Die Verdunstung ist die Klimaanlage der Erde. Sie verbindet den globalen Wasserkreislauf mit dem Energiekreislauf. Die Komponenten des Wasser- und Energiekreislaufs stehen für jeden Standort in einem dynamischen Gleichgewicht. Mit der Ausführung von Bauvorhaben wird in das Gleichgewicht eingegriffen. Entscheidend für die Beurteilung der Folgen für die Umwelt sind die langfristigen Auswirkungen. Diese können durch den Vergleich langjähriger mittlerer Jahresbilanzen vor und nach der Bebauung aufgezeigt werden. Bei der Genehmigung neuer Baugebiete müssen diese Auswirkungen ein Entscheidungskriterium werden, wenn der Eingriff in den Naturhaushalt so gering wie möglich gehalten werden soll. Nur die Betrachtung von einzelnen Starkregenereignissen ist nicht ausreichen. Von der Versiegelung der Oberflächen ist die Verdunstung in der Jahresbilanz stärker als die anderen Komponenten des Wasserkreislaufs betroffen. Trotzdem werden bisher bei der Planung neuer Baugebiete hauptsächlich der Oberflächenabfluss und in zunehmendem Maße die Versickerung untersucht. Die Reduzierung der Verdunstung wird zumeist vernachlässigt. Ursache für diese Reduzierung ist die fehlende Zwischenspeicherung des Wassers. Das wirkt sich direkt auf den Energiekreislauf aus, da die nicht für den Verdunstungsprozess benötigte Energie in den bodennahen Schichten bleibt. Im ersten Teil werden die Einflussfaktoren auf die Verdunstung erläutert und ein Überblick über die Berechnungsmethoden gegeben. Im zweiten Teil werden die Oberflächen unbebauter und bebauter Gebiete systematisiert und in Landnutzungsarten unterteilt. Für diese werden die hydrologischen und energetischen Eigenschaften und deren Auswirkungen auf den Wasser- und Energiehaushalt erläutert und die mittleren Jahresbilanzen berechnet. Die tatsächliche Verdunstung wird auf der Basis der Gras-Referenzverdunstung und der Landnutzungsart ermittelt. Ausgangswerte sind langjährige meteorologische Jahresmittelwerte. Die Verdunstung von Wasserflächen wird mit dem Temperaturgleichgewichtsverfahren berechnet. Mit den vorgestellten Verfahren können Einzugsgebiete von Bebauungsplangröße untersucht werden. Es werden Lösungen zur Beibehaltung eines möglichst hohen Verdunstungsanteils in bebauten Gebieten vorgeschlagen. Ansatzpunkt ist dabei stets die Zwi-schenspeicherung des Regenwassers. Am wirkungsvollsten sind dabei Dachbegrünungen, Wasserflächen und Bäume. Das Verfahren wird an zwei Beispielen angewandt - die Erschließung eines Industriegebietes auf einer vorher land- und forstwirtschaftlich genutzten Fläche in Treuen im Vogtland und der Neubau einer Untergrundstation im Zentrum der schwedischen Großstadt Malmö. / Evapotranspiration could be called the air-conditioner of the earth. It is connecting the water and the energy cycle. The components of the water and energy cycle are related to each other in a dynamic system. Urban development is interfering with this system. Changes of the water and energy balance resulting from construction can be calculated on the basis of long-standing annual average balances and compared with the balance in the catchment area before construction. Before granting building permission, the impacts on the water and energy balance should be evaluated in order to minimize interference with nature. Causing long-term impacts must be considered beforehand in planning. Coping only with design storm events does not suffice. Evaporation is more intensely affected by the paving of streets and squares and by constructing buildings then the other components of the water cycle. However, up to now, in the process of design and planning permission of new development areas, the focus is on runoff and, increasingly, on infiltration of rainwater. The large reduction of evaporation is mostly neglected. The reason for the reduction is the lack of buffer storage for water. Thus directly affects the energy cycle. Energy which is not used for evaporation remains in the near-ground layers. In the first part, the factors influencing evaporation are explained and an overview over the methods of calculation is given. In the second part all surfaces of urban and natural areas are systematized and subdivided into types of land use. The hydrological and energy properties as well as their effects on the water and energy balance are elucidated for this types of land use and their average annual balances are calculated. Solutions are presented for retaining in urban areas an evaporation rate as high as possible. Starting point hereby is always the buffer storage of rainwater. Most effective measures are the installation of rooftop greening, open water surfaces and trees. The calculations are performed on the basis of the FAO reference evaporation and the types of land use. Starting values are long-stand average annual meteorologic values. The evaporation of water surfaces is calculated with the temperature balance model. The method is applied to two examples showing the impacts of land use change on water and energy balance: the development of agricultural and forest land in Saxony into an industrial development site, and the impact of the construction of an underground station in the centre of the City Malmö, Sweden.

