser ist mit einem Anteil von 66,5% die überwiegend genutzte Ressource 

für die Wassergewinnung, die zweite wichtige Ressource ist mit 25,7% das 

Oberflächenwasser und das Quellwasser trägt mit 7,8% zur Bedarfsdeckung bei. 

Die Variationen je Bundesland ergeben sich aus der folgenden Abbildung. Wegen 

der hohen Bevölkerungsdichte und der intensiven Flächennutzung in den 

Ballungsräumen werden über ein Leitungsverbundsystem wasserreiche Gebiete 

(z.B. Hessisches Ried) an die großen Ballungszentren (z.B. Rhein-Main-Gebiet) 

angeschlossen. 

Je nach Verfügbarkeit des Wassers im Versorgungsgebiet nutzt die öffentliche 

Wasserversorgung Grund-, Quell- und Oberflächenwasser zur Bedarfsdeckung: 



26


Abb. 10 - Regionale Verteilung der Wasserförderung in der BRD, Quelle :BGW 

Im Hinblick auf lokal angespannte Wasserbilanzen (geringe Niederschläge, 

unvorteilhafte hydrogeologische Gegebenheiten, Grundwasserqualität) und 

allgemeine Sparsamkeitsgrundsätze sind folgende Wassergebrauchstipps zu 

berücksichtigen: 

• Kreislaufführung von Prozesswässern in der Industrie 

• Wassereinsparungen bei der Bewässerung in der Landwirtschaft 

• Minimierung von Leckagen in Transport- und Verteilungseinrichtungen 

• Verwendung von wassersparenden technischen Geräten im Haushalt 

• Sammeln und Nutzen von Regenwasser als Brauchwasser 

• Entsiegelung von befestigten Flächen 

3.3.5 Oberflächengewässer 

Flusswasser ist fast überall in Deutschland für die Wassergewinnung heranziehbar. 

Besonders in Ballungszentren, in Gebieten in denen die Grundwasservorräte den 

Bedarf nicht decken können, muss häufig auf Flusswasser zurückgegriffen werden. 



27


Hierbei sind besondere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, da die 

Rohwasserqualität nie beständig ist und durch zahlreiche anthropogene und 

natürliche Faktoren beeinflusst wird. Für große Flüsse existieren Alarmpläne, die 

anliegende Wasserwerke bei Unfällen und Notfällen rechtzeitig vor Eintreffen der 

Schadstofffront warnen, damit geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden 

können. Die Entnahmestellen sind an geeigneter Position zu installieren, so dass 

sie nicht durch andere einleitende Anlagen oder Nebengewässer beeinflusst werden. 

Als Beispiel ist die Entnahmestelle in Wiesbaden zu nennen. Diese zieht das Wasser 

aus der Mitte des Rheins, um der Mainfahne und den zahlreichen Einleitern der 

chemischen Industrie im Bereich Mainz-Wiesbaden auszuweichen. 

Seewasser und Talsperrenwasser eigenen sich besser zur Trinkwassergewinnung 

als Flüsse. Durch ihre Stauhaltung werden unterschiedliche Abfluss- und 

Qualitätsschwankungen ausgeglichen. Die Verwendung von Wasser aus Talsperren 

hat durch die Wiedervereinigung an Bedeutung gewonnen, da im Osten 

Deutschlands die Bodenverhältnisse zur Grundwassergewinnung ungünstiger sind. 

Die Wassergewinnung aus Seewasser ist sehr gering, lediglich der Bodensee spielt 

hier eine tragende Rolle. 

Das Wasser wird aus dem Hypolimnion entnommen, da es sich aufgrund seiner 

Temperatur und chemischen bzw. biologischen Eigenschaften am Besten eignet. Auf 

eine geringe Nährstoffkonzentration (oligotroph) ist zu achten. Eine sorgfältige 

Entfernung von mikrobiologischen und organischen Verunreinigungen aus 

mesotrophen und eutrophen Seen ist immer notwendig. Im Umfeld des Gewässers 

sind weitreichende legislativ verankerte Schutzmaßnahmen zu treffen, damit die 

Qualität des Stauwassers nicht beeinflusst wird (Trinkwasserschutzgebiete). 

Trinkwassertalsperren sind planerisch so platziert, dass sie mit qualitativ 

hochwertigen Wasser aus Flussoberläufen versorgt werden. Hier kann es zu 

Konflikten zwischen Wasser- und Energiegewinnung kommen, weil Talsperren in der 

Regel für beide Zwecke genutzt werden. 

Regenwasser wird in Deutschland nicht zur Aufbereitung für Trinkwasser genutzt. 

Jedoch wird dieses Thema derzeit kontrovers diskutiert. Kritiker führen in erster Linie 

die Kosten an, die bei der Speicherung und Aufbereitung des räumlich, zeitlich sehr 

variablen und qualitativ sehr unterschiedlich beschaffenen Rohstoffes sehr hoch 



28


sind. Derzeitig wird das Regenwasser, sofern es nicht an das öffentliche Kanalnetz 

übergeben wird, im Haushalt zum Betrieb von Waschmaschinen, Toilettenspülungen 

und zur Gartenbewässerung genutzt oder industriell für Laborarbeiten oder für 

Kühlanlagen verwendet. Die Verwendung als Trinkwasser ist gesetzlich untersagt, 

aus diesem Grund ist eine getrennte Regenwasserinstallation notwendig. 

Abb. 11 – Regenwassernutzungsanlage, Quelle: AEE Arbeitsgemeinschaft Erneuerbare Energien Austria 

3.3.6 Grundwasser 

3.3.6.1 Hydrologische Grundbegriffe nach DIN 4049 Teil 1 

Ein Grundwasservorkommen oder Teil eines solchen, das eindeutig abgegrenzt oder 

abgrenzbar ist wird als Grundwasserkörper bezeichnet. Die 

Grundwasseroberfläche ist die obere Grenzfläche des Grundwasserkörpers, die 

Grundwasserunterfläche die untere Grenzfläche des Grundwasserkörpers und die 

Grundwassermächtigkeit ist der lotrechte Abstand zwischen der Grundwasseroberund 

Grundwasserunterfläche. 

Der Grundwasserkörper beginnt dort, wo das Wasser die Hohlräume der Erdrinde 

zusammenhängend ausfüllt (Sättigungszone). Der Raum zwischen der 

Erdoberfläche und Grundwasseroberfläche wird als Sickerwasserzone (ungesättigte 

29 




Zone) bezeichnet. Werden mehrere Grundwasserleiter durch schwer oder nahezu 

undurchlässige Schichten voneinander getrennt, ist der Grundwasserkörper in 

mehrere Grundwasserstockwerke gegliedert. Die Grundwasserdruckfläche bildet 

eine gedachte Linie, die zueinander gehörige Standrohrspiegelhöhen. 

• Freies, ungespanntes Grundwasser 

Grundwasseroberfläche = Grundwasserdruckfläche 

Grundwasseroberfläche liegt innerhalb Grundwasserleiter. 

• Gespanntes Grundwasser 

Grundwasseroberfläche ≠ Grundwasserdruckfläche 

Grundwasserleiter wird von Grundwasserhemmer bzw. 

Grundwassernichtleiter überdeckt, d.h. das Grundwasser kann 

nicht so hoch ansteigen, wie es seinem hydrostatischen Druck 

entspricht. 

• Artesisch gespanntes Grundwasser (Artesischer Brunnen) 

Grundwasserdruckfläche liegt oberhalb der Geländeoberkante. 

Abb. 12 - Hydrologische Grundbegriffe II, Quelle: Stadtentwicklung Berlin 



30


3.3.6.2 Grundwasserhydraulik in Porengrundwasserleitern 

Die Grundwasserhydraulik beschäftigt sich mit dem Strömungsverhältnissen des 

Grundwassers und ihrer mathematischen Beschreibung. Maßgebend ist hier das 

Gesetz von DARCY. Mit Fortschreiten der Computertechnologie werden immer 

aufwendigere Simulationsmodelle möglich. Ein besonderes Augenmerk liegt hier auf 

der Berechnung von Schadstoffausbreitungen im Grundwasser. 

Die Hydraulische Leitfähigkeit kann über das von HENRY DARCY empirisch 

ermittelte Strömungsgesetz bestimmt werden: 

Formel 4 - Strömungsgesetz von HENRY DARCY 

Q = k f ⋅ h 

l ⋅ A = k f ⋅ J⋅ A [m3 /s] 

mit Q Wassermenge [m 3 /s], kf Durchlässigkeitsbeiwert [m/s], h 

Druckhöhenunterschied [m], l Fließlänge [m], h/l Hydraulischer Gradient oder Gefälle 

J [-] und A Durchströmte Fläche [m 2 ]. 

Das Gesetz gilt, wenn: 

Formel 5 - Berechnung der Reynoldszahl (Übergang laminare in turbolente Strömung) 

Re = v f ⋅ dk


Tabelle 9 - Porosität und durchflusswirksamer Hohlraumanteil von natürlich vorkommenden 

Lockergesteinen nach MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 2007 

Bodenart Porosität n [%] Hohlraumanteil nf [%] 

Feinsand 42 14 

Mittelsand 40 20 

Grobsand 36 25 

Feinkies 37 30 

Mittelkies 37 30 

Grobkies 37 30 

Der kf-Wert ist ein Maß für die Durchlässigkeit von Gestein. Er bezieht den 

Widerstand (Reibung) eines vom Wasser durchflossenen Gesteins ein und ist von 

den Eigenschaften des Wassers (Dichte, Viskosität, Temperatur) sowie des 

Grundwaserleiters (Klüfte, Poren) abhängig. Je nach Gesteinsart ergeben sich 

unterschiedliche kf-Werte. 

Formel 6 - Berechnung des kf Wertes abgeleitet aus DARCY 

k f = Q 

J⋅ A [m/s] 

Abb. 13 – kf-Werte der verschiedenen Stein- und Bodenarten, Quelle: intewa.de 



32


3.3.6.3 Bestimmung der hydraulischen Leitfähigkeit 

Die Bestimmung der hydraulischen Parameter erfolgt in der Praxis durch 

Pumpversuche. 

Absenkungsbereich: Gebiet in 

dem Grundwasserabsenkung erkennbar 

ist. 

Entnahmebereich: Teil des Absenkungsbereichs, 

der innerhalb 

des Einzugsgebietes liegt. 

Entnahmetrichter oder Absenkungstrichter: 

Um den 

Brunnen eingetiefte Grundwasserdruckfläche. 

Entnahmebreite: Entfernung 

zwischen den Schnittpunkten der 

Grenzen von Einzugsgebiet und 

Entnahmebereich. 

Kulminationspunkt: Tiefster 

Bereich auf der abstromigen 

Begrenzungslinie des Entnahmebereichs. 

Abb. 14 - Absenkungs- und Entnahmebereich um einen 

Brunnen im natürlichen Grundwasserstrom, Quelle: DIN 

4049, Teil 1, 1992 

Reichweite: Abstand von der Entnahmestelle bis zur Grenze des Entnahmetrichters. 

Die Brunnenergiebigkeit ist das im Dauerbetrieb bei gleich bleibender Absenkung 

des Brunnenwasserspiegels je Zeiteinheit maximal förderbare Wasservolumen. 

Diese werden durch die sogenannten Brunnenformeln von DUPUIT und THIEM 

berechnet. Das Fassungsvermögen ist Wassermenge, die ein Brunnen pro 

Zeiteinheit aufnehmen kann. Es von der benetzten Filterhöhe des Brunnens 

abhängig. 



33


Formel 7 - Vertikale Fassung, freies Grundwasser 

Q = π⋅ k f ⋅ H 2 − h 2 

ln R 

r 

[m 3 /s] 

Formel 8 - Vertikale Fasung, gespanntes Grundwasser 

Q = 2⋅ π⋅ k f ⋅ M⋅ 

H − h 

ln R 

r 

[m 3 /s] 

Formel 9 - Horizontale Fassung mit Sickerleitung, freies Grundwasser 

Q = k f ⋅ L⋅ (H 2 − h 2 ) 

[m 

R 

3 /s] 

Formel 10 - Horizontale Fassung mit Sickerleistung, gespanntes Grundwasser 

Q = k f ⋅ L⋅ M⋅ 

H − h 

R [m3 /s] 

Formel 11 - Fassungsvermögen bei ungespanntem Grundwasser 

Q F = 2⋅ π⋅ r⋅ h⋅ 

k f 

15 

Die Formeln gelten nur unter der theoretischen Annahme, dass die Anströmung zu 

einem Brunnen bei beliebiger Entnahmemenge in parallelen Bahnen über die 

gesamte Höhe des Filterrohrs erfolgt. In der Praxis kommt es aber zu 

Anströmspitzen an Sohle und/oder auf Höhe des abgesenkten Wasserspiegels. 

3.3.6.4 Planung und Bau von Grundwasserfassungen 

Als Grundlage jeder Brunnenplanung sind im Vorfeld in einem Gutachten 

grundsätzlich folgende Parameter zu klären: 

• Örtliche Gegebenheiten (Höhenlage, Lage zum Versorgungsgebiet) 

• Leistungsfähigkeit des Einzugsgebietes (Grundwasserneubildungsrate, 

nutzbares Grundwasserdargebot, Vorfluter und des Abflussverhältnisse) 

• Hydrogeologische Verhältnisse (Aufschlussbohrung: Art und Mächtigkeit 

des Grundwasserleiters, Grundwasserstockwerke, Deckschichten, 

Grundwasserspiegel und –schwankungen, Grundwassergefälle, Fließrichtung, 

Pumpversuche: Durchlässigkeitsbeiwert und Transmissivität) 

• Hydrochemische Grundwasserverhältnisse (z.B. Veränderung der 

Wasserbeschaffenheit bei unterschiedlichen Entnahmearten) 



34


• Wasserrechtliche und Privatrechtliche Belange (Auswirkungen auf andere 

Grundwassernutzer, eventuelle Nutzungsentschädigungen, ökologische 

Aspekte der Wasserentnahme, Gefährdung bestehender Schutzgebiete) 

• Brunnendimensionierung (Beurteilung der Brunnenergiebigkeit zur 

geforderten Brunnenleistung, Ermittlung der optimalen Brunnenzahl, 

Bauplanung, besondere Anforderungen an Bohrung, Ausbau und 

Förderbetrieb) 

• Kosten-/Nutzenanalyse (unter Berücksichtigung technischer Alternativen) 

Man unterscheidet bei den Bohrverfahren zwischen drehendem, schlagendem und 

drehschlagendem Bohren. Je nach Bodenbewegung wird das passende Verfahren 

gewählt. 

Tabelle 10 - Übersicht der Bohrverfahren 

Verfahren Untergruppe Besonderheiten 

/Anwendung 

Drehbohrverfahren Drehbohrverfahren 

medium 

mit Spül- 

Schlagbohrverfahren 

(Trockenbohren) 

Verfahren mit direkter 

Spülstromrichtung (Rotarybohren, 

Druckspülbohren) 

Verfahren mit indirekter 

Spülstromrichtung 

boren/Lufthebebohren)(Saug- 

Drehbohrverfahren ohne 

Spülmedien 

bohren“)(„Trockendreh- 

Besondere Anforderungen an 

das Spülmedium hinsichtlich 

der Bodenverträglichkeit. 

Bohrgut steigt durch Druckspülung 

an der Bohrlochwand 

auf. 

Verfahren wird bei großen 

Bohrlöchern verwendet, bei 

denen das Druckspülbohren 

nicht 

kann. 

angewendet werden 

Findet Anwendung bei 

Lockergesteinen und schwach 

verfestigten Ge-steinen. 

Freifallbohrverfahren Findet Anwendung in 

wechselharten 

nösen Gestein. 

oder kaver- 

Hammerbohrverfahren Erzielt größere Bohrdurchmesser 

als andere 



35


Drehschlagbohrverfahr 

en 

Spülbohrverfahren, 

Rammbohrverfahren 

Rammkernbohrverfahren, 

Schlauchkernbohrverfahren 

Methoden. 

Erkundungsbohrungen in 

Lockergesteinen. 

Drehschlagbohrverfahren Kombinationsmethode 

entsprechenden Vorteilen. 

mit 

Spülbohrverfahren, 

Rammbohrverfahren 

Einbringen von GW- 

Beobachtung oder Gewinnunggesteinen. 

von Locker- 

Abb. 15 – Lufthebeverfahren und Saugbohrverfahren (1) sowie Bohrverfahren mit direkter 

Spülstromrichtung (2), Quelle: DVGW W115 (2001) 



36


Die wesentlichen Elemente eines Vertikalfilterbrunnens sind in der folgenden 

Abbildung zusammengefasst. Er ist die häufigste Brunnenform. 

Abb. 16 - Aufbau eines Vertikalfilterbrunnens, Quelle MUTSCHMANN & STIMMELMAYR, 2007 

Das Filterrohr ermöglicht den Wassereintritt aus dem Untergrund in den Brunnen. 

Das Grundwasser muss möglichst sandfrei und mir geringem Filterwiderstand 

zufließen. Die Materialen müssen eine ausreichende mechanische Festigkeit sowie 

eine gesundheitliche Unbedenklichkeit aufweisen. Um das Eindringen des 



37


anstehenden Bodenkorns in den Brunnen zu verhindern, werden Bohrbrunnen für die 

Wassergewinnung fast ausnahmslos als Filterkiesbrunnen ausgebildet. Hierbei wird 

der Ringraum zwischen Aufsatzrohr bzw. Filterrohr und Bohrlochwand mit Filterkies 

(nach DIN 4924) aufgefüllt. 

Ein Abschlussbauwerk, oder auch Brunnenkopf genannt, soll den Brunnen 

wasserdicht abschließen und so das Bohrloch vor Verunreinigungen schützen. Das 

Bauwerk ist hochwassersicher auszubilden. Leistungsstarke Brunnen sind i.d.R. 

begehbar um eine einfachere Wartung zu ermöglichen. 

Durch die Absenkung des Grundwasserspiegels an der Pumpstelle kommt es im 

umliegenden Gestein zum Ausspülen von Sanden. Dies kann die 

Unterwasserpumpe beschädigen und der Brunnen im folgenden mit Sand auflanden 

und damit eine Selbstdichtung (Kolmation) zur Folge haben. Das Entsanden dient 

im Wesentlichen zu einer Verminderung bzw. Minimierung der Sandführung aus dem 

Brunnen im laufenden Betrieb, dem Austrag der beim Bohrvorgang eingetragenen 

Stoffe und zur Leistungssteigerung (Brunnenentwicklung). 

Mit zunehmender Betriebszeit ist ein Leistungsrückgang (Brunnenalterung) zu beobachten. 

Der Leistungsrückgang kann zwei Ursachen haben (DVWK W 130, 2007): 

• Änderung der hydrologischen Verhältnisse: 

o Ursachen: Absenkung des Grundwasserspiegels aufgrund natürlicher 

Schwankungen oder durch Überbeanspruchung infolge größerer 

Entnahme als es der natürlichen Grundwassererneuerung entspricht. 

o Behebung: Natürliche Anhebung des Grundwasserspiegels; 

Beseitigung der Überbeanspruchung; Stilllegung von Brunnen, 

künstliche Grundwasseranreicherung. 

• Zunahme des Durchflusswiderstandes (Brunnenalterung): 

o Verockerung (Chemische Verockerung durch Oxidation von Eisen(II)und 

Mangan(II)-Ionen, biologische Verockerung durch 

Stoffwechseltätigkeit von Eisen- und Manganbakterien) 

o Korrosion (Korrosionsprodukte aus der Reaktion metallener 

Werkstoffe mit dem Grundwasser) 

38 




o Versandung (Eindringen von Ton, Schluff und Sand aus dem 

Grundwasserleiter) 

o Verschleimung (Heterotropher Stoffwechselprozess von Bakterien mit 

starker Biomassebildung) 

o Versinterung (Ablagerung von Magnesium- und Calciumkarbonaten 

durch Störung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts im Wasser) 

o Aluminiumausfällung (Ausfällung gelöster Al(III)-Ionen zu vorwiegend 

Aluminium-Hydroxokomplexen) 

Um die Leistungsfähigkeit eines Brunnens wieder herzustellen gibt zahlreiche 

Regenerierungsverfahren. Hier eine Auflistung der Möglichkeiten nach DVGW 

W130 (2007): Bürsten, Auspumpen, Intensiventnahme, Kolben Einbringung, CO2- 

Injektion, Niederdruck-Innenspülung sowie verschiedene Hochdruckspülverfahren, 

Druckwellen-/Impulsverfahren und chemische Verfahren. Wenn durch diese 

Maßnahmen die Leistungsfähigkeit nicht in befriedigendem Maße wiederhergestellt 

werden kann, ist zu prüfen, ob durch bauliche Maßnahmen eine Sanierung möglich 

ist bzw. ob der Brunnen rückgebaut werden muss (vgl. DVWK W 135, 1998). 

