Regenwasser sammeln

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Short Description

• Problem: Wassermangel
• Idee: Regenwasser sammeln
• Informationstyp: Anwendung
• Schwierigkeit: mittel

Einführung

Eine ausreichende, saubere Trinkwasserversorgung ist essenziell für das Leben. Millionen von Menschen auf der ganzen Welt haben immer noch keinen Zugang zu dieser grundlegenden Notwendigkeit. Nach Jahrzehnten der Arbeit von Regierungen und Organisationen, um trinkbares Wasser zu den ärmeren Menschen der Welt zu bringen, ist die Situation immer noch dramatisch. Die Gründe sind vielfältig, aber im Allgemeinen können sich die Armen der Welt die kapitalintensiven und technisch komplexen traditionellen Wasserversorgungssysteme nicht leisten, die weltweit von Regierungen und Organisationen gefördert werden. Regenwassernutzung (RWH) ist eine Option, die in vielen Teilen der Welt übernommen wurde, wo konventionelle Wasserversorgungssysteme die Bedürfnisse der Menschen nicht erfüllen konnten. Regenwassernutzung ist eine bewährte Technologie, die seit der Antike verwendet wird.

Abbildung 1: Sigiriya, Sri Lanka. Dieses in den Felsen gehauene Reservoir wurde vor Jahrhunderten zur Speicherung von gesammeltem Regenwasser genutzt. ©Practical Action

Beispiele für RWH-Systeme finden sich durch die gesamte Geschichte. In industrialisierten Ländern wurden hochentwickelte RWH-Systeme entwickelt, um Wasserrechnungen zu senken oder die Bedürfnisse abgelegener Gemeinschaften oder einzelner Haushalte in ariden Regionen zu decken. Traditionell wird in Uganda und Sri Lanka Regenwasser beispielsweise von Bäumen gesammelt, wobei Bananenblätter oder -stämme als vorübergehende Rinnen dienen; bis zu 200 Liter können von einem großen Baum während eines einzigen Sturms gesammelt werden. Viele Einzelpersonen und Gruppen haben die Initiative ergriffen und eine große Vielfalt an RWH-Systemen weltweit entwickelt. Es gibt viele Arten der Regenwassernutzung auf der Welt. Grundsätzlich kann RWH in zwei Typen unterteilt werden:

• Häusliche RWH
  
• RWH für Landwirtschaft, Erosionskontrolle, Hochwasserschutz und Grundwasserauffüllung.

Häusliche RWH ist ein einfacher Mechanismus zur Sammlung und Speicherung von Regenwasser, hauptsächlich für Trinken und Kochen. Sie kann haushaltsbasiert oder gemeinschaftsbasiert sein. Das System nutzt eine Sammelfläche wie ein Dach, Rinnen zur Ableitung des Regenwassers und einen Behälter zur Speicherung des Wassers. Größere RWH-Systeme werden für das Wasserressourcenmanagement verwendet. Diese Systeme nutzen riesige Einzugsgebiete, um Regenwasser zu sammeln und in Reservoirs zu speichern. Das Wasser wird dann für Bewässerung oder zur Grundwasserauffüllung genutzt. Diese Systeme können auch beim Hochwasserschutz und bei der Erosionsprävention helfen, indem sie Starkregen in Reservoirs speichern und kontrolliert abgeben. Dieser Beitrag befasst sich nur mit häuslicher RWH. Wir müssen bedenken, dass Regenwassernutzung nicht die endgültige Antwort auf Haushaltswasserprobleme ist. Viele Faktoren müssen bei der Auswahl einer geeigneten Wasserquelle berücksichtigt werden. Dazu gehören Kosten, Klima, Hydrologie, soziale und politische Aspekte sowie Technologie. All diese spielen eine Rolle bei der endgültigen Entscheidung für ein geeignetes Wasserversorgungssystem. RWH ist nur eine von vielen möglichen Optionen. Aber RWH wird von Planern, Ingenieuren und Bauherren oft übersehen. Der Grund, warum RWH selten in Betracht gezogen wird, liegt oft am Mangel an Informationen – sowohl technischen als auch sonstigen. In vielen Gebieten, in denen RWH als Teil eines breiteren Trinkwasserversorgungsprogramms eingeführt wurde, war es zunächst unbeliebt, einfach weil die Begünstigten wenig über die Technologie wussten. In den meisten dieser Fälle hat die Technologie schnell an Popularität gewonnen, sobald die Nutzer die Vorteile einer sauberen, zuverlässigen Wasserquelle direkt am Haus erkannten. In vielen Fällen wurde RWH als Teil eines integrierten Wasserversorgungssystems eingeführt, wo die städtische Versorgung unzuverlässig ist oder lokale Wasserquellen einen Teil des Jahres austrocknen, aber es wird auch als einzige Wasserquelle für eine Gemeinde oder einen Haushalt genutzt. Es ist eine flexible und anpassungsfähige Technologie, die in den reichsten und ärmsten Gesellschaften unseres Planeten und in den feuchtesten und trockensten Regionen der Welt eingesetzt wird.

