Starker Regen / Oberflächenabfluss

Korridor für den koordinierten Abfluss von Regenwasser und Oberflächenabfluss zwischen Gebäuden hindurch

Starke Regenfälle verursachen in der ganzen Schweiz immer wieder Überschwemmungen, auch weit entfernt von Bächen, Flüssen und Seen. Schäden entstehen, wenn Wasser auf der Geländeoberfläche abfliesst (Oberflächenabfluss) und durch Gebäudeöffnungen (Fenster, Zufahrten, Lichtschächte etc.) oder undichtes Mauerwerk in ein Gebäude eindringt. Besonders gefährdet sind Geländemulden und -rinnen sowie Hanglagen und grosse versiegelte Gebiete wie innerstädtische Bereiche. Regenwasser kann sich auch auf dem Grundstück selbst ansammeln, wenn zum Beispiel Balkon, Terrasse oder Dach ungenügend entwässert sind. Bei heftigem Regen ist typischerweise auch die Kanalisation überlastet und es kommt zu einem Rückstau – da kann das Wasser auch Keller von innen fluten.

Weil sich starker Regen meist nur kurzfristig vorhersagen lässt, bleibt bei einem Ereignis kaum Zeit zu reagieren. Speziell in Untergeschossen sind Personen gefährdet. Effektiven Schutz bieten nur permanente bauliche Massnahmen. Sie sind deshalb kurzfristig aufzubauenden, mobilen Schutzmassnahmen vorzuziehen.

Naturgefahren-Check
Normen und Richtlinien

Grundlagen

Schutzziel für Oberflächenabfluss

Die nationalen Schutzziele für Neubauten beziehen sich auf die Norm SIA 261/1. Diese Norm legt das 300-jährliche Ereignis fest als Schutzziel für normale Wohn- und Gewerbegebäude (BWK I) gegen gravitative Naturgefahren (Hochwasser, Erdrutsch, Murgang, Steinschlag, Lawine). Zudem sind die kantonalen und kommunalen Vorgaben zu respektieren, wobei diese die Anforderungen der Norm SIA 261/1 in der Regel nicht übersteigen. Ab Bauwerksklasse II sind höhere Anforderungen zu erfüllen und zusätzlich auch Extremhochwasser (EHQ) zu berücksichtigen.

Die Norm SIA 261/1 schliesst im Überbegriff «Hochwasser» auch Überschwemmungen durch Oberflächenabfluss explizit ein. Konkret muss das Gebäude bis zu einem 300-jährlichen Ereignis auch in Untergeschossen trocken und intakt bleiben.

Wie entsteht Oberflächenabfluss?

Fällt starker Regen auf verdichtete, wassergesättigte oder gefrorene Böden, kann das Wasser kaum versickern und fliesst an der Oberfläche ab. Das kann flächig oder in Form von lokalen Quellen erfolgen.

Strassen und Plätze müssen mit baulichen Massnahmen entwässert werden, da eine natürliche Versickerung nicht möglich ist. Die Entwässerung im Siedlungsgebiet wird in der Schweiz auf ein 5- bis 10-jährliches Regenereignis ausgelegt. Bei heftigeren Ereignissen fliesst Wasser an der Oberfläche ab.

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Fachbegriffe

Die Anstiegsgeschwindigkeit va beschreibt die Schnelligkeit, mit der das Wasser bei Überschwemmungen ansteigt. Dieser Wert ist entscheidend für die Einschätzung der Bedrohung von Personen in und ausserhalb von Gebäuden. Bei Überschwemmungen wegen Verklausung (Verstopfung durch Schwemmgut bei Brücken, Durchlässen und Engstellen), bei Dammbrüchen oder der Verlagerung eines Gerinnes ist die Anstiegsgeschwindigkeit hoch.

Bauwerksklasse BWK: Bauwerke werden gemäss SIA 261 Ziffer 16.3 in drei Bauwerklassen (BWK I-III) eingeteilt. Die Bauwerksklasse dient in einfacher Art und Weise zur Abstufung des Schutzgrades entsprechend des Risikos.

Bedeutungsbeiwert γf: Beiwert zur Gewichtung der Bauwerksklasse für die Bemessung.