Die Verdunstung ist die Klimaanlage der Erde. Sie verbindet den globalen Wasserkreislauf mit dem Energiekreislauf. Die Komponenten des Wasser- und Energiekreislaufs stehen für jeden Standort in einem dynamischen Gleichgewicht. Mit der Ausführung von Bauvorhaben wird in das Gleichgewicht eingegriffen. Entscheidend für die Beurteilung der Folgen für die Umwelt sind die langfristigen Auswirkungen. Diese können durch den Vergleich langjähriger mittlerer Jahresbilanzen vor und nach der Bebauung aufgezeigt werden. Bei der Genehmigung neuer Baugebiete müssen diese Auswirkungen ein Entscheidungskriterium werden, wenn der Eingriff in den Naturhaushalt so gering wie möglich gehalten werden soll. Nur die Betrachtung von einzelnen Starkregenereignissen ist nicht ausreichen. Von der Versiegelung der Oberflächen ist die Verdunstung in der Jahresbilanz stärker als die anderen Komponenten des Wasserkreislaufs betroffen. Trotzdem werden bisher bei der Planung neuer Baugebiete hauptsächlich der Oberflächenabfluss und in zunehmendem Maße die Versickerung untersucht. Die Reduzierung der Verdunstung wird zumeist vernachlässigt. Ursache für diese Reduzierung ist die fehlende Zwischenspeicherung des Wassers. Das wirkt sich direkt auf den Energiekreislauf aus, da die nicht für den Verdunstungsprozess benötigte Energie in den bodennahen Schichten bleibt. Im ersten Teil werden die Einflussfaktoren auf die Verdunstung erläutert und ein Überblick über die Berechnungsmethoden gegeben. Im zweiten Teil werden die Oberflächen unbebauter und bebauter Gebiete systematisiert und in Landnutzungsarten unterteilt. Für diese werden die hydrologischen und energetischen Eigenschaften und deren Auswirkungen auf den Wasser- und Energiehaushalt erläutert und die mittleren Jahresbilanzen berechnet. Die tatsächliche Verdunstung wird auf der Basis der Gras-Referenzverdunstung und der Landnutzungsart ermittelt. Ausgangswerte sind langjährige meteorologische Jahresmittelwerte. Die Verdunstung von Wasserflächen wird mit dem Temperaturgleichgewichtsverfahren berechnet. Mit den vorgestellten Verfahren können Einzugsgebiete von Bebauungsplangröße untersucht werden. Es werden Lösungen zur Beibehaltung eines möglichst hohen Verdunstungsanteils in bebauten Gebieten vorgeschlagen. Ansatzpunkt ist dabei stets die Zwi-schenspeicherung des Regenwassers. Am wirkungsvollsten sind dabei Dachbegrünungen, Wasserflächen und Bäume. Das Verfahren wird an zwei Beispielen angewandt - die Erschließung eines Industriegebietes auf einer vorher land- und forstwirtschaftlich genutzten Fläche in Treuen im Vogtland und der Neubau einer Untergrundstation im Zentrum der schwedischen Großstadt Malmö. / Evapotranspiration could be called the air-conditioner of the earth. It is connecting the water and the energy cycle. The components of the water and energy cycle are related to each other in a dynamic system. Urban development is interfering with this system. Changes of the water and energy balance resulting from construction can be calculated on the basis of long-standing annual average balances and compared with the balance in the catchment area before construction. Before granting building permission, the impacts on the water and energy balance should be evaluated in order to minimize interference with nature. Causing long-term impacts must be considered beforehand in planning. Coping only with design storm events does not suffice. Evaporation is more intensely affected by the paving of streets and squares and by constructing buildings then the other components of the water cycle. However, up to now, in the process of design and planning permission of new development areas, the focus is on runoff and, increasingly, on infiltration of rainwater. The large reduction of evaporation is mostly neglected. The reason for the reduction is the lack of buffer storage for water. Thus directly affects the energy cycle. Energy which is not used for evaporation remains in the near-ground layers. In the first part, the factors influencing evaporation are explained and an overview over the methods