Komponenten eines häuslichen RWH-Systems

Häusliche RWH-Systeme (DRWH) variieren in ihrer Komplexität. Einige der traditionellen sri-lankischen Systeme bestehen nicht mehr als aus einem Topf unter einem Stück Stoff oder Plastikplane, das an vier Pfosten an den Ecken befestigt ist. Der Stoff fängt das Wasser auf und leitet es durch ein Loch in der Mitte in den Topf. Einige der hochentwickelten Systeme aus Deutschland enthalten ausgeklügelte Computermanagementsysteme, Tauchpumpen und Verbindungen zum Grauwasser- und Hauswasserleitungssystem. Irgendwo dazwischen liegt das typische DRWH-System, das in Entwicklungsländern verwendet wird. Ein solches System besteht in der Regel aus einer Sammelfläche (ein sauberes Dach oder eine Bodenfläche), einem Speichertank und Rinnen, die das Wasser vom Dach zum Speichertank transportieren. Manchmal werden weitere periphere Ausrüstungen integriert, z. B.: First-Flush-Systeme, um das schmutzige Wasser abzuleiten, das nach längeren Trockenperioden Dachschmutz enthält; Filteranlagen und Absetzkammern, um Schmutz und Verunreinigungen vor dem Eintritt in den Speichertank oder die Zisterne zu entfernen; Handpumpen zur Wasserentnahme; Wasserstandsanzeiger usw.

Typische häusliche RWH-Systeme

Ein typisches häusliches RWH-System besteht aus einer Sammelfläche, Rinnen und einem Speicherbehälter. Zusätzlich gibt es Optionen für die Ableitung des First-Flush-Wassers und Filterung.

Speichertanks und Zisternen

Der Wassertank stellt in der Regel die größte Kapitalinvestition eines häuslichen RWH-Systems dar. Er erfordert daher in der Regel eine sorgfältige Planung – um eine optimale Speicherkapazität zu bieten und gleichzeitig die Kosten so niedrig wie möglich zu halten. Die Sammelfläche ist meist das vorhandene Dach oder gelegentlich eine gereinigte Bodenfläche, wie man sie bei Hof-Sammelsystemen in China sieht, und Rinnen können oft relativ günstig beschafft oder lokal hergestellt werden. Es gibt fast unbegrenzte Möglichkeiten, Wasser zu speichern. Für sehr kleine Maßstäbe der Wasserspeicherung in Entwicklungsländern werden häufig Gefäße wie Plastikschüsseln und Eimer, Jerrycans, Ton- oder Keramikkrüge, Zementkrüge, alte Ölfässer, leere Lebensmittelbehälter usw. verwendet. Für größere Wassermengen wird das System in der Regel einen Tank oder eine Zisterne erfordern. Für dieses Dokument klassifizieren wir den Tank als oberirdisches Speicherbehältnis und die Zisterne als unterirdisches Speicherbehältnis. Diese können von etwa einem Kubikmeter (1000 Liter) bis zu Hunderten Kubikmetern für große Projekte reichen, typischerweise jedoch bis maximal 20 oder 30 Kubikmeter für ein häusliches System. Die Wahl des Systems hängt von einer Reihe technischer und wirtschaftlicher Überlegungen ab, die unten aufgeführt sind.