Wenn der erforderliche Wasserbedarf durch die 

Ergiebigkeit eines einzelnen Brunnens nicht 

abgedeckt werden kann, schafft das Abteufen 

(bohren) mehrer Brunnen (Brunnengalerie) Abhilfe. 

Die Versorgungssicherheit wird erhöht und einzelne 

Brunnen nicht übermäßig beansprucht. 

Der Horizontalfilterbrunnen ist hydraulisch 

Gesehen eine Kombination von horizontaler und 

vertikaler Grundwasserfassung. Er eignet sich nur Abb. 17 - Draufsicht eines 

Horizontalfilterbrunnens, Quelle: 

zur Entnahme von Grundwasser aus wahnbach.de 

Lockergesteinen und aus Kostengrünen nur bei höheren Entnahmemengen (>100 

l/s) und nicht zu großen Entnahmetiefen (30-40 m). 

Der besondere Vorteil von Horizontalfilterbrunnen liegt darin, dass die 

Wasserentnahme in die Gesteinsschicht mit der größten Durchlässigkeit gelegt 

werden kann. Durch eine entsprechend große Anzahl an Filtersträngen steht eine 



39


große Filtereintrittsfläche zur Verfügung, wodurch das Fassungsvermögen erhöht 

und gleichzeitig die Ergiebigkeit gesteigert wird. Beim Bau des 

Horizontalfilterbrunnens werden die folgenden Verfahren angewendet: RANNEY- 

Verfahren, FEHLMANN-Verfahren, PREUSSAG-Verfahren. 

3.3.6.5 Grundwasseranreicherung 

Die Ergiebigkeit des Grundwasservorkommens ist begrenzt und entspricht räumlich 

nicht immer dem Wasserbedarf. Außerdem sind zahlreiche Grundwasservorkommen 

geogen bedingt nicht nutzbar. Daher kommt der Uferfiltration und der künstlichen 

Grundwasseranreicherung besondere Bedeutung zu. Durch Sorptionsvorgänge 

und biologischen Abbau im Untergrund sowie durch Mischung von Wässern mit 

unterschiedlicher Aufenthaltszeit im Grundwasserleiter werden Schwankungen der 

Wasserqualität ausgeglichen und plötzliche Verunreinigungsspitzen nachhaltig 

gemindert. 

Abb. 18 - Natürliche und Künstliche Grundwasseranreicherung, Quelle: DVGW, 2005 

Bei der Natürlichen Grundwasseranreicherung (Uferfiltration) wird Fluss- oder 

Seewasser über die Gewässersohle und die Uferbereiche in den Untergrund 

infiltriert. Es kommen Brunnengalerien oder Längsdrainagen zum Einsatz, die im 

nötigen Abstand zum Ufer installiert werden. Der Vorteil gegenüber der 

Direktentnahme des Wassers aus dem Fluss liegt in der erfolgten Bodenpassage. 

Außerdem spielt die Qualität des landseitigen Grundwassers eine Rolle, sowie das 

Verhalten bei Mischung der Wässer. Grundsätzlich muss eine recht komplexe 

Aufbereitung inklusive Desinfektion stattfinden. 



40


Die künstliche Grundwasseranreichung verfolgt ebenfalls das Ziel das nutzbare 

Grundwasserdargebot zu vergrößern. Der Vorteil der künstlichen 

Grundwasseranreicherung gegenüber der Uferfiltration besteht darin, dass das 

Rohwasser gezielt zur Versickerung gebracht werden und zusammen mit 

anstehendem Grundwasser nach einer mittleren Verweildauer von in der Regel 50 

Tagen wieder zu Tage gefördert werden kann. 

Formel 12 - Berechnung der Sickerwassermenge S und der Überdruckhöhe z 

S = π⋅ k f ⋅ (2⋅ Hz + z 2 ) 

ln R − ln r 

z 1,2 =−H ± H 2 + 

S⋅ (lnR − lnr) 

π⋅ k f 

Die Grundwasseranreicherung dient auch für folgende Maßnahmen: 

• Landwirtschaftliche Bewässerung 

• Hochwasserschutz 

• Abflussregulierung 

• Hydraulische Sperre gegen Zufluss von Wasser ungeeigneter 

Beschaffenheit (z.B. durch Altlasten verunreinigtes Grundwasser) 

• Verhinderung des Zufließens von Wasser aus tieferen Bodenschichten 

(z.B. mit hohem Salzgehalt). 

Abb. 19 - Künstliche Grundwasseranreicherung, Quelle: IFW Dortmund 



41


3.3.7 Quellwasser 

Als Quellwasser bezeichnet man mit freiem Gefälle an der Oberfläche austretendes 

Grundwasser. Bevor eine Quelle zur Trinkwasserversorgung herangezogen werden 

kann bedarf es ausführlicher Beprobungen über einen längeren Zeitraum. 

Die Qualität eines Quellwassers hängt von der Beschaffenheit der Wasser führenden 

Schichten , ihrer Überdeckung und Bepflanzung ab. Man unterscheidet zwischen 

Primär- und Sekundärquellen. Primärquellen treten ein Mal zu Tage. 

Sekundärquellen treten zu Tage und versickern wieder um an anderer Stelle erneut 

austreten. Qualitativ sind Primärquellen zu bevorzugen, da sie weniger 

Schadeinflüssen ausgesetzt sind. 

Eine Quellwassergewinnungsanlage besteht aus einer Quellfassung sowie einem 

Quellsammelschacht. Die Anlage ist so auszugestalten, dass keinerlei 

Verschmutzungen eintreten kann und das keine Tiere in das Innere gelangen können 

(z.B. Froschklappe am Überlauf). Ein Sandfang ist zu installieren, der das Eintreten 

von Sand in das Rohrnetz verhindert. Die folgende Abbildung zeigt die weiteren 

Bestandteile: 

Abb. 20 - Quellfassung, Quelle: Gemeinde Hütten Schweiz 



42


3.3.8 Trinkwasserschutzgebiete 

Nach §19 des Wasserhaushaltsgesetztes (WHG) können zum Wohle der 

Allgemeinheit Wasserschutzgebiete als Sonderrechtsgebiete ausgewiesen werden. 

Dies hat vielfältige Beschränkungen der Bodennutzung bis hin zu 

Handlungsverboten in Grundwasserschutzgebieten zur Folge. Ausgeführt wird das 

Gesetz durch die Ländergesetzgebung und letztlich per Verordnung durch die 

Wasserwirtschaftsbehörden der Länder. Diese orientieren sich im Regelfall an den 

„Richtlinien für Trinkwasserschutzgebiete“ des DVGW. 

Schutzgebiete für Trinkwasser sind nach DVGW W 101 (2006) vor den folgenden 

Gefahren zu schützen: 

• Chemische Beeinträchtigungen (Nitrat, Sulfat, Chlorid, Schwermetalle, 

organische Stoffe, PBSM, Düngemittel, Mineralöle, Arsen-, Fluor-, Aluminiumund 

Cyanverbindungen, Teerstoffe, Auftaumittel, Eisen-, Mangan-, Schwefelund 

Ammoniumverbindungen, Tenside, Phosphatersatzmittel, Laugen, Säuren 

und säurebildenden Stoffen) 

• Physikalische Beeinträchtigungen (z.B. Wärmeeintrag und – entzug) 

• Biologische Beeinträchtigungen (z.B. Mikroorganismen, Stoffwechsel- und 

Abbauprodukte. 

All diese Faktoren sind anthropogenen Ursprungs. Gefahrenherde sind z.B. 

Privathaushalte, Gewerbe-, Industrie-, Ver- und Entsorgungseinrichtungen, Verkehrund 

Freizeiteinrichtungen und die Landwirtschaft. Um die Grundwassergewinnungsanlagen 

zu schützen werden drei Schutzzonen eingerichtet. 

Die Zone I schützt den unmittelbaren Fassungsbereich der Anlage (Umkreis von 

mindestens 10m um den Brunnen) vor allen Gefahren. 

Die Zone II soll vor einer mikrobiologischen Gefährdung des Trinkwassers schützen. 

Ihre Größe bemisst sich an einer 50-tägigen Verweildauer des Grundwassers von 

der Zonengrenze bis zum Fassungsbereich und variiert je nach den hydrogeologischen 

Gegebenheiten des Einzugsgebietes. 



43


Die Zone III soll Schutz bieten vor weitreichenden Beeinträchtigungen, vor schwer 

oder nicht abbaubaren chemischen oder radioaktiven Stoffen. Nutzungsbeschränkungen 

oder –verbote können daher beispielsweise für Industrie- und 

Straßenverkehrsanlagen, Deponien sowie Land- und Forstwirtschaft festgelegt 

werden. Die Zone soll im Regelfall bis an die Grenze des unterirdischen 

Einzugsgebietes der Trinkwassergewinnungsanlage reichen. 

Die Schutzgebiete I - III für Talsperren ergeben sich analog zu denen für 

Grundwasserbrunnen. Hier werden die Schutzzonen jedoch auf die Zuflüsse selbst 

und das weiter gefasste Einzugsgebiet dieser ausgeweitet. Dies schränkt die 

Siedlungsaktivitäten sehr weiträumig ein. 

Der DVWG empfiehlt Behörden und Wasserversorgungsunternehmen 

Überwachungspläne aufzustellen, um rechtzeitig auf sich verändernde Wasserqualitäten 

reagieren zu können. Für die Verwaltung und Auswertung der 

gesammelten raumbezogenen Überwachungsdaten eignet sich ein Geographisches 

Informationssystem (GIS). 

Abb. 21 – Wasserschutzzonen (theoretisches Schema), Quelle: hamburg.de 



44


3.4 Wasseraufbereitung 

Da trinkwasserqualitätskonforme Grundwässer nicht immer (ausreichend) vorhanden 

sind, muss auf Rohwasserressourcen zurück gegriffen werden, die einer Aufbereitung 

bedürfen. Ziel der Wasseraufbereitung ist die Elimination von Stoffen und 

Stoffgruppen aus Rohwässern, die 

• die Gesundheit beeinträchtigen, 

• den Genuss beeinträchtigen, 

• betriebstechnisch stören. 

Hierzu werden spezifische Reinigungsverfahren eingesetzt. Der Gesamtprozess der 

Wasseraufbereitung setzt sich aus mehreren Einzelverfahren zusammen. Diese 

werden im Folgenden dargestellt. 

3.4.1 Physikalische Verfahren 

3.4.1.1 Sedimentation 

Die Sedimentation gehört zu den mechanischen Trennverfahren. Feststoffteilchen 

setzen sich auf Grund höherer Dichte, im Vergleich zum Wasser, unter Wirkung der 

Schwerkraft ab. Dies geschieht nur ab einer Partikelgröße von 0,5 µm. Kleinere 

Partikel (z.B. Bakterien) bleiben durch den Strömungswiderstand in der Schwebe 

und können nur durch die Zugabe von Flockungsmittel sedimentiert werden. 

Der Sedimentationsvorgang findet in rechteckigen oder runden Absetzbecken statt, 

die laminar (ohne Turbolenzen) durchströmt werden, um die best mögliche 

Absetzung zu erreichen. 

3.4.1.2 Flockung 

Feststoffteilchen kleiner 0,5 µm können in wirtschaftlich vertretbaren Absetzzeiten 

nicht in ausreichendem Maße abgeschieden werden. Durch die Zugabe von 

Flockungsmitteln auf Metallsalzbasis (z.B. Aluminiumsulfat, Eisen-III-Chlorid) 

erreicht man eine Entstabilisierung der Teilchenoberflächen, eine Zusammenballung 

einzelner Teilchen und damit die Bildung von absetzbaren Flocken. 

Die Koagulation (Fällung) führt zur gegenseitigen Anlagerung der Feststoffteilchen 

und die Flocculation (Flockung) zur Verknüpfung und Vernetzung zu größeren 

Teilchen. Dies geschieht unter kontinuierlicher Mischung durch elektrische Mischer. 



45


Flockungshilfsmittel wie Polymere können den Prozess verbessern. Nach erfolgter 

Flockung können die Teilchen durch Sedimentation oder Filtration abgeschieden 

werden. 

Abb. 22 - Systematischer Ablauf des Fällungs- und Flockungsvorgangs, Quelle: der-brunnen.de 

3.4.1.3 Gasaustausch 

Der Zweck des Gasaustausches ist es, unerwünschte Gase auszutreiben 

(Strippung) oder erwünschte Gase ins Wasser einzutragen (Absorption). Ein 

Beispiel dafür ist die Austreibung von Kohlenstoffdioxid bzw. die Anreicherung von 

Sauerstoff, wenn dieser im Wasser weit unter der Sättigungskonzentration 

vorhanden ist. Bei der Ausgasung von Stoffen kommen offene, drucklose Anlagen 

in umbauten Räumen zur Anwendung, die ein Entweichen des Gases ermöglichen: 

• Verregnung 

• Verrieselung 

• Kaskadenbelüftung 

• Verdüsung 

• und weitere, wie Wellbahnbelüftung, Propellerbelüftung, Druckbelüftung 

Bei der Anreichung des Wassers mit Sauerstoff, bei der z.B. das Kohlendioxid nicht 

ausgetragen werden soll, werden geschlossene Anlagen bevorzugt. 

3.4.1.4 Filtration 

Bei der Filtration werden feste Stoffe (Partikel, Schwebstoffe) durch ein poröses 

Filtermaterial aus dem Rohwasser abgeschieden. Zusätzlich werden Filter häufig für 

chemische und biologische Umsetzungen unerwünschter Wasserinhaltsstoffe 

eingesetzt (z.B. Nitrifikation, Entmanganung, Oxidation organischer Verbindungen, 



46


chemische Entsäuerung). Triebkraft der Filtration ist ein Druckgefälle, das zwischen 

der Suspensions- und Filtratseite des Filters besteht. Diese Differenz erzeugt die 

Kraft, die die Flüssigkeit durch den Filter drückt. Filter können nach einer Vielzahl 

von verschiedenen Merkmalen unterschieden werden: 

• Filtergeschwindigkeit (Langsam- und Schnellfilter) 

• Spülung (spülbare, nicht spülbare Filter) 

• Bauweise (offen, geschlossen) 

• Stoffphasen (Nass- oder Überstaufilter, Trocken- oder Rieselfilter) 

• Fließrichtung (aufwärts oder abwärts durchströmt) 

• Schichtaufbau (Einschicht- oder Mehrschichtfilter) 

Langsamfilter (Sandfilter) bestehen aus einer Lage Quarzsand (Kornstärke 0,6 mm, 

Höhe > 0,5m), die sich auf einer Kieslage befindet. Darunter ist eine Drainage 

installiert. Beim Passieren des Rohwassers durch den Filter (0,05 bis 0,1 m/h) bildet 

sich eine Schmutzdecke (Biofilm) aus lebenden und toten Mikroorganismen, die die 

Filterleistung maßgeblich bestimmt. Organische Stoffe werden biologisch abgebaut. 

Durch lebende Organismen wird Ammoniak durch Oxidation in Stickstoff 

umgewandelt. Geht die Leistungsfähigkeit (Durchfluss, Reinigung) des Filters zurück, 

werden die obersten 15 – 30 cm der Sandschicht mit dem Biofilm abgetragen und für 

eine Spätere Wiederverwendung gereinigt. 

Schnellfilter sind in der Regel mit einem Granulat gefüllt. Das vorbehandelte 

Wasser (Koagulation) durchströmt das Filterbett mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 

7m/h in offenen Anlagen bzw. mit 10 bis 20 m/h in geschlossenen Anlagen von oben 

nach unten. Dies geschieht durch die Schwerkraft oder unter Druck. Die Feststoffe 

setzen sich auf dem Filterbett ab oder sammeln sich in den Porenzwischenräumen. 

Hierdurch kommt es mit der Zeit zu einem Druckabfall. Das System wird alle 12 – 96 

Stunden rückgespült, indem Wasser von unten nach oben durchgespült wird. 

Die Teilchen werden durch verschiedene Mechanismen (Massenträgheit, 

Sedimentation, Diffusion, Hydrodynamik) an die Oberfläche der Filterkörner 

transportiert und bleiben dort haften (Adsorption). Die Siebwirkung spielt eine 

untergeordnete Rolle. 

Weitere Filter sind offene Einschicht- und Zweischichtfilter und Druckfilter. 



47


Abb. 23 - Bestandteile eines geschlossenen Filters, Quelle: MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 2007 

3.4.1.5 Membranverfahren 

Membranverfahren sind moderne physikalische Verfahren zur Stofftrennung 

molekulardisperser und kolloiddisperser (je nach Teilchengröße) Wassergemische, 

bei denen das Rohwasser über eine Trennschicht (Membran) mehr oder weniger 

weitgehend in das Lösungsmittel Wasser (Permeat) und eine aufkonzentrierte Phase 

(Konzentrat) getrennt wird. Triebkraft der Trennung ist eine Druckdifferenz zwischen 

der Rohlösung und dem Permeat. Membranverfahren erlauben im Gegensatz zur 

herkömmlichen Filtration eine Phasentrennung bis in den Molekülbereich. Man 

unterscheidet die beiden Trennungsoperationen in die Prinzipien Lösungs- 

Diffusions-Membran (Umkehrosmose, Nanofiltration) und Porenmembran 

(Mikrofiltration, Ultrafiltration). 

Bei der Lösungs-Diffusions-Membran erfolgt der Transport durch Diffusion, wozu 

die zu transportierende Komponente zunächst in der Membran gelöst sein muss. 

Während des Filtrationsvorgangs bildet sich an der Membran eine Grenzschicht aus. 

Dieses Konzentrationsgefälle entsteht durch Moleküle, die die Membran nicht 

passieren können. Dieser Effekt wird als Konzentrationspolarisation bezeichnet. 



48


Tritt er während der Filtration auf, führt dies zu einem reduzierten 

Transmembranfluss (Flux). Die Konzentrationspolarisation ist grundsätzlich 

umkehrbar. Wird die Membran gewaschen, so kann der ursprüngliche Flux nahezu 

wieder hergestellt werden. Auch das Anlegen eines Querstroms an die Membran 

(Cross-Flow-Filtration) minimiert die Konzentrationspolarisation. 

Bei der Poremembran erfolgt der Transport konvektiv durch Poren. Dafür muss die 

Größe der Poren kleiner sein als der Durchmesser der abzutrennenden Bestandteile. 

Porenmembranen werden vor allem eingesetzt, um Makromoleküle aus einer 

Lösung, Kolloide aus einer Dispersion oder um Bakterien abzutrennen. Dabei 

werden die nicht passierenden Teilchen oder Moleküle auf der Membran in einer 

mehr oder weniger breiartigen Masse (Filterkuchen) konzentriert (Kuchenfiltration). 

Wird durch das Zusetzen der Membran die Filtration behindert, kann das sogenannte 

Querstromverfahren (Cross-Flow-Filtration) Abhilfe schaffen. Hierbei strömt die zu 

filtrierende Flüssigkeit an der Vorderseite der Membran entlang und wird durch die 

Druckdifferenz zwischen ihrer Vorder- und Rückseite in die Fraktionen Retentat 

(abströmendes Konzentrat) und Permeat (Filtrat) zerlegt. Dabei entsteht eine 

Schubspannung, die die Filterkuchenbildung (Deckschichtbildung oder das Fouling) 

stark einschränkt. 

Abb. 24 - Membranfilterverfahren, Druckbereiche und Porengrößen, Quelle: tzw.de 



49


Membranen gibt es biologischer (Lipid-Doppelschichten) und synthetischer 

Herkunft. Bei letzteren gibt es feste und auch flüssige Membranen. Bei den festen 

Membranen unterscheidet man zwischen organischen (Polymermembranen) und 

anorganischen Membranen (z.B. Keramik, Edelstahl, Glas). Composit-Membranen 

oder mixed-matrix-Membranen sind aus unterschiedlichen Materialien 

zusammengesetzt. Des weiteren unterscheidet man zwischen symmetrischen und 

asymmetrischen sowie porösen und „dichten“ Membranen. 