Die Fliessgeschwindigkeit vf kann bei Überschwemmungen in steilem Gelände (≥ 5-10 %) über 2 m/s erreichen. So hohe Geschwindigkeiten treten insbesondere entlang kanalisierter Bereiche auf (z.B. Strassenzüge und Trockenrinnen). In flacherem Gelände (< 2 %) reduziert sich die Geschwindigkeit auf deutlich unter 2 m/s.

Höhenzuschlag hγ: Zuschlag zur Gewichtung der Bauwerksklasse für die Bemessung.

Die Rückstauebene ist die höchste Ebene, bis zu der das Wasser in einer Entwässerungsanlage ansteigen kann. Es wird unterschieden zwischen: a) errechneter Rückstauebene gemäss Generellem Entwässerungsplan (GEP) und b) maximal möglicher Rückstauebene. Letztere entspricht der maximalen Fliesshöhe.

Der Schutzgrad wird durch die Einteilung des Bauwerks in eine Bauwerksklasse (BWK) I, II oder III gemäss SIA 261 festgelegt.

Die Stauhöhe hstau gibt an, wie stark sich die Fliesshöhe beim Zufliessen auf ein Hindernis zusätzlich erhöht.

Die Überschwemmungsdauer beginnt zum Zeitpunkt der Benetzung mit Wasser und endet, wenn sich das Wasser vollständig zurückzieht.

Vorwarnzeit: Dauer von der Gefahrenerkennung bis zum Überschwemmungsbeginn.

Die Wellenhöhe hwellen bei Seehochwasser ist zu berücksichtigen.

Die Wirkungshöhe hwi wird ermittelt, indem die Fliesshöhe hf mit dem Höhenzuschlag hγ, der Stauhöhe hstau und der Wellenhöhe addiert werden.

Gefährdungskarte Oberflächenabfluss Schweiz

Die Gefährdungskarte Oberflächenabfluss gibt Auskunft über die Abflusswege und zeigt jene Stellen, an denen sich das Wasser aufstauen könnte, z.B. in Mulden oder an Hindernissen.

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Legende
Legende zur Gefährdungskarte Oberflächenabfluss

Vorsicht: Die Gefährdungskarte ist ein reines Modellierungsprodukt und will korrekt interpretiert werden. Eine Verifikation und Plausibilisierung der Abflusswege vor Ort ist entscheidend. Kleinstrukturen wie Trottoir-Ränder oder Stellriemen, aber auch Unterführungen oder Durchlässe sind im Modell nicht berücksichtigt. Die Gefährdungskarte Oberflächenabfluss Schweiz hat keine Rechtsverbindlichkeit. Sie ist eine fachtechnische Grundlage und hat hinweisenden Charakter.

Weiterführende Informationen:

Dimensionierung der Entwässerung

Die zu erwartenden Regenmengen sind regional stark unterschiedlich. Bei einem 100-jährlichen oder 300-jährlichen Regenereignis liegen sie oft deutlich höher, als die gemäss SN 592'000 empfohlenen 0.030 l/sm2 zur Dimensionierung der Liegenschaftsentwässerung. Wasser, das nicht über die Grundstücksentwässerung und die Kanalisation abgeführt werden kann, staut ein. Exponierte Gebäudeöffnungen und benetzte Teile der Gebäudehülle sind deshalb so zu gestalten, dass kein Wasser in das Gebäude eindringen kann und empfindliche Materialien vor Nässe und Schmutz geschützt sind. Zudem darf um- oder abgeleitetes Wasser die Gefährdung auf benachbarten Grundstücken nicht erhöhen.

Örtliche extreme 10-Minuten Regenmengen r [l/sm2] abgeleitet mittels Extremwertstatistik aus Messwerten von 1981-2013 (Quelle: MeteoSchweiz, 2014)

Gefährdungsbilder

Gefährdungsbild 1: Hanglage

Das Oberflächenwasser strömt von höher liegenden Hängen auf das Grundstück zu.

Oberflächenabfluss fliesst vom Hang und der Strasse auf das Haus zu

Gefährdungsbild 2: Muldenlage

Wasser sammelt sich auf dem muldenartigen Grundstück.

Wegen starkem Regen geflutete Baugrube verzögert die Bauarbeiten und bringt Mehrkosten und Ärger

Gefährdungsbild 3: Zufluss von Strassenwasser

Das Oberflächenwasser von angrenzenden Böschungen und der Rückstau der Kanalisation sammeln sich auf der Strasse und gelangen über die Strasse auf das Grundstück.

