Der Abflussbeiwert beschreibt den Anteil des gefallenen Niederschlags, der von einer Fläche als Regenabfluss abgeführt wird. Er ist dimensionslos und liegt zwischen 0 für vollständige Verdunstung oder Versickerung und 1 für vollständigen Abfluss. Maßgebend sind Befestigungsart, Neigung, Oberflächenrauheit und Vorbefeuchtung. Die DWA-A 102 unterscheidet den Spitzenabflussbeiwert Cs für die hydraulische Bemessung von Entwässerungsanlagen und den mittleren Abflussbeiwert Cm für Jahresabflussvolumen und Behandlungsbedarf. Für die Grundstücksentwässerung greift zusätzlich DIN 1986-100 auf entsprechende Beiwerte zurück.
Spitzenabflussbeiwert Cs und mittlerer Abflussbeiwert Cm
Der Spitzenabflussbeiwert Cs beschreibt das Verhalten der Fläche während eines kurzen, intensiven Bemessungsregens. Er ist der Wert für die hydraulische Dimensionierung von Leitungen, Rinnen, Schächten und Rückhalteräumen, weil dort der Abflussscheitel maßgebend ist. Bei starkem Regen sind Mulden gefüllt, Fugen gesättigt und der Boden vorbefeuchtet, weshalb Cs deutlich höher liegt als der über ein Jahr gemittelte Wert.
Der mittlere Abflussbeiwert Cm beschreibt dagegen das langjährige Verhältnis von Abflussvolumen zu Niederschlagsvolumen. Er wird für Jahresbilanzen benötigt, etwa für die Beurteilung des Behandlungsbedarfs nach DWA-A 102, für Nachweise zur Regenwassernutzung sowie für die Bemessung von Versickerungs- und Behandlungsanlagen, bei denen das Volumen und nicht der Scheitel entscheidet. Bei durchlässigen Belägen, Gründächern und begrünten Flächen ist der Unterschied zwischen beiden Werten besonders groß, weil Anfangsverluste und Speichervermögen in der Jahresbilanz stärker wirken als im Starkregen. Die Beiwerte dürfen daher nicht gegeneinander ausgetauscht werden.
Richtwerte je Flächenart
Für die Bemessung werden den Teilflächen eines Einzugsgebiets Beiwerte zugeordnet und daraus die abflusswirksame Fläche gebildet. Die folgenden Größenordnungen für den Spitzenabflussbeiwert sind in der Planungspraxis gebräuchlich; verbindlich sind die Werte des jeweils anzuwendenden Regelwerks und die Vorgaben des Netzbetreibers.
| Flächenart | Spitzenabflussbeiwert Cs | Hinweis |
|---|---|---|
| Dachflächen, wasserundurchlässig | 0,9 bis 1,0 | Kaum Anfangsverluste, schnelle Reaktion auf kurze Regen |
| Asphalt- und Betonflächen | 0,9 | Fugenlos befestigt, geringe Rückhaltung an der Oberfläche |
| Pflaster mit Fugen | 0,6 bis 0,7 | Abhängig von Fugenanteil, Fugenfüllung und Verschmutzung |
| Schotterrasen | 0,3 | Speichervermögen im Oberbau, empfindlich gegen Verdichtung |
| Gründach | 0,3 bis 0,5 | Abhängig von Aufbaudicke und Wassergehalt vor dem Ereignis |
| Rasen und Vegetationsflächen | 0,0 bis 0,1 | Höhere Werte bei Hanglage, Verdichtung oder Wassersättigung |
Berechnung des Regenabflusses
Der Regenabfluss einer Teilfläche folgt aus dem Produkt von Spitzenabflussbeiwert, Regenspende und Fläche: Qr = Cs · r · A. Wird die Regenspende r in Litern je Sekunde und Hektar und die Fläche A in Hektar eingesetzt, ergibt sich Qr unmittelbar in Litern je Sekunde. Bei mehreren Teilflächen werden die Einzelanteile summiert; alternativ wird die abflusswirksame Fläche als Summe der Produkte aus Beiwert und Teilfläche gebildet und mit der Regenspende multipliziert.
