Regenwassermanagements in der Praxis Schweizer Stadträume

Dazu konnten während des fünfjährigen Biodiversitätsmonitoring der ZHAW-Forschungsgruppe Pflanzenverwendung (FG) auf ausgewählten Bundesliegenschaften mehrere wechselfeuchte Vegetationssysteme dokumentiert und weiterentwickelt werden. Zudem wurde 2020 ein FLL-Erfahrungsbericht des Regenwassermanagements am Stadtzürcher Turbinenplatz nach der Begleitung 2014 bis 2019 abgegeben.

Der Hintergrund: die "Städte werden durch intakte und attraktive Grüninfrastrukturen bereichert und neben sozialen, sind vor allem ökologische und klimatische Funktionen zu erfüllen" (Huber 2019). Einerseits steigt durch die Bevölkerungszunahme in Ballungszentren der Nutzungsdruck auf die vorhandenen Grüninfrastrukturen, anderseits sinken die direkt verfügbaren Mittel der öffentlichen Haushalte für Unterhaltsleistungen der öffentlichen Grünlagen. Es stellt sich die Frage: gibt es städtebauliche Strategien, die multifunktionales Grün ermöglichen? Wenn ja, dann müssen exemplarische Vegetationssysteme als Best-Practice-Beispiel vorhanden sein. Zwei völlig verschiedene Herangehensweisen sollen vorgestellt werden. Ein entsprechender Dank geht an die Grün Stadt Zürich und das Bundesamt für Bauten und Logistik (BBL) in Bern für die sehr gute und erkenntnisoffene Projektzusammenarbeit.

Rechtliche Ausgangssituation für wechselfeuchte Vegetationssysteme – Regenwassermanagements

Dabei ist der rechtliche Rahmen für sogenannte Regenwassermulden streng vorgegeben: das Wasser darf nur einen Tag (24 Stunden) darinstehen, anschließend muss es versickert sein. Die Anstauhöhe beträgt in der Schweiz 20 cm, in Deutschland und Österreich 30 cm. Dabei muss beim Versickern das meist verunreinigte Oberflächenwasser langsam und ausreichend gefiltert respektive gereinigt werden, dies geschieht über den bewachsenen Boden-Wurzelfilter aus einer Schichtstärke von minimal 10 bis 20 cm. Darunter sind Kiese oder Sande, die eine zügige Drainage in die Tiefe garantieren, eingebaut. In der Regel werden derartige Begrünungen mit Rasen- oder Wiesenansaaten, wenn es schnell gehen muss, sogar mit Rollrasen, wie im 2. Beispiel dargestellt, etabliert. Wiesenartige Vegetationen und "Bodendecker" wären nach den aktuellen Regelwerken ebenso zulässig.

Vegetationstechnisch biologische Grundlagen für das Funktionieren der Regenwassermulden

Verdunstungs- und versickerungstechnisch ist es zwingend notwendig, dass alle Pflanzenteile standfest sind und sich eine belebte somit aktive Wurzel- und Krautschicht im Vegetationssystem befindet. Nur standfeste vertikale Strukturen verdunsten dank Wind und Bewegung der Pflanzenteile eine genügend große Wassermenge über die Blattmasse und nehmen so ganz nebenbei über das dadurch angeregte Pflanzenwachstum Wasser und Nährstoffe auf. Bei Windzunahme erfolgt zudem eine höhere Wasseraufnahme (und Nährstoffaufnahme) oder wie nach Unwettern wird auch das Überangebot an Nähr- oder Schadstoffen in den Wurzeln und Blattmasse (ober- und unterirdische Biomasse) aufgenommen und in organische Substanz umgebaut.

Fazit: Nur, wenn sich alle oberirdischen Pflanzenteile im Wind wiegen können, verdunsten sie optimal Wasser und der Kreislauf der Nähstoffaufnahme ist garantiert. Nebenbei wird die oberste Substratschicht optimal Sauerstoff versorgt und verklebt (versottet, kolmatiert) nicht. Das Bodenleben ist in seiner Vielfalt aktiv, verstoffwechselt die verschiedensten Einträge ins System.

Die Unterhalts- und damit Funktionskriterien, die für Schilfkläranlagen gelten, liefern hierfür die Leistungskriterien der Pflanzenarten, die in einem derartigen Vegetationssystem benötigt werden. Andererseits verwundert es nicht, dass Schilf als die für den Unterhalt optimalste Art in allen Schilfkläranlagen angesehen und eingesetzt wird.