Die Membrantechnik ist in der Wassertechnik zur Gewinnung und Aufbereitung von 

Trinkwasser in Form der Umkehrosmose (Meerwasserentsalzung) seit über 20 

Jahren etabliert. Erst seit den letzten 8 – 10 Jahren ist ein exponentieller Anstieg von 

Ultra- und Mikrofiltationsverfahren zu verzeichnen. Gründe hierfür sind die einfache 

Wirkungsweise der Technik der vereinfachte ingenieurtechnische Aufwand und das 

Sinken der Kosten für Membranen. 

Abb. 25 - Prinzip der Umkehrosmose am Beispiel der Meerwasserentsalzung, Quelle: Grombach, P. (2000) 

3.4.1.6 Adsorption 

Bei der Adsorption werden Ionen oder Moleküle (Adsorbat) an der Oberfläche eines 

Feststoffes (Adsorbens) infolge der Wirkung physikalischer Kräfte angelagert. 

Dieser natürliche Prozess wird bei der Wasseraufbereitung durch Verwendung eines 

technisch hergestellten Adsorbens genutzt. Am häufigsten kommt Aktivkohle in 

Korn- oder Pulverform zum Einsatz. Durch eine thermische Behandlung, auch 



50


Aktivierung genannt, verschiedener natürlicher Ausgangsmaterialien, wie z.B. Steinoder 

Braunkohle, entsteht die für Adsorptionswirkung wichtige hohe Porosität des 

Materials (Makroporen, Mesoporen und Mikroporen). 

Man unterscheidet zwischen der Film- und der Korndiffusion. Zunächst werden die 

gelösten Stoffe durch den Flüssigkeitsfilm an das Kohlekorn transportier und 

anschließend ins innere des Korns zu diffundieren. Dort adsorbieren die Stoffe an 

der inneren Oberfläche des Korns. Die innere Oberfläche ist ein Maß für die 

Aktivierung und für die gesamte Adsorptionskapazität. 

Die Aktivkohle wirkt 

adsorbierend auf organischeMikroverunreinigungen, 

Farb-, Geruch- und 

Geschmacksstoffe, auf 

Phenole, Kohlenwasserstoffe, 

Detergentien, bestimmte 

Pestizitwirkstoffe, 

auf einzelne natürliche 

Radionuklide, auf manche 

endokrin wirksame Stoffe usw., die in Konzentrationen von [µg·1 -1 Abb. 26 - Aktivkohle und dessen Porenstruktur, Quelle: filtersachsen.de 

] in Rohwässern 

zur Trinkwassergewinnung vorkommen können. 

Durch die Anlagerung adsorbierbarer Stoffe an die Aktivkohle werden mit 

zunehmender Betriebszeit die verfügbaren Adsorptionsplätze belegt. Dann wird eine 

externe Erneuerung (Regeneration) der Aktivkohle erforderlich. Diese Regeneration 

erfolgt im Fall von Wasserwerkskohle thermisch. Häusliche Wasserfilter (Brita®) 

müssen ebenfalls kontinuierlich getauscht werden, um Gesundheitsgefährdungen 

durch gesättigte Filter und Verkeimung ausschließen zu können. 

3.4.2 Chemische Verfahren 

3.4.2.1 Fällung 

Bei der Fällung werden gelöste Wasserinhaltsstoffe in absetzbare (ungelöste) Stoffe 

überführt, die in Form eines meist schwer löslichen Niederschlages ausfallen. Dies 

geschieht unter Zuhilfenahme von chemischen Fällmitteln, die mit dem gelösten Stoff 



51


unter Änderung des pH-Wertes und des chemischen Lösungsgleichgewichtes der 

beteiligten Stoffe reagieren. Fällungs- und Flockungsvorgänge laufen in der 

Wasseraufbereitung häufig nebeneinander ab, so dass eine strenge Unterscheidung 

oft nicht möglich ist. 

3.4.2.2 Oxidation 

Oxidationsmittel werden unter anderem eingesetzt, um reduzierte, gelöste 

Wasserinhaltsstoffe in ungelöste, abscheidbare Stoffe zu überführen. Allgemein 

definiert ist unter Oxidation nicht nur die Reaktion mit Sauerstoff zu verstehen. Bei 

der Oxidation nimmt das Oxidationsmittel Elektronen auf, die das zu oxidierende 

Element (oder die Verbindung) abgibt und damit in eine höhere Wertigkeitsstufe 

übergeht, die zumeist leichter entfernbar ist. 

Zielgruppen der Oxidation sind insbesondere reduzierte Eisen-, Mangan- und 

Stickstoffverbindungen, organische Kohlenstoffverbindungen sowie die Abtötung 

oder Inaktivierung von Mikroorganismen. Oxidationsmittel sind Sauerstoff, Chlor, 

Chlordioxid, Kaliumpermanganat, Ozon und Wasserstoffperoxid. Chlor und 

Chlordioxid sind jedoch nur für die Desinfektion zulässig, da vor allem bei Chlorgas 

und Hypochlorit krebserregende, organische Chlorverbindungen gebildet werden 

können. 

Für Desinfektionszwecke hat sich in den letzten Jahren die photolytisch induzierte 

Oxidation durch ultraviolette Strahlung (UV) durchgesetzt. Der kombinierte Einsatz 

von chemischen und photolytischen Methoden hat sich aufgrund hoher 

Betriebskosten und ungeklärter Metabolitenbildung (Zwischenprodukte) nicht 

durchgesetzt. 

3.4.2.3 Neutralisation 

Als Neutralisation wird die Anhebung des pH-Wertes durch Zugabe von Alkalien 

(Kalkhydrat, Natronlauge) oder Filtration über alkalische Materialien (Kalkstein, 

Dolomit) auf einen zulässigen Wert nach der Trinkwasserverordnung bezeichnet (6,5 

bis 9,5). Hierbei wird freie, aggressive Kohlensäure im Wasser gebunden und somit 

das chemische Gleichgewicht zwischen der Kohlensäure und dem Calciumkarbonat 

hergestellt (Calcit-Sättigung). 



52


Abb. 27 - Die Dissoziationsformen der Kohlensäure, Quelle: W.URBAN, 2009 

3.4.2.4 Ionenaustausch 

Beim Ionenaustausch wird die Fähigkeit eines meist in Kornform vorliegenden festen 

Stoffes ausgenutzt, bestimmte Ionen aus dem umgebenden Wasser aufzunehmen 

und dafür eine äquivalente Menge andere Ionen gleicher Ladungsvorzeichen 

abzugeben. Nach Erreichen des Gleichgewichts zwischen der Ionenkonzentration 

des inneren und äußeren Teils des Austauschmaterials ist der Austauschvorgang 

beendet. 

Unterschieden wird zwischen negativ geladenen Anionen- (OH - , Cl - ) und positiv 

geladenen Kationenaustauschern (H + , Na + ). Diese bestehen meist aus Materialien 

auf Kunststoffbasis in gekörnter Form oder aus Adsorberharzen die ähnlich der 

Aktivkohle über eine große innere Oberfläche verfügen. Der Filter muss nach einer 

gewissen Betriebsdauer regeneriert werden. Hierzu wird er zunächst mit Wasser 

und im Anschluss mit einer Austauscherionen enthaltenden Lösung gespült. 

Das Verfahren wird zur Entfernung von Calcium- und Magnesiumionen, Nitrat- und 

Sulfationen, von Huminstoffen und von Schwermetallen verwendet. 

3.4.3 Technische Durchführung der Wasseraufbereitung 

3.4.3.1 Entsäuerung 

Ziel der Entsäuerung ist es, eine günstige korrosionschemische Zusammensetzung 

des Wassers zu erreichen. Dies wird durch die Anhebung des pH-Wertes bewirkt. 

Physikalisch kann dies durch das Ausgasen von Kohlenstoffdioxid (Gasaustausch), 

chemisch durch Zudosierung von Kalkhydrat oder Natronlauge bzw. durch 

Filtration über Kalkstein oder Dolomit erfolgen. Der Einsatz der Verfahren ist 



53


abhängig von der vorhandenen Karbonathärte und dem Anteil der zu entfernenden 

aggressiven Kohlensäure. 

3.4.3.2 Enteisenung 

Die Enteisenung ist notwendig, wenn mehr als 0,05 mg·1 -1 Eisen im Wasser 

enthalten sind. Die im Wasser gelösten Eisenionen werden durch Oxidation in 

unlösliche, abtrennbare Verbindungen überführt. Das Ausscheiden des Eisens wird 

erschwert, wenn organische Stoffe im Wasser enthalten sind. 

Nach der Oxidation des Eisens werden die ausgefällten Verbindungen durch 

Filtration in einem Schnellfilter entfernt. Die Zugabe von Flockungsmitteln kann 

unterstützend und leistungssteigernd wirken. Eingearbeitete Filter sind mit einer 

Eisenoxidhydrat-Schicht überzogen, die die Oxidation erheblich beschleunigt. Bei der 

Rückspülung ist eine völlige Entfernung der Schicht zu vermeiden. Biologische 

Prozesse können zusätzlich die Eisenoxidhydratfällung fördern. 

3.4.3.3 Entmanganung 

Die Entmaganung wird ab einer Mangankonzentration von 0,02 mg·1 -1 im Wasser 

notwendig. Mangan tritt in gelöster Form in sauerstoffarmen Gewässern auf, häufig 

bei gleichzeitigem Vorhandensein von gelöstem Eisen. 

Die Funktionsweise der Entmaganung ist der der Enteisenung sehr ähnlich. Das 

gelöste Mangan wird oxidiert und somit in eine abtrennbare Form überführt. Das in 

die Schnellfiltration eingearbeitete Filtermaterial ist mit einer Mangandioxidschicht 

belegt und beschleunigt die Oxidation des Mangans. Beim Rückspülen des Filters 

darf diese Schicht nicht vollständig entfernt werden. 

Im Regelfall werden Entmanganungsfilter, ebenso wie Enteisenungsfilter, von vielen 

Eisen und Mangan verwertenden Organismen besiedelt. Auf eingearbeiteten 

Entmanganungsfiltern sind mikrobiologische und autokatalytische Effekte 

gemeinsam wirksam. 



54


Abb. 28 - Beispiel für eine Enteisung mit einer nachgeschalteten Entmanganung, Quelle: judowasseraufbereitung.de 

3.4.3.4 Entfernung organischer Inhaltsstoffe 

Um Algen und Plankton zu entfernen wird das Rohwasser meist oxidiert und 

anschließend die entstehenden Verbindungen in einer Flockungs- und 

Sedimentationsstufe aus dem Wasser abgetrennt. 

Geschmack, Farbe und Geruch müssen je nach Herkunft unterschiedlich behandelt 

werden. Sind sie anorganischer Herkunft, so können sie durch einfachen 

Gasaustausch aus dem Wasser entfernt werden. Stammen sie jedoch von 

organischen Prozessen, so kommen starke Oxidationsmittel wie 

Kaliumpermanganat und Ozon zum Einsatz. 

Treten Kohlenwasserstoffe, Detergentien, Phenole oder Pestizide in großen Mengen 

im Wasser auf, so ist eine Aufbereitung im Wasser nicht mehr möglich. Das Wasser 

wird ungenießbar. Geringe Mengen können durch Adsorption an Aktivkohle und 

durch im Bedarfsfall vorgeschaltete Oxidationsverfahren entfernt werden. 

3.4.3.5 Enthärtung 

In Deutschland ist eine generelle zentrale Enthärtung in Wasserwerken nicht üblich, 

da die vorliegenden Wasserhärten nicht als Gefährdung der menschlichen 

Gesundheit angesehen werden. Hartes Wasser bringt für den Verbraucher deutliche 



55


Nachteile mit sich (erhöhten Reinigungsaufwand, höhere Energieaufwendungen zur 

Warmwasserbereitung, erhöhter Waschmittelverbrauch, kürzere Lebensdauer von 

Armaturen). Zentrale (Wasserwerk) wie auch dezentrale (Haushalt) Maßnahmen 

zur Enthärtung sind aufwendig. Daher erfolgt eine Enthärtung nur in Einzelbetrieben, 

die prozesstechnisch auf sehr weiches Wasser angewiesen sind. 

Die thermische Enthärtung geschieht durch Verdampfen. Dies ist nur für kleine 

Wassermengen interessant, da dieses Verfahren hohe Kosten verursacht. Mit dem 

Kalk-Soda-Verfahren kann mit der Zugabe von Kalkhydrat die Karbonhärte entfernt 

werden und wird dann Soda zudosiert, so wird auch die Nichtkarbonhärte entfernt. 

Bei der Schnellentkarbonisierung kann nur die vorübergehende Härte (Karbonhärte) 

entfernt werden. Außerdem kann das Wasser durch Ionentauscher enthärtet 

werden (CARIX-Verfahren). Ionenaustauscher, die mit Natriumionen regeneriert 

werden müssen, sind seit der Neufassung der Trinkwasserverordnung verboten. 

Abb. 29 - Schema einer Schnellentkarbonisierung, Quelle MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 2007 

Im häuslichen Bereich werden Ionenaustauscher, Dosiergeräte (für Phosphate 

und Silikate) und die Membranfiltration (Umkehrosmose) angewendet. Probleme 

machen diese Techniken im Hinblick auf den Wartungsaufwand (Verkeimung), den 

Wasserverbrauch (Membrantechnik) und die Belastung der Umwelt durch 

Phosphateinträge ins Abwasser. 



56


Neben diesen bewährten Methoden werden auch physikalische Enthärtungsverfahren 

von einigen Herstellern angeboten. Deren Wirksamkeit konnte in 

wissenschaftlichen Tests nicht belegt werden (u.a Stiftung Warentest test 1/2000). 

Die Geräte verfolgen folgende Wirkprinzipien: Permanent Magnetismus, 

Elektromagnetismus, Elektrostatik und elektrische Wechselfelder. Keines der 

getesteten Verfahren konnte eine Verbesserung der Wasserqualität erreichen. 

Lediglich Geräte mit einem „Vorfilter“, der funktionstechnisch ein Ionenaustauscher 

ist, konnten bessere Ergebnisse erzielen, wobei das eigentliche Wirkprinzip auch hier 

keinen Effekt hatte und der Vorfilter im Betrieb oft getauscht werden musste. 

Ebenfalls zu den Parawissenschaften werden sogenannte „belebte Wasser“ 

gezählt, prominentestes Beispiel hierfür ist das österreichische „GRANDER Wasser“. 

Das Trinkwasser fließt an einem mit „Informationswasser“ gefüllten Metallzylinder 

vorbei und soll besondere, nicht näher definierte, gesunde Eigenschaften annehmen. 

Die Wirksamkeit konnte auch hier nicht wissenschaftlich nachgewiesen werden 

(Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Potsdam). 

3.4.3.6 Entsalzung 

Ziel der Entsalzung ist das vollkommene Entfernen alle im Wasser gelösten Salze. 

Brackwasser ist ein Gemisch aus Süß- und Salzwasser, Meerwasser hingegen 

enthält weitaus höhere Salzkonzentrationen. 

Für die Brackwasseraufbereitung werden in der Regel Ionenaustauscher oder die 

Membrantechnik (Umkehrosmose) eingesetzt. Für eine Meerwasserentsalzung 

eignet sich eher eine Destillation, bei der das Salzhaltige Wasser zunächst 

verdampft und dann kondensiert wird. Das Salz verbleibt im Verdampfungszustand, 

das Kondensat ist salzfrei. 

3.4.3.7 Desinfektion 

Die Desinfektion dient dem Abtöten von Keimen im Rohwasser. Sie soll auch eine 

Langzeitwirkung haben, d.h. eine Sicherheit gegen Wiederverkeimung im Trinkwassernetz 

geben. Zur Desinfektion stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung: 

• Abkochen (nur für Notfälle) 

• Langsamfiltration (keimarmes Rohwasser) 

• Chlorung (dauerhafte Wirkung, geringe Kosten, Gefahrpotenzial) 

• Ozonung (gute Sofortwirkung, hohe Kosten, keine Langzeitwirkung) 



57


• UV-Strahlung (geringe Kosten, effektive Methode, keine Langzeitwirkung) 

Bei der Chlorung ist eine zu hohe Dosierung zu vermeiden, da hierdurch 

krebserregende organische Chlorverbindungen (Haloforme, Trihalogenmethane) 

auftreten können. Außerdem dürfen die Grenzwerte für freies aktives Chlor im 

Versorgungsnetz nicht überschritten werden (0,1 mg·1 -1 ). 

Das Restozon ist sehr aggressiv, daher muss gewährleistet sein, dass kein Ozon ins 

Versorgungsnetz gelangt. 

Bei der Ausgestaltung der UV-Bestrahlung ist darauf zu achten, dass die Strahlen 

den gesamten Durchflusskörper durchdringen können. Die Effektivität der UV- 

Desinfektion hängt von der Geometrie der Strahlungsanordnung und einer 

gleichmäßigen hydraulischen Verteilung des Wassers im Bestrahlungsreaktor ab. 

3.4.3.8 Entfernung von Stickstoffverbindungen 

Hierbei muss zwischen der Entfernung von Ammonium und der von Nitrat 

unterschieden werden. Bei Ammoniumkonzentrationen größer 0,1 mg/l (Richtwert) 

kann eine Eliminierung durch folgende zwei Verfahrenskombinationen erreicht 

werden: 

• Belüftung und anschließende Bodenpassage 

• Belüftung und ein nachgeschalteter biologisch wirksamer Filter 

Zur Nitratentfernung gibt es drei verschiedene Vorgehensweisen. In der Praxis wird 

in der Regel das dritte Verfahren eingesetzt: 

• Ionenaustausch 

• Denitrifikation in biologisch aktiven Filtern 

• Teilstromverfahren (Verschneiden mit nitratarmem Wasser) 

3.4.4 Verfahrenskombinationen 

Die vielfältige Zusammensetzung der Rohwässer macht es erforderlich verschiedene 

Verfahren hintereinander zu schalten. Die folgende Grafik ist ein Beispiel für die 

vielfältigen Ausgestaltungsmöglichkeiten von Wasserwerken (hier Stadt Stuttgart 

WW Langenau). 



58


Abb. 30 - Verfahrensschema zur Trinkwasseraufbereitung von Donauwasser (WW Lagenau), Quelle: lwonline.de 



59


3.4.5 Beseitigung von Abfällen 

Beim Betrieb von Wasserversorgungs- und Wasseraufbereitungsanlagen fallen 

Abwässer und Abfälle an, diese müssen entsprechend ihrer Stoffeigenschaften 

entsorgt werden. Die Abwässer dürfen nicht unbehandelt in Gewässer abgeleitet 

werden und bei der Einleitung in das Kanalisationsnetz sind die Bedingungen des 

Betreibers zu berücksichtigen (kommunale oder private Kläranlage). Feste 

Abfallstoffe können auf eine Hausmülldeponie verbracht oder einer thermischen 

Verwertung zugeführt werden. 

3.5 Wasserbedarf und Wasserverbrauch 

Der Wasserbedarf ist eine Planungsgröße über das in einem bestimmten Zeitraum 

für die Wasserversorgung benötigte Wasservolumen. Beim Wasserverbrauch 

handelt es sich um den tatsächlichen, durch Messung ermittelten Wert, des in einer 

bestimmten Zeit abgegebenen Wasservolumens, an einen Verbraucher. 

3.5.1 Haushalte und Kleingewerbe 

Der durchschnittliche tägliche (d) Wasserverbrauch (qd,) je Einwohner (E) berechnet 

sich aus dem jährlichen Gesamtverbrauch (Qa): 

Formel 13 - Täglicher Durschnittsverbrauch je Einwohner 

q d = Q a 

365⋅ E [l/(E·d)] 

In Deutschland lag dieser Wert 2005 bei 126 l/(E·d) (Haushalte und Kleingewerbe). 

Seitdem stagniert er bei etwa 127 l/(E·d). Es entfallen jeweils ca. 1/3 des Verbrauchs 

auf Toilettenspülung, Körperpflege und andere Zwecke (z.B. Kochen, Waschen + 

Kleingewerbeanteil). Die Gesamtwasserabgabe an alle Verbraucher (inkl. Industrie) 

liegt im Vergleich bei 160 l/(E·d). Deutschland rangiert damit am unteren Ende beim 

europäischen Ländervergleich. 