Ein Rechenbeispiel: Für eine Asphaltfläche von 0,50 ha mit Cs = 0,9 und einer aus KOSTRA-DWD 2020 abgeleiteten Regenspende von angenommen 200 l/(s · ha) ergibt sich Qr = 0,9 · 200 l/(s · ha) · 0,50 ha = 90 l/s. Die abflusswirksame Fläche beträgt in diesem Fall 0,45 ha. Kommt eine Pflasterfläche mit Cs = 0,7 hinzu, wird deren Anteil getrennt bestimmt und addiert. Die anzusetzende Regenspende richtet sich nach der maßgebenden Dauerstufe und der geforderten Wiederkehrzeit und ist standortbezogen aus der Niederschlagsstatistik zu entnehmen.
Einflussgrößen und typische Fehler
Der Abflussbeiwert ist keine feste Materialkonstante, sondern hängt von den Randbedingungen der Fläche ab. In der Praxis führen vor allem folgende Punkte zu Fehlern in der Bemessung:
- Verwendung des mittleren Beiwerts Cm für die hydraulische Bemessung, wodurch der Abflussscheitel unterschätzt wird
- Ansatz optimistischer Werte für durchlässige Beläge, deren Fugen im Betrieb verschlämmen
- Vernachlässigung von Gefälle und Fließlänge, die die Konzentrationszeit und damit die maßgebende Dauerstufe verändern
- fehlende Berücksichtigung späterer Nutzungsänderungen, etwa der Versiegelung von Vegetationsflächen
- Nichtbeachtung angrenzender Flächen und Hangzuflüsse, die zusätzlich auf das betrachtete Grundstück entwässern
Bei Nachweisen für seltene Ereignisse ist zu beachten, dass sich die Flächen mit zunehmender Ereignisschwere zunehmend wie befestigte Flächen verhalten: Speicher sind gefüllt, Böden gesättigt, Versickerungsleistung reduziert. Für Überflutungsbetrachtungen sind daher höhere Beiwerte anzusetzen als für den regulären Bemessungsfall.
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Häufige Fragen zum Abflussbeiwert
Worin unterscheiden sich Cs und Cm?
Cs ist der Spitzenabflussbeiwert für kurze, intensive Bemessungsregen und damit die Größe für die hydraulische Bemessung von Leitungen und Rückhalteräumen. Cm ist der mittlere Abflussbeiwert und beschreibt das Verhältnis von Abfluss- zu Niederschlagsvolumen über ein Jahr; er wird für Volumenbilanzen und für den Behandlungsbedarf nach DWA-A 102 verwendet. Cm liegt stets unter Cs.
Welcher Wert gilt für ein Gründach?
Für Gründächer werden je nach Aufbaudicke und Substrateigenschaften Spitzenabflussbeiwerte in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 angesetzt; dickere, wasserspeichernde Aufbauten liegen niedriger. In der Jahresbilanz ist der mittlere Beiwert deutlich geringer, weil Verdunstung und Speicherung wirksam werden. Bei vorbefeuchtetem Substrat und langen Regen nähert sich das Verhalten dem einer befestigten Dachfläche.
Wie wird der Beiwert bei gemischten Flächen angesetzt?
Jede Teilfläche erhält ihren eigenen Beiwert. Anschließend wird die abflusswirksame Fläche als Summe der Produkte aus Beiwert und Teilfläche gebildet und mit der Regenspende multipliziert. Ein gemittelter Beiwert über das gesamte Grundstück ist nur zulässig, wenn er auf dieser Flächenwichtung beruht; eine einfache arithmetische Mittelung der Beiwerte führt zu falschen Abflüssen.
Woher kommen die anzusetzenden Regenspenden?
Die Regenspenden werden standortbezogen aus der Niederschlagsstatistik KOSTRA-DWD 2020 entnommen, jeweils für die maßgebende Dauerstufe und die geforderte Wiederkehrzeit. Für die Grundstücksentwässerung nennt DIN 1986-100 die zugehörigen Bemessungs- und Nachweisregen. Vorgaben des Netzbetreibers zu Häufigkeit und zulässigem Drosselabfluss sind vorab abzustimmen, da sie das Ergebnis stärker beeinflussen als kleine Änderungen des Beiwerts.