• Verfügbarer Platz
  
• Lokale verfügbare Optionen
  
• Lokale Traditionen zur Wasserspeicherung
  
• Kosten – für den Kauf eines neuen Tanks
  
• Kosten – für Materialien und Arbeitskraft beim Bau
  
• Verfügbare Materialien und Fähigkeiten vor Ort
  
• Bodenverhältnisse
  
• Art der RWH – ob das System die gesamte oder nur eine teilweise Wasserversorgung übernimmt

Eine der Hauptentscheidungen wird sein, ob ein Tank oder eine Zisterne verwendet wird. Beide haben Vor- und Nachteile. Tabelle 1 fasst die Vor- und Nachteile zusammen.

_	Tank	Zisterne
Vorteile	Oberirdische Struktur ermöglicht einfache Inspektion auf Undichtigkeiten Viele bestehende Designs zur Auswahl Kann leicht „ab Lager“ gekauft werden Kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden Einfach aus traditionellen Materialien zu bauen Wasserentnahme kann in vielen Fällen durch Schwerkraft erfolgen Kann über Bodenniveau angehoben werden, um den Wasserdruck zu erhöhen	In der Regel günstiger durch geringeren Materialbedarf Schwerer vollständig zu entleeren, indem man den Hahn offen lässt Benötigen wenig oder keinen Platz über dem Boden Unauffällig Umgebender Boden gibt Halt und ermöglicht geringere Wandstärke und damit geringere Kosten
Nachteile	Benötigen Platz In der Regel teurer Leichter beschädigt Anfällig für Witterungseinflüsse Versagen kann gefährlich sein	Wasserentnahme ist problematischer – oft erforderlich eine Pumpe Undichtigkeiten sind schwerer zu erkennen Verunreinigung der Zisterne durch Grundwasser ist häufiger Baumwurzeln können die Struktur beschädigen Gefahr für Kinder und kleine Tiere, wenn die Zisterne offen bleibt Aufschwimmen der Zisterne möglich, wenn der Grundwasserspiegel hoch ist und die Zisterne leer Schwere Fahrzeuge, die über eine Zisterne fahren, können Schäden verursachen

Tabelle 1: Vor- und Nachteile von Tanks und Zisternen Abbildung 3:

a) Ein selbst gebauter Ziegeltank in Sri Lanka.

b) Ein Wellblech-RWH-Tank in Uganda.

c) Ein sehr einfaches traditionelles System aus Bangladesch.

Es wurde viel Arbeit geleistet, um den idealen häuslichen RWH-Tank zu entwickeln. Die Fallstudien später in diesem Dokument zeigen eine Vielzahl von Tanks, die in verschiedenen Teilen der Welt gebaut wurden.

Sammelflächen

Für die häusliche Regenwassernutzung ist die häufigste Sammelfläche das Dach des Wohnhauses. Viele andere Flächen können und werden genutzt: Höfe, Dreschplätze, gepflasterte Gehwege, Plastikplanen, Bäume usw. In manchen Fällen, wie in Gibraltar, werden große Felsflächen genutzt, um Wasser zu sammeln, das dann in großen Tanks am Fuß der Felsabhänge gespeichert wird.

Abbildung 4: Ein typisches Wellblechdach mit Rinnen ©Practical Action

Die Art, Bauweise und das Material des Dachs beeinflussen seine Eignung als Sammelfläche für Wasser. Typische Dachmaterialien sind Wellblech, Asbestplatten; Ziegel (eine große Vielfalt ist zu finden), Schiefer und Stroh (aus verschiedenen organischen Materialien). Die meisten sind für die Sammlung von Dachwasser geeignet, aber nur bestimmte Gräser, z. B. Kokos- und Anahaw-Palme (Gould und Nissen-Petersen, 1999), eng gedeckt, bieten eine Oberfläche, die für eine hochwertige Wassersammlung ausreicht. Der schnelle Übergang zur Nutzung von Wellblechplatten in vielen Entwicklungsländern begünstigt die Förderung von RWH (trotz anderer negativer Eigenschaften dieses Materials – Preis & Hitzeproblem in warmen Ländern).

