Rohrlose Sickerpackungen im Sportplatzbau

Dieser Artikel stellt eine neue Bauweise zur gezielten Versickerung von Niederschlagswasser auf Sportanlagen vor. Ziel ist es, Niederschlagswasser vor Ort zu versickern, kein Abwasser entstehen zu lassen und gleichzeitig weiterhin die Anforderungen an eine Sportanlage zu erfüllen.

Der Aufbau moderner Sportanlagen

Die Entwässerung von Sportanlagen ist ein zentrales Thema beim Sportplatzbau, da sie die Bespielbarkeit der Flächen und die Sicherheit der Nutzer auch bei Regenwetter sicherstellen muss. Sportanlagen mit Tennendecke, wasserdurchlässigem Kunststoffbelag, Naturrasen oder Kunststoffrasen sind schichtenweise aufgebaut, die auf eine effiziente Wasserableitung optimiert sind. DIN 18035-3 beschreibt die Anforderungen an die Wasserdurchlässigkeit, die von der Oberfläche bis zum Erdplanum zunehmen soll. Der Wassertransport wird auf diese Weise erleichtert, stauende Nässe im Aufbau ausgeschlossen. Dieser Grundsatz ist in bautechnischer Hinsicht begründet, erfordert aber die Verwendung besonders wasserdurchlässiger Baustoffe.

Derzeit sind Tennenbeläge im Sportplatzbau beim Neubau vor allem für Tennisplätze von Bedeutung. Sie sind zweischichtig aufgebaut mit Deckschickt und dynamischer Schicht auf einer ungebundenen Tragschicht. Wasserdurchlässige Kunststoffbeläge werden mit offenporiger Asphaltschicht auf der ungebundenen Tragschicht gebaut. Das Erdplanum wird derzeit durch Drainstränge mit Drainrohren im 90-Grad-Winkel zur Neigung von Sportplatz und Erdplanum entwässert.

Naturrasenplätze bestehen aus einer sandreichen Rasentragschicht, die auf einem entwässerten Erdplanum liegt. Die Planumsentwässerung erfolgt bodennah über Dränschlitze oder über eine Dränschicht und Dränpackungen im Erdplanum. Der geringe Feinanteil im Sand sorgt für gute Wasserdurchlässigkeit, Belüftung und Stabilität der Grasnarbe. Auswahlkriterien bei der Planung sind neben den Bau- und Betriebskosten der einzelnen Bauweisen die Wasserdurchlässigkeit des Baugrunds, seine Bearbeitbarkeit der sowie der gewünschte Entwässerungskomfort.

Kunststoffrasen bietet eine besonders hohe Wasserdurchlässigkeit, da das Trägergewebe gelocht ist und die offenporige Elastikschicht oder elastische Tragschicht eine schnelle Wasserableitung ermöglicht. Die Verfüllung mit Sand verbessert die Stabilität des Belags. Zu unerwünschter Verdichtung in der Verfüllung kann es nicht kommen, der eng gestufte Sand enthält keine Feinanteile und lässt sich nicht verdichten.

Exkurs: Mikroplastik bei Kunststoffrasen

Die Verfüllung von Kunststoffrasen mit Gummigranulat ist Geschichte. Mikroplastik entsteht derzeit aber noch als sekundäres Mikroplastik beim Abrieb von Kunststofffasern infolge der Nutzung. Kunststoffrasenbeläge unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, auch beim Abrieb. So wurden eine Zeitlang oft Kunststoffrasen mit härteren Fasern eingebaut, was mit Einbußen beim Komfort und beim Ballrollverhalten verbunden war. Darauf folgten weichere Fasern. Allerdings lagen dann die Fasern mancher Beläge bereits nach kurzer Zeit auch bei intensiver Pflege eher platt, als dass sie standen. Auch die Querschnitte der Fasen ändern sich von Zeit zu Zeit. Derzeit gibt es ein breites Angebot vieler Varianten für viele verschiedene Nutzungsansprüche. Mit den Eigenschaften der Fasern änderte sich auch der mögliche Abrieb. Manche Beläge wurden mit 4,5 cm hohen Rasenfasern ein- und nach Ablauf der Nutzungszeit mit nur 2 cm hohen Fasern wieder ausgebaut. Der Rest war als Mikroplastik in der Umwelt. Aber in diesem Punkt ist Besserung in Sicht.