of calculation is given. In the second part all surfaces of urban and natural areas are systematized and subdivided into types of land use. The hydrological and energy properties as well as their effects on the water and energy balance are elucidated for this types of land use and their average annual balances are calculated. Solutions are presented for retaining in urban areas an evaporation rate as high as possible. Starting point hereby is always the buffer storage of rainwater. Most effective measures are the installation of rooftop greening, open water surfaces and trees. The calculations are performed on the basis of the FAO reference evaporation and the types of land use. Starting values are long-stand average annual meteorologic values. The evaporation of water surfaces is calculated with the temperature balance model. The method is applied to two examples showing the impacts of land use change on water and energy balance: the development of agricultural and forest land in Saxony into an industrial development site, and the impact of the construction of an underground station in the centre of the City Malmö, Sweden.

Die Abwasserbeseitigung der Großstädte in der Bundesrepublik Deutschland steht vor großen Herausforderungen durch demografische, wirtschaftliche und soziale wie auch durch klimatische Veränderungen bei sich wandelnden technischen, rechtlichen und planerischen Anforderungen. Vor diesem Hintergrund zeichnet sich ein Paradigmenwechsel beim Umgang mit Niederschlagswasser im urbanen Raum ab. Während Niederschlagswasser zumeist vollständig und so schnell wie möglich über ein zentrales Entwässerungssystem beseitigt wird, erlaubt die naturnahe Regenwasserbewirtschaftung einen natürlicheren Umgang mit Niederschlagswasser. Sie zielt darauf ab, Niederschlagswasser möglichst ortsnah zu speichern, zu behandeln bzw. zu reinigen und/oder gedrosselt abzuleiten. Für die planungsrelevanten Akteure der Stadt- und Infrastrukturentwicklung (Stakeholder) ergeben sich unterschiedliche Ansätze zur Dezentralisierung, die im Siedlungsbestand einen aufwändigen Transformationsprozess nach sich ziehen. Die vorliegende Forschungsarbeit beschäftigt sich mit den Einflussfaktoren auf die Entwässerungssysteme und damit, wie sich diese Einflüsse auf die Motivation der Stakeholder zum Ausbau der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung im Mischwassersystem deutscher Großstädte auswirken. Ziel ist es, motivationsgetriebene Entscheidungs- und Verhaltensmuster zu identifizieren und Zusammenhänge mit den räumlichen Gegebenheiten, aber auch mit den Handlungsorientierungen der Stakeholder detailliert aufzuzeigen. Hierfür werden einerseits die großstädtischen Rahmenbedingungen untersucht und andererseits die Vertreter der fünf Fachbereiche Aufgabenträger der Abwasserbeseitigung, Amt für Stadt- und Landschaftsplanung, Amt für Umweltplanung, Amt für Wasserwirtschaft und Fachausschuss/gremium als Schlüsselakteure des gesamtstädtischen niederschlagswasserbezogenen Planungsprozesses befragt. Für die Erfassung und Strukturierung des Untersuchungsgegenstandes wird auf Grundlage des akteurzentrierten Institutionalismus ein Analyseschema hergeleitet, welches die Analyse und Bewertung der räumlichen Gegebenheiten und Handlungsorientierungen der Stakeholder unterstützt. Mithilfe des Analytischen-Hierarchie-Prozesses wird eine multikriterielle Bewertungs- und Entscheidungsmethode implementiert, anhand derer die Stakeholder den Beitrag der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung bewerten. Durch eine bundesweite Befragung wird aufgezeigt, dass die Stakeholder drei vergleichbare Entscheidungs- und Verhaltensmuster aufweisen, die aber nicht eindeutig mit den abwasserwirtschaftlichen Herausforderungen der jeweiligen Großstadt oder mit den kommunalen Aufgaben der Stakeholder zusammenhängen. Daraufhin lässt sich kein auf die Entscheidungs- und Verhaltensmuster ausgerichtetes Maßnahmenprogramm oder Werkzeug für den künftigen Umgang mit Niederschlagswasser im Sinne einer nachhaltigen Stadt- und Infrastrukturentwicklung