Rinnen

Rinnen werden verwendet, um Regenwasser vom Dach zum Speicherbehälter zu transportieren. Rinnen gibt es in einer großen Vielfalt an Formen und Ausführungen, von werksgefertigten PVC-Typen bis hin zu selbstgemachten Rinnen aus Bambus oder gefaltetem Metallblech. Tatsächlich macht das Fehlen von Standards bei Rinnenform und -größe es schwierig für Konstrukteure, Standardlösungen für z. B. Filter und First-Flush-Vorrichtungen zu entwickeln. Rinnen werden normalerweise direkt unter dem Dach am Gebäude befestigt und fangen das Wasser auf, das vom Dach abläuft. Einige der gängigen Rinnenarten und Befestigungen sind in Abbildung 5 gezeigt.

Abbildung 5: Eine Vielzahl von Rinnenarten mit möglichen Befestigungen

Herstellung kostengünstiger Rinnen Werksgefertigte Rinnen sind meist teuer und für die Armen in Entwicklungsländern unerreichbar, wenn sie überhaupt auf dem lokalen Markt verfügbar sind. Sie werden selten für sehr kostengünstige Systeme verwendet. Die Alternative ist meist, Rinnen aus lokal günstig verfügbaren Materialien herzustellen. Es wurden mehrere Techniken entwickelt, um dieser Nachfrage gerecht zu werden; eine davon wird unten beschrieben. V-förmige Rinnen aus verzinktem Stahlblech können einfach durch Schneiden und Falten von flachem verzinktem Stahlblech hergestellt werden. Solches Blech ist in den meisten Marktzentren leicht erhältlich (alternativ kann Wellblech flach geschlagen werden) und kann mit Werkzeugen bearbeitet werden, die in einer bescheiden ausgestatteten Werkstatt üblich sind. Eine einfache Technik besteht darin, das geschnittene Blech zwischen zwei geraden Holzleisten zu klemmen und dann entlang der Kante des Holzes zu falten. Eine Verstärkungskante kann hinzugefügt werden, indem das Blech um 90° gefaltet und dann mit einem Hammer auf einer harten flachen Oberfläche fertiggestellt wird. Je besser die Qualität des Stahlblechs, desto langlebiger und widerstandsfähiger ist das Produkt. Die Anbringung eines Fallrohrs an V-förmigen Rinnen kann problematisch sein, und die V-förmige Rinne wird oft bis zum Tank fortgeführt, anstatt auf den üblichen runden Rohrabschnitt des Fallrohrs umzusteigen. Befestigungsmethoden für Rinnen sind in Abbildung 5 gezeigt.

Abbildung 6: Falten von verzinktem Stahlblech zur Herstellung von V-förmigen Rinnen

Kunststoffrohre können halbiert werden, um Rinnen zu machen (Abbildung 3b). Das erfordert nur eine Säge und einige Klemmen, um die Halbrohre am Dach zu befestigen. Es kann schnell und günstig hergestellt werden, wo Kunststoffrohre verfügbar sind.

First-Flush-Systeme

Schmutz, Staub, Staub und Kot sammeln sich auf dem Dach eines Gebäudes oder einer anderen Sammelfläche. Wenn die ersten Regenfälle kommen, wird diese unerwünschte Materie in den Tank gespült. Dies verursacht eine Verunreinigung des Wassers und die Qualität wird reduziert. Viele RWH-Systeme integrieren daher ein System zur Ableitung dieses „First-Flush“-Wassers, sodass es nicht in den Tank gelangt. Die einfacheren Ideen basieren auf einer manuell betriebenen Anordnung, bei der das Einlassrohr vom Tankeinlass wegbewegt und dann wieder eingesetzt wird, sobald der erste First Flush abgeleitet wurde. Diese Methode hat offensichtliche Nachteile, da eine Person anwesend sein muss, die sich erinnert, das Rohr zu bewegen. Andere Systeme nutzen kippbare Rinnen, um dasselbe Ziel zu erreichen. Das häufigste System (wie in Abbildung 7a gezeigt) verwendet einen Eimer, der den First Flush aufnimmt und dessen Gewicht eine kippbare Rinne aus dem Gleichgewicht bringt, die das Wasser dann zurück in den Tank leitet. Der Eimer entleert sich langsam durch ein kleines Rohr und setzt sich automatisch zurück. Der Prozess wiederholt sich von Zeit zu Zeit, wenn der Regen anhält, was problematisch sein kann, wo Wasser wirklich knapp ist. In diesem Fall kann ein Hahn am Eimer angebracht werden, der manuell betätigt wird. Die Menge des abgeleiteten Wassers hängt von der Kraft ab, die erforderlich ist, um die Rinne anzuheben. Dies kann an die Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden. Abbildung 7