Der Wasserverbrauch ist stark von den Siedlungsstrukturen abhängig. In 

Villengebieten steigen die Verbrauchswerte bis auf das doppelte an. Die dichte der 

Bebauung hat Auswirkung auf die Wohndichte [E/ha] und damit auf den 

Wasserbedarf im Gebiet. Dies muss bei der Planung berücksichtigt werden. Über die 

vergangenen Verbrauchswerte und die bisherige Bevölkerungsentwicklung lässt sich 

über mathematische Prognoseverfahren der zukünftige Wasserbedarf berechnen. 



60


3.5.2 Industrie, Gewerbe und Einzelverbraucher 

Der Wasserbedarf ist gezielt am Standort bzw. dem Verbrauchsort zu erfassen. Bei 

der Planung neuer Anlagen ist eine Abschätzung schwierig. Zu berücksichtigen sind 

moderne wassersparende Produktionsverfahren und die Kreislaufführung von 

Prozesswässern. Bei gewerblichen Anlagen wird der Bedarf häufig nach Anzahl der 

Beschäftigten ermittelt. Für Einzelverbraucher gibt es Richtwerttabellen des DVGW. 

Tabelle 11 - Einwohner- und verbraucherbezogene Mittelwerte und Spitzenfktoren nach DVGW W 410 

Nutzung Verbrauchsbezogener 

Tagesmittelwert des 

Jahresbedarfs 

Wohngebäude (pro 

Einwohner) 

Krankenhäuser (pro 

Verbraucher) 

Schulen (pro 

Verbraucher) 

Verwaltungsgebäude 

(pro Verbraucher) 

Hotels ( pro 

Verbraucher ) 

Landwirtschaftliche 

Anwesen 

Tagesspitzenfaktor 



fd 

Stundenspitzenfaktor 

140 – 150 l/(E·d) 1,6 5,5 

340 l/(V·d) 1,3 3,2 

8 l/(V·d) 1,7 7,5 

47 l/(V·d) 1,8 5,6 

290 l/(V·d) 1,4 4,4 

52 l/(V·d) 1,5 7,6 

3.5.3 Löschwasserbedarf 

Die Wasserversorger werden von den Kommunen angehalten ausreichend 

Löschwasser bereit zu stellen. Bei Groß- und Mittelstädten ist der 

Löschwasserbedarf durch die Größe der Rohrnetze gedeckt. Bei Kleinstädten und 

Siedlungen ist es oft sinnvoll Löschteiche, Seen oder Flüsse für die 

Löschwassergewinnung heran zu ziehen, weil das Rohrleitungsnetz sonst 

überdimensioniert werden müsste und dies zu geringen Fließgeschwindigkeiten und 

langen Verweilzeiten des Wassers im Netz führen würde (Gesundheitsrisiko). 

3.5.4 Eigenverbrauch der Wasserwerke 

Der Wasserverbrauch setzt sich aus den Spülwassermengen für die 

Wasseraufbereitung und für Rohrnetzspülungen zusammen. Er ist abhängig von der 

Größe des Versorgungsgebietes und der Art der Wasseraufbereitung. Im Mittel sind 

1,3 – 1,5% und ohne Aufbereitungsanlage 1% des durchschnittlichen Tagesbedarfs 

anzusetzen. 

fh 

61


3.5.5 Wasserverluste 

Der Wasserverlust bezeichnet die statistische Messdifferenz zwischen der 

Bruttowasserabgabe in das Rohrnetz und der Wasserabgabe an die Verbraucher. 

Wasserverlust = Bruttowasserabgabe – Nettoabgabe an Verbraucher 

Wasserverlust = Messfehler + nicht gemessene Abgaben (z.B. Löschwasser) + 

Leckverluste 

In Deutschland liegt der Wasserverlust in alten Netzen bei ca. 10%, in neueren bei 

ca. 5% der Jahresabgabe - trotz gut gewarteter Anlagen. Absolut dichte 

Versorgungsnetze gibt es nicht. Entwicklungsländer weisen sogar Verlustraten 

von 50% auf. 

3.5.6 Bedarfsberechnung 

Bei der Bestimmung des Wasserbedarfs muss auf die zeitlichen und örtlichen 

Besonderheiten geachtet werden. Der Tagesbedarf ist jahreszeitlich bedingten 

klimatischen Schwankungen unterworfen, mit Maximalwerten im Juli und August. 

Außerdem gilt: je ländlicher die Siedlungsstruktur je ausgeprägter die 

Spitzenverbräuche. 

Abb. 31 - Wasserabgabeganglinien, Quelle: MUTSCHMANN 2002 



62


Die Berechnung des Wasserbedarfs kann nach den folgenden Formeln erfolgen: 

Formel 14 - Durchschnittlicher Tagesbedarf 

Qdm = Q ∑ 

365 

Formel 15 - Maximaler Tagesbedarf 

Q d ,max = Q dm ⋅ f d 

Formel 16 - Durchschnittlicher Stundenbedarf bei durchschnittlichem Tagesbedarf 

Q m (h) = Q dm 

24 

Formel 17 - Maximaler Stundenbedarf am Tag des größten Wasserbedarfs 

Q max (h) = Q m (h)⋅ f h 

Q: Wasserabgabe pro Jahr [m 3 /a] 

Qdm: Durchschnittlicher Tagesbedarf [m 3 /a] 

Qd,max: maximaler Tagesbedarf [m 3 /a] 

Qm(h): mittlerer Studenbedarf bei durchschnittlichem Tagesbedarf [m 3 /a] 

Qmax(h): maximaler Stundenbedarf am Tage des größten Wasserbedarfs [m 3 /a] 

fd: Tagesspitzenfaktor [-] 

fh: Stundenspitzenfaktor [-] 

Je niedriger die Niederschläge und kleiner die Versorgungsgebiete je größer der 

Tagesspitzenfaktor. Der Bedarf von Industrie und Gewerbe mit konstanter Wasserabnahme 

wirkt sich ausgleichend aus und führt zur Dämpfung von Verbrauchsspitzen 

und damit zur Verkleinerung von Tages- und Stundenspitzenfaktoren. 

Für die Berechnung des Stundenbedarfs am Tag des größten Wasserbedarfs wird 

oft auch der Stundenprozentwert stmax herangezogen: 

Formel 18 - Stundenprozentwert 

st max = Q max (h) 

0,01⋅ Q d ,max 

[%] 

Der Stundenprozentwert ist ebenfalls von der Größe des Versorgungsgebiets 

abhängig und schwankt im Bereich von ca. 6 – 17%: 



63


• Kleine ländliche Gemeinde stmax = 12 – 17% 

• Größere Gemeinde stmax = 12% 

• Kleinstadt stmax = 10% 

• Großstadt stmax =6 – 8% 

Bei der Anlagenbemessung werden Zubringerleitungen und Rohrnetz auf den 

maximalen Stundenbedarf am Tage des größten Wasserbedarfs (Qmax(h)) ausgelegt. 

Wassergewinnungs-, Aufbereitungs- und Speicheranlagen sowie Fernleitungen 

werden auf den maximalen Tagesbedarf (Qd,max) bemessen. Für Anschlussleitungen, 

Armaturen und Wasserzähler ist der Spitzendurchfluss (Qs) für eine Bezugseinheit 

(tB) von 10 Sekunden bzw. 5 Minuten zu berechnen (DVGW W 410). 

3.6 Wasserspeicherung 

Trinkwasserförderung und –aufbereitung finden kontinuierlich statt. Der Konsum des 

Trinkwassers variiert jedoch nach Saison, Tageszeit oder zu bestimmten Ereignissen 

(z.B. Fußball Endspiel). 

Wasserspeicher werden für die Bevorratung des Trinkwassers, für Sicherheitszwecke 

(Feuerwehr sowie Strom-, Pump- und Leitungsausfall), zur Homogenisierung 

(gleichbleibende Lieferung bei variierendem Verbrauch) oder zu Betriebszwecken 

des Wasserwerks bereit gehalten. 

3.6.1 Arten der Wasserspeicherung 

3.6.1.1 Hoch- und Turmbehälter 

Hochbehälter befinden sich auf einem natürlichen Hochpunkt auf der 

Erdoberfläche oberhalb des Versorgungsgebietes oder der Hochpunkt wird im Fall 

des Turmbehälters künstlich geschaffen (40 – 60m). Somit wird der erforderliche 

Wasserdruck im Versorgungsgebiet allein über die Schwerkraft (Prinzip der 

kommunizierenden Röhren) aufrecht erhalten. Die Behälter sind so zu platzieren, 

dass sie selbst beim maximalen Verbrauch und der ungünstigsten Lage des 

Abnehmers ausreichend Druck bereitstellen können. 

3.6.1.2 Tiefbehälter 

Wenn keine geeigneten Hochpunkte vorhanden sind werden Tiefbehälter 

eingesetzt. Sie befinden sich auf Geländehöhe oder darunter und haben keinen 



64


Einfluss auf den Wasserdruck im Versorgungsnetz. Sie halten lediglich die im 

Versorgungsgebiet benötigte Wassermenge bereit. Der Druck muss durch Pumpen 

aufrecht erhalten werden. Für Notfälle muss eine Notstromversorgung vorhanden 

sein. 

3.6.2 Druckregelung 

Der Mindestdruck im Netz richtet sich nach der Art der Bebauung und ist für die 

Planung neuer Netze wie folgt gegliedert: 

Tabelle 12 - Mindestdruck nach Art der Bebauung, Quelle: DVGW (2004) 

Gebäude mit EG 2,0 bar 

Gebäude mit EG und 1 OG 2,5 bar 




Der Ruhedruck sollte bei Hochbehältern bei 4 bis 6 bar liegen, bei Tiefbehältern 

über die Pumpen bei 5 bis 6 bar am Hausanschluss. 8 bar sollten nicht überschritten 

werden (Gefahr hoher Leitungsverluste), ab 6 bar ist die Installation von 

Druckminderern an Hausanschlüssen notwendig. 

Liegen im Versorgungsgebiet sehr starke Höhendifferenzen von mehr als 50 m vor, 

so ist das Gebiet in mehrere Druckzonen einzuteilen. Für Spezialbauten, wie z.B. 

Hochhäuser, sind lokale Druckerhöhungseinrichtungen notwendig. 

Abb. 32 - Beispiel für die Teilung eines Versorgungsgebietes in drei Druckzonen, Quelle: DVGW (2004) 



65


3.6.3 Lage zum Versorgungsgebiet 

Abb. 33 - Zentral-, Gegen- und Durchlaufbehälter, Quelle: DVGW (2004) 

Zentralbehälter liegen zentral im Versorgungsgebiet. Sie werden als Durchlauf- und 

/ oder Gegenbehälter betrieben. Sie gewährleisten eine hohe Versorgungssicherheit. 

Die Wassererneuerung ist schlechter als bei Durchlaufbehältern. 

Gegenbehälter liegen in Fließrichtung nach Wassergewinnung und Wasserversorgungsgebiet. 

Nur das nicht benötigte Wasser erreicht den Behälter. Der Vorteil 

liegt in den geringen Druckverlusten und der zweiseitigen Versorgung des Netzes. 

Nachteilig sind die langen Verweilzeiten im Behälter. 

Durchlaufbehälter liegen zwischen dem Versorgungsgebiet und dem Wasserwerk 

und werden kontinuierlich durchströmt. Es gibt geringe Druckschwankungen. 

Nachteilig können die langen Fließwege sein. 

3.6.4 Bemessung des Nutzinhaltes 

Der Nutzinhalt des Behälters entspricht dem für die Wasserversorgung (ohne 

Löschwasservorrat) zur Verfügung stehenden Behältervolumen. Die Richtwerte für 

die Behältergröße: 

• Für Versorgungsgebiete bis 4000 m 3 /d 

o Bei Qmax < 2000 m 3 Nutzinhalt = Qmax 

o Bei Qmax > 2000 m 3 gewisse Abminderungen möglich 

• Für Versorgungsgebiete > 4000 m 3 /d 

o Nutzinhalt ~ 30 – 80% von Qmax (bzw. Fluktuierende Wassermenge) 

o Bei Wassertürmen werden Richtwerte zweischen 0,20 und 0,35 Qmax 

genannt 



66


Eine genaue Berechnung des Behälterinhalts erfolgt über die fluktuierende 

Wassermenge für den Tagesausgleich (Tabellenrechnung (siehe Beispiel) oder das 

Summenlinienverfahren bei dem die Werte graphisch ermittelt werden). 

Formel 19 - Berechnung des Speicherinhalts (Beispiel) 

V Speicher = y1 + y2 = |-9,47|+|4,43| = 13,9 % von Qmax 

Tabelle 13 - Flukturierende Wassermenge - Tabellenrechnung (Beispiel) URBAN TUD 

Der Sicherheitsvorrat VSi ist vom System der Zubringerleitung und von 

Betriebsstörungen abhängig. Er kann wie folgt berechnet: 

Formel 20 - Berechnung des Sicherheitsvorrates 

V Si = 

Qdm ⋅ Ausfalldauer 

Anzahl der Zuleitungen 

Als Zuschlag für Löschwasser werden gemäß DVGW-W 405 folgende Richtwerte 

empfohlen: 

o Dorf- und Wohngebiete 100 bis 200 m 3 

o Kern-, Gewerbe- und Industriegebiete 200 bis 400 m 3 



67


3.7 Wassertransport und Wasserverteilung 

Pumpen werden zu vielfältigen Zwecken in der Wasserversorgung genutzt. Die 

Folgende Auflistung zeigt die Anwendungsgebiete: Rohwassertransport, Netz- und 

Speicherversorgung, Druck- und Durchflussqualität und interne Betriebsprozesse im 

Wasserwerk (Transport von Schlämmen, Abwässern etc.) 

Der Wassertransport und die Wasserverteilung werden in der Wasserversorgung 

fast ohne Ausnahme in geschlossenen Druck-Rohrleitungen durchgeführt. 

Unterschieden wird zwischen den Leitungen, die dem Transport des Trinkwassers 

von den Gewinnungs-, Aufbereitungs- und Speicheranlagen zum Versorgungsgebiet 

dienen, sowie jenen, die der Verteilung innerhalb von Versorgungsgebieten bis zu 

den einzelnen Verbrauchern zugeordnet sind. 

3.7.1 Pumpen 

Pumpen sind Arbeitsmaschinen und sollen einen Bestimmten Förderstrom Q [l/s, 

m 3 /h...] auf eine Bestimmte Förderhöhe H [m] bringen. Q und H sind die 

sogenannten Leistungsdaten. Es wird in der Praxis von einer konstanten Dichte des 

Fördermediums Wasser ausgegangen ρ = 1[kg/l]. Die gebräuchlichsten 

Pumpenarten sind die Kolben- und Kreiselpumpen. Seltener zu finden sind 

hydraulische Widder (Transport durch Druckstoß) und Mammutpumpen 

(Transport durch einblasen von Luft und der damit einhergehenden 

Aufschwemmung). 

3.7.1.1 Kolbenpumpen 

Kolbenpumpen sind Verdränger-Apparate, bei denen das im Zylinder befindliche 

Wasser durch einen beweglichen Kolben in eine Steigleitung hinaufgedrückt wird. 

Durch wechselseitiges Öffnen und schließen der Saug- und Druckventile wird bei 

zurücklaufendem Kolben neues Wasser in den Zylinder gesaugt. 



68


Abb. 34 - Funktionsprinzip einer Kolbenpumpe, Quelle: GROMBACH 2000 

3.7.1.2 Kreiselpumpen 

Kreiselpumpen sind Strömungsmaschinen zur Energieerhöhung der 

Förderflüssigkeit mittels eines rotierenden Laufrads unter Ausnutzung der 

Zentrifugalkraft. Kreiselpumpen haben sich betrieblich und wirtschaftlich in der 

Wasserversorgung bewährt und sind die am meisten verwendeten Pumpen. Sie 

werden im Allgemeinen durch einen Elektromotor angetrieben. 

Abb. 35 - Aufbau einer Kreiselpumpe mit einem Spiralgehäuse, Quelle: Institut WAR Darmstadt 



69


3.7.1.3 Kavitation und Haltedruckhöhe (NPSH-Wert) 

Wird innerhalb der Wasserströmung an einer Stelle der Dampfdruck unterschritten, 

entstehen Dampfblasen, die bei Anstieg des Drucks schlagartig kondensieren. 

Dieser Vorgang, der Kavitation bezeichnet wird, mindert die Pumpenleistung, 

erzeugt Geräusche, beansprucht das Material sehr stark und reduziert die 

Lebensdauer des Laufrades. Der Punkt niedrigsten Druckes liegt am Laufradeintritt. 

Dort muss, in Abhängigkeit vom Pumpen- und Laufradtyp, eine bestimmte 

Mindestenergiehöhe (NSPHvorh – Net Positiv Suction Head) zur Verfügung 

stehen, um Kavitation zu vermeiden. 

3.7.1.4 Druckstoß 

Durch plötzliche starke Veränderung der Fließgeschwindigkeit in Folge von z.B. zu 

schnellem Betätigen von Absperrorganen, entstehen große Drücke, welche zum 

Bruch von Leitungen führen können. 

3.7.1.5 Pumpenkennlinie 

Die Kennlinie einer Kreiselpumpe stellt den funktionalen Zusammenhang zwischen 

Förderstrom Q und Förderhöhe H sowie den weiteren Pumpenkenngrößen P 

(Leistungsbedarf), η (Wirkungsgrad) und NSPH-Wert (Haltedruckhöhe) dar. Sie 

wird von den Pumpenherstellern bereitgestellt, um die für den Verwendungszweck 

passende Pumpe auswählen zu können. 

Abb. 36 - Kennlinie einer Kreiselpumpe, Quelle: Institut WAR Darmstadt 



70


3.7.1.6 Anlagenkennlinie 

Die Anlagenkennlinie stellt den Zusammenhang zwischen der Förderhöhe HA der 

Anlage und dem Förderstrom Q dar. Die Förderhöhe HA setzt sich aus einem vom 

Förderstrom unabhängigen Anteil, dem statischen Anteil, und einem mit dem 

Quadrat des Förderstroms wachsenden Anteil, dem dynamischen Anteil, der 

Förderhöhe zusammen. Zur Vereinfachung sind diese Werte in so genannten 

Druckabfalltabellen (DVGW-W 302) zusammengestellt. 

Formel 21 - Berechnung der Anlagenkennlinie 

mit: 

ze 

za 

pa 

pe 

Abstand Einlasswasserspiegel zu Bezugshorizont [m] 

Abstand Auslasswasserspiegel zu Bezugshorizont [m] 

Druck auf Auslasswasserspiegel [bar] 

Druck auf Einlasswasserspiegel [bar] 

ρ Dichte der Förderflüssigkeit [kg/m 3 ] 

g örtliche Fallbeschleunigung [m/s 2 ] 

HV Gesamtverlusthöhe [m] 

va Geschwindigkeit im Auslassquerschnitt [m/s] 

Geschwindigkeit im Einlassquerschnitt [m/s] 

ve 

Der Gesamthöhenverlust HV ist die Summe aus Einzelverlusten hs durch Krümmer, 

Armaturen usw. und den Rohrreibungsverlusten hr in der betreffenden Rohrleitung 

mit der Länge L. Dabei errechnet sich der Druckhöhenverlust hr nach DARCY- 

WEISBACH ganz allgemein aus: 

Formel 22 - Druckhöhenverlust nach DARCY-WEISBACH 

hr = λ⋅ L 

2 

v 

⋅ 

D 2⋅ g 

mit: 

Rohrreibungsverlust [m] 

hr 



71


λ Widerstandsbeiwert [-] 

L Rohrlänge [m] 

D Rohrdurchmesser [m] 

V Geschwindigkeit [m/s] 

g Erdbeschleunigung [m/s 2 ] 

und hs aus: 

Formel 23 - Einzelverluste nach DARCY-WEISBACH 

ζ⋅ v 

hs = 

2 

ζ⋅ Q 

∑ = 

2⋅ g 

2 

2⋅ g⋅ A 2 ∑ 

mit: 

ζ Beiwert für örtliche Verluste [-] 

v Geschwindigkeit im Querschnitt des Einzelwiderstandes [m/s] 

g örtliche Fallbeschleunigung [m/s 2 ] 

Q Förderstrom [m 3 /s] 

A Rohrleitungsquerschnitt [m 2 ] 

3.7.1.7 Betriebspunkt 

Der Betriebspunkt B einer Pumpe stellt sich dort ein, wo die Förderhöhen von Pumpe 

und Anlage gleich groß sind. Also dort, wo sich die Pumpenkennlinie H und die 

Anlagenkennlinie HA schneiden. 