aufzeigen und anwenden. Als Herausforderung stellt sich insbesondere die transparente Typisierung der stakeholderbezogenen Entscheidungs- und Verhaltensmuster basierend auf einer geringen Datengüte dar, woraufhin auch die Merkmalsausprägungen der großstädtischen Einflussfaktoren auf einer höheren Ebene zu generalisieren sind. Angesichts einer angestrebten nachhaltigen städtischen und infrastrukturellen Entwicklung unter Berücksichtigung der zunehmenden und komplexer werdenden abwasserwirtschaftlichen Bedürfnisse wird schließlich eine verallgemeinerbare hierarchische Handlungsempfehlung abgeleitet, die Stakeholder in der Entscheidungsfindung zur naturnahen Regenwasserbewirtschaftung unterstützen kann.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Datenblattverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Gegenwärtiger Umgang mit Niederschlagswasser im urbanen Raum 1.2 Ziel der Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Einflussfaktoren und deren Auswirkungen auf die urbane Abwasserbeseitigung 2.1 Abwasserwirtschaft im urbanen Raum 2.2 Demografischer, sozialer und wirtschaftlicher Wandel 2.3 Klimawandel 2.4 Paradigmenwechsel – der Wandel zur naturnahen 3 Methodisches Vorgehen zur Beschreibung der Entscheidungs- und Verhaltensmuster 3.1 Ansätze zur Erfassung, Ordnung und Analyse niederschlagswasserbezogener Planungen 3.2 Ansätze zur Erfassung, Ordnung und Analyse stakeholderbezogener Präferenzen 3.3 Ansätze zur Erhebung stakeholderbezogener Präferenzen 3.4 Ansätze zur Typenbildung von Entscheidungs- und Verhaltensmustern 4 Charakterisierung der deutschen Großstädte 4.1 Wahl qualifizier- und quantifizierbarer großstädtischer Merkmale und deren räumliche wie auch zeitliche Auflösung 4.2 Extraktion der Merkmale für die Untersuchung 4.3 Räumliche Muster der großstädtischen Merkmale 5 Ergebnisse 5.1 Qualität der onlinebasierten Befragung 5.2 Bildung von Motivations-Typen 5.3 Prüfung der Hypothesen 5.4 Prüfung der niederschlagswasserbezogenen Wahrnehmungen der Stakeholder 6 Diskussion und Schlussfolgerung 6.1 Herausforderungen bei der Behandlung von Niederschlagswasser deutscher Großstädte im Mischwassersystem 6.2 Methoden zur Erfassung, Ordnung und Analyse motivationsgetriebener Entscheidungs- und Verhaltensmuster der Stakeholder 6.3 Zusammenhänge zwischen den motivationsgetriebenen Entscheidungs- und Verhaltensmustern der Stakeholder und den sich wandelnden großstädtischen Rahmenbedingungen 6.4 Empfehlungen zum Einsatz der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung im großstädtischen Siedlungsbestand 6.5 Ziele und Rahmenbedingungen einer flächendeckenden naturnahen Regenwasserbewirtschaftung im Siedlungsbestand und deren Konsequenzen für die Stakeholder 7 Ausblick 8 Thesenbasierte Zusammenfassung Anhang Danksagung Quellenverzeichnis Selbstständigkeitserklärung / In view of the changing needs regarding residential water management – informed by demographic, economic, social as well as climatic shifts, added to technical, legal and planning requirements – a paradigm shift in the usage of rainwater in urban areas is becoming apparent. Whereas rainwater is currently drained as quickly and thoroughly as possible via a centrally managed infrastructure, a near to nature rainwater management permits a more natural handling of rainwater. This approach aims at the most local storage, treatment or respectively purification and/or restricted discharge. For the responsible urban and infrastructure development planners this leads to varying approaches to decentralisation, involving extensive transformational processes in existing settlements. Therefore this research paper deals with the factors influencing the decision making behaviour of planning-relevant actors regarding the utilisation of semi-natural rainwater management in the mixed-water-system of major cities in Germany. The objective is to identify motivational and behavioural patterns and illustrate the correlations to regional conditions as well as the stakeholders’ activity orientation in detail. To this end the surrounding