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Oberflächenabfluss, Versickerung und Gesamtabfluss aus Niederschlägen 2017

Datengrundlage

Die Datengrundlagen zur Berechnung der Abflussgrößen wurden aus dem Berliner Informationssystem Stadt und Umwelt (ISU) für die ca. 25.000 Einzelflächen des räumlichen Bezugssystems des ISU zur Verfügung gestellt. Eine detaillierte Beschreibung der Datengrundlagen findet sich in der ausführlichen Dokumentation (Gerstenberg und Goedecke 2019).

Die Daten der Flächennutzung beruhen auf der Auswertung von Luftbildern, bezirklichen Flächennutzungskarten und weiteren Unterlagen für den Umweltatlas (vgl. Karte 06.01 und Karte 06.02, Ausgabe 2016 sowie Karte 06.08, Ausgabe 2016). Es werden 22 Nutzungsarten sowie 52 Flächentypen unterschieden. Die Daten der Flächennutzung spielen im Wasserhaushaltsmodell eine wichtige Rolle. Wenn keine lagegenauen Daten für notwendige Eingangsparameter zur Verfügung stehen, werden pauschalisierte Mittelwerte pro Nutzungsart oder Flächentyp auf Block- bzw. Teilblockebene angegeben. Neben dem Anschlussgrad an die Kanalisation (s. u.) werden vor allem die Verdunstungsparameter einer Block- bzw. Blockteilfläche pauschal über die Vegetationseigenschaften bzw. die Struktur der auf der Fläche zu erwartenden Vegetation zugewiesen, wobei die Angaben zu Flächennutzung und/oder Flächentyp verwendet werden. Diese programminterne Zuweisung erfolgte im Rahmen der Programmentwicklung Ende der 90er Jahre und wird seither übernommen.

Die langjährigen Mittelwerte des Niederschlags der Jahresreihe 1961 bis 1990 und zwar die Jahresmittel und die Mittel für das Sommerhalbjahr (Mai-Oktober) wurden aus den Messwerten von 97 Messstationen der FU Berlin und des Deutschen Wetterdienstes berechnet (vgl. Karte 04.08, Ausgabe 1994). Die Daten aus diesem Modell wurden für die Mittelpunktskoordinaten der Blockteilflächen berechnet.

Für die potentielle Verdunstung wurden langjährige Mittelwerte der um 10 % erhöhten TURC-Verdunstung verwendet, die aus Beobachtungen an Klimastationen im Berliner Raum berechnet wurden. Dabei wurden für das Stadtgebiet bezirksweise Werte zwischen 610 und 630 mm/Jahr und zwischen 495 und 505 mm für das Sommerhalbjahr zugeordnet.

Der Versiegelungsgrad wurde u. a. durch die Auswertung von ALKIS-Daten (Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem) für die bebaut versiegelten Flächen und die Analyse von hoch auflösenden multispektralen Satellitenbilddaten für die unbebaut versiegelten Flächen für den Umweltatlas bestimmt. Das Verfahren wurde in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin, der Humboldt-Universität und der Firma Digitale Dienste Berlin für die Ausgabe 2007 der Versiegelungskarte entwickelt und für die Ausgabe 2017 mit aktuellen Daten erneut angewandt. Die Angaben beziehen das Straßenland zunächst nicht mit ein (vgl. Karte 01.02, Ausgabe 2017). Im Datenbestand wird zwischen der bebaut versiegelten Fläche (Dachfläche) und der unbebaut versiegelten Fläche (Parkplätze, Wege etc.) unterschieden. Für die unbebaut versiegelte Fläche war außerdem der Anteil der einzelnen Belagsarten eine wichtige Eingangsgröße. Die Belagsarten wurden in vier Belagsklassen zusammengefasst (vgl. Tab. 2) und spezifisch für die einzelnen Flächentypen auf Testflächen im Gelände ermittelt und dann auf alle Blockteilflächen gleichen Flächentyps bezogen.

Angaben zum Versiegelungsgrad der Straßenflächen wurden aus einer Statistik der Senatsbauverwaltung über Fahrbahnen und deren Beläge entnommen. Die dort aufgeführten Belagsarten wurden zu den genannten Belagsklassen zusammengefasst. Da diese Statistik nur bezirksweise vorliegt, wurden Versiegelungsgrad und Belagsklassenverteilung pauschal allen Straßenflächen jedes Bezirkes zugeordnet.

Die bodenkundlichen Daten zur nutzbaren Feldkapazität des Flachwurzelraums (0-30 cm) und zur nutzbaren Feldkapazität des Tiefwurzelraumes (0-150 cm) wurden der Bodendatenbank zur Bodengesellschaftskarte der “Bodengesellschaftskarte Berlin – Nutzbare Feldkapazität” (vgl. Karte 01.06.2, Ausgabe 2018) entnommen.

Für die Ermittlung der Flurabstände des Grundwassers wurde ein digitales Geländemodell mit 5 m Rasterweite benutzt (vgl. Karte 01.08, Ausgabe 2010). Parallel wurde aus Messungen an Beobachtungsrohren des Landesgrundwasserdienstes und von den Berliner Wasserbetrieben von Mai 2009 ein Modell der Höhe der Grundwasseroberfläche aufgebaut. Die für die Berechnung der Abflüsse verwendeten Flurabstandsdaten wurden dann aus dem Differenzmodell von Höhenmodell und Grundwasserhöhenmodell (vgl. Karte 02.07, Ausgabe 2010) für die Blockteilflächen berechnet.