a) Das kippbare Rinnen-First-Flush-System

b) Das schwimmende Kugel-First-Flush-System

Ein weiteres System basiert auf einer schwimmenden Kugel, die eine Abdichtung bildet, sobald ausreichend Wasser abgeleitet wurde (siehe Abbildung 7b). Die Abdichtung erfolgt meist, indem die Kugel in die Spitze eines umgedrehten Kegels steigt. Die Kugel verschließt den oberen Teil der „Abfallwasser“-Kammer und das abgeleitete Wasser wird langsam durch ein kleines Rohr freigesetzt, ähnlich wie beim Eimersystem oben. Alternativ kann ein Hahn verwendet werden. In einigen Systemen (insbesondere einem werksgefertigten System aus Australien) ist die obere Auffangkammer so gestaltet, dass ein Wirbel entsteht und Partikel im Wasser in die Basis des Wirbels gezogen werden, während nur sauberes Wasser in den Speichertank gelangt. Das „Abfallwasser“ kann für die Bewässerung von Gartenpflanzen oder andere geeignete Anwendungen genutzt werden. Der Schmutz muss gelegentlich aus der unteren Kammer entfernt werden. Obwohl die ausgeklügelteren Methoden eine viel elegantere Möglichkeit bieten, das First-Flush-Wasser abzuleiten, empfehlen Praktiker oft, sehr einfache, leicht wartbare Systeme zu verwenden, da diese eher repariert werden, wenn ein Defekt auftritt.

Filtersysteme und Absetztanks

Auch hier gibt es eine große Vielfalt an Systemen zur Wasserbehandlung vor, während und nach der Speicherung. Der Grad der Komplexität variiert von extrem hochtechnisch bis sehr rudimentär. Ein deutsches Unternehmen, WISY, hat einen genialen Filter entwickelt, der in ein vertikales Fallrohr eingebaut wird und als Filter und First-Flush-System fungiert. Der Filter, in Abbildung 8 gezeigt, nimmt Wasser durch ein sehr feines (~0,20 mm) Sieb auf, während Schlick und Schmutz weiter durch das Rohr laufen. Die Effizienz des Filters liegt über 90 %. Dieser Filter wird häufig in europäischen Systemen verwendet.

Abbildung 8: Der WISY-Filter (Fallrohr- und Hochleistungs-Unterirdisch-Versionen) – Quelle: WISY-Katalog

Das einfache Abfallsieb wurde in einigen Systemen verwendet, hat aber eine Reihe von Problemen: Erstens entfernt es nur großen Schmutz; und zweitens verstopft das Sieb leicht und erfordert regelmäßige Reinigung. Der Sand-Holzkohle-Stein-Filter wird oft zur Filterung von Regenwasser verwendet, das in einen Tank gelangt. Diese Art von Filter ist jedoch nur geeignet, wenn der Zufluss langsam bis mittel ist, und läuft schnell über, wenn der Zufluss die Durchflussrate durch den Sand übersteigt. Absetztanks und Trennwände können verwendet werden, um Schlick und andere Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Diese sind in der Regel effektiv, wenn sie verwendet werden, aber sie verursachen erhebliche zusätzliche Kosten, wenn aufwändige Techniken eingesetzt werden. Viele Feldsysteme verlassen sich einfach auf ein Stück Stoff oder feines Moskitonetz als Filter (und um Mücken am Eintritt in den Tank zu hindern). Nachspeicherungs-Filter umfassen Systeme wie den Aufstrom-Sandfilter oder die Zweikammer-Kerzenfilter, die in Entwicklungsländern üblich sind. Viele andere Systeme existieren und können in der entsprechenden Wasserliteratur gefunden werden.