Abb. 37 - Der optimale Betriebspunkt, Quelle: Institut WAR Darmstadt 



72


3.7.1.8 Betrieb mehrere Kreiselpumpen 

Werden zwei oder mehr Pumpen in einer Anlage gleichzeitig betrieben, so ergeben 

sich folgende Zusammenhänge. 

Reihenschaltung: Der Förderstrom der ersten Pumpe wird auf die Saugseite der 

zweiten Pumpe geführt. In diesem Fall addieren sich die 

Förderhöhen der Pumpen, der Förderstrom bleibt gleich. 

Parallelschaltung: Beide Pumpen fördern parallel zueinander in die Anlage. Die 

Förderströme der Pumpen addieren sich, die Förderhöhe bleibt 

gleich. 

3.7.1.9 Berechnung des Leistungsbedarfes von Pumpen 

Man unterscheidet zwischen der hydraulischen Leistung PU (durch den 

Förderstrom übertragen) und dem Leistungsbedarf P (an der Pumpwelle 

aufgenommene mechanische Leistung). P ist um die Verlustleistung größer als die 

Förderleistung PU. Der Leistungsbedarf berechnet sich wie folgt: 

Formel 24 - Berechnung des Leistungsbedarfs einer Pumpe 

P = PU ρ⋅ Q⋅ H 

= 

η 367⋅ η 

mit: 

Q Förderstrom [m 3 /h] 

H Förderhöhe [m] 

η hydraulischer Pumpenwirkungsgrad [-] 

ρ Dichte der Förderflüssigkeit [kg/l] 

3.7.2 Hydraulische Berechnung von Druckrohrleitungen 

Die meisten hydraulischen Zustände können in der Wasserverteilung stationär 

beschrieben werden. Die mathematischen Grundlagen hierfür bilden die 

Kontinuitätsgleichung und die Bernoulli-Gleichung. 

3.7.2.1 Kontinuitätsgleichung 

Die Kontinuitätsgleichung beschreibt das Verhalten der Dichte in einem 

Volumenelement. Ihre Hauptaussage ist, dass die Flüsse innerhalb eines 

Volumenelements die zeitliche Änderung ihrer Dichte ist. Für die Berechnung von 



73


Rohrnetzen kann angenommen werden, dass Wasser inkompressibel ist. Es muss 

bei stationärer Strömung nach dem Gesetz von der Erhaltung der Masse durch jeden 

Querschnitt innerhalb der Stromröhre der gleiche Massenstrom fließen. Es gilt: 

Formel 25 - Vereinfachte Kontinuitätsgleichung 

Q = A⋅ v = const. 

Die mittlere Fließgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional mit dem 

Strömungsquerschnitt. 

Formel 26 - Umgekehrt proportionaler Zusammenhang zwischen Fließgeschwindigkeit und 

Strömungsquerschnitt 

v1 v2 = A 2 

A 1 

3.7.2.2 Bernoulli-Gleichung 

Die Bernoulli-Gleichung beschreibt die Beziehung zwischen der 

Fließgeschwindigkeit einer Flüssigkeit und deren Druck. In einem strömenden 

Fluid wird ein Geschwindigkeitsanstieg von einem Druckabfall begleitet. Dieser 

Abfall ist die Differenz von Ruhe- und Staudruck. Bei stehendem Fluid ist der 

Gesamtdruck des Fluids gleich seinem Ruhedruck, denn der Staudruck ist null. Bei 

Strömung nimmt der Ruhedruck um den Staudruck ab, denn die Summe ist konstant. 

Formel 27 - Bernoulli-Gleichung 

2 

v p 

h + + 

2g ρg + hv = const. 

( potentielleEnergie+ kinetischeEnergie+ Energieaus inneremDruck = const.) 

mit: 

v Fließgeschwindigkeit [m/s] 

g Erdbeschleunigung [m/s 2 ] 

p Druck [N/m 2 ] 

ρ Dichte [kg/m 3 ] 

h geodätische Höhe [m] 

Verlusthöhe [m] (hr + hs, Formeln siehe Kap. 3.7.1.6) 

hv 



74


Zu Bestimmung des Widerstandsbeiwertes λ, der zur Berechnung von hv benötigt 

wird, wird die Prandtl-Colebrook-Gleichung für turbulente Strömung (Reynoldszahl 

> 2320 ) verwendet. 

Formel 28 - PRANDTL-COLEBROOK-Gleichung 

1 2,51 

=−2log 

λ Re λ + 

⎛ k ⎞ 

⎜ 

⎟ 

⎝ 3, 71D ⎠ 

mit: 

k äquivalente Sandrauhigkeit [m] 

D Rohrdurchmesser [m] 

Re Reynoldszahl [-] 

Im hydraulisch rauen Bereich (Re > > 2320) gilt: 

Formel 29 - PRANDTL-COLEBROOK-Gleichung für den hydraulisch rauen Bereich 

1 

λ =−2log 

⎛ k ⎞ 

⎜ ⎟ 

⎝ 3, 71D ⎠ 

Bei laminarer Strömung (Re < 2320) hängt der Widerstandsbeiwert, gemäß dem 

Gesetz von HAGEN-POISSEULLE, nur von der Reynoldszahl ab. 

Formel 30 - Gesetz von HAGEN-POISSEULLE 

λ = 64 

Re 

Die genannten Gesetzmäßigkeiten werden im sogenannten Moody-Diagramm 

dargestellt. Es zeigt im logarithmischen Maßstab den Zusammenhang des 

Reibungskoeffizienten λ, der Reynolds-Zahl und der relativen Rauhigkeit. Damit 

ermöglicht es das Berechnen des Druckverlustes in einer geraden Rohrleitung mit 

voll ausgebildeter laminarer oder turbulenter Strömung. 

Die Sandrauhigkeit k ist die charakteristische Länge für die Rauhigkeit einer 

Rohrwand in [mm]. Durch stark vermaschte Netze treten weitere Abweichungen 

durch Krümmungen, Abzweigungen und Einbauten auf. Diese können durch die 

integrale Rauhigkeit ki aufgefangen werden. Typische k Werte sind 0,1 mm für 

Fernleitungen, 0,4 mm für Hauptleitungen und 1,0 mm für neue, aber stark 



75


vermaschte Netze. Der k Wert ist Werkstoffabhängig und nimmt von Kunststoff über 

Steinzeug und Gusseisen bis zu Beton hin zu. 

Abb. 38 - Moody-Diagramm, Quelle: Institut WAR Darmstadt 

3.7.3 Transport- und Versorgungsnetz 

Es werden im Allgemeinen drei Typen von Transportleitungen unterschieden: 

• Fernleitungen (über 25km Länge, ab DN 500 und 0,5m 3 /s) 

• Zubringerleitungen (zw. Wasserwerk und Versorgungsnetz) 

• Hauptleitungen (im Versorgungsgebiet ohne Anschlussleitungen) 

Bei der Planung ist u.a. folgendes zu beachten: 

• Topografie des Versorgungsgebietes 

• Abstimmung mit der Raumplanung 

• Meidung von Eingriffen in Natur und vorhandene Infrastruktur 

• Kurze Wege 

• Rechtwinklige Kreuzung von Straßen etc. 

• Frostsicherheit (1,0 – 1,5m Mindesttiefe) 

• Entlüftungs- und Ablassventile an Hoch- und Tiefpunkten 

• Absperreinrichtungen/Rohrbruchsicherungen 



76


Versorgungsnetze werden in Verästelungsnetz, Ringnetz und vermaschte 

Ringnetze unterschieden. Durch die historische Entwicklung der Versorgungsnetze 

herrschen häufig Mischformen der Systeme vor. Außerdem spielt die gewünschte 

Einteilung der Druckzonen eine Rolle. 

Die Vorteile im Verästelungsnetz liegen in den geringen Verweilzeiten und Betriebsunterbrechungen 

betreffen nur wenige Abnehmer. Bei Diagonalsträngen kann 

es jedoch zu Stagnation und einer damit einhergehenden Änderung der Wasserqualität 

kommen. 

Die Vorteile des Ringnetzes liegen in der sehr hohen Versorgungssicherheit und 

den Leistungsreserven. Nachteile ergeben sich aus der langen Aufenthaltszeit und 

der damit einhergehenden Probleme (Gesundheitsrisiken). 

Abb. 39 - Versorgungsnetz nach DVGW W 400-1, 2004 

3.7.4 Hydraulische Berechnung von Wasserversorgungsnetzen 

Das Ziel ist die Versorgung mit ausreichend Wasser (für Haushalte, Gewerbe, 

Industrie und Löschbedarf) mit dem benötigten Druck. Folgende Tabelle zeigt die 

Fließgeschwindigkeit in verschiedenen Rohrleitungen in Abhängigkeit vom Durchmesser. 

Tabelle 14 - Typische Fließgeschwindigkeiten in Rohrleitungen, Quelle: DICHTL TU-Braunschweig 

Durchmesser DN Geschwindigkeit v Einheit 

≤ 200 0,80 – 0,90 m/s 

250 – 400 0,95 – 1,10 m/s 

500 – 800 1,20 – 1,55 m/s 

900 - 1000 1,65 – 1,75 m/s 



77


3.7.4.1 Metermengenwert 

Bei der Berechnung von Verteilnetzen wird der für ein Gebiet mit annährend 

gleicher Bebauung ermittelte Wasserbedarf gleichmäßig auf die Länge der 

Rohrleitungen bezogen. In Abhängigkeit von der Siedlungsstruktur ergeben sich im 

Verteilnetz somit ein oder mehrere Teilgebiete mit jeweils charakteristischen 

Metermengenwerten. 

Formel 31 - Berechnung des Metermengenwertes 

m = Q 

l 

∑ 

mit m dem Metermengenwert in [l/s m], Q dem Wasserbedarf im Gebiet in [m 3 /s] und 

l der Gesamtlänge der Rohrleitungen im Gebiet in [m]. 

Der Wasserbedarf kann bei der hydraulischen Berechnung von Verteilnetzen jedoch 

nur auf die vorhandenen Knoten im Verteilnetz übertragen werden und nicht als 

gleichförmig abnehmende Entnahme. Der Metermengenwert multipliziert mit der 

zugehörigen Stranglänge zwischen zwei Knoten ergibt die Entnahme entlang des 

Stranges. Bei der Berechnung von vermaschten Netzen wird diese Entnahme 

jeweils zur Hälfte auf die beiden Knoten des Stranges abgeschlagen. 

Beispiel: 

Q ges 

m = 

l1 + l2 + l3 + l4 + l5 Entnahme am Knoten: 

l1 QA = m⋅ 

2 + l4 2 + l ⎛ ⎞ 5 

⎜ ⎟ 

⎝ 2 ⎠ 

l1 QB = m⋅ 

2 + l ⎛ ⎞ 2 

⎜ ⎟ 

⎝ 2 ⎠ 

l2 QC = m⋅ 

2 + l ⎛ ⎞ 3 

⎜ ⎟ 

⎝ 2 ⎠ 

l3 QD = m⋅ 

2 + l ⎛ ⎞ 4 

⎜ ⎟ 

⎝ 2 ⎠ 

⎛ l5 QE = m⋅ ⎜ 

⎝ 2 

⎞ 

⎟ 

⎠ 



78


3.7.4.2 Berechnung von Verästelungsnetzen 

In reinen Verästelungsnetzen lassen sich die Strömungs- und Druckverhältnisse 

bei gegebenen Belastungs- und Netzdaten mathematisch durch die Lösung linearer 

Gleichungssysteme als geschlossene Lösungen ermitteln. 

Bei der Berechnung von Verästelungsnetzen wird die Entnahme erst am Ende 

eines Stranges, also am Knoten, abgeschlagen. Der Druckverlust der Teilstrecke 

wird jedoch für den Durchfluss am Anfang der Strecke ermittelt. Diese Berechnung 

liegt auf der sicheren Seite. Die Berechnung wird entgegen der Fließrichtung 

ausgeführt. An jedem Knoten wird die Summe aus den Einzelsträngen gebildet. Dies 

wird fortlaufend bis zum Beginn des Versorgungsgebietes durchgeführt. Hier muss 

sich wieder der für das gesamte Versorgungsgebiet berechnete Bedarf ergeben. 

Beispiel: 

Häuslicher Wasserbedarf: Q=39,0 l/s 

39 

Metermengenwert: m = 

= 0,00906 [l/s m] 

1000 + 500 + 700 + 800 +1300 

Tabelle 15 - Berechnungstabelle für das Verästelungssystem nach MARTZ 



79


3.7.4.3 Berechnung von vermaschten Netzen 

In einem vermaschten Netz kann jeder Punkt von zwei Seiten mit Wasser versorgt 

werden. Die Fließrichtung ist zunächst unbekannt. Es gibt zwei 

Berechnungsmethoden: 

1. Umwandlung in ein Verästelungsnetz 

Am wichtigsten Zufluss oder der Hauptschleife beginnend schätzt man, unter 

Berücksichtigung von Wasserscheiden im Netz, die mögliche Fließrichtung des 

Wassers ab. Für Wasserscheiden gelten folgende Annahmen: 

• Geschwindigkeit v = 0 

• Q = 0 bzw. Abfluss am Knoten 

• Wechsel der Fließrichtung 

• Druckhöhe rechts = Druckhöhe links 

Nachdem die Wasserscheiden festgelegt wurden zerlegt man das Netz in 

Teilstränge. Diese können dann wie oben dargestellt berechnet werden. Wenn die 

Berechnung erfolgt ist, muss überprüft werden, ob die Annahme Druckhöhe rechts = 

Druckhöhe links korrekt ist. Wenn die Abweichung bei ±10 % liegt muss die 

Wasserscheide neu festgelegt und die Berechnung erneut durchgeführt werden. 

2. Hardy-Cross-Methode 

Die Hardy-Cross-Methode ist ein maschenorientiertes Rohrnetzberechnungs- 

verfahren. Die Strömung in einem vermaschten Netz genügt zwei Bedingungen. An 

jedem Nicht-Behälter Knoten muss entsprechend dem Kontinuitätsgesetz die 

Massenbilanz für die Strangdurchflüsse und Verbräuche bzw. Einspeisungen ci erfüllt 

sein. Es gilt: 

Formel 32 - Massenbilanz für Strangdurchflüsse, Verbräuche und Einspeisungen 

∑Q ji + ∑ Qik + ci = 0 

Nach dem Gesetz von DARCY-WEISBACH gilt für den Energiehöhenverlust hv jedes 

einzelnen Stranges (Stranggleichung): 



80


Formel 33 - Stranggleichung nach DARCY-WEISBACH 

hv = Hi − H j = 8λ jkl 

jk 

π 2 2 

5 Q jk 

d jkg 

Des Weiteren gilt nach BERNOULLI für jede Masche eines Rohrleitungsnetzes die 

so genannte „Maschenregel“. Diese besagt, dass die Summe der 

Druckverlusthöhen in einer Masche Null ergibt. Es gilt: 

Formel 34 - Maschenregel nach Bernoulli 

∑ 

Masche 

h v =∆H m 

Die Druckdifferenzhöhe ∆Hm ist bei geschlossenen Maschen 0. Bei offenen 

Maschen entspricht sie der Druckdifferenz zwischen dem Anfangs- und dem 

Endknoten dieser Masche. Für einfache Berechnungen können Knotenentnahmen, 

Reibungen in den Strängen und Einspeisungen vereinfachend als konstante Größen 

aufgefasst werden. 

Das algorithmische Konzept von Hardy Cross sieht iterative Korrekturen von 

anfangsschätzwerten der Durchflüsse oder alternativ der Druckhöhenverluste in den 

Strängen vor, bis der hydraulische Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die 

Schätzwerte der Anfangsdurchflüsse müssen die Massenbilanzgleichung an jedem 

Knoten erfüllen. Die Durchflusskorrektur ∆Qm für eine geschlossene Masche 

errechnet sich für jede einzelne Interrationsstufe aus: 

Formel 35 - Berechnung der Durchflusskorrektur je Iterationsstufe 

∆Q m = 

∑ 

λ jk 

∑ 

2 λ jk 

L jk 

5 

D jk 

Q jk Q jk 

L jk 

5 

D jk 

Q jk 

für eine offene Masche („Pseudomasche“): 

∆Q m = 

−∆H m + λ jk 

∑ 

∑ 

2 λ jk 

L jk 

L jk 

5 

D jk 

Q jk Q jk 

5 

D jk 

Q jk 

Diese Korrektur kann sofort am betreffenden Wert angebracht werden 

(Einzelschrittverfahren), oder es werden im aktuellen Informationsschritt die 

Korrekturen für alle Maschen bzw. Knoten gesammelt und dann insgesamt 



81


angebracht (Gesamtschrittverfahren). Je nach Genauigkeit der geschätzten 

Startwerte für den Durchfluss ist, bis zum Erreichen der Gewünschten Genauigkeit, 

eine große Zahl von Iterationszyklen notwendig. 

3.7.5 Rohre, Verbindungselemente und Armaturen 

Wasserversorgungsleitungen bestehen aus verschiedenen Teilen. Neben den 

Rohren selbst benötigt man Verbindungselemente, um einzelne Rohrteile dicht 

miteinander zu verbinden und Armaturen wie Bögen, Winkelstücke, Reduzierstutzen 

und Kreuzstücke um Richtungswechsel vornehmen zu können. Außerdem werden 

Ventile, Schieber, Hähne, Klappen und Membranarmaturen (flexibel einstellbarer 

Innendurchmesser) sowie Feuerlöschvorrichtungen verbaut. Rohre und Armaturen 

werden durch ihren Durchmesser in mm (DN) und ihren Nominaldruck (NP) in bar 

beschrieben. 

Abb. 40 - Bauarten von Armaturen nach DVGW W332 (2006) 

Es werden verschiedenste Materialien für Wasserversorgungsleitungen verwendet. 

Aufgrund der geringen Anschaffungskosten sind duktile Gusseisenrohre am 

meisten verbreitet. Aufgrund ihrer Haltbarkeit, Biegesteifheit, Formbarkeit und 

Resistenz gegenüber Druckstößen haben sich diese Rohre gegenüber den älteren 

Graugussrohren durchgesetzt. 

Stahlrohre können einen Kostenvorteil gegenüber Graugussrohren haben, wenn sie 

für Hochdruckleitungen eingesetzt werden. Ein anderer Vorteil ist die Stoßfreiheit des 

Rohres, durch die Möglichkeit es zu schweißen. 



82


Asbestzementrohre finden heute keine Verwendung mehr aufgrund der 

Lungengängigkeit vom Asbestfasern und deren krebserregenden Eigenschaften. Bei 

Reparatur und Sanierung dieser Leitungen sind besondere Gesundheitsvorschriften 

zum Schutz der Mitarbeiter zu beachten. 

Stahl- und Spannbetonrohre werden vor allem für große Durchmesser (> DN 800) 

verwendet. Der Normaldruck liegt in der Regel nicht über NP16. Zu Glättung der 

Oberfläche können diese beschichtet werden. 

Kunststoffrohre aus Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC) sind 

korrosionsresistent und haben eine nahezu glatte Oberfläche. Sie finden bei kleinen 

Durchmessern Einsatz. Hier vor allem als Service-Rohre bzw. Siphons. Mit 

Fieberglas armierte Plastikrohre werden vor allem in Schweden, den Niederlanden 

und Österreich eingesetzt. In Deutschland sind sie bisher nicht rechtlich genehmigt. 

Abb. 41 - PE Rohre, Quelle: view.stern.de Abb. 42 - Stahlbtonrohre, Quelle: ruf-baustoffe.de 

3.8 Wasserrecycling und Wassersparmaßnahmen 

Unter Wassersparen ist die rationelle Wassernutzung im verantwortungsbewussten 

Umgang mit dem Naturgut Wasser zu verstehen, um die Wasserressourcen 

bestmöglich zu schonen. Diese Zielsetzung ergibt sich aus der europäischen 

Wassercharta von 1968, den meisten Landesentwicklungsprogrammen und 

letztlich aus §1a des WHG („sparsame Verwendung des Wassers“). Öffentliche 



83


Versorger sind in ihrer Vorbildfunktion darin angehalten, Verbraucher für dieses 

Thema zu sensibilisieren. 