Die FLL hat neue Technische Prüfbestimmungen herausgegeben, die den Abrieb von Kunststoffrasenfasern simulieren und quantifizieren. Die Prüfbestimmungen wurden unter dem Titel: "TP-Synthetic Artificial Turf – Technical Conditions of Examination to determine microplastic emmisions due to wear using the Lisson Tretrad machine" veröffentlicht. Die dort benannten Grenzwerte sind noch nicht in Regelwerken verankert. Sie können aber bereits jetzt bei der Ausschreibung vorgegeben werden und werden hoffentlich auch in nächster Zeit in die Regelwerke einfließen.

Niederschlagswasser kann zu Abwasser werden – oder nicht

Ein zentrales Problem bei der Sportplatzentwässerung ist die reduzierte Versickerungsleistung des verdichteten Erdplanums. Wenn Sportanlagen auf bindigen Böden gebaut werden, ist die natürliche Wasserdurchlässigkeit des Planums von vornherein begrenzt. Durch die Verdichtung nimmt die Wasserdurchlässigkeit weiter ab. Daher kommen Drainagesysteme zum Einsatz, die das Wasser ableiten, anstatt es vor Ort zu versickern.

Dabei wird Niederschlagswasser im rechtlichen Sinne zu Abwasser. Abwasser wird in § 54 Wasserhaushaltsgesetz definiert als Schmutzwasser oder "das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser (Niederschlagswasser)". Oft wird beklagt, dass nur durch eine rein juristische Definition aus Niederschlagswasser Abwasser gemacht werden würde. Allerdings liegt dieser Punkt bei der Planung in unserer Hand. Wenn Niederschlagswasser nicht gefasst und abgeleitet wird, entsteht kein Abwasser. Es sollte, wann immer möglich, so geplant werden, dass kein Abwasser entsteht!

Die Freianlagenplanung bietet hierzu viele Gelegenheiten. Dabei spielen beim Sportplatzbau Sickerpackungen eine wichtige Rolle, die Wasser in das Erdreich leiten, das Planum entwässern und zugleich Speicherfunktion übernehmen können.

Neue Ansätze: Sickerpackungen als dezentrale Systeme

Bisher wurde Niederschlagswasser aus bautechnischen Gründen gefasst und umgehend abgeleitet. Nun gilt es als Ressource, die zurückgehalten und genutzt werden soll. Der Abfluss von Niederschlagswasser soll auf das ortstypische Maß reduziert werden. Grundwasserneubildung und Verdunstung werden gefördert. Der Begriff "Entwässerung" wird in Fachkreisen bereits gemieden und durch "Bewirtschaftung" ersetzt.

Mit dem Konzept der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung soll Regenwasser nicht mehr in den Kanal eingeleitet und zentral entwässert werden. Es wird, wo immer es geht, vor Ort zurückgehalten und bewirtschaftet. Bei Betrachtung auf Grundstücksebene kommt sogar eine kaskadenförmige Rückhaltung in Betracht, wenn ein Element der Regenwasserbewirtschaftung allein nicht ausreicht. Dächer, befestigte Flächen, Freianlagen, alle Bestandteile des Grundstücks werden wassersensibel geplant und möglichst auf die Regenrückhaltung ausgelegt.

Niederschlagswasser kann darüber hinaus in der Haustechnik oder für die Bewässerung der Freianlagen genutzt werden. Wird es oberirdisch zurückgehalten, erhöht es die lokale Verdunstungsrate. Eine Versickerung des Niederschlagswassers begünstigt die Grundwasserneubildung und kann dem Bodenleben und der Vegetation zugutekommen.

Von Sportplätzen wird bisher das Niederschlagswasser abgeleitet. In einigen Fällen wird es in Dränpackungen gesammelt und in Versickerungsanlagen abgeleitet, wofür allerdings bauliche Anlagen erforderlich sind.

Herkömmliche Dränpackungen mit Kies und Dränrohren sollen im Sportplatzbau, wo möglich, durch rohrlose Sickerpackungen ersetzt werden, so die Idee. Diese Sickerpackungen sind so zu dimensionieren, dass sie das Sickerwasser aus dem Oberbau der Sportanlagen aufnehmen können.