Dimensionierung des Systems

In der Regel wird die Hauptrechnung, die der Planer bei der Planung eines häuslichen RWH-Systems durchführt, die korrekte Dimensionierung des Wassertanks sein, um eine ausreichende Speicherkapazität zu bieten. Der Speicherbedarf wird durch eine Reihe miteinander verbundener Faktoren bestimmt. Dazu gehören:

• Lokale Niederschlagsdaten und Wetterverläufe
  
• Größe der Dach- (oder anderen) Sammelfläche
  
• Abflusskoeffizient (dies variiert zwischen 0,5 und 0,9 je nach Dachmaterial und Neigung)
  
• Anzahl der Nutzer und Verbrauchsraten

Die Art der Regenwassernutzung, d. h. ob das System die gesamte oder nur eine teilweise Versorgung übernimmt (siehe nächsten Abschnitt), spielt ebenfalls eine Rolle bei der Bestimmung der Systemkomponenten und ihrer Größe. Es gibt eine Reihe verschiedener Methoden zur Dimensionierung des Tanks. Diese Methoden variieren in Komplexität und Raffinesse. Einige können von relativ unerfahrenen Erstnutzern leicht durchgeführt werden, während andere Computersoftware und ausgebildete Ingenieure erfordern, die verstehen, wie diese Software verwendet wird. Die Wahl der Methode zur Dimensionierung der Systemkomponenten hängt weitgehend von den folgenden Faktoren ab:

• Größe und Raffinesse des Systems und seiner Komponenten
  
• Verfügbarkeit der für eine bestimmte Methode erforderlichen Werkzeuge (z. B. Computer)
  
• Fähigkeits- und Bildungsstand des Planers/Konstrukteurs

Im Folgenden werden 3 verschiedene Methoden zur Dimensionierung von RWH-Systemkomponenten vorgestellt.

Methode 1 – Nachfrageseitiger Ansatz

Eine sehr einfache Methode besteht darin, den größten Speicherbedarf basierend auf den Verbrauchsraten und der Belegung des Gebäudes zu berechnen. Als einfaches Beispiel können wir die folgenden typischen Daten verwenden:

Verbrauch pro Kopf und Tag, C = 20 Liter
Anzahl der Personen pro Haushalt, n = 6
Längste durchschnittliche Trockenperiode = 25 Tage

Jahresverbrauch = C × n = 120 Liter
Speicherbedarf, T = 120 × 25 = 3.000 Liter

Diese einfache Methode geht von ausreichendem Niederschlag und Sammelfläche aus und ist daher nur in Gebieten anwendbar, in denen dies der Fall ist. Es handelt sich um eine Methode zur groben Schätzung der Tankgröße.

Methode 2 – Angebotsseitiger Ansatz

In niederschlagsarmen Gebieten oder Gebieten mit ungleichmäßiger Regenverteilung muss die Speicherung sorgfältiger dimensioniert werden. In manchen Monaten des Jahres kann es einen Überschuss an Wasser geben, in anderen Zeiten einen Mangel. Wenn im Laufe des Jahres genug Wasser vorhanden ist, um den Bedarf zu decken, dann ist ausreichend Speicher erforderlich, um die Perioden der Knappheit zu überbrücken. Da Speicher teuer ist, sollte dies sorgfältig geschehen, um unnötige Kosten zu vermeiden. Dies ist ein häufiges Szenario in vielen Entwicklungsländern, in denen Monsun- oder Ein-Regenzeit-Klimate vorherrschen. Das hier gegebene Beispiel ist eine einfache Tabellenkalkulation für einen Standort im Nordwesten Tansanias. Die Niederschlagsdaten stammen von einer Krankenschwester im örtlichen Krankenhaus, die Aufzeichnungen über die letzten 12 Jahre geführt hat. Durchschnittswerte der Niederschlagsdaten wurden verwendet, um die Berechnung zu vereinfachen, und es wurde keine Zuverlässigkeitsberechnung durchgeführt. Dies ist ein typischer Feldansatz zur Dimensionierung der RWH-Speicherung. Das Beispiel stammt von einem System, das 1997 in einer medizinischen Ambulanz im Dorf Ruganzu, Biharamulo-Distrikt, Kagera, Tansania, gebaut wurde.