Hochstaudenflur am Zürich Turbinenplatz

2012 erhielt die FG Pflanzenverwendung der ZHAW den Forschungsauftrag, die nicht zufriedenstellenden Vegetationsbilder in der "Regenwasser-Versickerungsmulde" des 2003 erstellten Turbinenplatzes zu überarbeiten und zu urban zuverlässig pflegbaren, ästhetisch ansprechenden Vegetationssystemen zu entwickeln. Ökosystemare Leistungen wie Drainage, Versickerung, Trockenstressfähigkeit, mechanische Belastungen und Konkurrenzfähigkeit, aktuell unter dem Begriff "Resilienz" von Vegetationssystemen in Gebrauch, standen im Fokus. Neben der Entwicklung des Vegetationssystems wurde dessen Weiterentwicklung und eine kurze Dokumentation der jährlichen Vegetationsentwicklung in 2014 bis 2018 durchgeführt. 2019 konnte eine gesamthafte Erfolgskontrolle auf Einzelartenebene realisiert werden.

Auftrag der Grün Stadt Zürich

Die ZHAW testete in Zürich am Turbinenplatz ein repräsentatives Vegetationssystem aus Hochstauden in einem Regenwassermanagement auf einem eigens dafür entwickelten Substrat. Der 5-jährige Versuch starte 2013 nach einer Sanierung und endete im Dezember 2018. Die Staudenkomposition wurde nach naturräumlichen Kriterien und den Angaben der Lebensbereiche der Stauden für die feuchte Freiflächen zusammengestellt. Ein besonderes Kriterium waren die verschiedenen, aufeinanderfolgenden Austriebszeitpunkte der Einzelarten. Von Anfang an diente hierfür die "Ereignistabelle" als wichtiges planerisches Werkzeug (s. Abb. 2). Etabliert wurde das Vegetationssystem nach dem "Prinzip der Aspektbildner" mit 30 Arten.

Das System entwickelte sich sehr schnell in der Regenwasser-Mulde. Ein dauerhafter Beikrautbesatz konnte so bis 2018 unterdrückt werden. Auch versagten die Ruderalstrategen fast komplett nach der ersten Vegetationsperiode. Die langlebigeren Arten führten zu einem dichten, verwobenen Vegetationsbild, welches sich naturgemäß im Laufe der Vegetationsperioden permanent veränderte.

Die extremen Hitze- und Trockenphasen 2017/2018 wie auch Einstauungen wurden unbeschadet überstanden. Es wurde ab der Pflanzung nie zusätzlich gewässert oder gedüngt. Kolmatierungseffekte und der Aufwuchs von Pioniergehölzen sind zudem ebenfalls nicht feststellbar.

Der ursprüngliche Bestand des RWM am Turbinenplatz

2012 ist die generelle Situation im mehrteiligen Muldensystem des Turbinenplatzes unbefriedigend, unfunktional, "unordentlich" im Eindruck. Es hatte sich eine "wiesenartige Matte" mit starkem Anteil an Equisetum arvense auf über der Hälfte der Fläche bestandsbildend entwickelt. Diese lagerte im Sommer und erfüllte den Auftrag eines Regenwassermanagements so nicht. Der Boden war zudem oberflächlich verschlämmt. Die Equisetum wiesen zusätzlich auf eine Bodenverdichtung im Untergrund mit wasserführender Schicht hin. Somit wäre die Versickerungsleistung in die Tiefe (Schwammfunktion des Unterbodens) nach Starkregen und Wasseranstau bestenfalls eingeschränkt oder nicht gegeben.

"Unplanmäßige" Arten wiesen neben einer Verdichtung des Substrates auch auf Trockenheitsphasen hin: so wird Deschampsia cespitosa nach den "Lebensbereichen der Stauden" dem "Gehölzrand/Gehölz trocken bis frisch (gar feucht)" G/GR1-2(3) zugeordnet. Panicum virgatum gehört der "frischen Freifläche" (FR2) an.

Lösungsansatz für ein neues Vegetationssystem (Hochstaudenflur)

Eingeteilt wurde die neue Pflanzenauswahl in spezielle Verwendungskategorien nach Arten.

Nach acht Jahren lässt sich feststellen, dass bei einem einmaligen Winterrückschnitt die Etablierung von Hochstaudenfluren in Regenwassermulden sehr sinnvoll und praktisch langfristig realisierbar ist. Die Pflege muss dabei vorrangig auf die Funktionalität, die Aufgabe eines Regenwassermanagements, abgestimmt und angepasst sein. Kolmationsprozesse sind zu unterdrücken und eine lebende Bodendecke ist auch im Winter für dessen Funktionalität zu erreichen. Dabei wurden beim Winterrückschnitt die Biomasse und Unrat komplett entfernt.

In Regenwassermanagements können sich aus artenreichen Pflanzungen mit mehr als 30 Arten mittelfristig stabile pflegeoptimierte Vegetationseinheiten entwickeln. Einzelarten übernehmen dabei auf Zeit infolge sukzessiver, sich einpendelnder Prozesse oder durch Störungen wichtige Aufgaben. Das "Prinzip der Aspektbildner" hat sich hierfür außerordentlich bewährt. Eingewanderte störende krautige Arten (wie Solidago, Calystegia, Eupatorium) sind gegebenenfalls zu dezimieren.