Der Wasserpreis kann durch hohe Fixkosten in der Wasserversorgung bei 

zunehmenden Einsparungen steigen. Eine Kostenersparnis kann gegebenenfalls bei 

der Warmwasserbereitstellung durch Senkung der Energiekosten erzielt werden. 

Die Grenzen des Wassersparens liegen in der Einbuße von Komfort und im 

besonderen Maße bei der nicht Einhaltung vom Hygienestandards. Ein geringer 

Durchsatz kann zu technischen Problemen (Korrosion) oder hygienischen 

Risiken (Aktivierung von Blei- und Kupfer-Ionen, Verkeimungen) führen. Außerdem 

kann es zur Problemverlagerung kommen (z.B. Verunreinigung von Gewässern 

durch Reinigungs- und Desinfektionsmitteln aus Kühlkreisläufen). Neben den 

genannten Gesichtspunkten sind auch ökonomische Aspekte einzubeziehen, die 

den Material- und Energieverbrauch von Wasserspareinrichtungen berücksichtigen. 

Maßnahmen zum Wassersparen, die diese ökonomischen, ökologischen, 

versorgungstechnischen und hygienischen Randbedingungen berücksichtigen, 

sind sinnvoll, zweckmäßig und erforderlich. 

Im folgenden werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie in einzelnen Bereichen Wassersparmaßnahmen 

ausgestaltet werden können. Die Aufstellung ist exemplarisch und 

erweiterbar. 

3.8.1 Wasserversorgungsunternehmen 

• Rohrnetze auf tatsächliche, echte Wasserverluste überprüfen und ggf. 

reparieren. 

• Laufbrunnen durch Kreislaufbetrieb ersetzen. 

• Für Zwecke ohne Trinkwasserqualität Oberflächenwasser benutzen (z.B. für 

Straßen-, Kläranlagenreinigung, Kanalnetzspülung). 

• Degressive Wassergebühren für Großabnehmer abschaffen, ggf. progressive 

Wassergebühren einführen. 

3.8.2 Industrie und verarbeitendes Gewerbe 

• Wasser für Nicht-Trinkwasserzwecke durch Oberflächenwasser ersetzen und 

wenn möglich Regenwasser nutzen. 



84


• Wassersparende Technologien in Produktion und Betrieb einsetzen, jedoch 

dabei Gewässergefährdung oder eine Verunreinigung vermeiden. 

• Eigene Aufbereitung von Prozesswässern (Wasserrecycling) und wieder 

Einbringung in den internen Prozesskreislauf. 

3.8.3 Landwirtschaft 

• Durch pflanzenbedarfs- und zeitgerechte Bewässerung Auswaschung von 

Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln vermeiden. 

• Flüssigmistverfahren durch Festmistverfahren ersetzen. 

• Nutzung von Regenwasser zu Brauchwasserzwecken im landwirtschaftlichen 

Betrieb 

3.8.4 Haushaltsbereich 

Der Wasserspareffekt wird auf rund 20 l/Ed geschätzt. Folgende Maßnahmen bieten 

sich im häuslichen Bereich an: 

• Verbrauchsverhalten ändern (duschen statt baden, Wasch- und 

Geschirrspüler voll auslasten, Wasser bei der Körperreinigung nicht ungenutzt 

laufen lassen, undichte Armaturen reparieren, Rasen nur wenig und abends 

gießen) 

• Wassersparende Armaturen / Einrichtungen einsetzen (6l WC Spülkasten 

mit Unterbrechertaste und abgestimmten WC-Becken, Einhebelmischarmaturen, 

Thermostatarmaturen, Perlatoren, Durchflussbegrenzer, wassersparende 

Wasch- und Geschirrspülmaschinen, Körperformbadewannen). 

• Auto weniger oft waschen und dann in Waschanlage mit 

Waschwasserwiederverwendung. 

• Regenwasser zur Gartenbewässerung nutzen 

3.8.5 Öffentliche Einrichtungen, Hotel- und Gaststättengewerbe 

• Wassersparende Armaturen und Einrichtungen (vgl. Haushaltsbereich) 

• Urinale mit benutzungsabhängiger Steuerung einrichten oder nachrüsten, ggf. 

bei starker Frequentierung Trockenurinale einsetzen (z.B. Flughäfen). 

• In öffentlichen Bädern Selbstschlussarmaturen installieren. 

• In Hotels den Gast um Mithilfe bitten, dass unnötiges Waschen von Hand- und 

Badetüchern vermieden wird („Towel on the floor“-Regelung) 



85

Grundlagen der technischen Infrastruktur Regenwasserversickerung 

4 Regenwasserversickerung 

Abb. 43 - Unbefestigte Fläche, Quelle: LFU Bayern Abb. 44 - Befestigte Fläche, Quelle: LFU Bayern 

Verdunsten, Versickern und Abfließen - das sind die drei Möglichkeiten, die 

Niederschlag hat, wenn er auf den Boden fällt. Auf natürlichen, unbefestigten, 

bewachsenen Flächen verdunsten nahezu zwei Drittel des Niederschlagswassers. 

Etwa ein Viertel versickert im Untergrund, wird bei der Bodenpassage gereinigt und 

trägt zur Grundwasserneubildung bei. Nur ein kleiner Teil des gefallenen Regens 

fließt oberflächig ab. 

Durch die fortschreitende Bebauung werden zunehmend Flächen befestigt oder 

versiegelt, so dass deutlich weniger Niederschlagswasser verdunsten oder im 

Boden versickern kann. Der weitaus größte Anteil fließt auf der befestigten 

Oberfläche ab. 

Die lange Zeit gängige Vorgehensweise der Siedlungsentwässerung, Niederschlagswasser 

einfach abzuleiten, hat zu immer größeren Wassermengen in der 

Kanalisation und in Kläranlagen geführt und damit zu steigenden Bau-, Materialund 

Betriebskosten und somit auch zur Gebührenerhöhung für den Bürger. Aus 

heutiger Sicht ist deshalb ein "naturnaher" Umgang mit Regenwasser anzustreben, 

um das natürliche Gleichgewicht des Wasserkreislaufs möglichst wenig zu 

beeinträchtigen und die Investitions- und Betriebskosten der Kommunen so gering 

wie möglich zu halten. Was letzten Endes auch dem Bürger wieder zu Gute kommt. 

86 




Die zentralen Ziele der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung sind: 

• Förderung der Verdunstung 

• Erhöhung der Versickerung 

• Verringerung des Oberflächenabflusses 

Die Grundwasserneubildung ist ein wichtiger Beitrag zur Vermeidung von 

Überschwemmungen und Kanalüberlastungen. Diesem Aspekt kommt bei der 

erwarteten Zunahme von Starkregenereignissen durch die Klimaänderung 

besondere Bedeutung zu. Selbstverständlich ist eine gesicherte Entwässerung von 

Siedlungsflächen zu gewährleisten. Ebenso sind nachteilige Auswirkungen, wie der 

Eintrag von Schadstoffen ins Grundwasser durch Versickerung von stark 

verschmutztem Niederschlagswasser, zu verhindern. Deshalb erfordert auch der 

Umgang mit Regenwasser eine angemessene Sorgfalt. Für einen naturnahen 

Umgang mit Regenwasser gibt es e Möglichkeiten: 

• (dezentrale) Rückhaltung 

• Versickerung 

• oberirdisches Sammeln 

• verzögerte Ableitung 

Auch die Nutzung von sauberem Regenwasser kann im privaten sowie im 

gewerblichen oder industriellen Bereich sinnvoll sein. 



87


Abb. 45 - Die wesentlichen Elemente der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung, Quelle: LFU Bayern 

4.1 Grundlagen 

4.1.1 Rechtsrahmen 

Das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) des Bundes trifft folgende Festsetzungen: 

§1a (2) „Jedermann ist verpflichtet, bei Maßnahmen, mit denen Einwirkungen auf ein 

Gewässer verbunden sein können, die nach den Umständen erforderliche Sorgfalt 

anzuwenden, um eine Verunreinigung des Wassers oder eine sonstige 

nachteilige Veränderung seiner Eigenschaften zu verhüten[...].“ 

§2 (1) „Eine Benutzung der Gewässer bedarf der behördlichen Erlaubnis (§ 7) oder 

Bewilligung (§ 8),[...]“ 

§6 (1) „Die Erlaubnis und die Bewilligung sind zu versagen, soweit von der 

beabsichtigten Benutzung eine Beeinträchtigung des Wohls der Allgemeinheit, 

insbesondere eine Gefährdung der öffentlichen Wasserversorgung, zu erwarten 

ist[...]“ 

§33 (2). „Die Länder können allgemein oder für einzelne Gebiete bestimmen, dass: 

Für das Einleiten von Niederschlagswasser in das Grundwasser zum Zweck seiner 

schadlosen Versickerung eine Erlaubnis nicht erforderlich ist.“ 



88


Das Hessische Wassergesetz (HWG) trifft auf das WHG aufbauend folgende 

Festsetzungen: 

§42 (1) „Abwasser im Sinne dieses Gesetzes ist [...] das von Niederschlägen aus 

dem Bereich von bebauten oder künstlich befestigten Flächen abfließende und 

gesammelte Wasser (Niederschlagswasser) sowie das sonstige zusammen mit 

Schmutzwasser 

Wasser[...].“ 

oder Niederschlagswasser in Abwasseranlagen abfließende 

§42 (3) „Abwasser, insbesondere Niederschlagswasser, soll von der Person, bei der 

es anfällt, verwertet werden, wenn wasserwirtschaftliche und gesundheitliche 

Belange nicht entgegenstehen. Niederschlagswasser soll darüber hinaus in 

geeigneten Fällen versickert werden. Die Gemeinden können durch Satzung 

regeln, dass im Gemeindegebiet oder in Teilen davon Anlagen zum Sammeln oder 

Verwenden von Niederschlagswasser oder zum Verwenden von Grauwasser 

vorgeschrieben werden[...]“ 

Gemäß einem Erlass des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und 

Bundesangelegenheiten vom 02.05.1994 ist die Versickerung erlaubnisfrei, wenn es 

sich um nicht schädliches verunreinigtes Niederschlagswasser handelt. Als nicht 

schädlich verunreinigtes Niederschlagswasser gilt aus qualitativer Sicht 

Niederschlagswasser von Dach-, Terrassen- und Hofflächen von zu 

Wohnzwecken genutzten Grundstücken. Ein Anschluss darüber hinausgehender 

Flächen, z.B. potentiell stark verschmutzter Abflüsse von Straßen, Parkplätzen usw., 

ist erlaubnispflichtig und ohne vorgeschaltete Reinigungsstufe unzulässig. Die 

Behörde hat hierzu einen Anforderungskatalog entworfen. 

Die Kommunen können über die Bauleitplanung (Flächennutzungsplan bzw. 

Bebauungsplan) und kommunale Satzungen lokale Regelungen festlegen. 

Tabelle 16 - Qualitative Bewertung von Flächenabläufen und deren Versickerung nach DWA-A 138 (2008) 

Flächenart Qualitative Bewertung 

Gründächer, Wiesen und Kulturland mit 

möglichem Abfluss in das Entwässerungssystem 



89


Dachflächen, Terrassen in Wohn und 

vergleichbaren Gewerbegebieten 

Rad und Gehwege in Wohngebieten 

Hofflächen und Parkplätze mit geringer 

Fluktuation 

Straßen < 15.000 Kfz 

Dachflächen in Industrie und Gewerbegebieten 

Start-, Lande- und Rollbahnen an Flugplätzen 

Parkplätze mit hoher Fluktuation 

Straßen > 15.000 Kfz 

Hofflächen und Straßen in Gewerbe- und 

Industriegebieten (hohe Verschmutzung) 

LKW-Park- und Abstellflächen, 

Flugzeugpositionsflächen 

unbedenklich 

(ohne Vorbehandlung) 

tolerierbar 

(nach Vorbehandlung) 

nicht tolerierbar 

(Einleitung ins Kanalnetz oder 

aufwendige Aufbereitung) 

4.1.2 Hydraulische und Wasserwirtschaftliche Grundlagen 

Die Grundlagen bilden für den Regenwasserablauf das Zeitbeiwertverfahren (ZBV) 

nach IMHOFF, das Sickergesetz nach DARCY bzw. der daraus abgeleitete kf-Wert 

des Bodens und die statistischen Regendaten des Planungsgebietes in Form von 

Regenspenden mit der Dauer D und der Häufigkeit n (rD(n)). 

4.1.3 Vorbehandlungsmethoden 

Die Qualität der Oberflächenabflüsse kann je nach Ausprägung der vorhandenen 

Oberflächen zu schlecht sein, um sie ohne Vorbehandlung in das Grundwasser 

versickern zu können. Daher ist eine geeignete Vorbehandlungsmethode 

auszuwählen, die der Versickerung vorgeschaltet wird oder in diese integriert ist. 

Ähnlich zur Abwasseraufbereitung in Kläranlagen unterscheidet man in die 

physikalische Vorbehandlung (Sedimentation, Filterung) und die biologische 

Vorbehandlung (aerobe und anaerobe Verfahren). Hier eine Auswahl der 

Möglichkeiten: 

• Absetzschacht 

• Versickerungsschacht mit Schlammfang 

• Geotextiler Filtersack im Schacht 

• Leichtstoffabscheider 



90


• Wirbelabscheider 

• Regenklärbecken 

• Absetzteich 

• Vegetationspassage 

4.2 Anlagen zur Versickerung von Regenwasser 

4.2.1 Entsiegelung und durchlässige Befestigung 

Sofern sich geeignete Flächen zur Entsiegelung finden lassen, kann man diese 

durch Entfernung der Einbauten wieder in den natürlichen Zustand zurückführen. 

Benötigt man weiterhin die Vorteile von befestigten Flächen (z.B. Garagenzufahrt, 

Parkplätze) so lässt sich eine durchlässige Befestigung installieren (z.B. 

Rassengittersteine, großfugiges Pflaster). Eine Abflussverzögerung und die 

Erhöhung der Verdunstung lassen sich durch Grün- und Einstaudächer erreichen. 

4.2.2 Flächenversickerung 

Die Regenabflüsse werden auf eine gut 

durchlässige Fläche geleitet, auf der sie 

versickern. Eine Zwischenspeicherung gibt es 

nicht. Es muss genügend ebene Freifläche zur 

Verfügung stehen und der Boden eine gute bis 

sehr gute Wasserdurchlässigkeit aufweisen. 

Der Grundwasserflurabstand muss 

mindestens 1 m betragen, um den benötigten 

Abstand zwischen der Sohle der 

Versickerungsanlage und dem Grundwasser 

zu gewährleisten. Durchlässige Befestigungen 

zählen seit DWA-A 138 (2005) nicht mehr zur 

Flächenversickerung aufgrund ihres Alterungsprozesses 

und der damit einhergehenden 

Verschlechterung der Sickerungsleistung. 

Bemessung: 

Abb. 46 - Flächenversickerung, Quelle: 

Emscher-Regen.de 



91


Formel 36 - Berechnung der abflussrelevanten Fläche AU 

AU = AE ⋅ ψm Einzugsgebietsfläche [m e ] 

AE 

ψm 

Abflussbeiwert [-] (wie viel wird direkt von der Fläche AE abgeleitet) 

Formel 37 - Berechnung der benötigten Versickerungsfläche As 

A S = 

kf 

A u 

k f ⋅ 10 7 

2⋅ r D(n ) 

−1 

Au= angeschlossene undurchlässige Fläche 

Durchlässigkeitsbeiwert des vorhandenen Bodens [m/s] 

rD(n) Maßgebende Regenspende [l/s⋅ha] (z.B. KOSTRA) 

4.2.3 Muldenversickerung 

In Mulden wird das Wasser vorübergehend gespeichert. Die Versickerungsrate 

kann somit niedriger als der Niederschlagszufluss sein. Die Mulden sind leicht 

anzulegen, haben eine geringe Einstautiefe und sind somit vielfältig nutzbar. Zum 

Einsatz kommen sie in wirtschaftlich ungenutzten Grünflächen oder auch in 

Seitenräumen von Fuß- und Radwegen. Oftmals wird die maximale Tiefe auf 30 cm 

festgelegt. Dieses Maß hat sich bewährt, um einen Dauerstau zu vermeiden und aus 

Sicherheitsgrünen (Absturz- und Ertrinkungsgefahr minimieren). 

Abb. 47 - Prinzip der Muldenversickerung, Quelle: wuerzburg.de 

Bemessung: 

Formel 38 - Berechnung des Speichervolumens V 

V = ( AU + AS)⋅10 −7 ⋅ rD(n ) − AS ⋅ k ⎡ 

⎤ f 

⎢ 

⎥ ⋅ D⋅ 60⋅ f Z 

⎣ 

2 ⎦ 



92


D Dauer des Bemessungsregens in Minuten 

Zuschlagsfaktor gem. DWA-A 117 (Bemessung von Regenrückhalteräumen) 

fZ 

AS 

Versickerungsfläche (vorzugeben, Faustformel AS = 0,1 bis 0,2 ⋅ AU) 

Die Bemessung wird für die Häufigkeit n = 0,2/a durchgeführt (Reinold’sche 

Regendaten rD(n)=r15(1) ⋅ ϕD(0,2), bei ϕD(0,2) = 42,8 nach ATV-A 118). Die Regendauer 

D ist zunächst unbekannt. Es gilt die Annahme, dass das hydraulische Gefälle Ihy= 

konstant Ist. 

Formel 39 - Berechnung des maximalen Speichervolumens Vs 

VS = 2,57⋅ 10 −4 ⋅ ( AU + AS)⋅r15(1) ⋅ D 

⎡ 

⎤ 

⎣ 

⎢ 

D + 9⎦ 

⎥ − AS ⋅ D⋅ 60⋅ k f 

2 

Formel 40 - Berechnung der Bemessungsregendauer (Bedingung dVS/dT = 0) 

D = 3,85⋅ 10−5 ⋅ (A U + A S )⋅ r 15(1) 

A S ⋅ k f 

2 

− 9 

4.2.4 Rigolen- und Rohrrigolenversickerung 

Eine Rigole ist ein unterirdischer 

Speicher, dem das abfließende Regenwasser 

zugeleitet wird und aus dem es 

nach und nach in den Untergrund 

versickert. Man unterscheidet zwischen 

Kies-, Lava- oder Kunststoffrigolen. 

Letztere verringern durch ihr großes 

Speichervolumen den notwendigen Bodenaushub. 

Das Speichervolumen lässt sich 

auch durch das Durchziehen eines Sickerrohres 

vergrößern, man spricht dann von 

Rohrrigolen. Die Berechnung lehnt sich an 

die der Muldenversickerung an. 

Bemessung: 

Abb. 48 - Kunststoffrigolen, Quelle: emscherregen.de 



93


Formel 41 - Berechnung des notwendigen Speichervolumens VR 

VR = AU ⋅ 10 −7 ⋅ rD(n ) − bR + h ⎛ ⎞ R 

⎜ ⎟ ⋅ lR ⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k ⎡ 

⎤ f 

⎢ 

⎥ ⋅ D⋅ 60⋅ fZ bzw. VR = bR ⋅ hR ⋅ lR ⋅ s 

⎣ 

2 ⎦ 

bR Breite der Rigole [m] 

hR Höhe der Rigole [m] 

lR Länge der Rigole [m] 

s Speicherkoeffizient (Poren-/Rohranteil der Füllung) 

Bei der Rigolenversickerung ist s der Porenanteil des Füllmaterials, bei der 

Rohrrigolenversickerung entspricht s dem für die Speicherung nutzbaren 

Querschnittsanteil aus Rohrquerschnitt und Porenanteil des umgebenden 

Füllmaterials. 