Bedarf:	Angebot:
Anzahl der Mitarbeiter: 6	Dachfläche: 190 m²
Verbrauch Mitarbeiter: 25 lpcd*	Abflusskoeffizient** (für neues Wellblechdach): 0,9
Patienten: 30	Durchschnittlicher Jahresniederschlag: 1056 mm pro Jahr
Patientenverbrauch: 10 lpcd	Täglich verfügbares Wasser (bei vollständiger Sammlung) =
Gesamttagesbedarf: 450 Liter	(190 × 1056 × 0,9)/365 = 494,7 Liter

*lpcd – Liter pro Kopf und Tag ** Abflusskoeffizienten variieren zwischen 0,3 und 0,9 je nach Material der Sammelfläche. Er berücksichtigt Verluste durch Versickerung, Verdunstung usw.

In diesem Fall wurde entschieden, den Tank an das Angebot anzupassen, unter der Annahme, dass die Zahl der Patienten oder Mitarbeiter in Zukunft wachsen könnte. Eine sorgfältige Wasserbewirtschaftung ist weiterhin erforderlich, um das Wasser das ganze Jahr über sicherzustellen.

Abbildung 9: Durchschnittlicher monatlicher Niederschlag für den Biharamulo-Distrikt

Abbildung 10 zeigt den Vergleich des gesammelten Wassers und der Menge, die der Ambulanz zur Verfügung gestellt werden kann, unter Nutzung des gesamten gesammelten Wassers. Es ist zu sehen, dass es eine einzige Regenzeit gibt. Der erste Monat, in dem der Niederschlag auf dem Dach den Bedarf deckt, ist Oktober. Wenn wir also annehmen, dass der Tank Ende September leer ist, können wir eine Grafik der kumulierten gesammelten Wassermenge und des kumulierten Bedarfs erstellen und daraus den maximalen Speicherbedarf für die Ambulanz berechnen.

Abbildung 10: Vergleich des erntbaren Wassers und des Bedarfs für jeden Monat.

Abbildung 11: Zeigt den vorhergesagten kumulierten Zufluss und Abfluss aus dem Tank. Der maximale Speicherbedarf tritt im April bei 50,45 Kubikmetern auf. All dieses Wasser muss gespeichert werden, um den Mangel während der Trockenzeit zu überbrücken.

In diesem Fall war die Lösung ein 50 Kubikmeter großer Ferrozement-Tank.

Abbildung 12: Ferrozement-Tank im Dorf Ruganzu ©DTU

Methode 3 – Computermodell

Es gibt mehrere computergestützte Programme zur genauen Berechnung der Tankgröße. Ein solches Programm, bekannt als SimTanka, wurde von einer indischen Organisation geschrieben und ist kostenlos im World Wide Web verfügbar. Die Ajit Foundation ist eine registrierte gemeinnützige freiwillige Organisation mit Hauptsitz in Jaipur, Indien, und ihrem Gemeinschaftsressourcenzentrum in Bikaner, Indien. SimTanka ist ein Softwareprogramm zur Simulation der Leistung von Regenwassernutzungssystemen mit abgedecktem Wassertank. Solche Systeme werden in den westlichen Teilen des Bundesstaates Rajasthan in Indien Tanka genannt. Die Idee dieser Computersimulation besteht darin, die Leistung eines Regenwassernutzungssystems basierend auf dem mathematischen Modell des tatsächlichen Systems vorherzusagen. Insbesondere simuliert SimTanka den schwankenden Niederschlag, von dem das Regenwassernutzungssystem abhängt. SimTanka benötigt mindestens 15 Jahre monatliche Niederschlagsaufzeichnungen für den Ort, an dem das Regenwassernutzungssystem installiert ist. Wenn Sie die Niederschlagsaufzeichnung für den Ort nicht haben, kann die Niederschlagsaufzeichnung vom nächstgelegenen Ort mit demselben Niederschlagsmuster verwendet werden. Die Software berechnet dann die optimale Speichergröße oder Sammelflächengröße je nach Anforderungen des Nutzers. SimTanka berechnet auch die Zuverlässigkeit des Systems basierend auf den Niederschlagsdaten der letzten 15 Jahre. Siehe den Ressourcenabschnitt für die Webadresse.

