Kaskaden in Stadt und Garten sind ein Kühlfaktor im Klimawandel

Gebaute Wasserfälle

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Über Treppen oder Stufen fließendes Wasser, egal ob natürlich oder architektonisch gebaut, wird durch die Strömung, Felsen und Steine kaskadierend aufgemischt und mit Sauerstoff angereichert; es kühlt damit seine Umgebung. Wer je im Hochsommer bei mehr als 30 °C beispielsweise den Rheinfall Schaffhausen in der Schweiz besucht hat, kann von der angenehmen Erfrischung berichten.
Kaskaden Stadtklima
Cataratas de Agua Azul, Mexico. Foto: gemeinfrei, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Im Klimawandel wird Wasser aber auch in den Innenstädten immer wichtiger. Neben Trinkbrunnen zur Vermeidung von Dehydrierung beziehungsweise zur Kreislaufstabilisierung vieler von Hitze gestressten Menschen sind dies auch temporäre Sprühnebelinstallationen und verschiedenste dauerhafte Wasseranlagen, wie Teiche, Brunnen oder Rinnsale – etwa jene in Freiburg im Breisgau – oder kleine und große, gar monumentale Wasserarchitekturen. Sie dienen der äußerlichen Kühlung über die Haut, auch um die Füße im Nass baumeln zu lassen oder sich bei bis zu 40 °C, wie in den letzten drei bis vier Sommern, gleich komplett hineinzustürzen. Auch gebaute Kaskaden, Wasserfälle, Wassertreppen und -stufen beleben Innenstädte und kühlen ihre direkte Umgebung. Sie bewirken zudem schon durch ihr tosendes oder sanftes Rauschen allein die "akustische Erfrischung" oder eine entspannende Beruhigung.

Maßnahmen gegen Hitzestress

Im Klimawandel gehört Wasser zum kostbarsten Gut, das es nicht zu verschwenden gilt. Doch gerade in den überhitzten Stadtzentren wird Wasser nun dringend zur Kühlung benötigt. Neben den verbreiteten großen Brunnenbecken, künstlichen Bächen oder Wasserflächen in Parks sind das neuerdings auch Vernebelungsanlagen, wie sie schon länger in heißen Ländern des Orients eingesetzt werden. Leitungen unter Verschattungsanlagen versprühen dort einen feinen Wassernebel, der die Passanten darunter kühlt. Bei 50 °C und mehr in Wüstenstaaten wie Katar geht Shopping oder ein Cafébesuch im Freien gar nicht mehr anders.

Die Stadt Wien hat 2020 einen temporären Versuch mit fein versprühtem Wasser im öffentlichen Raum unternommen und die lokale Temperatur damit um bis zu 11 °C gesenkt. Auch beim Projekt "Coole Straßen" wurden durch zeitweilige Umwandlung in reine Fußgängerzonen mit Sitzbereichen und mehr Außengastronomie wie Cafés, Begrünungsmaßnahmen und dem Einsatz von Wasser die Temperaturen um etwa 5 °C gesenkt. Kühlung lässt sich auch mit Kaskaden erzielen, wobei es fast keine Rolle spielt, ob das Wasser über eine einzige große Stufe fällt, oder ganz langsam über viele kleine und weniger hohe Kanten hinweg fließt.

Vorbilder aus der Natur

Wie fast alle Elemente des öffentlichen Freiraums oder in Gärten gehen auch gestufte Wasserfälle auf Beispiele in der Natur zurück. In der freien Landschaft werden Fließgewässer an Geländesprüngen, Felsabbrüchen oder in Schluchten zu natürlichen Kaskaden, wo das Wasser dann hinabstürzt. Sie entstehen auch dort, wo Flüsse einen Höhenunterschied über einen abgetreppten Untergrund überwinden. Das dort lebendig aufbrausende, schäumende Nass findet unten im Tosebecken und jenseits davon wieder zur Ruhe und gleitet sanft fort. Der eingangs erwähnte Rheinfall bei Schaffhausen oder die Cataratas de Agua Azul in Mexiko sind beispielhaft solche, vor allem sehr große bis gigantische Kaskaden.

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Der Rheinfall bei Schaffhausen (Schweiz). Die natürliche Kaskade kühlt ihre direkte Umgebung. Foto: Kabelleger/David Gubler, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
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Die lange historische Wassertreppe im Berliner Körnerpark ... Foto: Thomas Herrgen
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... endet optisch in einem Tosebecken mit Fontäne. Foto: Thomas Herrgen

Abstraktion und Nachahmung

Für die Nachahmung im Garten liegt ein (naturähnlicher) Wasserlauf vorzugsweise in einer vorhandenen Vertiefung und folgt dem natürlichen Gefälle. Für naturnahe Anlagen empfiehlt sich Lehm als Abdichtung. Alternativ kann auch mit Teichfolie abgedichtet werden. Stöße werden wie bei Teichen mit Überlappung durch Klebung oder Heißluft verschweißt, die Folienränder über eine Kante oder Erdwulst umgeschlagen und von außen befestigt. Wie bei allen Wasseranlagen ist die Dichtigkeit entscheidend, um Wasserverluste zu vermeiden. Eingebaute Steine, Findlinge oder andere Bauteile bilden dann die Stufen, über die hinweg das Wasser strömt.

