Schlammmessung und Schlammvolumen Kontrolle in Regenbecken und Teichen (RRB & RKR)
Inhaltsverzeichnis
Allgemeiner Überblick
Regenbecken, auch Auffangbecken, Regenrückhaltebecken, Regenklärbecken, Regenwassersammelbecken, oder Regenwassereinläufe genannt, spielen eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung des städtischen Regenwasserabflusses. Ihre Wirksamkeit wird jedoch erheblich durch die Ansammlung von Sedimenten, allgemein als Schlamm oder Matsch bezeichnet, beeinträchtigt. Diese Ansammlung verringert nicht nur die Kapazität des Beckens, sondern birgt auch Risiken für die Umwelt und die öffentliche Gemeinschaft. Daher sind eine genaue Schlammmessung und eine effektive Schlammkontrolle von größter Bedeutung, um eine optimale Beckenleistung aufrechtzuerhalten und eine gesunde Umwelt zu gewährleisten. In Regenbecken wird im Allgemeinen mit einem Schlammanfall von etwa 1 m³ Schlamm pro Hektar befestigter Fläche und Jahr gerechnet. Es ist wichtig zu beachten, dass die Menge und Zusammensetzung des Schlamms je nach örtlichen Gegebenheiten stark variieren kann.
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Podcast zur Schlamm und Sedimentskontrolle in Regenrückhaltebecken
Die Bedeutung der Schlammkontrolle:
Schlamm, der aus einer Mischung organischer und anorganischer Materialien (Bodenpartikel, Blätter, Schutt, Öl, Fett und Schadstoffe) besteht, sammelt sich im Laufe der Zeit in diesen Regenbecken (Rückhalteanlagen) an. Neben dem totalen Versagen (Haverie) oder der Speicherreduzierung gibt es weitere Folgen, die bei einer unkontrollierten Schlammbildung entstehen können. Die häufigsten Probleme durch Verschlammung sind:
Reduzierte Speicherkapazität: Die Hauptfunktion eines Regenbeckens besteht darin, den Regenwasserabfluss vorübergehend zu speichern, bevor es in das Entwässerungssystem gelangt. Schlammansammlungen verringern diese Speicherkapazität direkt und erhöhen das Risiko von Überschwemmungen bei starken Regenfällen. Ein mit Schlamm gefülltes Becken wird effektiv zu einem kleineren, weniger effizienten Becken.
Erhöhte Überschwemmungen und Erosion: Reduzierte Speicherkapazität führt zu erhöhter Abflussgeschwindigkeit und -menge, die das Becken verlässt. Dieser erhöhte Abfluss kann die flussabwärts gelegene Entwässerungsinfrastruktur überfordern und Überschwemmungen in Straßen und Gebäuden verursachen. Darüber hinaus kann der erhöhte Durchfluss Erosion im umgebenden Boden verursachen, die Infrastruktur beschädigen und die Landschaft verändern.
Verschlechterung der Wasserqualität: Schlamm dient als Reservoir für Schadstoffe. Die organische Substanz im Schlamm zersetzt sich, verbraucht Sauerstoff und schafft anaerobe Bedingungen. Dies führt zur Freisetzung von Schadstoffen wie Methan und Schwefelwasserstoff, die sowohl das gespeicherte Wasser als auch den umgebenden Boden verunreinigen. An den Schlammpartikeln adsorbierte Schadstoffe können ebenfalls in die Umwelt freigesetzt werden und die Wasserqualität in aufnehmenden Bächen und Flüssen beeinträchtigen.
Wartungskosten: Vernachlässigung des Schlammmanagements führt zu kostspieligen und zeitaufwändigen Reinigungen. Je länger der Schlamm im Becken verbleibt, desto schwieriger und teurer wird seine Entfernung. Darüber hinaus können seltene Reinigungen die Struktur des Beckens beschädigen, was umfangreiche und kostspielige Reparaturen erforderlich macht. Aufgrund dieser Erfahrungen wird oft von Unterhaltsreinigungen besonders im Einlaufbereich (Sandfang, Schlammfang) gesprochen. Dadurch wird die Verteilung des Schlamms im Becken erheblich reduziert.