Die Flächengröße wird zur Berechnung der Abflussvolumina verwendet. Die Flächengröße der Blockteilfläche ohne Straßenfläche liegt im ISU vor. Zusätzlich wurde die Flächengröße der Straßen bezogen auf die einzelne Blockteilfläche angegeben. Dazu wurden die Straßenflächen der ISU5 proportional der Straßenfrontlänge der Blockteilflächen auf die Blockteilflächen verteilt.

Die Angaben zur Kanalisation wurden der Karte ”Entsorgung von Regen- und Abwasser” (vgl. Karte 02.09, Ausgabe 2018) entnommen, die den Stand von 2017 hat. Kriterium war das Vorhandensein von Abwasserleitungen für Regenwasser in der angrenzenden Straße. Die Angabe ist daher zunächst unabhängig von der tatsächlichen Ableitung des Regenwassers. Es kann aus der Karte nur abgelesen werden, ob die Blockfläche von der Kanalisation erfasst wird. Es kann davon ausgegangen werden, dass einige hochversiegelte Flächen (zumeist Industrie- und Gewerbegebiete) ihr Regenwasser über private Rohrleitungen oder das öffentliche Netz ableiten, darüber aber keine Informationen vorliegen.

Aus der Karte geht jedoch noch nicht hervor, inwieweit das Wasser, das auf den bebauten oder versiegelten Flächen anfällt, tatsächlich abgeführt wird. Hierzu wurden für die Ausgabe 2005 spezielle Untersuchungen durchgeführt. Für die Abschätzung des tatsächlichen Anschlussgrades an die Kanalisation lagen zwei Datengrundlagen vor. Einerseits die im Rahmen einer Diplomarbeit von Bach 1997 ermittelten Pauschalwerte für die einzelnen Flächentypen, die bereits in der Ausgabe 1999 Anwendung fanden. Die zweite Datengrundlage wurde im Rahmen der Neuordnung des Abwasserentgeltes durch die Berliner Wasserbetriebe (BWB) erhoben. Es wurde eine grundstücksscharfe Erhebung der versiegelten Flächen durchgeführt und dabei zwischen angeschlossenen und nicht angeschlossenen versiegelten Flächen unterschieden. Ziel der Erhebung war es, die Kosten für die Regenwasserentsorgung weitgehend nach dem Verursacherprinzip zu erheben. Diese Daten wurden auch graphisch erfasst und der Senatsverwaltung aggregiert auf die Bezugsflächen des räumlichen Bezugssystems des ISU übergeben. Die Auswertung dieser Daten ergab jedoch, dass die graphische Erfassung durch die BWB nicht flächendeckend erfolgte. Aus diesem Grund konnten die Originaldaten nicht direkt für das Wasserhaushaltsmodell des Umweltatlas verwendet werden. Ausgehend von der Überlegung, dass der Anschlussgrad eng von Alter und Struktur der Bebauung abhängig ist, wurden daher aus den Daten der BWB und der flächendeckend vorliegenden Kartierung der Stadtstrukturtypen (vgl. Karte 06.07 und Karte 06.08, Ausgabe 2016) für die einzelnen Flächentypen rechnerisch Mittelwerte ermittelt und diese dann als Pauschalwerte allen kanalisierten Einzelflächen des entsprechenden Flächentyps zugeordnet. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 zusammengefasst. Ein Vergleich der Werte mit den von Bach 1997 ermittelten Werten ergab eine gute Übereinstimmung. Lediglich die Anschlussgrade der unbebaut versiegelten Flächen der nicht oder gering bebaute Grün- und Freiflächen weichen z. T. stark von den von Bach ermittelten Werten ab. Da die Analyse des BWB-Datenbestandes ergeben hat, dass gerade in diesen Gebieten die unbebaut versiegelten Flächen nicht oder unzureichend erfasst wurden, wurde für diesen Strukturtyp der Wert von Bach beibehalten. Die tatsächlichen Kanalisierungsgrade der Straßenflächen wurden ebenfalls aus Bach zugeordnet, da die Straßenflächen durch die BWB nicht erfasst wurden. Tab. 1 zeigt die pauschalen Anschlussgrade pro Flächentyp, die auch in die Berechnung des Wasserhaushaltsmodells der Ausgabe 2019 eingeflossen sind.

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Tab. 1: Effektiver Anschlussgrad versiegelter Flächen an die Kanalisation (Kanalisierungsgrad) für die Flächentypen (differenziert) Berlins (Stand der Auswertung 2012, Stand der Flächentypen 2010, Stand der Anschlussgrade 1997, 2003)
Bild: Umweltatlas Berlin

Für die Ermittlung der Versickerung ohne Berücksichtigung der Versiegelung (Karte 02.13.4) wurden die Eingangsdaten dahingehend verändert, dass die Versiegelung für alle Flächen auf 0 gesetzt wurde, also im Prinzip unberücksichtigt blieb. Die Flächengröße der Straßen wurde ebenfalls auf 0 gesetzt, so dass sich die Ergebniswerte nur auf die unversiegelten Böden der Blockflächen beziehen.

Für die Einbeziehung der Dachbegrünung wurde die ca. 400 ha extensiv und intensiv begrünten Dachflächen aus der vorhandenen Umweltatlaskarte 06.11 Gründächer (Ausgabe 2017) verwendet.