Fazit, funktionaler Artenreichtum erhöht Resilienz

Eine Matrix aus sehr früh austreibenden Arten (Camassia, Leucojum, Hemerocallis, Deschampsia und spät austreibenden Arten (Molinia, Panicum, Althaea, Aster) garantiert einen langen attraktiven (vitalen) Gesamteindruck. Funktional und optisch überbrückt und ergänzt werden Lücken in der Höhenstaffelung durch wiesenartige Begleiter (Alchemilla, Geranium, Sanguisorba, Iris sibirica).

Das dauerhafte Gerüst der Pflanzung sind Röhricht begleitende und spät blühenden Großstauden für die Gesamt-Standfestigkeit und Dauerhaftigkeit des Vegetationssystems. Die Dimension der Großstauden (Durchmesser und Blütenstängel) nahm und nimmt nach wie vor von Jahr zu Jahr stetig zu.

In einer Zwischenphase vom 3. bis 5. Standjahr (2015 bis 2017) hatten die Gräser eine Hochzeit. Danach erfolgte die sichtbare Ausbreitung (Horste und Volumen) der Blütenstauden. 2016 konnte erstmals ein deutlicher Höhenzuwachs der Großstauden auf etwa 150 cm festgestellt werden. Die Sternwolken-Astern erreichen aktuell Höhen von 2 m und sind völlig standfest.

Die drei Ruderalstrategen wurden aus "Akzeptanzgründen" anfänglich benötigt. 2017 waren von den drei gesetzten Pionierarten noch je eine Silene flos-cuculi und Succisia pratensis letztmalig dokumentierbar.

Der Deckungsgrad der Pflanzung lag bis 2014 ab Anfang Juni, ab 2015 dann ab Mitte Mai bei kontinuierlich 100 Prozent bis zum Rückschnitt nach jeder Vegetationsperiode. Hier setzte die deutliche Flächen-Zunahme der krautigen Arten in ihren Einzelexemplaren ein.

Die früh austreibenden Arten sind für das Aufbrechen des Bodens und von Sedimenten scheinbar enorm wichtig. Für die Pflege hatte diese den überraschenden Effekt, dass der maschinelle Rückschnitt der Fläche nicht erst Ende Februar, sondern in warmen Innenstadtlagen bereits durch individuelle Kontrolle Ende Dezember stattfinden muss. Dann werden die austreibenden Geophyten nicht geschädigt. So reagierten einzeln gesetzte Leucojumaestivum auf den früheren Rückschnitt ab 2017 mit deutlichem Zuwachs. 2018 blühten durchschnittlich 2 Blütenstängel pro Zwiebel, 2020 mehr als fünf Blütenstängel trotz fortschreitendem Klimawandel und extremer Frühjahrstrockenheit seit 2017.

Das bewusst gewählte Luft führendere Substrat mit 35 Prozent Blähschiefer-Anteil 8/16 im lehmigen Oberboden ("Landerde") hat sich inzwischen in mehreren ingenieurbiologischen Projekten bewährt. Die Substrate bleiben besser strukturstabil, nehmen Wasser zügiger auf und die Durchwurzelung mit den "Leitarten" kann schneller erfolgen. Kolmationen (Verschlämmungen) traten nicht auf.

Wiesenartiges Praxisbeispiel Bern, Park Campus Liebefeld

2015 ist eine 750 m² große und neu angelegte Versickerungsmulde im neuen Verwaltungscampus Bern Liebefeld mit Rollrasen zur sofortigen Erreichbarkeit der Leistungsfähigkeit zu begrünen. Im Zuge der Biodiversitätsförderung möchte der Schweizer Bund andererseits eine Vorbildfunktion einnehmen und beauftragte die Forschungsgruppe Pflanzenverwendung der ZHAW damit, exemplarisch funktionale und zukunftsorientierte Pflanzungen auf diesen Arealen des Bundes zu entwickeln und zu begleiten.

Dieser Retentionsbereich liegt dabei gut einsehbar zwischen den Verwaltungsgebäuden auf dem neuen Parkareal. Die Sohle ist als plane, abgesenkte architektonische Fläche konzipiert und über Treppen begehbar. In den Böschungen liegen die Zuläufe für den Wasserabfluss von umliegenden Gebäuden und versiegelten Oberflächen.