In diesem Zusammenhang war eine Reihe bautechnischer Fragen zu klären, insbesondere die folgenden beiden.

• Wieviel Wasser gelangt eigentlich in die Sickerpackungen?
• Wie groß müssen die Sickerpackungen sein?

Um die Fragen beantworten zu können, wurde beim Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) in Dresden-Pillnitz ein F+E-Projekt ins Leben gerufen. Die ersten Ideen entstanden im Herbst 2019. Das Vorhaben wurde von einer Projektgruppe, in der unter anderem Jutta Katthage, Bundesinstitut für Sportwissenschaft, Markus Ilgas, Landschaftsarchitekt, Heinz Schomakers, Referent beim BGL sowie Betreiber von Sportanlagen aus Hamburg und Dresden mitwirkten, begleitet. Eine Versuchsanlage wurde aus Mitteln des Freistaats Sachsen errichtet. Die Versuche wurden durchgeführt und dokumentiert. Der Forschungsbericht wurde in der Schriftenreihe des LfULG, Heft 3/2024, veröffentlicht. Er ist elektronisch verfügbar und kann unter https://publikationen.sachsen.... heruntergeladen werden.

Dimensionierung

Die Bodenverhältnisse auf der Versuchsanlage waren mit einer Wasserdurchlässigkeit von nur wenigen Millimetern pro Stunde sehr gut für die Versuche geeignet. Bei Böden mit höherer Wasserdurchlässigkeit funktioniert die Bauweise ebenfalls. Bei weniger wasserdurchlässigen Böden ist ohnehin keine planmäßige Versickerung des Niederschlagswassers möglich. Das simulierte Regenereignis fiel mit 70 l/m² sehr ergiebig aus.

Im Erdplanum von Sportanlagen können im Ergebnis der Versuche zur Entwässerung im 90°-Winkel zur Neigung des Planums in Abständen von 6 m rohrlose Sickerpackungen mit 50 cm Breite und 40 cm Höhe ohne Neigung eingebaut werden. Die Packungen können, wenn sie gefräst werden, schmaler ausfallen, ihr Abstand untereinander verringert sich entsprechend. Voraussetzung ist, dass der anstehende Boden eine Infiltrationsrate von mindestens 1*10-6 m/s aufweist.

Das Erdplanum wird durch solche Sickerpackungen bis zu den 30-jährlichen Regenereignissen in der Regel ohne Überstau in die Tragschicht entwässert. Die Entleerungszeit der Sickerpackungen liegt unter 24 Stunden.

Abflussbeiwerte

Abflussbeiwerte wasserdurchlässiger Sportanlagen lagen in den Regelwerken bisher bei 0,3 bis 0,6. Für die Bemessung der Entwässerung von Sportanlagen wird nun ein Abflussbeiwert von 0,1 als sachgerecht angesehen. Das DWA-Arbeitsblatt 138-1 "Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser – Teil 1: Planung, Bau, Betrieb" vom Oktober 2024 empfiehlt Abflussbeiwert 0,1 für Rasenflächen, wasserdurchlässige Kunststoffflächen und Kunststoffrasen sowie 0,3 für Tennenflächen. Der Entwurf von DIN 18035-3 "Sportplätze – Teil 3: Entwässerung" vom Dezember 2023 enthält ebenfalls diese neuen, geringeren Werte.

Die Abflussbeiwerte dienen, dem Anwendungsbereich der Regelwerke folgend, zur Bemessung von Entwässerungseinrichtungen. Sie können nicht dazu verwendet werden, die Menge des Sickerwassers zu beziffern. Niederschlagswasser gelangt durch den Sickerweg erheblich verzögert in die Entwässerung und läuft verzögert ab. Welche Menge tatsächlich abläuft, hängt von einer Reihe weiterer Faktoren, wie den Bodenverhältnissen, der Wasserdurchlässigkeit des Aufbaus, der Lagerung und Kornform der Tragschicht sowie von Regendauer und Regenspende ab.