Unter Vorgabe des Querschnittes des Rigolenprofils ergibt sich die Länge l der 

Rigole wie folgt: 

Formel 42 - berechnung der (Rohr-)Rigolenlänge l 

l R = 

AU ⋅ 10 −7 ⋅ rD(n ) 

bR ⋅ hR ⋅ s 

+ bR + 

D⋅ 60⋅ f Z 

h ⎛ ⎞ R 

⎜ ⎟ ⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k f 

2 

Unter Verwendung der Reinhold’schen Regendaten ergibt sich: 

Formel 43 - Berechnung der (Rohr-)Rigolenlänge unter Verwendung der Reinhold'schen Regendaten 

2,57⋅ 10 

lR = 

−4 ⋅ AU ⋅ r15(1)⋅ D 

D + 9 

bR ⋅ hR ⋅ s + bR + h ⎛ ⎞ R 

⎜ ⎟ ⋅ D⋅ 60⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k f 

2 

Die Dauer des Bemessungsregens D berechnet sich dann wie folgt: 

Formel 44 - Bemessung der Dauer des Bemessungsregens D (Bedingung dVS/dT = 0) 

D = 

9⋅ bR ⋅ hR ⋅ s 

bR + h ⎛ ⎞ 

⎜ ⎟ ⋅ 60⋅ 

⎝ 2⎠ 

k f 

2 

4.2.5 Mulden-Rigolen-Versickerung 

Die Mulden-Rigolen-Versickerung kombiniert die Vorteile der Mulde mit denen einer 

Rigole. In die Mulde wird das Regenwasser oberirdisch zugeleitet. Die unterirdische 

Rigole vergrößert das Zwischenspeichervermögen der Anlage und sorgt dafür, 



94


dass die Mulde nicht übermäßig lange eingestaut ist und dauerhaft funktionstüchtig 

bleibt. 

Die Mulden-Rigolen-Versickerung ist ein geeignetes Verfahren, wenn nur begrenzt 

Freifläche zur Verfügung stehen oder der Boden nur eine mittlere 

Wasserdurchlässigkeit aufweist. 

Abb. 49 - Querschnitt einer Mulden-Rigolen-Versickerungsanlage, Quelle: emscher-regen.de 

Bemessung: 

Die Bemessung der Mulde ergibt sich aus Formel 38. Das Mulden-Rigolen-Element 

wird wie folgt berechnet: 

Formel 45 - Berechnung des Speichervolumens VMR des Mulden-Rigolen-Elements 

VMR = ( AU + AS,M )⋅10 −7 ⋅ rD(n ) − bR + h ⎛ ⎞ 

⎜ ⎟ ⋅ lMR ⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k ⎡ 

⎤ f 

⎢ 

⎥ ⋅ D⋅ 60⋅ f Z 

⎣ 

2 ⎦ 

AS,M Versickerungsfläche der Mulde (geschätzt) 

Unter Verwendung der Reinhold’schen Regendaten ergibt sich die Länge des 

Mulden-Rigolen-Elements wie folgt: 

Formel 46 - Berechnung der Länge lMR des Mulden-Rigolen-Elements unter Verwendung der 

Reinhold'schen Regendaten 

2,57⋅ 10 

lMR = 

−4 ⋅ ( AU + AS)⋅r15(1)⋅ D 

D + 9 

bMR ⋅ hMR ⋅ s + bMR + h ⎛ ⎞ MR 

⎜ ⎟ ⋅ D⋅ 60⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k f 

2 

Die Dauer des Bemessungsregens D berechnet sich dann wie folgt: 



95


Formel 47 - Bemessung der Dauer des Bemessungsregens D (Bedingung dVS/dT = 0) 

D = 

9⋅ bMR ⋅ hMR ⋅ s 

bMR + h ⎛ ⎞ 

⎜ ⎟ ⋅ 60⋅ 

⎝ 2 ⎠ 

k f 

2 

Reicht die Versickerungsleistung nicht aus, so können einzelne Mulden-Rigolen- 

Elemente zu einem Mulden-Rigolen-System verknüpft werden. Dieses System 

kann mit einem Vorfluter oder einer leistungsfähigen Versickerungsanlage 

verbunden werden. 

Abb. 50 - Mulden-Rigolen-System, Quelle ECKHARDT SiWaWi 1, HSRM 

Die Dimensionierung erfolgt in zwei Schritten: 

1. Vordimensionierung 

• Die Mulde wird mit der bekannten Formel berechnet. 

• Für die Rigole wird ein Drosselabfluss in Abhängigkeit der Infiltrationsrate 

(Exfiltratons aus der Rigole wird vernachlässigt) festgelegt. 

• Das Rigolenvolumen berechnet sich wie folgt: 

Formel 48 - Berechnung des Rigolenvolumens VR in einem Mulden-Rigolen-System 

o VR = ( AU + AS,M )⋅10 −7 ⋅ rD(n ) ⋅ D⋅ 60 −( Qdr + Qex)⋅D⋅ 60 

1000 

• Die Bemessungsregendauer D berechnet sich wie bekannt. 

2. Nachweis der Leistungsfähigkeit 

• Da es sich um ein komplexes mathematisches System handelt bietet es sich 

an die Beurteilung der Leistungsfähigkeit von EDV-Systemen durchführen zu 



96


lassen. Bekannte Softwarepakete sind HYSTEM-EXTRAN, MURISIM und 

KOSIM. 

4.2.6 Weitere Verfahren 

Neben den ausführlich dargestellten Verfahren gibt es noch weitere Verfahren der 

Regenwasserversickerung. Sie sind in der Regel Abwandlungen der standardisierten 

Methoden und finden unter besonderen planerischen Bedingungen Anwendung (z.B. 

geringes Flächenangebot, besondere Ansprüche an die Garten- und 

Landschaftsgestaltung, schlechte Versickerungsleistungsfähigkeit des Bodens uvm.). 

4.2.6.1 Schachtversickerung 

• Das anfallende Niederschlagswasser wird in einen Sammelschacht geleitet, 

staut sich dort auf und wird verzögert an den Untergrund abgegeben. 

• Der Schacht wird so bemessen, dass er zwischenspeichern kann wenn die 

Versickerungsrate kleiner als der Niederschlagszufluss ist. 

• Es wird direkt in die sickerfähige Schicht infiltriert. 

• Es findet eine sehr punktuelle Einleitung ins Grundwasser statt, es ist ein 

besonderes Augenmerk auf die Qualität des Niederschlagswassers zu legen 

aufgrund der schlechten Reinigungsleistung des Systems. 

• Die Bemessung erfolgt nach ATV-A 138 

Abb. 51 - Querschnitt einer Schachtversickerungsanlage, Quelle: bz.it 



97


4.2.6.2 Rohrversickerung 

• Die Versickerung erfolgt durch perforierte Sickerrohre in die das 

Niederschlagswasser geleitet wird. 

• Im Sickerrohr und dem angrenzenden Filterkies wird das Wasser 

zwischengespeichert und nach und nach ans Erdreich abgegeben 

• Es findet nur geringfügig eine Reinigungsleistung statt 

• Rohr und Rigolenversickerung können gut kombiniert werden. 

Abb. 52 - Querschnitt einer Rohrversickerungsanlage, Quelle bz.it 

4.2.6.3 Beckenversickerung 

• Es findet eine flächenförmige Versickerung über die belebte Bodenschicht 

statt, daher hat diese Versickerungsart eine biologische 

Reinigungsfähigkeit. 

• Es wird entweder über eine feinkörnige Deckschicht oder direkt in die 

sicherfähige Schicht versickert. 

• Der Zulauf erfolgt oberflächlich durch Rinnen oder unterirdisch durch Rohre 

• Das Becken sollte mit einem Notüberlauf versehen sein. 

• Es findet ein Rückhalt von ungelösten Stoffen statt (Filtration), ggf. ist ein Ölund 

Benzinabscheider zu installieren. 

• Integriert man Absetzzonen und -becken lässt sich die Reinigungsleistung 

weiter erhöhen. 



98

Grundlagen der technischen Infrastruktur Ausblick 

Abb. 53 - Querschnitt einer Beckenversickerungsanlage, Quelle: bz.it 

4.2.6.4 Retentionsraumversickerung 

• Die Retention und die Filterung geschehen über eine Kombination aus 

abgedichtetem Teich und einem anschließenden Überlauf mit 

Versickerungsstreifen. 

• Die Anlage hat eine sehr hohe Reinigungsleistung, weil gelöste und ungelöste 

Stoffe im Ökosystem des Sees abgebaut werden können. 

• Außerdem findet eine weitere Reinigung durch die belebte Bodenschicht im 

Versickerungsstreifen (Mulde) statt. 

• Eine optisch ansprechende Gestaltung zur Integration in die 

(Garten)Landschaft gut möglich. 

5 Ausblick 

Die Qualität unserer Gewässer hängt maßgeblich von unserem Umgang mit Ihnen 

ab. Die meisten Schadstoffe sind anthropogener Natur, im Besonderen die, deren 

gesundheitliche Wirkungen bisher kaum abschätzbar sind. Durch immer schärfere 

legislative Maßnahmen muss versucht werden, die negative Beeinträchtigung der 

aquatischen Flora und Fauna zu verhindern oder zumindest weitreichend 

einzuschränken. Hierbei sind auch Ländergrenzen zu überwinden. Die Europäische 

Union hat mit der Einführung der EG-Wasserrahmenrichtlinie die ersten Grundsteine 

hierfür gelegt. 



99


Es ist notwendig, dass Entwicklungs- und Schwellenländer frühzeitig eigene 

Schutzprogramme aufsetzen und in internationale Kooperationen integriert werden. 

Hier ist der Bedarf an sauberem Trinkwasser sehr hoch, während das 

Wasserdargebot besonders in ariden Zonen besonders gering ist. Es muss ein 

Wissenstransfer auf internationaler Ebene stattfinden, damit der Naturschutz 

außerhalb der entwickelten Staaten nicht auf der Strecke bleibt. Die 

Wasserbeschaffung wird in den 

kommenden Jahren weiter an 

Bedeutung gewinnen und gegebenenfalls 

zu gewalttätigen 

Konflikten führen (z.B. Nil Anrainerstaaten, 

Israel und Palästina). 

Die Auswirkungen des 

Klimawandels werden diese 

Konflikte zunehmend verschärfen 

- dies auch außerhalb von 

Trockenzonen. 

Abb. 54 - Wasserverschmutzung in Jakarta, Quelle: 

http://www.dw-world.de/ 

Da wir vollkommen saubere Gewässerkörper nicht erreichen können, es durch die 

naturbedingten Gegebenheiten kaum trinkwasserqualitätskonformes Grundwasser 

gibt und die Schadstoffe immer komplexer werden, werden die Wasseraufbereitungstechniken 

auch in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen. Besonders 

die bisher wenig erforschten Schadstoffe bedürfen der Weiter- und Neuentwicklung 

von Aufbereitungsverfahren. Als aktuelles Beispiel hierfür ist die Diskussion um die 

Uranwerte im Trinkwasser zu nennen. Zu Eliminierung dieses Schwermetalls 

befindet sich derzeit eine neue Technik im Teststadium (Biokeramik, 

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf). Die Einführung eines Uran Grenzwertes 

in die TrinkwV wird derzeit diskutiert. Außerdem wird über Nanotechnologien 

geforscht, wie z.B. Membranen mit Nanopartikeln oder Nanoporen. Hier müssen 

Vorteile und Risiken noch ermittelt werden (z.B. Aufnahme kleinster Teile in den 

Blutkreislauf). Um die menschliche Gesundheit vor Beeinträchtigungen zu schützen, 

ist somit das Verschärfen der Trinkwasserqualitätsanforderungen unumgänglich. 

Nur so bestehen Anreize die Forschung voran zu treiben. 



100


Analog zum Thema Gewässergüte sind auch hier Entwicklungs- und 

Schwellenländer zu unterstützen. Ein Beispiel hierfür ist das ecosan Projekt der 

Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ). Es betrachtet menschliche 

Ausscheidungen und häusliche Abwässer als Wertstoffe, die zurück gewonnen, 

wenn nötig behandelt und schließlich wiederverwertet werden können. Nur durch 

solche Projekte lassen sich die Wasserprobleme der dritten Welt lösen oder 

zumindest verbessern. 

Abb. 55 - ecosan Wassermanagement, Quelle: absoluteastronomy.com 

Als letzter wichtiger Punkt ist die Steigerung der Energieeffizienz der Wasserwerke 

und der Wasserverteilung zu nennen. Energetisch aufwändige Verfahrens- und 

Verteilungsschritte sollten nach Möglichkeit durch moderne energiesparende ersetzt 

werden. Der restliche Energiebedarf sollte durch (selbst produzierte) erneuerbare 

Energien abgedeckt werden (z.B. Photovoltaik oder Wasserkraft). 

Die neuen Konzepte der Siedlungsentwässerung sind zu fördern und auszubauen. 

Die Wasserversorger sehen den Trend zum Wasserrecycling und der 

Regenwasserverwendung im Haushalt und in Betrieben kritisch. Es besteht ein 

Spannungsverhältnis zwischen ihrer wirtschaftlichen Tätigkeit und ihrer öffentlich 

rechtlichen Aufgabe, den nachhaltigen Umgang mit den Wasserressourcen zu 

fördern. Auch die Branchenverbände des Wasserhandwerks stehen den 

101 




Entwicklungen kritisch gegenüber, weil diese die wirtschaftliche Entwicklung ihrer 

Mitglieder gefährden. Hier sind auf legislativer Seite entsprechende Regulierungen 

zu treffen. Möglich wäre zum Beispiel der zwangsweise Bau von Versickerungs- und 

Regenwassernutzungsanlagen in Neubaugebieten. Dies natürlich nur unter der 

Vorraussetzung, dass dies ökologisch sinnvoll und technisch realisierbar ist. 

Besonders die Auswirkungen 

des Klimawandels müssen bei 

der Auslegung der Systeme 

berücksichtigt werden (z.B. 

Starkregenereignisse). Das 

Handwerk ist dazu angehalten 

selbst im Umweltsektor aktiv zu 

werden, um ausbleibende Einnahmen 

aus der „klassischen“ 

Siedlungsentwässerung wieder 

Abb. 56 – Oderhochwasser von 1997, Quelle: planet- 

kompensieren zu können 

wissen.de/ 

Im internationalen Kontext spielt die Verwendung von Regenwasser eine noch 

weiter reichende Rolle. In ariden Gebieten müssen die geringen Regenmengen 

aufgefangen, aufbereitet und in die Trinkwasserversorgung eingespeist werden, da 

anders eine ausreichende Versorgung nicht zu erreichen ist. Das 

Wassermanagement ist entsprechend neu zu strukturieren (vgl. ecosan). 

Internationale Entwicklungshilfe und Forschung können hier einen 

entscheidenden Beitrag leisten. 



102

Grundlagen der technischen Infrastruktur Quellen 

6 Quellen 

Kapitel 1 + 2 

N. DICHTL, Lecture Notes – Basics of Sanitary and Environemental Engineering, TU 

Braunschweig 

MUTSCHMANN U. STIMMELMAYR, Taschenbuch der Wasserversorgung 14. Auflage, 

Vieweg Verlag, 2007 

Sammelband WasserWirtschafts-Kurse, Entwässerungskonzepte, DWA, 2009 

H. ECKHARDT, Skript zur Vorlesung Umweltchemie, Hochschule RheinMain, 2008 

H. ECKHARDT, Skript zur Vorlesung Industrial Pollution Control, Hochschule 

RheinMain, 2009 

Internetressourcen (Stand 06.12.2009 14:48): 

http://de.wikipedia.org/wiki/Trophiesystem 

http://de.wikipedia.org/wiki/Ökosystem_See 

http://de.wikipedia.org/wiki/Stillgewässer 

http://de.wikipedia.org/wiki/Fließgewässer 

http://de.wikipedia.org/wiki/Trophie 

http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserkörper 

http://www.bafu.admin.ch/wasser/index.html?lang=de 

http://www.gesetze-im-internet.de/whg/index.html 

http://www.gesetze-im-internet.de/abwag/index.html 

http://www.lutter-leben.de/html/saprobienindex.html 

http://www.bmu.de/gewaesserschutz/downloads/doc/2804.php 

http://www.menschen-recht-wasser.de/ware-wasser/40_226_DEU_HTML.php 

http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache:y3STGBgp3oIJ:www.wasserallianzmuenchen.de/Dokumente/Keine%2520Privatisierung%2520der%2520Wasserversor 

gung.pdf+private+trinkwasserversorgung&hl=de&gl=de&sig=AFQjCNHpqyPBdHkjTj3 

Hr9gZxudv5-k3kg 

http://www.forum-ue.de/118.0.html 

http://www.meinepolitik.de/privwass.htm 

Kapitel 3 

MUTSCHMANN U. STIMMELMAYR, Taschenbuch der Wasserversorgung, 14. Auflage, 

Vieweg Verlag 2007 

W. MERKEL, Einführung in die Wasserversorgung, Universität Weimar, Rombach 

Druck- und Verlagshaus 2004 

W. GUJER, Siedlungswasserwirtschaft, 3.Auflage, Springer Verlag, 2007 



103


W. URBAN, Skript zur den Vorlesungen Wasserversorgung A und Wassergüte und 

Wasserversorgungstechnik, Institut WAR TU Darmstadt, 2009 

W. URBAN, Skript zu den Vorlesungen Wasserversorgung B und Trinkwassergüte 

und Wasseraufbereitungstechnik, Institut WAR TU Darmstadt, 2009 

H. ECKHARDT, Skripte zur Vorlesung Siedlungswasserwirtschaft 1 + 2, Hochschule 



http://www.menschen-recht-wasser.de/ware-wasser/40_226_DEU_HTML.php 

http://www.wasserallianzmuenchen.de/Dokumente/Keine%20Privatisierung%20der%20Wasserversorgung.pd 

f 

http://www.der-brunnen.de/wasser/brunnenarten/brunnenartneu.htm 

http://www.landwirtschaftskammer.de/oberberg/wasserkooperation/bilder/wsgwiehltalsperre.gif 

http://www.stua-he.nrw.de/projekte/aktuell/mehr/wsg.htm 

http://www.lfu.bayern.de/wasser/fachinformationen/lebensraum_see/pic/fruehjahrszir 

kulation_gr.jpg 

http://www.ifw-dortmund.de/3_gwa_d.htm 

http://www.hansgrohe.de/de_de/99453.htm 

http://www.trinkwasser.ch/dt/html/bildergallerie/frameset.htm?pages/wasserbilanz.ht 

m~RightFrame 

http://www.forum-ue.de/118.0.html 

http://www.meinepolitik.de/privwass.htm 

http://www.der-brunnen.de/wasser/brunnenarten/brunnenart4.jpg 

http://www.wahnbach.de/fileadmin/bilder/Karten_und_Grafiken/Bildkorrektur/Grafik_S 

chnitt_A-A.jpg 

http://www.kircheundgesellschaft.de/umweltreferat/documents/meyer_trinkwasserver 

sorgung.pdf 

http://www.oekosystem-erde.de/html/wasser.html 

http://www.aee.at/publikationen/zeitung/2007-03/images/08_1.gif 

http://www.filter-sachsen.de/aktivkohle-modell1.jpg 

http://www.smoke8.net/tapini/images/quellfassung.gif 

http://www.wwa-ho.bayern.de/umwelttipps/hausbesitzer/index.htm 

http://www.tzw.de/ 

http://www.bauwerk-verlag.de/baulexikon/index.shtml?F_List.htm 

http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/dj212_01.htm 

http://www.der-brunnen.de/wasser/faellung/faell3.gif 

http://www2.ingolstadt.de/media/custom/1271_531_1_r.JPG 

http://www.geo.tu-freiberg.de/~merkel/uran_index.htm 

http://www.hamburg.de/contentblob/151934/data/neu-grundriss-wsg-484-324.jpg 

http://www.lw-online.de/trinkw_auf_fluss.html 

http://de.wikipedia.org/wiki/Membranfilter 

http://de.wikipedia.org/wiki/Belebtes_Wasser 

http://www.test.de/themen/umwelt-energie/test/-Physikalische- 

Wasserbehandler/16891/16891/ 

http://www.elektronikinfo.de/magnete/wasserenthaertung.htm 



104


http://www.judowasseraufbereitung.de/judo/DE/Themen/Eigenwasserversorgung/Wasseraufbereitun 

gAuto.php 

http://www.gwup.org/infos/themen-nach-gebiet/87-Paratechnologien/79wasserbehandlung 

http://de.wikipedia.org/wiki/Moody-Diagramm 

http://www.ruf-baustoffe.de/uploads/pics/betonrohr_05.jpg 

http://view.stern.de/de/picture/Wasser-Rohr-farbkontrast-WasserRohre-Blau-Natur- 

530187.html 

http://www.fzd.de/db/Cms?pNid=head&pOid=13453 

http://www.waterquality.de/ 

Kapitel 4 

DWA Regelwerk Arbeitsblatt DWA-A 138 Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur 

