Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung

BoRSiS

Im Rahmen des BMBF-Verbundforschungsvorhabens „BoRSiS – Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung (2021 – 2024)“ wurde ein Speichersystem im Leitungsgraben von Abwasserrohren entwickelt, das eine Anpassung an die Folgen des Klimawandels im doppelten Sinne ermöglicht.

Zum einen wird durch die Verwendung von grobkörnigem Material (z. B. Grobkies, Skeletterde) in der Leitungszone ein Porenraum geschaffen, der den Bäumen als zusätzlicher Wurzelraum (über die Pflanzgrube des Baumes hinaus) zur Verfügung steht. Zum anderen wird oberhalb der Leitungszone porenreiche Steinwolle (95 % Porenvolumen) als Speicherraum verbaut, um so große Niederschlagsmengen bei Starkregen aufnehmen zu können. Die Schaffung des zusätzlichen Wurzelraums in der Leitungszone ist nur durch eine Abkehr von der bisherigen Praxis möglich, das Füllmaterial in Leitungsgräben zu verdichten und Wurzeln vom Leitungsgraben fernzuhalten. Dies wird durch den Einsatz von duktilen (biegeweichen) Gussrohren ermöglicht, die im grobkörnigen Material nicht beschädigt werden und als wurzeldicht gelten. Durch eine zeitverzögerte Abgabe des Niederschlagswassers aus dem Steinwollkörper in den Wurzelraum (Leitungszone) wirkt das BoRSiS-System wie ein Schwamm und ermöglicht eine Bewässerung der eingewurzelten Bäume in Trockenzeiten bis zu zwei Wochen.

Beides – erweiterter Wurzelraum und zeitverzögerte Wasserabgabe – steigern die Vitalität der angeschlossenen Bäume. Vitale Bäume mit ausgeprägten Dachkronen führen wiederum zu einer erhöhten Verdunstungskälte und zu größeren Beschattungen, sodass dem Hitzestress in Städten entgegengewirkt werden kann. Durch die Verwendung des bisher ungenutzten Leitungsgrabens entsteht außerhalb der Baumstandorte kein zusätzlicher Platzbedarf auf der Oberfläche (z. B. gegenüber Versickerungsmulden). Dadurch bietet sich das BoRSiS-System als Schwammstadt-Element gerade in dicht bebauten Gebieten an.

Aufgrund der komplexen Zusammenhänge zwischen siedlungswasserwirtschaftlichen und baumökologischen Interessen sowie den anspruchsvollen Anforderungen im Straßenraum, verfolgte das Projekt von Anfang an einen interdisziplinären Ansatz. Neben wasserwirtschaftlichen Fragestellungen wurden auch geotechnische, ökonomische und baumökologische Aspekte berücksichtigt. Das Projekt wurde von zwei Industriepartnern (Fachgemeinschaft Gussrohrsysteme FGR / EADIPS und Rockflow) teilfinanziert und fachlich begleitet.

Die Projektleitung des Verbundforschungsvorhabens wurde durch die Hochschule Ruhr West (Prof. Dr. Markus Quirmbach) wahrgenommen. An der HRW wurden folgende Arbeitspakete von Wissenschaftlern der HRW bearbeitet:

• AP 1: Ganzheitliches Starkregen- und Klimaanpassungskonzept (Lehrgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Hydrologie und Wasserbau, Institut Bauingenieurwesen, Prof. Dr. Markus Quirmbach)
• AP 2: Wasserbilanzierung / Regenwassermanagement (Lehrgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Hydrologie und Wasserbau, Institut Bauingenieurwesen, Prof. Dr. Markus Quirmbach)
• AP 4: Geotechnische Untersuchungen (Lehrgebiet Geotechnik, Institut Bauingenieurwesen, Prof. Dr. René Schäfer)
• AP 5: Ökonomische Fragestellungen (Lehrgebiet Infrastruktur und Netze, Wirtschaftsinstitut, Prof. Dr. Mark Oelmann)

Ergänzend wurde an der Hochschule Bochum (Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen, Lehrgebiet Wasserbau und Hydromechanik, Prof. Dr. Christoph Mudersbach) das Arbeitspaket AP 3 „Wasserbauliche Untersuchungen“ bearbeitet.

