Stauraum neu denken
Der Klimawandel ist eine der Herausforderungen unserer Zeit. Wie können wir den Risiken begegnen und gleichzeitig die Belastung unserer Gewässer minimieren? Um wirksame Gegenmaßnahmen zu entwickeln, ist es wichtig zu verstehen, wie Mischwassersysteme aufgebaut sind – und an welchen Stellen Entlastungen auftreten. Abbildung 1 zeigt den typischen Ablauf in einem Mischwassersystem: Regen- und Abwasser fließen gemeinsam durch das Kanalnetz in Richtung der Abwasserreinigungsanlage (ARA). Bei Starkregenereignissen stoßen jedoch viele Kanäle und Becken an ihre hydraulischen Grenzen. Ein Teil des Mischwassers wird dann über das Regenüberlaufbecken (RÜB) in den Vorfluter (z. B. Fluss) entlastet – häufig unbehandelt. In der Nähe von Badegewässern oder sensiblen Ökosystemen kann das zu erheblichen Umweltbelastungen führen.
Stauraum
Was ist Stauraum?
Stauräume sind Speichervolumina innerhalb des Kanalnetzes in Form von Rohren oder Becken. Diese Volumina betragen im Einzelnen 50m³ bis hin zu 500.000m³. Stauräume dienen der Zwischenspeicherung von Abwassermengen – insbesondere Niederschlag – und vermeiden so die Einleitung von belastetem Abwasser in die Gewässer.Stauraumaktivierung im Kanal
Die sogenannte Überströmungshöhe – also der Bereich zwischen der festen Schwelle und der maximal möglichen Stauzielhöhe – bleibt dabei ungenutzt. Mit regelbaren Systemen wie Klappen oder Wehren kann genau dieses Volumen aktiviert werden (s. Abbildung 2).
So wird das vorhandene Rückhaltevolumen ohne bauliche Erweiterungen besser genutzt – und ein wichtiger Beitrag zum Gewässerschutz und zur Resilienz des Kanalnetzes geleistet.
Stauraumaktivierung im Regenbecken
Die Abbildung 3 zeigt ein Regenüberlaufbecken mit fester Schwelle am Beckenüberlauf (BÜ) und freiem Überfall am Klärüberlauf (KÜ). Ohne regelbare Technik beginnt die Entlastung, sobald der Wasserstand die feste Schwelle erreicht – das darüberliegende Volumen (Überströmungshöhe) bleibt ungenutzt. Durch den gezielten Einsatz von Steuer- und Regelorganen (z. B. Wehre, Klappen) kann dieser Speicherbereich aktiviert und als zusätzliches Rückhaltevolumen genutzt werden. Gleichzeitig kann der technische Aufwand für Drosselschlitze oder Regelungen am Klärüberlauf reduziert werden.
Die Abbildung 4 zeigt ein Regenüberlaufbecken mit einem HST-ASK-Wehr am Beckenüberlauf (BÜ) und freiem Überfall am Klärüberlauf (KÜ). Durch den Einsatz des beweglichen Wehrs kann die Überströmungshöhe gezielt genutzt und das Stauziel präzise gehalten werden. Das ermöglicht eine vollständige Ausnutzung des Beckens – ohne unkontrollierte Entlastung. Gleichzeitig entfällt die Notwendigkeit eines aufwändigen Drosselschlitzes am Klärüberlauf, da der Zufluss zur Kläranlage durch das Wehr geregelt wird. Das System schafft somit hydraulische Entlastung, schützt Gewässer und reduziert den baulichen Aufwand.
Netzbewirtschaftung
Deshalb erfolgt die moderne Netzbewirtschaftung zunehmend datenbasiert und automatisiert: Durch die Verknüpfung von Pegelständen, Wetterdaten und Steuerlogik lassen sich unkontrollierte Entlastungsereignisse reduzieren, Kläranlagen gleichmäßig auslasten und Reinigungsprozesse im Kanalnetz verbessern. Dafür sind Systeme, wie zum Beispiel IntelliNet, erforderlich, die die Abwasserinfrastruktur in funktionalen Ebenen strukturieren. Wesentlich ist, dass diese Ebenen vernetzt und steuerbar sind:
- Maschinenebene: Hier arbeiten autonome Komponenten wie Klappen, Wehre, Pumpen oder Reinigungsanlagen – ausgestattet mit Sensorik, Aktorik und Automatisierungstechnik.
- Anlagen- und Netzebene: Einzelne Objekte (z. B. Stauraumkanäle, Regenbecken, Pumpwerke) werden zu funktionalen Gruppen zusammengefasst und aufeinander abgestimmt.
- Steuerungsebene: Übergeordnete Logiken analysieren Netzlast, Pegelstände, Wetterdaten und Systemzustände, um gezielt Eingriffe zu steuern – etwa die Entlastungsorte, Zulaufmengen zur Kläranlage oder die Entleerung von Becken.