Überschwemmungssituation, wobei Wasser von der Strasse zum Gebäude zufliesst

Gefährdungsbild 4: Zufluss von Dach- und Platzwasser

Die Entwässerungseinrichtungen von Dächern und Plätzen vermögen das Wasser nicht aufzunehmen. Es kommt zu einem kurzzeitigen Aufstau auf Flachdächern und auf Plätzen. Wasser kann ins Gebäude eindringen.

Gefährdungsbild 5: Regen mit Wind (Schlagregen)

Wird Regen von Sturm begleitet, kann windgetriebenes Wasser durch die Gebäudefassade ins Gebäudeinnere gelangen.

Gefährdungsbild 6: Starker Regen mit Hagel

Tritt starker Regen gemeinsam mit Hagel auf, können Hagelkörner und abgeschlagene Blätter Schächte und Abläufe verstopfen. Wenn die Gebäudehülle durch Hagel beschädigt wird, kann Wasser ins Gebäudeinnere eintreten.

Hagel trifft auf Fassade und Fenster

Gefährdungsbild 7: Grundwasser

Das Grundwasser steigt nach starkem Regen und Hochwasser an und tritt über Öffnungen und die undichte Gebäudehülle in Untergeschosse ein. In Extremfällen kann es bis über die Terrainoberfläche ansteigen und über das Erdgeschoss ins Gebäude gelangen. Ein Anstieg des Grundwassers kann auch zum Aufschwimmen des Gebäudes und damit zu statischen Problemen führen.

Überflutung infolge aufsteigendem Grundwasser. Das Wasser durchdringt Bodenplatte, Kellerwände und gelangt über Öffnungen ins Haus.

Gefährdungsbild 8: Kanalisationsrückstau

Ist das Kanalisationssystem überlastet, kann es zu einem Rückstau kommen.

Überschwemmung infolge überlasteter Kanalisation

Eintrittswege von Wasser in Gebäude

Eintrittswege von Wasser im Fall einer Überschwemmung
  1. Wasser durchdringt Kellerwände / Bodenplatte
  2. Wasserrückstau aus der Kanalisation
  3. Wasser dringt durch undichte Hausanschlüsse (Rohrwege, nicht druckwasserdicht ins Mauerwerk eingebettete Kabel) oder durch undichte Fugen
  4. Wasser strömt durch Lichtschächte und Kellerfenster
  5. Wasser durchsickert die Aussenwand
  6. Wasser dringt durch Tür- und Fensteröffnungen
  7. Wasser / Feuchtigkeit durchdringen die Fassade bei starkem Regen mit Sturm
  8. Wasser dringt über das Dach und den Balkon in das Gebäude ein
  9. Hagel / Blätter verstopfen die Entwässerungseinrichtungen und führen so zum Eindringen von Wasser in das Gebäude (siehe Punkte 4, 5 und 6)

Als Folge von kurzzeitigem Stau bei starkem Regen auf Flachdächern und Balkonen kann Wasser in Räume eindringen oder die Konstruktion beschädigen (Leichtbauweise).

Schadenarten/-ursachen

Bei Vernässung und Ablagerung von Schlamm verlieren Gebäudeausbauten (Böden, Wände, Decken), Installationen und Gebäudeinhalte ganz oder teilweise ihren Wert. In Einzelfällen kann auch das Tragwerk betroffen sein. Die Funktionstüchtigkeit und die äussere Gestalt können so geschädigt werden, dass die Gebrauchstauglichkeit nicht mehr gewährleistet ist.

Vernässung wirkt in der Regel über die Wirkungshöhe hinaus: Wegen der Kapillarität in Wänden und durch das Verdunsten von Wasser sind auch Bereiche oberhalb der Wirkungshöhe betroffen. Alle löslichen und nicht löslichen Stoffe, die das Wasser mitführt, verursachen erhebliche Verschmutzung. Produkte aus Holz, Papier, Textilien oder Gips erleiden Totalschaden, wenn sie Wasser aufsaugen. Kurzschlüsse bei elektrischen Einrichtungen können zudem Brände auslösen, technische Einrichtungen zerstören und Personen gefährden. Weitere Schäden können durch chemische Reaktionen mit gelagerten Stoffen oder durch die Einlagerung von Fest- und Geruchsstoffen entstehen.