Bei der Planung von architektonischen Kaskaden wird das Element, ähnlich wie in der Natur vorkommend, nachempfunden oder geometrisch abstrahiert. Es entstehen Wassertreppen aus Beton, Naturstein (auch verkleidet), teilweise mit Edelstahlschütten oder großen Schalen. Im öffentlichen Raum laden sie ein, sich an den Rand zu setzen, die Kühle, den Sprühnebel und gegebenenfalls die begleitende Pflanzung zu genießen, der Geräuschkulisse zu lauschen oder im Tosebecken, sofern es ausreichend groß ist, gleich ein Bad zu nehmen. Kaskaden haben auch eine lange Tradition in historischen Gärten und Parkanlagen, sind ebenfalls in der zeitgenössischen Landschaftsarchitektur vertreten. Ein Blick in die zeitgenössische Planung und Realisierung von Kaskaden im öffentlichen Raum und im Privatgarten lohnt heute vor allem vor dem Hintergrund der notwendigen Kühlung im Klimawandel. +

Wasser (ge)fällt

Zu den meisten öffentlichen Räumen und gestalteten Gärten gehört in der Regel auch ein Wasserelement. Plätze ohne Brunnen, Wasserspiele, Düsen oder Wasserfilme sind heute kaum noch vorstellbar. Im Privatgarten sind es meistens Teiche oder ruhende Wasserbecken. Bewegtes Wasser ist oft in Form von Sprudlern, Fontänen und Wasserspielen zu sehen. Doch naturähnliche Bachläufe mit Stufen und gebaute architektonische Kaskaden in Gärten und öffentlichen Freiräumen sind noch atmosphärischer und sorgen dort für Belebung und Erfrischung, gerade im Sommer und in heißen Regionen der Welt.

Für alle Formen von Wasserläufen sind im Relief Höhenunterschiede erforderlich. Günstig sind 2 bis 4 Prozent Gefälle, sofern kleine Staustufen eingebaut werden sollen. Wasserläufe, die auf kürzestem Weg große Höhendifferenzen überwinden, werden zu Wasserfällen oder Kaskaden. Das französische "cascade" geht ursprünglich auf das italienische "cascadere" (fallen) zurück. In anderen Bereichen, wie der Elektrotechnik und Elektronik bezeichnet der Begriff Kaskadierung dort die Hintereinanderschaltung beziehungsweise Verkettung mehrerer Module oder Baugruppen. Die Verbindung zwischen den einzelnen Modulen ist dabei einseitig gerichtet, dennoch besteht die Möglichkeit der Rückverbindung zum Anfang der Kette. Durch Kaskadierung lässt sich eine höhere Wirkung erzielen als mit nur einem einzelnen Modul. Genauso bestehen architektonische Wasserkaskaden aus einer Aufeinanderfolge gleicher oder ähnlicher Bauelemente wie Mauern, Natursteinblöcke, Becken, Schalen oder Schütten, über die das Wasser fließt, oder durch welche es fällt. Die Wirkung in der Summe oder Abfolge von Einzelteilen ist dabei deutlich intensiver und effektvoller als bei einem Element.

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Im heißen Madrid trägt die Wasserwand vor der Cafeteria ... Foto: Latz + Partner
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... des Repsol Campus zur mikroklimatischen Kühlung bei. Foto: Latz + Partner
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Einstufige Kaskade in Frankfurt/M.: Die Wasserwand mit Gleitfilm ... Foto: Thomas Herrgen
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...und die obere Staustufe und das untere Tosebecken. Vorgelagert ist der öffentliche Platz eines Bürogebäudes. Foto: Thomas Herrgen

Architektonische Wasserkaskaden

Ein gestauter, verdichteter Wasserlauf mit treppenartigen Stufen imitiert einen natürlichen Wasserfall in abstrahierter Form. Eine Kaskade für den Garten sollte, um die ansprechende Wirkung zu erzielen, mindestens aus drei bis vier Stufen mit jeweils 15 bis 20 cm Höhe je Ebene bestehen, sodass das Wasser entsprechend tief fällt und rauscht. In Ausnahmen kann auch eine einzige, gegebenenfalls auch sehr hohe Stufe einen Wasserfall ausmachen. Bauart und Materialien sowie die Höhen der einzelnen Ebenen bewirken ein mehr oder weniger starkes Rauschen, leises Fließen, ein sanftes Plätschern oder lautes Tosen. In Begleitung parallel zur Lauftreppe kann eine Wassertreppe im Wortsinn entstehen und sie ist dort auch sinnlich erfahrbar.