metropolitan conditions as well as the five departments for wastewater disposal, Office for Urban and Landscape Planning, Office for Environmental Planning, Office for Water Usage and expert committee/panel as key actors in the comprehensive urban planning process regarding rainwater, are to be examined. To enable determination and structuring of the subject relevant to the study, a framework for analysis is derived on the basis of actor-centric institutionalism, which supports the analysis and assessment of the local conditions and activity-orientation of the stakeholders. Using an analytic hierarchical method, a multi-criteria procedure for evaluation and decision-making is implemented, whereby the stakeholder's contribution to the near to nature rainwater usage can be established and determined. It is pointed out that the nationwide interviewed stakeholders demonstrate three comparable action and behaviour patterns, which are not explicitly linked to the urban water management of a metropolis or the communal responsibilities of the stakeholders. This does not allow for the demonstration of differentiated or future application of measures and tools, aimed at action and behavioural patterns, for future handling of rainwater in the sense of a sustainable urban and infrastructure development. A particular challenge is the transparent typification of the stakeholders' action and behavioural patterns owing to poor data quality, whereupon the characteristic values of the study-relevant influences are to be generalised on higher levels. In view of the target sustainable urban and infrastructural development, while taking into account the growing and increasingly complex residential water management needs, the conclusion is a generalisable five-stage recommended action plan for the relevant planning actors, which supports the decision-making process regarding the optimal utilisation of semi-natural rainwater management.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Datenblattverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Gegenwärtiger Umgang mit Niederschlagswasser im urbanen Raum 1.2 Ziel der Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Einflussfaktoren und deren Auswirkungen auf die urbane Abwasserbeseitigung 2.1 Abwasserwirtschaft im urbanen Raum 2.2 Demografischer, sozialer und wirtschaftlicher Wandel 2.3 Klimawandel 2.4 Paradigmenwechsel – der Wandel zur naturnahen 3 Methodisches Vorgehen zur Beschreibung der Entscheidungs- und Verhaltensmuster 3.1 Ansätze zur Erfassung, Ordnung und Analyse niederschlagswasserbezogener Planungen 3.2 Ansätze zur Erfassung, Ordnung und Analyse stakeholderbezogener Präferenzen 3.3 Ansätze zur Erhebung stakeholderbezogener Präferenzen 3.4 Ansätze zur Typenbildung von Entscheidungs- und Verhaltensmustern 4 Charakterisierung der deutschen Großstädte 4.1 Wahl qualifizier- und quantifizierbarer großstädtischer Merkmale und deren räumliche wie auch zeitliche Auflösung 4.2 Extraktion der Merkmale für die Untersuchung 4.3 Räumliche Muster der großstädtischen Merkmale 5 Ergebnisse 5.1 Qualität der onlinebasierten Befragung 5.2 Bildung von Motivations-Typen 5.3 Prüfung der Hypothesen 5.4 Prüfung der niederschlagswasserbezogenen Wahrnehmungen der Stakeholder 6 Diskussion und Schlussfolgerung 6.1 Herausforderungen bei der Behandlung von Niederschlagswasser deutscher Großstädte im Mischwassersystem 6.2 Methoden zur Erfassung, Ordnung und Analyse motivationsgetriebener Entscheidungs- und Verhaltensmuster der Stakeholder 6.3 Zusammenhänge zwischen den motivationsgetriebenen Entscheidungs- und Verhaltensmustern der Stakeholder und den sich wandelnden großstädtischen Rahmenbedingungen 6.4 Empfehlungen zum Einsatz der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung im großstädtischen Siedlungsbestand 6.5 Ziele und Rahmenbedingungen einer flächendeckenden naturnahen Regenwasserbewirtschaftung im Siedlungsbestand und deren Konsequenzen für die Stakeholder 7 Ausblick 8 Thesenbasierte Zusammenfassung Anhang Danksagung Quellenverzeichnis Selbstständigkeitserklärung