Versickerung von Niederschlagswasser, DWA, 2005 

DWA Kommentar zum DWA-Regelwerk Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur 

Versickerung von Niederschlagswasser, GROTEHUSMANN u. HARMS, DWA, 2008 

W. GEIGER U. H. DREISEITL, Neue Wege für das Regenwasser, Oldenbourg Verlag 

1995 

H. ECKHARDT U. P. GUCKELSBERGER, Skript zur Vorlesung Betrieb und Sanierung, 

Hochschule RheinMain, 2007 

H. ECKHARDT, Skripte zur Vorlesung Siedlungswasserwirtschaft 1, Hochschule 



http://www.lfu.bayern.de/wasser/fachinformationen/niederschlagswasser_naturnaher 

_umgang/index.htm 

http://regenwasserversickerung.intewa.de/index-regenwasserversickerung.php 

http://www.wuerzburg.de/media/www.wuerzburg.de/media/med_13653/18932_mulde 

nversickerung.jpg 

http://emscher-regen.de/ 

http://www.provincia.bz.it/umweltagentur/images/Seite17_schachtversickerung.png 

http://www.gtz.de/de/themen/8524.htm 

Kapitel 5 


http://www.dw-world.de/image/0,,2175047_4,00.jpg 

http://image.absoluteastronomy.com/images/encyclopediaimages/g/gt/gtztechnologies-for-ecosan.jpghttp://www.planetwissen.de/natur_technik/fluesse_und_seen/oder/img/portraet_oder_schild_g.jpg 

http://www.umwelt.nrw.de/umwelt/umwelttechnologie/nano/index.php 

http://www.fzd.de/db/Cms?pNid=head&pOid=13453 



105

Grundlagen der technischen Infrastruktur Abbildungen 

http://www.gtz.de/en/themen/8524.htm 

7 Abbildungen 

ABB. 1 - WASSERBILANZ DER SCHWEIZ, QUELLE: TRINKWASSER.CH............................................................ 4 

ABB. 2 - FOLGEN DER BODENVERSIEGLUNG, QUELLE: FREISTAAT BAYERN.................................................. 5 

ABB. 3 - FRÜHJAHRSZIRKULATION UND SOMMERSTAGNATION, QUELLE: LFU BAYERN.................................. 7 

ABB. 4 - TROPHISCHER ZUSTAND, QUELLE: WIKIPEDIA ............................................................................... 7 

ABB. 5 - ÖKOLOGISCHE PARAMTER EINES FLUSSLAUFES WÄHREND DES SOMMERS, QUELLE: TU 

BRAUNSCHWEIG/DICHTL.................................................................................................................. 9 

ABB. 6 - ENTWICKLUNG DER PHOSPHORKONZENTRATION IN SCHWEIZER SEEN, QUELLE: BAFU SCHWEIZ.. 15 

ABB. 7 - WICHTIGE CHEM., MIKROBIOL. UND INDIKATIVE PARAMETER, QUELLE: INSTITUT WAR DARMSTADT23 

ABB. 8 - WASSERKREISLAUF, QUELLE: OEKOSYSTEM-ERDE.DE ................................................................. 24 

ABB. 9 - DIAGRAMM DER WASSERNUTZUNG NACH INSTITUT WAR DARMSTADT.......................................... 26 

ABB. 10 - REGIONALE VERTEILUNG DER WASSERFÖRDERUNG IN DER BRD, QUELLE :BGW....................... 27 

ABB. 11 – REGENWASSERNUTZUNGSANLAGE, QUELLE: AEE ARBEITSGEMEINSCHAFT ERNEUERBARE 

ENERGIEN AUSTRIA......................................................................................................................... 29 

ABB. 12 - HYDROLOGISCHE GRUNDBEGRIFFE II, QUELLE: STADTENTWICKLUNG BERLIN............................. 30 

ABB. 13 – K F-WERTE DER VERSCHIEDENEN STEIN- UND BODENARTEN, QUELLE: INTEWA.DE ...................... 32 

ABB. 14 - ABSENKUNGS- UND ENTNAHMEBEREICH UM EINEN BRUNNEN IM NATÜRLICHEN 

GRUNDWASSERSTROM, QUELLE: DIN 4049, TEIL 1, 1992 ............................................................... 33 

ABB. 15 – LUFTHEBEVERFAHREN UND SAUGBOHRVERFAHREN (1) SOWIE BOHRVERFAHREN MIT DIREKTER 

SPÜLSTROMRICHTUNG (2), QUELLE: DVGW W115 (2001).............................................................. 36 

ABB. 16 - AUFBAU EINES VERTIKALFILTERBRUNNENS, QUELLE MUTSCHMANN & STIMMELMAYR, 2007 

...................................................................................................................................................... 37 

ABB. 17 - DRAUFSICHT EINES HORIZONTALFILTERBRUNNENS, QUELLE: WAHNBACH.DE .............................. 39 

ABB. 18 - NATÜRLICHE UND KÜNSTLICHE GRUNDWASSERANREICHERUNG, QUELLE: DVGW, 2005 ............ 40 

ABB. 19 - KÜNSTLICHE GRUNDWASSERANREICHERUNG, QUELLE: IFW DORTMUND ................................... 41 

ABB. 20 - QUELLFASSUNG, QUELLE: GEMEINDE HÜTTEN SCHWEIZ ........................................................... 42 

ABB. 21 – WASSERSCHUTZZONEN (THEORETISCHES SCHEMA), QUELLE: HAMBURG.DE.............................. 44 

ABB. 22 - SYSTEMATISCHER ABLAUF DES FÄLLUNGS- UND FLOCKUNGSVORGANGS, QUELLE: DER- 

BRUNNEN.DE................................................................................................................................... 46 

ABB. 23 - BESTANDTEILE EINES GESCHLOSSENEN FILTERS, QUELLE: MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 

2007 .............................................................................................................................................. 48 

ABB. 24 - MEMBRANFILTERVERFAHREN, DRUCKBEREICHE UND PORENGRÖßEN, QUELLE: TZW.DE.............. 49 

ABB. 25 - PRINZIP DER UMKEHROSMOSE AM BEISPIEL DER MEERWASSERENTSALZUNG, QUELLE: GROMBACH, 

P. (2000) ....................................................................................................................................... 50 

ABB. 26 - AKTIVKOHLE UND DESSEN PORENSTRUKTUR, QUELLE: FILTER-SACHSEN.DE .............................. 51 

ABB. 27 - DIE DISSOZIATIONSFORMEN DER KOHLENSÄURE, QUELLE: W.URBAN, 2009 ............................ 53 

ABB. 28 - BEISPIEL FÜR EINE ENTEISUNG MIT EINER NACHGESCHALTETEN ENTMANGANUNG, QUELLE: JUDO- 

WASSERAUFBEREITUNG.DE.............................................................................................................. 55 

ABB. 29 - SCHEMA EINER SCHNELLENTKARBONISIERUNG, QUELLE MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 2007 

...................................................................................................................................................... 56 

ABB. 30 - VERFAHRENSSCHEMA ZUR TRINKWASSERAUFBEREITUNG VON DONAUWASSER (WW LAGENAU), 

QUELLE: LW-ONLINE.DE................................................................................................................... 59 

ABB. 31 - WASSERABGABEGANGLINIEN, QUELLE: MUTSCHMANN 2002 ................................................. 62 

ABB. 32 - BEISPIEL FÜR DIE TEILUNG EINES VERSORGUNGSGEBIETES IN DREI DRUCKZONEN, QUELLE: DVGW 

(2004)............................................................................................................................................ 65 

ABB. 33 - ZENTRAL-, GEGEN- UND DURCHLAUFBEHÄLTER, QUELLE: DVGW (2004).................................. 66 

ABB. 34 - FUNKTIONSPRINZIP EINER KOLBENPUMPE, QUELLE: GROMBACH 2000 ................................... 69 

ABB. 35 - AUFBAU EINER KREISELPUMPE MIT EINEM SPIRALGEHÄUSE, QUELLE: INSTITUT WAR DARMSTADT 

...................................................................................................................................................... 69 

ABB. 36 - KENNLINIE EINER KREISELPUMPE, QUELLE: INSTITUT WAR DARMSTADT.................................... 70 

ABB. 37 - DER OPTIMALE BETRIEBSPUNKT, QUELLE: INSTITUT WAR DARMSTADT...................................... 72 

ABB. 38 - MOODY-DIAGRAMM, QUELLE: INSTITUT WAR DARMSTADT........................................................ 76 

ABB. 39 - VERSORGUNGSNETZ NACH DVGW W 400-1, 2004 .................................................................. 77 

ABB. 40 - BAUARTEN VON ARMATUREN NACH DVGW W332 (2006) ......................................................... 82 



106

Grundlagen der technischen Infrastruktur Abbildungen 

ABB. 41 - PE ROHRE, QUELLE: VIEW.STERN.DE ABB. 42 - STAHLBTONROHRE, QUELLE: RUF- 

BAUSTOFFE.DE................................................................................................................................83 

ABB. 43 - UNBEFESTIGTE FLÄCHE, QUELLE: LFU BAYERN ABB. 44 - BEFESTIGTE FLÄCHE, QUELLE: LFU 

BAYERN.......................................................................................................................................... 86 

ABB. 45 - DIE WESENTLICHEN ELEMENTE DER NATURNAHEN REGENWASSERBEWIRTSCHAFTUNG, QUELLE: 

LFU BAYERN.................................................................................................................................. 88 

ABB. 46 - FLÄCHENVERSICKERUNG, QUELLE: EMSCHER-REGEN.DE .......................................................... 91 

ABB. 47 - PRINZIP DER MULDENVERSICKERUNG, QUELLE: WUERZBURG.DE............................................... 92 

ABB. 48 - KUNSTSTOFFRIGOLEN, QUELLE: EMSCHER-REGEN.DE ............................................................... 93 

ABB. 49 - QUERSCHNITT EINER MULDEN-RIGOLEN-VERSICKERUNGSANLAGE, QUELLE: EMSCHER-REGEN.DE 

...................................................................................................................................................... 95 

ABB. 50 - MULDEN-RIGOLEN-SYSTEM, QUELLE ECKHARDT SIWAWI 1, HSRM ...................................... 96 

ABB. 51 - QUERSCHNITT EINER SCHACHTVERSICKERUNGSANLAGE, QUELLE: BZ.IT.................................... 97 

ABB. 52 - QUERSCHNITT EINER ROHRVERSICKERUNGSANLAGE, QUELLE BZ.IT ........................................... 98 

ABB. 53 - QUERSCHNITT EINER BECKENVERSICKERUNGSANLAGE, QUELLE: BZ.IT....................................... 99 

ABB. 54 - WASSERVERSCHMUTZUNG IN JAKARTA, QUELLE: HTTP://WWW.DW-WORLD.DE/........................... 99 

ABB. 55 - ECOSAN WASSERMANAGEMENT, QUELLE: ABSOLUTEASTRONOMY.COM .................................... 101 

ABB. 56 – ODERHOCHWASSER VON 1997, QUELLE: PLANET-WISSEN.DE/................................................ 101 



107

Grundlagen der technischen Infrastruktur Tabellen 

8 Tabellen 

TABELLE 1 - MINIMALANFORDERUNGEN FÜR DIE EINLEITUNG VON KOMMUNALEM ABWASSER, QUELLE: ABWV 

(2009)............................................................................................................................................ 10 

TABELLE 2 - SCHADEINHEITEN JE STOFF-/GRUPPE, QUELLE: ABWAG........................................................ 10 

TABELLE 3 - GÜTEGLIEDERUNG VON FLIEßGEWÄSSERN NACH LAWA 1990................................................ 12 

TABELLE 4 - TROPHISCHER ZUSTAND EINES SEES, QUELLE: TU-BRAUNSCHWEIG / DICHTL ...................... 15 

TABELLE 5 - RECHTLICHE GRUNDLAGEN WASSERRECHT (EUROPA)........................................................... 18 

TABELLE 6 - ANTHROPOGENE UND GEOGENE STOFFE IM WASSERKREISLAUF ............................................. 19 

TABELLE 7 - ELEKTRISCHE LEITFÄHIGKEIT BESTIMMTER WÄSSER QUELLE: TUD WAR 2009...................... 21 

TABELLE 8 - HÄRTEBEREICHE AUS DEM WASCHMITTELGESETZ WRMG 2007 UND °DH VERGLEICHSWERTE 22 

TABELLE 9 - POROSITÄT UND DURCHFLUSSWIRKSAMER HOHLRAUMANTEIL VON NATÜRLICH VORKOMMENDEN 

LOCKERGESTEINEN NACH MUTSCHMANN&STIMMELMAYR 2007 ............................................... 32 

TABELLE 10 - ÜBERSICHT DER BOHRVERFAHREN...................................................................................... 35 

TABELLE 11 - EINWOHNER- UND VERBRAUCHERBEZOGENE MITTELWERTE UND SPITZENFKTOREN NACH 

DVGW W 410 ............................................................................................................................... 61 

TABELLE 12 - MINDESTDRUCK NACH ART DER BEBAUUNG, QUELLE: DVGW (2004) .................................. 65 

TABELLE 13 - FLUKTURIERENDE WASSERMENGE - TABELLENRECHNUNG (BEISPIEL) URBAN TUD ............ 67 

TABELLE 14 - TYPISCHE FLIEßGESCHWINDIGKEITEN IN ROHRLEITUNGEN, QUELLE: DICHTL TU- 

BRAUNSCHWEIG.............................................................................................................................. 77 

TABELLE 15 - BERECHNUNGSTABELLE FÜR DAS VERÄSTELUNGSSYSTEM NACH MARTZ ............................. 79 

TABELLE 16 - QUALITATIVE BEWERTUNG VON FLÄCHENABLÄUFEN UND DEREN VERSICKERUNG NACH DWA-A 

138 (2008)..................................................................................................................................... 89 



108

Grundlagen der technischen Infrastruktur Formeln 

9 Formeln 

FORMEL 1 - SAPROBIENINDEX .................................................................................................................. 13 

FORMEL 2 - EINFACHE WASSERHAUSHALTSGLEICHUNG ............................................................................ 24 

FORMEL 3 – ABFLUSSGLEICHUNG UND WASSERHAUSHALTSGLEICHUNG..................................................... 25 

FORMEL 4 - STRÖMUNGSGESETZ VON HENRY DARCY ........................................................................... 31 

FORMEL 5 - BERECHNUNG DER REYNOLDSZAHL (ÜBERGANG LAMINARE IN TURBOLENTE STRÖMUNG).......... 31 

FORMEL 6 - BERECHNUNG DES K F WERTES ABGELEITET AUS DARCY........................................................ 32 

FORMEL 7 - VERTIKALE FASSUNG, FREIES GRUNDWASSER........................................................................ 34 

FORMEL 8 - VERTIKALE FASUNG, GESPANNTES GRUNDWASSER ................................................................ 34 

FORMEL 9 - HORIZONTALE FASSUNG MIT SICKERLEITUNG, FREIES GRUNDWASSER .................................... 34 

FORMEL 10 - HORIZONTALE FASSUNG MIT SICKERLEISTUNG, GESPANNTES GRUNDWASSER ....................... 34 

FORMEL 11 - FASSUNGSVERMÖGEN BEI UNGESPANNTEM GRUNDWASSER.................................................. 34 

FORMEL 12 - BERECHNUNG DER SICKERWASSERMENGE S UND DER ÜBERDRUCKHÖHE Z........................... 41 

FORMEL 13 - TÄGLICHER DURSCHNITTSVERBRAUCH JE EINWOHNER ......................................................... 60 

FORMEL 14 - DURCHSCHNITTLICHER TAGESBEDARF ................................................................................. 63 

FORMEL 15 - MAXIMALER TAGESBEDARF.................................................................................................. 63 

FORMEL 16 - DURCHSCHNITTLICHER STUNDENBEDARF BEI DURCHSCHNITTLICHEM TAGESBEDARF.............. 63 

FORMEL 17 - MAXIMALER STUNDENBEDARF AM TAG DES GRÖßTEN WASSERBEDARFS................................ 63 

FORMEL 18 - STUNDENPROZENTWERT ..................................................................................................... 63 

FORMEL 19 - BERECHNUNG DES SPEICHERINHALTS (BEISPIEL) ................................................................. 67 

FORMEL 20 - BERECHNUNG DES SICHERHEITSVORRATES.......................................................................... 67 

FORMEL 21 - BERECHNUNG DER ANLAGENKENNLINIE................................................................................ 71 

FORMEL 22 - DRUCKHÖHENVERLUST NACH DARCY-WEISBACH............................................................. 71 

FORMEL 23 - EINZELVERLUSTE NACH DARCY-WEISBACH ..................................................................... 72 

FORMEL 24 - BERECHNUNG DES LEISTUNGSBEDARFS EINER PUMPE.......................................................... 73 

FORMEL 25 - VEREINFACHTE KONTINUITÄTSGLEICHUNG............................................................................ 74 

FORMEL 26 - UMGEKEHRT PROPORTIONALER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN FLIEßGESCHWINDIGKEIT UND 

STRÖMUNGSQUERSCHNITT.............................................................................................................. 74 

FORMEL 27 - BERNOULLI-GLEICHUNG ...................................................................................................... 74 

FORMEL 28 - PRANDTL-COLEBROOK-GLEICHUNG .............................................................................. 75 

FORMEL 29 - PRANDTL-COLEBROOK-GLEICHUNG FÜR DEN HYDRAULISCH RAUEN BEREICH.................. 75 

FORMEL 30 - GESETZ VON HAGEN-POISSEULLE.................................................................................. 75 

FORMEL 31 - BERECHNUNG DES METERMENGENWERTES.......................................................................... 78 

FORMEL 32 - MASSENBILANZ FÜR STRANGDURCHFLÜSSE, VERBRÄUCHE UND EINSPEISUNGEN................... 80 

FORMEL 33 - STRANGGLEICHUNG NACH DARCY-WEISBACH ................................................................. 81 

FORMEL 34 - MASCHENREGEL NACH BERNOULLI....................................................................................... 81 

FORMEL 35 - BERECHNUNG DER DURCHFLUSSKORREKTUR JE ITERATIONSSTUFE....................................... 81 

FORMEL 36 - BERECHNUNG DER ABFLUSSRELEVANTEN FLÄCHE AU ........................................................... 92 

FORMEL 37 - BERECHNUNG DER BENÖTIGTEN VERSICKERUNGSFLÄCHE A S ................................................ 92 

FORMEL 38 - BERECHNUNG DES SPEICHERVOLUMENS V........................................................................... 92 

FORMEL 39 - BERECHNUNG DES MAXIMALEN SPEICHERVOLUMENS V S........................................................ 93 

FORMEL 40 - BERECHNUNG DER BEMESSUNGSREGENDAUER (BEDINGUNG DVS/DT = 0) ............................ 93 

FORMEL 41 - BERECHNUNG DES NOTWENDIGEN SPEICHERVOLUMENS VR .................................................. 94 

FORMEL 42 - BERECHNUNG DER (ROHR-)RIGOLENLÄNGE L ....................................................................... 94 

FORMEL 43 - BERECHNUNG DER (ROHR-)RIGOLENLÄNGE UNTER VERWENDUNG DER REINHOLD'SCHEN 

REGENDATEN ................................................................................................................................. 94 

FORMEL 44 - BEMESSUNG DER DAUER DES BEMESSUNGSREGENS D (BEDINGUNG DVS/DT = 0)................. 94 

FORMEL 45 - BERECHNUNG DES SPEICHERVOLUMENS VMR DES MULDEN-RIGOLEN-ELEMENTS................... 95 



109

Grundlagen der technischen Infrastruktur Formeln 

FORMEL 46 - BERECHNUNG DER LÄNGE LMR DES MULDEN-RIGOLEN-ELEMENTS UNTER VERWENDUNG DER 

REINHOLD'SCHEN REGENDATEN ...................................................................................................... 95 

FORMEL 47 - BEMESSUNG DER DAUER DES BEMESSUNGSREGENS D (BEDINGUNG DVS/DT = 0)................. 96 

FORMEL 48 - BERECHNUNG DES RIGOLENVOLUMENS VR IN EINEM MULDEN-RIGOLEN-SYSTEM ................... 96 



110

GrundlTechnInfra T1.pdf - Hochschule RheinMain

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