Bei der Positionierung im Privatarten ist daher die Nähe zu Sitzplätzen, auch (Schlaf-) Zimmern und den Nachbarn zu beachten. Im öffentlichen Raum sind Kaskaden und Wasserfälle, wie Brunnen und andere künstliche Gewässer, vor allem für Kinder ein sehr attraktives und belebendes Element, das im Sommer zur Erfrischung in Städten beiträgt.

Ein Element, verschiedenste Materialien

Die Wassertreppe kann baulich als eigenständiges Element, als Zulauf zu einem Wasserbecken oder Teich, beziehungsweise begleitend zu einer begehbaren Treppe aus allen gängigen Natursteinmaterialien wie beispielsweise Granit, Basalt, Grauwacke, Schiefer, Jura oder Muschelkalk hergestellt werden. Ortbeton oder Betonfertigteile passen gut zu sehr modernen oder streng architektonischen Gärten und Parks. Auch gebaute Kaskaden aus Stahl, etwa in Form von Schalen, aus Edelstahlschütten oder CorTen-Stahl mit einer linearen Wasserkante sind möglich. Im Hinblick auf Stabilität und Langlebigkeit ist eine fachgerechte Fundamentierung inklusive Statik vorzusehen, die die verschiedenen Kräfte, bei Wasserfüllung, Sturm oder Orkan, Erdbeben und anderen Faktoren berücksichtigt. Alle Baumaterialien mit Kontaktfeuchte werden in wasserfesten Mörtel verlegt und damit verfugt. Ortbeton und Betonfertigteile müssen aus wasserundurchlässigem Beton bestehen. Für den öffentlichen Raum – anders als im Privatgarten – empfehlen sich schon unter Hinweis auf die Vandalismusgefahr keine "Wackelteile" wie Schalen, an Ketten aufgehängte Schütten oder lose Platten, selbst wenn sie schwer sind.

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Die architektonische Kaskade seitlich der Terrasse wird von Bepflanzung gerahmt und wirkt dadurch relativ natürlich. Foto: Hermann Klang (deavita.com)
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Die architektonische Kaskade seitlich der Terrasse wird von Bepflanzung gerahmt und wirkt dadurch relativ natürlich. Foto: Jörg Baumhauer, re-natur GmbH
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Ein langgezogener Wasserlauf vor einem Bürogebäude in Luxemburg endet über die Schütte in einem kleinen Tosebecken. Foto: Thomas Herrgen
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Kleine Gartenkaskade aus Naturstein, mit Kunst (Wassernixe). Foto: Jörg Baumhauer, re-natur GmbH

Technische Ausrüstung

Kaskaden werden schon aus Gründen des Wasserverbrauchs in der Regel als Kreislauf ausgebildet. Der Wasseranschluss und ein kaschierter Auslauf oben sowie ein Auffangbereich am unteren Ende, die Pumpe mit Stromanschluss, sowie die frostfrei verlegte Wasserleitung (bzw. Entleerung vor dem Winter) vom Ende zum Anfang bilden den technischen Rahmen. Die Art und Stärke der Pumpe hängt vom Gefälle, der Verlaufslänge und der Wassermenge ab und sollte im Vorfeld mit einem Fachplaner besprochen und dimensioniert werden.

Die unterste Ebene einer Kaskade wird üblicherweise als größeres Tosebecken ausgebildet, unter dem auch die Pumpe liegen kann. Erforderlich ist zudem ein Notüberlauf und ein Bodenablauf für die Winterentleerung oder für Revisionszwecke.

Ob die Anlage eine automatische Wassernachspeisung und -reinigung erhalten soll, hängt vom Wunsch des Bauherrn/Auftraggebers und der Frage ab, ob etwa kleine Kinder Zugang zum Wasser haben; im öffentlichen Raum also grundsätzlich immer. Gegen Bakterien, Algenbildung und ähnliches können Mittel manuell beigegeben werden. Für den öffentlichen Bereich empfiehlt sich jedoch stets die automatische Reinigung in einem (unterirdischen) Technikraum. Kaskadenpumpen können üblicherweise abgeschaltet werden, etwa für die Nachtzeit, und das Wasser verbleibt bis zur Wiederinbetriebnahme in den einzelnen Staustufen. Gut geplant, gebaut und unterhalten bereichern Wasserkaskaden öffentliche Räume und Gärten. Fallendes und rauschendes Wasser ist belebend und begeistert alle Nutzer.

