Sustainable urban drainage systems (SUDS) can significantly reduce runoff from urban areas. However, their potential to mitigate acute river impacts of combined sewer overflows (CSO) is largely unknown. To close this gap, a novel coupled model approach was deployed that simulates the effect of realistic SUDS strategies, developed for an established city quarter, on acute oxygen depressions in the receiving river. Results show that for an average rainfall year the SUDS strategies reduce total runoff by 28% - 39% and peak runoff by 31% - 48%. Resulting relative reduction in total CSO volume ranges from 45% - 58%, exceeding annual runoff reduction from SUDS by a factor of 1.5. Negative impacts in the form of fish-critical dissolved oxygen (DO) conditions in the receiving river (<2 mg DO/L) can be completely prevented with the SUDS strategies for an average rainfall year. The realistic SUDS strategies were compared with a simpler simulation approach which consists in globally downscaling runoff from all impervious areas. It indicates that such a simple approach does not completely account for the positive effect of SUDS, underestimating CSO volumes for specific rain events by up to 13%. Accordingly, global downscaling is only recommended for preliminary planning purposes.

Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung können Probleme der versiegelten Stadt wie die Belastung urbaner Oberflächengewässer und städtische Hitzeinseln vermindern und gleichzeitig die biologische Vielfalt und die Freiraumqualität verbessern. Um dieses Potenzial gezielt einsetzen zu können, wurden im vorliegenden Leitfaden die Vorteile und der Aufwand dieser Maßnahmen konsequent quantitativ bewertet. Ausgehend von dieser Bewertung wurde im Rahmen von KURAS eine Methode entwickelt, die eine integrierte Planung von Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung für konkrete Stadtquartiere unterstützen kann. Sie verknüpft lokale Anforderungen mit der Maßnahmenbewertung, um geeignete und machbare Maßnahmen auszuwählen und im Stadtquartier zu platzieren. Neben Einzelmaßnahmen wurden in einem Planspiel auch durch die KURAS-Methode erstellte Maßnahmenkombinationen für zwei Berliner Stadtquartiere hinsichtlich ihrer Effekte quantitativ bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass eine gezielte Kombination von Maßnahmen über die Ebenen der Stadt hinweg - vom Gebäude über das Quartier bis zum Kanaleinzugsgebiet - die angestrebten Effekte für Umwelt und Bewohner deutlich erreicht.

Conventional sewer models such as SWMM or InfoWorks CS are widely used to analyse effects of relative runoff reduction or storage capacity increase on a global scale. However, the applied tools are usually insufficient for planning precise stormwater management strategies on city quarter scale. We propose a modelling approach that combines a 1D sewer model and a river water quality model with a detailed hydrological rainfall-runoff model that includes model components for a multitude of sustainable urban drainage systems (SUDS). The modelling approach is demonstrated to evaluate realistic measure combinations developed for a city quarter in Berlin, Germany. Results show that negative river impacts of combined sewer overflows (CSO), in our case fish-critical oxygen conditions, can be completely prevented with a set of adequate measures.

Facilitating and improving decision-making in urban stormwater management is a key goal of the interdisciplinary research project “Concepts for urban rainwater management, drainage and sewage systems” (KURAS). By reinstating a more natural hydrological cycle, by increasing infiltration, evapotranspiration and stormwater reuse at the building or neighborhood level, e.g. via green roofs, pervious surfaces, swales and artificial ponds, to name but a few, stormwater management has the potential not only to reduce flooding and river degradation but also to improve landscape and habitat quality, the urban climate and resource efficiency, to reduce costs, and to respond more flexibly to uncertain future conditions. These multiple potential benefits have been valuated in a systematic way, thus providing a quantitative and comparative assessment of the effects of the various approaches to stormwater management as a basis for decision-making. An important element is the stakeholder involvement in planning in order to expose interests, resolve conflicts and to discuss existing financial, legal, administrative and knowledge-related barriers to adapted urban stormwater management. For two representative neighborhoods in Berlin, Germany, alternative and realistic stormwater management scenarios have been developed based upon an analysis of the current state and evaluated using the effect indicators. Central actors for stormwater management in Berlin are collaborating with other stakeholders in the sample neighborhoods to formulate and prioritize goals regarding the selection of measures, to discuss the evaluation results and to develop transition strategies. The presentation will focus on this experience of stakeholder participation in the design of stormwater management systems on the neighborhood scale. It will present preliminary findings to be translated into recommendations for policy makers and practitioners.

