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Auswirkungen verschiedener Entwässerungsmethoden auf Tausalzverdünnung und -rückhalt

Im Winterdienst hat sich die Verwendung von Tausalzen bewährt, obwohl hohe Salzkonzentrationen in die Umwelt gelangen können. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurden Möglichkeiten zur Reduzierung von Tausalzkonzentrationen in Gewässern untersucht. Die Ergebnisse werden künftig im Regelwerk der Straßenentwässerung berücksichtigt.

Das Bild zeigt ein Winterdienstfahrzeug, das Tausalz streut. Der Einsatz von Tausalz ist unerlässlich – doch sollte zum Schutz der Umwelt die Tausalzkonzentration in Gewässern möglichst gering sein (Bild: BASt)

Aufgabenstellung

Auftausalze werden zur Vermeidung von Schnee- und Eisglätte eingesetzt. Jedoch ist davon auszugehen, dass diese wasserlöslichen Chloride in den Wasserkreislauf gelangen. Im Auftrag der BASt untersuchte die Ingenieurgesellschaft Björnsen Beratende Ingenieure aus Koblenz verschiedene Möglichkeiten, um die Tausalzkonzentrationen in Gewässern unterschiedlicher Größe auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Im Fokus standen dabei breitflächige Versickerung und technische Entwässerungseinrichtungen.

Untersuchungsmethode

Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde der Wissensstand zu gewässerschutzrelevanten Wirkungen von Chlorid erhoben. Anhand numerischer Modellierung erfolgte daraufhin eine Beschreibung der Verdünnungs- und Rückhaltkapazität von Entwässerungsmethoden, die nach den Richtlinien für die Anlage von Straßen – Entwässerung – (RAS Ew 2005) vorgegeben sind. Um eine Übertragbarkeit auf andere Standorte zu ermöglichen, wurde der Salztransport nicht für reale Standorte modelliert. Stattdessen erfolgten die Berechnungen für mehrere repräsentative Szenarien. Die Berechnungen bezogen sich auf den Tausalzeinsatz an Landstraßen und Autobahnen, wobei typische Abmessungen und Entwässerungssysteme zur Anwendung kamen. Berücksichtigung fanden zudem hydrologische und hydrogeologische Eigenschaften der gewählten Standorte.

Ergebnisse

Die durchgeführten Modellberechnungen zeigten, dass Tausalz beim Transport im Untergrund deutlich stärker verdünnt wird als beim Transport im technischen Entwässerungssystem. Da saisonale Schwankungen in aller Regel gering sind, lässt sich eine auf Tausalzeinsatz und Transport im Untergrund zurückführbare Chloridkonzentration gut mit einer einfachen Massenbilanz berechnen. Ausnahmen hiervon bilden Systeme, in denen die betrachtete Straße über eine längere Strecke sehr nahe am Gewässer verläuft, sowie kleine Grundwasserleiter, in denen die Dämpfungs- und Verdünnungseffekte deutlich geringer ausgeprägt sind.

Durch die Berechnungen zum Transportpfad der technischen Entwässerung konnten aus den Eingangsparametern sensitive und weniger sensitive Größen hinsichtlich des Transportverhaltens identifiziert werden. So hat beispielsweise die Regencharakteristik nur einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse. Dagegen wiesen die Streumengen und die betrachtete maximale Konzentration im Straßenablauf deutlich stärkere Auswirkungen auf.

Die Untersuchung der technischen Entwässerungssysteme ergab, dass durch die Ausgestaltung der Becken die Einleitung der Chloridfracht ins Gewässer beeinflussbar ist. Zur Dämpfung der temporären Spitzen der Chloridbelastung tragen Rückhaltebecken mit möglichst großem Volumen und möglichst kleinen Drosselabflüssen bei. Allerdings bewirkt dies eine Vergrößerung der Zeitspanne, innerhalb derer Tausalz in das Gewässer eingetragen wird.

Außerdem wurde ein Bewertungsverfahren entwickelt, um die so berechneten Chloridkonzentrationen durch die Nutzung von Bewertungsmatrices mit vorgegebenen Grenz- oder Schwellenwerten vergleichen zu können.

Folgerungen

Durch die Untersuchung konnte bestätigt werden, dass die breitflächige Versickerung des Straßenabflusses den wirksamsten Verdünnungseffekt auf Tausalz hat. Die Ergebnisse geben Hinweise für Planung, Betrieb und Optimierung von Entwässerungseinrichtungen im Hinblick auf Rückhalt und Verdünnung von Tausalz. Im Regelwerk der Straßenentwässerung wird deshalb künftig auf die erzielten Ergebnisse Bezug genommen.

Forschung kompakt als Download: 05/2019

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Zusatzinformationen

Forschung kompakt 05/19

Bericht

Tausalzverdünnung und -rückhalt bei verschiedenen Entwässerungsmethoden – Modellberechnungen
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft V 313, 2019

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