Gestaltung des Umfeldes

Ob Wasserlauf mit Stufen oder architektonische Kaskade: Ein bisschen zusätzliche Gestaltung macht das Wasserelement noch attraktiver. Der Verlauf kann im privaten Gartenbereich mit Splitten, Kiesen, Schotter, kleineren und größeren Steinen ausgestaltet werden. Folien müssen komplett abgedeckt sein, um sie vor Sonneneinstrahlung zu schützen. Auch für die Begrünung steht eine Reihe von Pflanzen zur Auswahl. Sehr schön wirken am Rand verschiedene Blattpflanzen, auch Gräser und überhängende Sträucher (siehe beispielhafte Pflanzenliste in der Tabelle). Relief, Verlauf und Bepflanzung sollten bei treppenartigen Wasserläufen möglichst natürlich wirken. Bei architektonischen Kaskaden unterstreichen halmartige oder schwimmende Wasserpflanzen den puristischen Charakter. Sie wachsen oft in der obersten Staustufe oder im Tosebecken und verleihen der Anlage ihren letzten Schliff. n

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Die mehrstufige Kaskade ... Foto: DLA, Die Landschaftsarchitekten Bittkau-Bartfelder PartGmbH
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... mit einer liegenden Bronzefigur ist der Eyecatcher dieses Privatgartens in Frankfurt am Main, gerahmt von prachtvoller Bepflanzung. Foto: DLA, Die Landschaftsarchitekten Bittkau-Bartfelder PartGmbH

Wasserpflanzen: Wasserbecken/Kaskaden (im Wasser)

  • Calla palustris – Sumpfkalla
  • Cyperus longus – Zyperngras (mit Pflanzkorb, bis 20 cm)
  • Equisetum hyemale – Winter-Schachtelhalm (Flachwasserzone, im Pflanzkorb)
  • Hippuris vulgaris – Tannenwedel (Pflanzung im Gefäß empfohlen)
  • Nymphaea spec. – Seerosen in Arten und Sorten (40 bis 60 cm tief)
  • Typha minima – Zwerg-Rohrkolben (Wuchshöhe 40 bis 50 cm)

Sumpf-Pflanzen: Wasserrand (feucht bis nass, aber nicht im Wasser)

  • Caltha palustris – Sumpfdotterblume
  • Euphorbia palustris – Sumpf-Wolfsmilch
  • Filipendula ulmaria – Sumpf-Mädesüß (Begleiter zum Blut-Weiderich)
  • Iris spec. – Sumpfschwertlilien (in versch. Arten und Farben)
  • Juncus spec. (Binsen in Arten, Halmstruktur)
  • Lysimachia nummularia – Pfennigkraut (Teppiche bildend)
  • Lythrum salicaria – Blut-Weiderich (viele Sorten im Handel)
  • Myosotis palustris – Sumpf-Vergissmeinnicht (himmelblaue Blüten)
  • Trollius europaeus – Europäische Trollblume (gelbe Kugelblüten)
  • Veronica beccabunga – Bach-Ehrenpreis, Bachbunge

Pflanzen Gewässerrand: Begleitende Beet-Pflanzen ("trockene" Ufer)

  • Alchemilla mollis – Frauenmantel (Blattpflanze)
  • Astilboides tabularis – Tafelblatt (70 bis 100 cm hoch, sehr große, tellerartige Blätter)
  • Hosta spec. - Funkien in Arten und Sorten (Blattstaude)
  • Miscanthus sinensis – Chinaschilf (hoch, sehr elegant überhängende Halme)
  • Polygonum amplexicaule 'Atropurpureum' – Kerzen-Knöterich (100 bis120 cm hoch)
  • Rodgersia henrici 'Die Schöne' - Schaublatt (70 bis 100 cm, hellrosa Blüten)

Berühmte Wasserfälle/-kaskaden

Natürliche (in der Landschaft)

  • Cataratas de Agua Azul, Mexiko
  • Geratser Wasserfall (D-Bayern)
  • Krimmeler Wasserfälle (Österreich, 385 m Fallhöhe)
  • Niagara Fälle (USA/Kanada)
  • Rheinfall, Schaffhausen (Schweiz)
  • Sutherland Falls, Neuseeland (Südinsel)
  • Triberger Wasserfälle (D-Schwarzwald)
  • Victoriafälle (Afrika)

Zwar natürlich, heute aber mit eingebauten Kaskadenstufen

  • Lechfall (D-Bayern)

Architektonische/gebaute (in Parks)

  • Bergpark Wilhelmshöhe
  • (sehr lange Wassertreppe)
  • Körnerpark, Berlin (Wassertreppe)
  • Parc de La Villette, Paris (Wasserschrägen)
  • Schlosspark von Versailles, alle Arten von Wasserspielen (Frankreich)
  • Villa d'Este, Wasserspiele, kleine Kaskaden (Italien)
Dipl.-Ing.(FH) Thomas Herrgen
Autor

Landschaftsarchitekt

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