Katalog der gegen Überflutung widerstandsfähigen Aussenwand-, Decken- und Fussbodenkonstruktionen
Schutzmassnahmen

Die Terraingestaltung um und auf dem Grundstück entscheidet darüber, wie viel Oberflächenwasser sich ansammelt und wohin es abfliesst. Wer Muldenlagen meidet und den Wasserabfluss konsequent vom Gebäude weg plant, erzielt in der Regel bereits einen guten Schutz. Zusätzlich kann man potenziell gefährdete Gebäudeöffnungen abdichten oder erhöht anordnen. Vorschläge für Schutzmassnahmen zu einzelnen Bauteilen und zum konzeptionellen Vorgehen:

Naturgefahren-Check

Literatur

Allgemein

Egli, Th. (2007): Wegleitung Objektschutz gegen meteorologische Naturgefahren. Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, Bern. (Download)

Präventionsstiftung der Kantonalen Gebäudeversicherer (2014): Prevent-Building – eine Methodik und ein Werkzeug zur Beurteilung der Wirksamkeit und Zumutbarkeit von Objektschutzmassnahmen an Gebäuden gegen gravitative und meteorologische Naturgefahren. Bericht Phase 1 mit Anpassungen aus Phase 2. Arbeitsgemeinschaft Prevent-Building: WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Egli Engineering AG, Geotest AG, B,S,S,. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)

Suda, J. und Rudolf-Miklau, F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.

Staub, B. (2018): Massnahmen zum Schutz der Gebäudehülle gegen Sturm, Hagel, Regen und Schnee. FAN Agenda 2/2018. Fachleute Naturgefahren Schweiz. (Download)

Staub, B. (2017): Gebäudeschutz gegen Naturgefahren. FAN Agenda 2/2017. Fachleute Naturgefahren Schweiz. (Download)

Starkregen / Oberflächenabfluss

Bernet DB, Sturny RA, Berger C, Kipfer A, Prasuhn V, Staub B, Stoll S, Thomi L (2018): Werkzeuge zum Thema Oberflächenabfluss als Naturgefahr – eine Entscheidungshilfe. Beiträge zur Hydrologie der Schweiz, Nr. 42, Bern.

Fukutome et al. (2015): Automatic threshold and run parameter selection: a climatology for extreme hourly precipitation in Switzerland. Theor Appl Climatol (2015) 120: 403. doi:10.1007/s00704-014-1180-5

Geo7 (2018): Gefährdungskarte Oberflächenabfluss Schweiz - Technischer Bericht.

Heinrichs et al. (2016): Gebäude- und Grundstücksentwässerung. Kommentar Planung und Durchführung DIN 1986-100 und DIN EN 12056-4, Beuth Verlag GmbH.

MeteoSchweiz (2014): Extremwertanalyse für Kurzzeit Niederschlagsspitzen. Bericht des Bundesamtes für Meteorologie und Klimatologie zuhanden der Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, Bern. (www.klima-extreme.ch)

Rickli, Ch., Forster, F. (1997): Einfluss verschiedener Standorteigenschaften auf die Schätzung von Hochwasserabflüssen in kleinen Einzugsgebieten. Schweizerische Zeitschrift für das Forstwesen, Nr. 148, Zürich.

Robinson, G., Baker, M.C. (1975): Wind-driven rain and buildings. National Research Council Canada No. 14792, Ottawa. doi:10.4224/20373773

Rüttimann, D. (2010): Wegleitung punktuelle Gefahrenabklärung Oberflächenwasser. Egli Engineering AG, St. Gallen.

Scherrer, S. (1997): Abflussbildung bei Starkniederschlägen – Identifikation von Abflussprozessen mittels künstlicher Niederschläge. Mitteilung Nr. 147, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH, Zürich.

Suter, U. (2013): Definition der Schutzhöhe beim Objektschutz Hochwassergefahren - Regelanwendung, Suter Hydro Engineering AG, Meilen.

van Mook, F.J.R. (2002): Driving rain on building envelopes. Fakultät für Architektur, Planung und Gebäude, Bausteine 69, Technische Universität, Eindhoven. doi:10.6100/IR563455

Vanomsen, P. (2011): Wasserdichte Türen und Fenster – Übersicht der Normenwerke und ausgewählte Bauprodukte, Egli Engineering AG, St. Gallen und Bern.

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