Im Rahmen eines Planspiels wurden für ein Stadtquartier Kombinationen der Regenwasserbewirtschaftung erstellt und wissenschaftlich bewertet. Die verwendete Methode kombiniert dazu lokale Bedingungen (Problemlage, Machbarkeit von Maßnahmen und lokale Ziele) mit einer Bewertung von 27 Einzelmaßnahmen hinsichtlich ihrer vielfältigen Effekte. Die Ergebnisse zeigen zunächst, dass eine skalenübergreifende Kombination von Maßnahmen vom Gebäude bis zum Kanaleinzugsgebiet ein großes Potenzial für die Verbesserung der städtischen Umwelt (Gewässer und Biodiversität) und Lebensqualität (Stadtklima, Freiraumqualität, Nutzen auf Gebäudeebene) hat. Die verwendete Methode erwies sich als gut geeignet für die Auswahl effektorientierter (und machbarer) Maßnahmen und für deren gezielte Platzierung in Problemräumen. Die Erfahrungen zeigen aber auch, dass die Methode optimiert werden muss, um eine bestimmte Zielerreichung (z.B. Kostenrahmen oder Einleitbeschränkung) während der Planung zu berücksichtigen.

A total of 27 existing measures of stormwater management were studied across scales from building level (vegetated buildings, rainwater use) to city quarter level (infiltration, de-paving, artificial lakes and streams, decentralised treatment) and catchment level (centralised treatment, storage). For each measure, the same performance indicators were quantified based on literature, monitoring and simulation results regarding six potential benefits (water/energy saving potential, improvement of landscape quality, increase in biodiversity, reduced urban heat exposure, improvement of groundwater and surface water bodies), indirect resource use (life cycle assessment) and direct cost. Results show that each measure has its strengths and weaknesses. Thus, it is expected that different combinations of measures will lead to increased benefits for different locations/settings. The developed measurebenefit/cost-matrix may support the finding of such improved combinations and is currently tested in a research project regarding its potential for problem-oriented urban planning in Berlin, Germany.

Im Zusammenhang mit der Wasserqualität von Niederschlagsabflüssen wird seit einigen Jahren vermehrt die Rolle organischer Mikroverunreinigungen aus Baumaterialien diskutiert. Einer der bekanntesten Vertreter ist das Biozid Mecoprop, welches als Durchwurzelungsschutz in bitumenhaltigen Dachabdichtungen eingesetzt wird und die Qualität von Gewässern und Böden beeinträchtigt. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen einer einjährigen Messkampagne das Auswaschverhalten eines 18 Jahre alten Gründachs sowie zweier neuer, unbegrünter Versuchsdächer untersucht. Darüber hinaus wird der potenzielle Rückhalt von Mecoprop in einem Retentionsbodenfilter quantifiziert. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass Mecoprop auch nach vielen Jahren noch in relevanten Konzentrationen vom Gründach ausgewaschen wird (Mittelwert: 1,3 µg L-1). Im Regenabfluss von neuen, unbegrünten Bitumenbahnen wurden sogar 100fach höhere Konzentrationen festgestellt. Der Retentionsbodenfilter kann zwar mit einer Reinigungsleistung von 59% zu einer Reduktion der Frachten ins Gewässer beitragen. Eine wesentliche Verbesserung der Wasserqualität ließe sich aber vor allem durch den Verzicht auf mecoprophaltige Dachabdichtungen erreichen.

Der Regenwasserabfluss von versiegelten Flächen kann zu erheblichen Beeinträchtigungen von Flüssen und Seen führen. Durch das schnelle Ableiten des Regenwassers bleibt das positive Potenzial für die Stadtbevölkerung und die Umwelt zudem oft ungenutzt. Für eine nachhaltige Regenwasserbewirtschaftung stehen eine Vielzahl von Maßnahmen auf Gebäude-, Quartiers- und Kanaleinzugsgebietsebene zur Verfügung. Im laufenden BMBF-Projekt KURAS werden diese Maßnahmen hinsichtlich Ihrer stadträumlichen, klimatischen, ökologischen und ökonomischen Effekte umfassend untersucht. Daraus werden Empfehlungen für Planer und Behörden für den Umgang mit Regenwasser im städtischen Raum abgeleitet. Beispielhaft für den verfolgten Bewertungsansatz werden im vorliegenden Beitrag Indikatoren vorgestellt, mit denen die Maßnahmeneffekte auf drei ausgewählte Wirkungsbereiche (Biodiversität, Grundwasser und Oberflächengewässer) quantifiziert werden können. Erste Ergebnisse zeigen bereits, wie unterschiedlich Maßnahmen wirken können und wie wichtig die Berücksichtigung lokaler Schutz- und Entwicklungsziele bei der Maßnahmenauswahl ist. Aus der starken Streuung einzelner Bewertungsindikatoren kann zudem ein bedeutender Einfluss von Standortfaktoren und der konkreten Umsetzung einer Maßnahme abgeleitet werden, der bei der Planung ebenfalls berücksichtigt werden sollte.