Beeinträchtigte Funktion des Entwässerungssystems: Die Ansammlung von Schlamm kann den Wasserfluss in das Becken und aus dem Becken einschränken, was die Effizienz des Entwässerungssystems weiter beeinträchtigt und möglicherweise zu Überschwemmungen und lokalen Rückstaus im Abwasserkanal führt.
Schlammmesstechniken
Eine genaue Schlammmessung ist für die Umsetzung effektiver Schlammkontrollstrategien von entscheidender Bedeutung. Es gibt mehrere Methoden, die eingesetzt werden, um eine Schlammspiegelmessung oder Schlammvolumenberechnung auf zu stellen.
Manuelle Messung: Dabei wird das Becken physisch betreten oder mit einem Schlauchboot befahren (unter entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen) und die Schlammtiefe mit einem Maßstab, Lineal oder Maßband bestimmt. Diese Methode ist unkompliziert und kostengünstig, kann aber aufgrund der wenigen Messpunkte ungenau sein, insbesondere bei Becken mit unregelmäßigen Formen oder erheblicher Schlammansammlung. Sie ist außerdem von Natur aus gefährlich und zeitaufwendig.
Sonar-/Ultraschallmessung: Sonargeräte senden Schallwellen aus, die von der Schlammoberfläche reflektiert werden und so eine Messung der Schlammtiefe ermöglichen. Diese Methode ist schneller und sicherer als die manuelle Messung und bietet eine erheblich höhere Genauigkeit bei Becken mit komplexen Geometrien. Je nach Sonarmodell ist eine zentimetergenaue Darstellung der Schlammoberkante möglich. Sie kann jedoch durch Faktoren wie Gegenstände im Wasser und das Vorhandensein von Schutt beeinflusst werden.
Bodenradar (GPR): GPR verwendet elektromagnetische Wellen, um in den Boden einzudringen und ein detailliertes Bild des Untergrunds, einschließlich der Schlammschicht, zu liefern. Diese Methode bietet hohe Genauigkeit und detaillierte Informationen über die Eigenschaften des Schlamms, ist jedoch teurer und erfordert spezielle Ausrüstung und Fachwissen.
Fernerkundung: Technologien wie LiDAR (Light Detection and Ranging) können verwendet werden, um 3D-Modelle des Beckens zu erstellen, die eine genaue Schätzung des Schlammvolumens ermöglichen. Diese Methode ist für die großflächige Überwachung mehrerer Becken nützlich, ist jedoch teuer und erfordert erweiterte Datenverarbeitungsfunktionen.
Strategien zur Schlammkontrolle
Eine wirksame Schlammkontrolle umfasst eine Kombination aus vorbeugenden und Abhilfemaßnahmen sowie dem Monitoring und Analyse.
Regelmäßige Reinigung (Unterhaltsreinigung): Eine planmäßige Reinigung auf Grundlage von Schlammmessdaten ist entscheidend. Die Reinigungsmethoden reichen von der manuellen Entfernung mit Eimern und Schaufeln bis hin zum Einsatz spezieller Saugwagen.
Vorbehandlung: Die Umsetzung von Maßnahmen im Vorfeld zur Reduzierung der Sedimentmenge, die in das Becken gelangt, ist von entscheidender Bedeutung. Dazu gehören Maßnahmen wie Straßenreinigung, Sand und Schlammfänge, Sedimentbecken vor dem Regenbecken und Erosionsschutzmaßnahmen auf Baustellen.
Verbesserungen des Beckendesigns: Die Optimierung des Beckendesigns zur Minimierung der Sedimentablagerung kann durch Merkmale wie verbesserte Ein- und Auslassstrukturen, den Einsatz von Leitblechen oder Absetzkammern und den Einbau von Filtermedien erreicht werden.