Während die obliegenden Flächen und Böschungen mit standorttypischen Wiesenansaaten begrünt wurden, besteht die zusätzliche Bepflanzung der Versickerungsfläche aus 1,5 m breiten Rollrasenbändern (Balkenmäherbreite) mit linienförmigen Staudeninitialpflanzungen zwischen den Rasen-Bändern. Damit wurde die gesamte Fläche regelmässig unterbrochen. Die Stauden wurden initial in den eingebauten Boden gepflanzt und sollen sich ausbreiten können, so dass nach einigen Jahren sukzessive das Bild ähnlich einer wiesenartigen Staudenflur entsteht. So wurden vor allem Arten aus diesem Lebensraum FR3 gewählt, wie die Sumpf-Wolfsmilch (Euphorbia palustris), die Sibirische Schwertlilie (Iris sibirica) oder die Kuckucks-Lichtnelke (Silene flos-cuckuli).

Da nicht alle Arten in den Staudenbändern gut schnittverträglich sind, werden diese anfangs zweimal pro Jahr wie im Wiesenmahd-Rhythmus gemäht, so dass sich die Stauden gut entwickeln können. Ebenfalls alternativ empfehlenswert wären zwei Weidegänge pro Jahr mit Schafen.

Die Entwicklung "vom Rollrasen zur Blumen-Wiese"

Diese Regenwassermanagement-Fläche ist (noch) ein sehr dynamisches Vegetationssystem. Dabei bilden 2020 ruderale Arten 70 Prozent des geschlossenen Vegetations-Bestands. Der Behaarte Kälberkropf (Chaerophyllum hirsutum) und der Gewöhnliche Teufelsabbiss (Succisia pratensis) breiten sich dabei getrennt teppichartig, großflächig aus. Nachdem bis 2017 regelmäßig die Rasenstreifen in der Fertigstellungspflegphase gemäht und bewässert wurden, erfolgt seit 2018 die Umstellung hin zu einer wiesenartigen Struktur. Davon profitieren initialisierte und eingesamte Stauden und Kräuter. Denn der Rollrasen ist in der großen Sommerhitze 2018 komplett vertrocknet. Kleearten eroberten prompt den Standort und werden bis 2020 wiederum abgelöst. Wenige Iris, einige Euphorbia palustris, Geranium palustris, vor allem aber Sanguisorba officinalis mischen zusätzlich auf. Die Leucojum aestivum und die Succisia pratensis überraschen. So konnten sich in drei Vegetationsperioden wiesenartige Strukturen vermutlich substratabhängig entwickeln. Auch an den Wassereinlaufbereichen sieht man mit dem Erhalt der Iris-Arten deutliche Unterschiede. Bis auf die Iris sind alle anderen Arten sehr gut Sommerschnitt verträglich.

Wechselfeuchte Vegetationssysteme sind Biodiversität bereichernd – Pflege und Funktionserfüllung vorausgesetzt

Den richtigen Zeitpunkt des Sommerrückschnittes für Wiesen zu erreichen, ist allgemein die Herausforderung. Der Witterungsverlauf und die Vegetationsentwicklung sind die großen Unbekannten. Dennoch sollte dieser Rückschnitttermin bei fortschreitendem Klimawandel deutlich vor Mittsommer gestaffelt stattfinden, damit die Wiesen-Arten schnell durchtreiben und die Flächen gut gegen hitzeliebende Arten wie diverse Hirsen, Berufs- und Kreuzkräuter schließen, die vor allem auf den sonnenexponierten Böschungen vagabundieren. Aktuell gibt es ein weiteres Argument: Unwetter mit Hagel bis zu 5 cm Korngröße halten diese gemähten Strukturen wie im Sommer 2021 sehr gut Stand. Ungemähte Bereiche lagern, sind unpflegbar, richten sich nicht mehr auf und können so kein Wasser verdunsten. 2022 konnte sich die Sohle des wiesenartigen Regenwassermanagements fast gräserfrei stabilisieren. Die krautigen Arten remontieren hier in Bern nach den Rückschnitten bis weit in den Herbst.

Der unbeabsichtigte Substratwechsel an der Regenwasserbeckensohle sorgt zudem für Vielfalt! So konnten sich verschiedene Vegetationssysteme entwickeln. Für die Größe der gesamten neuerrichtenden Parkanlage ist dies eine enorme Bereicherung und deutet auf mehr Mut mit der planerischen Auseinandersetzung von Substraten und Einbaustärken in der Oberbodenschicht hin, sich darauf einzulassen.

Es zeigt sich: Vor allem horstbildende Gräser, Rhizome bildende Quecke sollte ja tabu sein, sind sowohl in Hochstaudenfluren wie auch in wiesenartigen Vegetationssystemen weniger strapazier- und stressfähig als tiefwurzelnde Stauden und Kräuter. Hier muss in wechselfeuchten Regenwassermulden als kommunizierende Schwammstadtbausteine mit Regengärten, Tiefbeeten aus Gründen der Stabilität, des Deckungsgrades, der Verdunstungsleistung und Biodiversität um- und weitergedacht werden.

L i t e r a t u r :

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