Grundwasserschutz

Das Grundwasser ist vor Verunreinigungen zu schützen und in seiner natürlichen Beschaffenheit zu erhalten. Grundwasserschutz ist in Deutschland eine hoheitliche Aufgabe, die auf kommunaler Ebene von den Unteren Wasserbehörden wahrgenommen wird. Der Bau von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser bedarf wegen des Grundwasserschutzes grundsätzlich einer wasserrechtlichen Erlaubnis. Ausnahmen sind auf Länderebene geregelt.

Bei der Bauweise mit rohrlosen Sickerpackungen entsteht kein Abwasser nach der Definition im Wasserhaushaltsgesetz (WHG). Bei einem derart entwässerten Sportplatz handelt es sich demzufolge nicht um eine Versickerungsanlage nach DWA-A 138-1. Grundsätzlich ist eine solche Entwässerung genehmigungsfrei.

Der planmäßigen Versickerung von Niederschlagswasser mit rohrlosen Sickerpackungen können aber unabhängig von der Einstufung als Abwasser nach WHG die folgenden Punkte entgegenstehen:

• Altlastenverdacht,
• mangelhafte geschütztes Grundwasser
• die Lage des Baufelds in einem Trinkwasserschutzgebiet,
• potentielle Gefährdung in geotechnischer Hinsicht, zum Beispiel in Karstgebieten.

Bei der Planung einer Sportanlage mit rohrlosen Sickerpackungen und dem Vorliegen eines dieser Punkte sollte stets die Untere Wasserbehörde einbezogen werden.

Bodenuntersuchung

Wenn die neue Bauweise umgesetzt werden soll, ist eine sorgfältige Bodenuntersuchung obligatorisch. Zunächst muss Sicherheit über die oben bereits genannten Punkte gewonnen werden. Einem etwaigen Altlastenverdacht kann durch Probenahme und Laboruntersuchungen auf den Grund gegangen werden.

Der Baugrund muss, wenn die neue Bauweise umgesetzt werden soll, bei natürlicher Lagerung eine Infiltrationsrate über 1*10-6 m/s aufweisen. Die Sickerpackungen müssen in die natürliche Lagerung einbinden. Der Ermittlung dieser Infiltrationsrate kommt eine besondere Bedeutung zu. Probeschurfe und Feldversuche, beispielsweise mit Doppelring-Infiltrometern, sind kleinräumigen Untersuchungen oder Laborverfahren vorzuziehen.

Erfahrungsgemäß werden Bodenuntersuchungen jedoch aus Kostengründen in der Vorplanung nicht in erforderlichem Umfang beauftragt oder durchgeführt und zum späteren Zeitpunkt nicht nachgeholt.

Für die Messung der Infiltrationsrate sollte deshalb ein einfacher Feldversuch mit Schürfgrube im Regelwerk beschrieben werden. Kommunale Bauherren, aber auch Sportvereine, sind in der Regel in der Lage, einen Minibagger zu stellen und den Bodengutachter bei den Feldversuchen zu unterstützen.

Die erforderliche Häufigkeit dieser Feldversuche hängt von den Bodenverhältnissen auf dem Baugrundstück ab. Bei homogenen Bodenverhältnissen und durchlässigen Böden sind wenige Versuche ausreichend. Bei Abstand der Sohle von Versickerungsanlagen nach DWA-A 138-1 zum MHGW sollte einen Meter nicht unterschreiten, in Ausnahmefällen sind bei geringer stofflicher Belastung des Niederschlagswassers auch 50 cm zulässig. Obwohl ein Sportplatz mit Entwässerung nach der neuen Bauweise in der Regel nicht als Versickerungsanlage nach DWA-A 138-1 einzustufen ist, wird bei hoch anstehendem Grundwasser eine Rücksprache mit der Unteren Wasserbehörde empfohlen.

Sportanlagen sollten eher oberhalb des Geländeniveaus als unterhalb eingebaut werden. Vorteile liegen in einer besseren Erdmassenbilanz, geringeren Kosten und bei der Entwässerung. Liegt die Sportanlage zu tief, läuft Niederschlagswasser aus dem Umfeld zusätzlich in die Entwässerung, überstauendes Wasser kann nicht ablaufen. Starkregenereignisse können zur zeitweisen Überflutung führen.