Regelmäßige Inspektion: Häufige Inspektionen ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Schlammablagerungen und ein rechtzeitiges Eingreifen, um größere Probleme zu verhindern.
Best Practices bei Regenwasseranlagen
Best Practices für das Regenwassermanagement (BMPs): Die Umsetzung von BMPs im gesamten Einzugsgebiet kann die Gesamtmenge an Schadstoffen und Sedimenten, die in das Entwässerungssystem gelangen, erheblich reduzieren und so die Schlammansammlung in Regenbecken minimieren.
Bei einer effektiven Schlammmessung und Schlammkontrolle geht es nicht nur darum, die Funktionalität des Entwässerungssystems aufrechtzuerhalten; sie dienen auch dem Schutz der öffentlichen Gesellschaft, dem Schutz der Umwelt und der Gewährleistung der langfristigen Nachhaltigkeit der städtischen Infrastruktur. Für eine effektive Bewirtschaftung von Regenbecken und des darin behandelten Regenwassers ist ein umfassender Ansatz mit regelmäßiger Überwachung, geeigneten Messtechniken und proaktiven Kontrollstrategien unerlässlich. Der jeweiligen Länder haben dafür eine Selbstüberwachungsverordnung (SÜVO). In dieser sind die Kontrollen zur Überwachung der Funktion von Regenrückhalteanlagen und Regenkläranlagen beschrieben. Seit 2025 sind in Schleswig-Holstein diese Berichte (Betriebstagebücher) jährlich an die Wasserbehörden weiter zu leiten.
Ablauf einer Schlammspiegelmessung und Bodenkartierung mit einem Dual-Spectrum-Cirp Sonar (DSC-Sonar)
Zur Identifizierung und Visualisierung von Bodenstrukturen, Sediment und Schlammmengen verwenden wir moderne Sonargeräte. Diese messen mit unterschiedlichen Frequenzen den Abstand von der Wasseroberfläche bis zum Grund- beziehungsweise zur Schlammoberkante. Die unterschiedlichen Frequenzen helfen, Unregelmäßigkeiten zu identifizieren, die in der Berechnung des Schalmmvolumens zum Beispiel ausgeschlossen werden müssen. Diese CHIRP Sonare messen nicht nur nach unten, sondern bieten auch eine gleichzeitige Messung zu den Seiten. Dadurch können auch flache Bereiche erfasst und größere Flächen vermessen werden.
Ablauf einer Vermessung von Sediment und Bodenstrukturen in Gewässern mit Sonaren.
- Ist eine genaue Bestimmung des Wasserspiegels (WSP) vorzugsweise mit GNSS/RTK Korrekturdienst wichtig. Dieser wird entweder vom USV (Unmanned Survey Vehicle) oder einer manuellen Messung am Beckenrand vorgenommen.
- Anschließend setzten wir ein USV in das Gewässer und befahren im ersten Schritt vorsichtig den Randbereich. Die Liveübertragung der Sonardaten gibt hier bereits erste Hinweise auf eventuelle kritische Stellen im Beckenbereich. Anschließend wird der restliche Teil des Beckens abgefahren. Bei vorhandenen Ölsperren oder anderen baulichen Änderungen wird das USV im Becken umgesetzt. Das USV zeichnet während der kompletten Fahrt jeden einzelnen Messpunkt auf. Bei unserem Modell werden in unterschiedlichen Frequenzen bis zu 15 Messungen pro Sekunde gemacht.
- Datenauswertung. Die anschließende Datenauswertung und Berechnung des Schlammvolumens (auch Schlammmächtigkeit genannt) erfolgt in spezieller Software für Sediment und Schlammkontrollen. Diese werden nach Kundenwünschen auch in allgemein Software Programme exportiert, damit besonders Gemeinden und Kommunen diese Daten weiterverarbeiten können. Zusätzlich wird auch ein Bericht in (PDF) digitaler Form erstellt, der in das elektronische Betriebsbuch aufgenommen werden kann. Dieser Bericht enthält alle Erkenntnisse sowie hochauflösende Tiefen und Schlammkarten für das Gewässer.