Während der gesamten Laufzeit wurde das Projektkonsortium durch die beiden Industriepartner Fachgemeinschaft Gussrohrsysteme (Christoph Bennerscheidt) und Rockflow (Dirk Jan Boudeling und Dave Sevriens) sowie durch das Sachverständigenbüro für urbane Vegetation (Dr. Markus Streckenbach) fachlich begleitet.

Das Projekt wurde zwischen 2021 und 2024 über drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderrichtlinie „Förderung von Forschung an Fachhochschulen in Kooperation mit Unternehmen (FH-Kooperativ)“ gefördert (Förderkennzeichen 13FH002KA0). Eine ergänzende finanzielle Unterstützung des Projekts erfolgte durch die Projektpartner Fachgemeinschaft Gussrohrsysteme (FGR/EADIPS) und Rockwool.

In der dreijährigen Laufzeit und im unmittelbaren Anschluss wurden insgesamt über 30 Beiträge zum Projekt BoRSiS auf unterschiedlichem Niveau veröffentlicht. Die wichtigsten Publikationen werden nachfolgend chronologisch aufgeführt:

Bennerscheidt, C. (2023): Von der Baumrigole zum Boden-Rohr-System – Erweiterung des Speicher- und Wurzelraums durch Nutzung des Leitungsgrabens, Jahrbuch der Baumpflege 2023, S. 233-239

Walther, H. (2023): Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung, Tagungsband zum 7. BIH-Treffen, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, 14.-15. September 2023, S. 59-63

Walther, H., Bennerscheidt, C. (2024): BoRSiS – Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung, Tagungsband zum 36. Oldenburger Rohrleitungsforum, 08.-09.02.2024, S. 139-144

Walther, H., Quirmbach, M., Bennerscheidt, C., Streckenbach, M. (2024): Die Schwammstadt im Straßenraum – Das Boden-Rohr-System zur Niederschlagswasser-Speicherung und Bewässerung von Stadtbäumen, 3R, Heft 04-05/2024, S. 66-69, Vulkan Verlag

Quirmbach, M.; Bennerscheidt, C.; Boudeling, D. J.; Molla Hasan, R.; Mudersbach, C.; Oelmann, M.; Schäfer, R.; Schnaut, S.; Simon, F.; Streckenbach, M.; Walther, H. (2025): Regenwassermanagement unter Berücksichtigung unterschiedlicher Nutzungsansprüche – Ergebnisse aus dem Verbundforschungsvorhaben BoRSiS; KA Korrespondenz Abwasser, Abfall, Jg. 72, Heft 7, S. 490-499

Walther, H.; Bennerscheidt, C.; Boudeling, D. J.; Streckenbach, M.; Simon, F.; Mudersbach, C.; Schnaut, S.; Oelmann, M.; Quirmbach, M. (2025): A new perspective on Blue-Green Infrastructure for climate adaptation in urbanized areas: A Soil-Pipe-System as a multi-functional solution, Land 2025, 14, 1065. https://doi.org/10.3390/land14051065

Zum Projekt liegen ein Abschlussbericht, eine Handlungsempfehlung sowie eine Dimensionierungsvorschrift vor, die auf der externen Projekthomepage https://schwammstadt.de/ abgerufen oder bei der unten angegebenen Ansprechperson angefragt werden können.

Laufende Promotionsverfahren:

„Systementwicklung zur Ergänzung wasserbewusster Städte unter wasserwirtschaftlichen (blue) und baumökologischen (green) Aspekten mit dem Fokus auf Boden-Rohr-Systemen“ (Arbeitstitel), Kooperative Promotion mit der Universität Duisburg-Essen, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Prof. Dr. André Niemann

Verbundkoordinator:

Prof. Dr.-Ing. Markus Quirmbach

markus.quirmbach@hs-ruhrwest.de