Bei Anschluss weiterer Flächen, beispielweise der Dachflächen eines Vereinsgebäudes, an die Sickerpackungen des Sportfelds sollte unterbleiben. Grundsätzlich wird, wie bei jedem Sportplatz, Fremdwasser separat entwässert. Die Sickerpackungen werden ferner beim Anschluss weiterer Flächen als Versickerungsanlage nach DWA-A 138-1 eingestuft.

Regenrückhaltung auf Sportplätzen

Bei ungünstigen Bodenverhältnissen kann das Niederschlagswasser nicht versickern, weder in Versickerungsanlagen noch in rohrlosen Sickerpackungen. In solchen Fällen ist die Einleitung in eine Vorflut, also das öffentliche Kanalnetz oder ein oberirdisches Gewässer, erforderlich. Kanalnetzbetreiber oder Untere Wasserbehörde begrenzen den Abfluss in der Regel, so dass ein Rückhalteraum bemessen und geplant werden muss.

Rückhalteräume können oberirdisch in Mulden oder Becken oder unterirdisch in Stauraumkanälen, Behältern oder Kunststoffspeichern vorgesehen werden. Sie werden nach DWA-A 117 "Bemessung von Regenrückhalteräumen" ausgelegt.

Grundsätzlich ist auch die kontrollierte Überflutung des Sportplatzes bei Starkregen möglich. Es ist darauf zu achten, dass in diesem Fall keine baulichen Anlagen zu Schaden kommen und die Sportanlage selbst entsprechend ausgelegt ist.

Der Oberbau eines Sportplatzes kann aber auch als Rückhalteraum genutzt werden, wenn er bei wasserundurchlässigem Boden an eine Vorflut angeschlossen werden soll und der Abfluss gedrosselt werden muss. Die Entleerungszeit eines Sportplatzes liegt beispielsweise bei Abflussdrosselung auf 1 l/s und einer Regenspende von 30 l/m² bei unter sechs Stunden, so dass durch den zeitweisen Anstau keine bautechnischen Probleme zu erwarten sind.

Ein weiterer, übergreifender Ansatz der Regenrückhaltung wurde in Hamburg realisiert. Die Kanalisation zwischen den Eingängen einer U-Bahnstation konnte bei Starkregenereignissen das oberflächig abfließende Wasser nicht mehr aufnehmen. Die Lösung war, unter dem benachbarten Hein-Klink-Stadion im Zuge einer Sanierung unterirdische Speicher- und Versickerungsanlagen einzubauen, die die Wassermassen aufnehmen und Überschwemmungen verhindern.

Multifunktionale Nutzung von Freiräumen als Zukunftsaufgabe

Sämtliche Bauweisen in Freianlagen kommen mit Regenwasser in Berührung. Sie alle können in irgendeiner Form derart gestaltet werden, dass sie Wasser aufnehmen, nutzbar machen oder verzögert ableiten. Freianlagen werden dann oft multifunktional genutzt. Die verschiedenen Funktionen überlagern sich und können sich ergänzen. Dachbegrünung mit Regenrückhaltung, Sportplätze mit Regenwassernutzung, Plätze, die überflutet werden können und Rasenflächen mit Mulden sind Beispiele für dieses Planungsprinzip.

In der Landschaftsarchitektur gibt es historische Vorbilder. Architektur und Natur sollten sich beispielsweise im "Bornimer Stil" gegenseitig durchdringen und ein harmonisches Ganzes bilden. Viele zeitgemäße Freiraumentwürfe, aber auch die Gärten der letzten Chelsea Flower Shows haben Klimawandel, Ökologie und Insektenfreundlichkeit zum Thema. Ein Trend, den es auch beim Umgang mit Regenwasser und der Planung von Sportanlagen zu nutzen gilt.

Fazit

Es wurde eine neue Bauweise entwickelt, durch die bei der Entwässerung von Sportplätzen kein Abwasser mehr entsteht. Für die Bemessung von Entwässerungseinrichtungen von Sportplätzen stehen neue, geringere Abflussbeiwerte zur Verfügung. Der Oberbau von Sportplätzen kann zur Regenrückhaltung dienen, auch direkt auf Sportplätzen kann Regenwasser zurückgehalten werden, unter Sportplätzen natürlich auch. In der Verbindung von Sportplatzbau und Entwässerungstechnik liegt gerade beim Ansatz der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung eine Reihe von weiteren, vielversprechenden Chancen.