Kundenmeinungen
Für uns sind die genaueren Ergebnisse der USV Vermessung entscheidend. Ob zur Bestimmung der Schlammmenge oder nach der Entschlammung zur Kontrolle. Der Unterschied von ca 30 Messpunkten bei manueller Messung bei ca 1000m² zu 5589 Messpunkten ist ein erheblicher Unterschied.
FAQ – Häufige Fragen
Was ist ein USV
Ein Unmanned Survey Vehicle (USV) beschreibt ein unbemanntes Fahrzeug, das für die Durchführung von Vermessungen eingesetzt wird.
Diese Fahrzeuge können zu Land, zu Wasser oder in der Luft betrieben werden und sind mit verschiedenen Sensoren und Instrumenten ausgestattet, um Daten zu erfassen.
Typische Anwendungen von USV’s:
- Landvermessung: USV können zur Erstellung von topografischen Karten, zur Vermessung von Grundstücken und zur Inspektion von Infrastruktur eingesetzt werden.
- Hydrographie: USV können zur Kartierung von Gewässern, zur Messung von Wassertiefen und zur Untersuchung von Unterwasserstrukturen eingesetzt werden.
- Luftbildvermessung: USV wie Drohnen können zur Erstellung von Luftbildern, zur Inspektion von Gebäuden und zur Überwachung von landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt werden.
Ist eine USV Messung überall möglich?
Theoretisch ja, aber in der Praxis gibt es einige Einschränkungen, die den Einsatz von hydrographischen USV beeinflussen können.
Hier sind einige Faktoren, die die Einsatzmöglichkeiten beeinflussen:
Gewässertyp und -zustand:
- Größe und Tiefe: Sehr flache Gewässer können für größere USV ungeeignet sein. Umgekehrt können sehr tiefe Gewässer spezielle Anforderungen an die Sensorik und die Manövrierfähigkeit des USV stellen.
- Strömung und Wellengang: Starke Strömungen oder hoher Wellengang können die Navigation und Stabilität des USV beeinträchtigen und die Genauigkeit der Messungen beeinflussen.
- Vegetation und Hindernisse: Dichte Vegetation, Unterwasserhindernisse oder Schiffsverkehr können die Bewegung des USV einschränken und die Datenerfassung erschweren.
- Wassertrübung: Sehr trübes Wasser kann die Leistung von akustischen Sensoren wie Echoloten beeinträchtigen.
Technische Beschränkungen:
- Größe und Nutzlast des USV: Die Größe und Tragfähigkeit des USV bestimmt, welche Sensoren und Ausrüstung mitgeführt werden können.
- Batterielaufzeit und Reichweite: Die Einsatzdauer des USV ist durch die Batterielaufzeit begrenzt.
- Kommunikation und Datenübertragung: In abgelegenen Gebieten kann die zuverlässige Kommunikation und Datenübertragung eine Herausforderung sein.
Rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen:
- Genehmigungen und Vorschriften: Je nach Gewässer und Einsatzgebiet können Genehmigungen erforderlich sein.
- Sicherheitsbestimmungen: Es müssen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, um Kollisionen mit anderen Wasserfahrzeugen zu vermeiden.
Zusätzliche Faktoren:
- Wetterbedingungen: Starker Wind, Regen oder Nebel können den Einsatz von USV einschränken.
- Logistik und Infrastruktur: Der Transport des USV zum Einsatzort und die Verfügbarkeit von Infrastruktur (z.B. für den Start und die Wartung) müssen gewährleistet sein.
- Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hydrographische USV zwar auf vielen Gewässern eingesetzt werden können, aber die spezifischen Bedingungen jedes Gewässers die Machbarkeit und Effizienz des Einsatzes beeinflussen.