- Kommunikations- und Datenaustausch-Ebene: Alle Ebenen sind über sichere Schnittstellen miteinander verbunden, z. B. via SCADA, KANiO® oder externe Datenquellen (Wetterdienste, GIS etc.).
Diese strukturierte Form der Netzbewirtschaftung ermöglicht eine vorausschauende, dynamische und ressourceneffiziente Steuerung – gerade in Zeiten zunehmender Schwankungen und strengerer Umweltvorgaben.
STAURAUMAKTIVIERUNG UND NETZBEWIRTSCHAFTUNG IN DER PRAXIS
Um das Netz zu bewirtschaften und Stauraum zu aktivieren sind intensive bauliche Maßnahmen nicht zwingend erforderlich. Mit moderner steuerbarer Ausrüstung kann das volle Potential des Kanalnetzes ausgeschöpft, das heißt Stauraum aktiviert werden.
FESTE WEHRSCHWELLEN VS. BEWEGLICHE KLAPPEN UND WEHRE
In vielen bestehenden Anlagen kommen nach wie vor feste Wehrschwellen zum Einsatz. Diese starren Bauwerke bilden eine unbewegliche Barriere zwischen dem Regenüberlaufbecken und dem Vorfluter. Steigt der Wasserspiegel im Kanalnetz über die Höhe der Wehrschwelle, wird überschüssiges Mischwasser direkt und unbehandelt in natürliche Gewässer entlastet. Dadurch gelangen Schadstoffe in die Umwelt und belasten Gewässerökosysteme sowie die Wasserqualität erheblich. Ein weiterer Nachteil: Das maximal mögliche Stauziel und das tatsächlich nutzbare Stauziel unterscheiden sich deutlich. Feste Wehrschwellen lassen sich nicht an wechselnde Betriebszustände anpassen und nutzen das vorhandene Rückhaltevolumen daher oft nur unzureichend aus.
Durch die Kombination von gezielter Stauraumnutzung und aktiver Netzbewirtschaftung wird das Kanalnetz zu einem dynamisch gesteuerten Gesamtsystem. So lassen sich Starkregenereignisse besser abfangen, Gewässerbelastungen reduzieren und die Kläranlagen optimal auslasten. Zentraler Baustein dieser dynamischen Netzbewirtschaftung sind bewegliche Klappen und Wehre, die den Wasserstand bedarfsgerecht regeln und den vorhandenen Stauraum maximal ausschöpfen.
ASA-WEHR
AWS-Spühlschütz
ASK-Wehr
Dresdner Drehbogen
PRAXISBEISPIEL: InSchuKa4.0
EXPERTEN-INTERVIEW STAURAUMAktivierung UND NETZBEWIRTSCHAFTUNG – IHRE EXPERTISE IST GEFRAGT
Die zukünftige Ausrichtung der Stauraum- und Netzbewirtschaftung erfordert eine enge Abstimmung zwischen Technik, Betrieb und Praxisanforderungen. Im Rahmen unserer aktuellen Marktstudie möchten wir deshalb gezielt die Erfahrungen und Einschätzungen von Fachanwendern, Planern und Betreibern einbeziehen.
- die Weiterentwicklung praxisgerechter Lösungen
- die Ausrichtung neuer Technologien auf die Bedürfnisse des Betriebsalltags
- die Berücksichtigung zukünftiger regulatorischer Anforderungen
Das aktuelle Förderprojekt InSchuKa 4.0 („Kombinierter Infrastruktur- und Umwelt‑Schutz durch KI‑basierte Kanalnetzbewirtschaftung“) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme Wasser‑Extremereignisse (WaX) unterstützt.
Es setzt auf KI-basierte Steuerung flexibler Klappen in Jenas Abwasser-Hauptsammler, um das Kanalvolumen aktiv zu nutzen, Überflutungen zu verhindern und sedimentbedingte Geruchsbelastung zu minimieren. Die Simulationen basieren auf einem digitalen Zwilling und Echtzeitdaten – inklusive Wetterprognosen und Kanalpegeln. HST Systemtechnik bringt in das Projekt langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Integration intelligenter Ausrüstung ein. Als Anbieter von vernetzten Systemlösungen in der Wasserwirtschaft unterstützt HST insbesondere die Umsetzung der technischen Infrastruktur – von der Aktorik vor Ort bis zur zentralen Steuerungsebene. Die Einbindung als Projektpartner basiert auf umfassender Expertise in der regelbasierten Stauraumbewirtschaftung, der Automatisierung dezentraler Bauwerke sowie in der Datenvernetzung zwischen Maschinen-, Netz- und Systemebene.
Zur Veranschaulichung des Projekts steht ein Video zur Verfügung, das die Funktionsweise und Einsatzansätze von InSchuKa 4.0 praxisnah demonstriert.
Wir freuen uns auf den Austausch mit Ihnen.
StauraumAKTUELL! – Volume 1
Im Auftrag der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) analysieren wir erneut die Potentiale des Dresdner Drehbogens….
