Laut einer in Nature veröffentlichten Studie beschreibt das Phänomen der „hydroklimatischen Volatilität“ plötzliche und extreme Wechsel zwischen anhaltender Trockenheit und extremer Nässe. Diese Schwankungen führen zu „Wetter-Schleudertraumata“, wie beispielsweise sintflutartigen Regenfällen, die verheerende Sturzfluten auslösen – ein immer häufigeres Phänomen, da die globalen Temperaturen aufgrund des vom Menschen verursachten Klimawandels steigen.

Wissenschaftler haben in den letzten Jahrzehnten deutliche Veränderungen der Niederschlagsmuster dokumentiert. Während die jährliche Niederschlagsmenge in vielen Regionen relativ stabil geblieben oder leicht gestiegen ist, werden die Regenfälle kürzer, dafür aber deutlich intensiver. Diese Entwicklung führt insgesamt zu weniger Regentagen, aber zu stärkeren und konzentrierteren Regenfällen, was das Hochwasserrisiko erhöht.

Das zerstörerische Potenzial dieser extremen Wetterereignisse zeigte sich am 29. Oktober 2024 im spanischen Valencia, als katastrophale Überschwemmungen mit 1.000 Kubikmetern Wasser pro Sekunde die Region überschwemmten. Die Katastrophe forderte 224 Todesopfer und verursachte erhebliche materielle und wirtschaftliche Schäden.

Obwohl es nahezu unmöglich ist, solche Ereignisse vollständig zu verhindern, bietet die Technik seit langem Lösungen, um ihre Auswirkungen zu mildern. Regenrückhaltetanks sind dabei ein wichtiger Schutzmechanismus gegen katastrophale Überschwemmungen.

Wie Regenrückhaltetanks funktionieren

Ein Regenrückhaltetank ist eine massive unterirdische Betonkonstruktion, die verhindern soll, dass bei starkem Regen das Abwassersystem überlastet wird.

Die Funktionsweise ist einfach und effektiv. Bei starken Stürmen halten Regenbecken überschüssiges Regenwasser vorübergehend zurück und geben das gespeicherte Wasser dann nach und nach wieder ab. So wird verhindert, dass Kläranlagen ihre maximale Kapazität überschreiten.

Damit ein Regenrückhaltetank effektiv ist, muss seine Speicherkapazität ausreichen, um mindestens 20 Minuten lang Regenfälle von 10 Litern pro Sekunde und Hektar zu bewältigen. Bei solchen Regenfällen können Straßenabfälle, Sedimente und Schadstoffe in die Entwässerungssysteme gelangen, die ohne entsprechende Maßnahmen direkt in die Gewässer fließen würden.

Bevor das Regenwasser in die Tanks gelangt, durchläuft es Filtersysteme, die Schadstoffe wie ausgelaufenen Kraftstoff oder Öl, Zigarettenstummel, Laub, Erde, Plastikmüll, Flaschen, Dosen und sogar tierische Abfälle auffangen. Dieser Prozess trägt dazu bei, die Verschmutzung von Flüssen, Seen und anderen natürlichen Gewässern zu verhindern.

Schutz von Flüssen und Wasserqualität

Regenrückhaltetanks spielen eine zentrale Rolle bei der Bewältigung großer Wassermengen aus natürlichen Bächen und städtischen Abflüssen und regulieren deren kontrollierte Einleitung in das Abwassernetz. Dies trägt nicht nur zur Reduzierung des Überschwemmungsrisikos bei, sondern verhindert auch, dass verschmutzte Abwässer Flüsse und andere Gewässer erreichen. Dies gewährleistet ökologische Nachhaltigkeit und Wasserqualität.

Damit Regenrückhaltetanks ihre Doppelfunktion effektiv erfüllen können, müssen sie strategisch im Entwässerungsnetz platziert werden, insbesondere in der Nähe von Entleerungsstellen, an denen das Wasser wieder in die Umwelt abgegeben wird. Auch ihre interne Durchflussregulierung ist entscheidend: Wirbelventile regeln niedrige Durchflussmengen, während Schleusen hohe Durchflussmengen bei extremen Wetterereignissen regeln.

Darüber hinaus müssen wichtige Betriebsfaktoren berücksichtigt werden: ob der Tank durch Schwerkraft, mit Pumpen oder einem Hybridsystem entleert wird, welche Reinigungsmethode (manuell oder automatisch) eingesetzt wird und ob Fernüberwachungs- und Steuerungstechnologien integriert werden, um Effizienz und Wartung zu optimieren.

Madrid verfügt über den größten Regenrückhaltetank der Welt

Städte mit einer modernen Infrastruktur sind besser für die Bewältigung von durch den Klimawandel verursachten Überschwemmungen, einschließlich extremer Wetterereignisse, gerüstet.

Spanien hat sich mit 470 Regenrückhaltetanks in Städten wie Sevilla, Valencia, Alicante und Bilbao an die Spitze der Regenwasserbewirtschaftung gesetzt. Die Hauptstadt Madrid sticht jedoch hervor – nicht nur, weil sie über eines der umfangreichsten Regenwassertanknetze der Welt verfügt, sondern auch, weil sich hier der größte Regenwassertank der Welt befindet .

Diese 35.000 m² große Anlage in Arroyofresno hat eine Tiefe von 22 Metern. Der Wassersammler wurde mithilfe einer Tunnelbohrmaschine gebaut, hat einen Innendurchmesser von 6,70 Metern und ist drei Kilometer lang. Der unter einem Golfplatz errichtete Tank kann bis zu 400.000 m³ Wasser fassen – das achtfache Volumen von Madrids berühmtem Teich El Retiro, auf dem Touristen mit Ruderbooten durch den berühmtesten Park der Stadt fahren.

Zusammen speichern und verteilen der Arroyofresno-Tank sowie der ebenfalls in Madrid gelegene Butarque-Regenwasserspeicher jährlich etwa acht Kubikhektometer Regenwasser und verringern so das Risiko städtischer Überschwemmungen erheblich.

Tokio: Ein ausgeklügeltes System zur Wasserrückhaltung

Tokios hochmodernes Entwässerungssystem dient Städten, die mit dem Hochwasserschutz zu kämpfen haben, als Vorbild. Herzstück dieses Systems ist der riesige Regenwasserspeicher, ein zentraler Bestandteil des Metropolitan Area Outer Underground Discharge Channel (MAOUDC).

Dieses ausgedehnte Netzwerk aus Tunneln und zylindrischen Kammern erstreckt sich über 6,3 Kilometer und liegt 50 Meter unter der Oberfläche. Es spielt eine entscheidende Rolle beim Schutz des Nordens von Tokio vor schweren Überschwemmungen.

Das Projekt gilt als das größte unterirdische Wasserumleitungssystem der Welt und erforderte Investitionen von über 2 Milliarden US-Dollar. Die Auswirkungen waren jedoch bemerkenswert: Hochwasserschäden an Häusern konnten um 90 % reduziert werden.

Abgesehen von seiner ingenieurstechnischen Brillanz ist die Anlage auch zu einer unerwarteten Touristenattraktion geworden, da Führungen durch ihre riesigen Tunnel und beeindruckenden unterirdischen Gewölbe angeboten werden.

London und die Herausforderung, die Themse zu nutzen

London geht mit einem anderen Ansatz gegen Stürme und Überschwemmungen an der Themse vor. Die Thames Barrier, ein System aus zehn massiven Stahltoren – jedes so breit wie die Öffnung der Tower Bridge – dient als Hochwasserschutz und schützt ein Gebiet von 125 Quadratkilometern.

Da der Meeresspiegel bis 2100 voraussichtlich um rund einen Meter ansteigen und die Stürme heftiger werden, planen die Londoner Behörden bereits zusätzliche Maßnahmen. Dazu gehören die Erhöhung der Stützmauern um einen halben Meter und der Bau von Rückhaltebecken flussabwärts, um überschüssiges Hochwasser aufzufangen und so den langfristigen Schutz der Stadt zu gewährleisten.

Auf dem Weg zu Schwammstädten

Regenrückhaltetanks sind eine kostengünstige, umweltschonende und umweltfreundliche Lösung für die Entsorgung von überschüssigem Wasser aus städtischen Entwässerungssystemen. Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit, der korrosiven Gase und der Schlammablagerungen ist ihre Wartung jedoch anspruchsvoll, was sie anfällig für betriebliche Herausforderungen macht.

Im Butarque-Regenwasserspeicher in Madrid beispielsweise verstopften große Mengen an Fasern und Lumpen die Entwässerungspumpen, was die Effizienz beeinträchtigte. Um dieses Problem zu lösen, wurde das BioCut Vogelsang-System implementiert – ein Zerkleinerer, der Abfälle zerkleinert und die Pumpen sowie die gesamte Infrastruktur vor Verstopfungen und Schäden schützt.

Städte suchen nach langfristigen, nachhaltigen Lösungen. Das Konzept der Schwammstädte gewinnt dabei an Bedeutung. Diese städtischen Gebiete nutzen eine naturnahe Infrastruktur zur Aufnahme von überschüssigem Wasser durch Regengärten, Bioretentionssysteme und überflutbare Parks. Eines der ambitioniertesten Beispiele findet sich im chinesischen Wuhan – bekannt als die Stadt der hundert Seen. Hier sind 389 Schwammstadtprojekte auf einer Fläche von 38,5 Quadratkilometern entstanden.

China ist Vorreiter dieser Bewegung und hat seit 2015 über 640 Schwammstadt-Projekte in 250 Kommunen realisiert. Ziel ist es, dass bis 2030 70 % des Regenwassers in diesen Städten absorbiert werden, anstatt sich in den Straßen zu stauen. Wie Kongjian Yu, Landschaftsarchitekt und Professor an der Peking-Universität, treffend feststellt: „Wasser kann man nicht bekämpfen; man muss sich ihm anpassen.“