Weitere Hinweise

Die oben beschriebenen Methoden können bei Bedarf weiter verfeinert werden, um tägliche Niederschlagsdaten zu verwenden. Dies ist besonders wichtig in Gebieten, in denen der Niederschlag gleichmäßiger verteilt ist und empfindlichere Berechnungen erforderlich sind. Niederschlagsdaten können aus verschiedenen Quellen bezogen werden. Die erste Anlaufstelle sollte die nationale meteorologische Organisation des jeweiligen Landes sein. In einigen Entwicklungsländern sind die Statistiken jedoch aufgrund fehlender Ressourcen begrenzt, und andere Quellen sind oft lohnenswert. Lokale Wasserbehörden oder Organisationen, lokale Krankenhäuser oder Schulen sind alle mögliche Informationsquellen. In der Realität bestimmen oft die Kosten der Tankmaterialien die Wahl der Tankgröße. In anderen Fällen, wie bei großen RWH-Programmen, werden unabhängig von Verbrauchsmustern, Dachgröße oder Anzahl der einzelnen Nutzer Standardgrößen von Tanks verwendet (obwohl die Tankgröße hoffentlich auf lokalen Durchschnittswerten basiert).

Nutzerverhaltensmuster bei häuslicher RWH

Arten von RWH – System-, Klima- und geografische Variablen

Gesammeltes Regenwasser wird auf viele verschiedene Arten genutzt. In einigen Teilen der Welt wird es lediglich genutzt, um genug Wasser während eines Sturms zu sammeln, um einen oder zwei Gänge zur Hauptquelle zu sparen. Hier ist nur eine kleine Speicherkapazität erforderlich, vielleicht nur ein paar kleine Töpfe, um genug Wasser für einen oder einen halben Tag zu speichern. Am anderen Ende des Spektrums sehen wir in ariden Gebieten der Welt Systeme, die ausreichend Sammelfläche und Speicherkapazität haben, um den gesamten Bedarf des Nutzers zu decken. Dazwischen existiert eine breite Vielfalt unterschiedlicher Nutzungsmuster oder -regime. Es gibt viele Variablen, die diese Nutzungsmuster für RWH bestimmen. Einige davon sind unten aufgeführt:

Abbildung 13: Kleine Krüge, die in Kambodscha als Teil einer mehrfach genutzten Wasserversorgung verwendet werden ©DTU

• Niederschlagsmenge (mm/Jahr)
• Niederschlagsmuster – Die Art des Niederschlagsmusters sowie die Gesamtmenge des Niederschlags bestimmen oft die Machbarkeit eines RWH-Systems. Ein Klima, in dem der Regen das ganze Jahr über regelmäßig fällt, bedeutet, dass der Speicherbedarf gering ist und die Systemkosten entsprechend niedrig sind – und umgekehrt. Für genauere Niederschlagsdaten sind detailliertere Aufzeichnungen erforderlich. Je detaillierter die verfügbaren Daten, desto genauer können die Systemparameter definiert werden.
• Sammelflächengröße (m²)
• Verfügbare Speicherkapazität (m³)
• Täglicher Verbrauch (Liter pro Kopf und Tag oder lpcd) – dies variiert enorm – von 10–15 lpcd pro Tag in einigen Teilen Afrikas bis zu mehreren hundert lpcd in einigen industrialisierten Ländern. Dies hat offensichtliche Auswirkungen auf die Systemspezifikation.
• Anzahl der Nutzer – dies wird die Anforderungen ebenfalls stark beeinflussen.
• Kosten – ein entscheidender Faktor bei jedem Vorhaben.
• Alternative Wasserquellen – wenn alternative Wasserquellen verfügbar sind, kann dies einen erheblichen Unterschied im Nutzungsmuster ausmachen. Wenn sich eine Grundwasserquelle in Gehdistanz zum Wohnhaus befindet (sagen wir innerhalb eines Kilometers), dann wird ein RWH-System, das für die Mehrheit des Jahres eine zuverlässige Wasserversorgung am Haus bietet, einen erheblichen Einfluss auf den Lebensstil des Nutzers haben. Offensichtlich muss der Nutzer für den Rest des Jahres immer noch Wasser holen, aber für die Monate, in denen Wasser am Haus verfügbar ist, gibt es eine große Zeit- und Energieeinsparung. Ein weiteres mögliches Szenario ist, dass Regenwasser gespeichert und nur für Trinken und Kochen verwendet wird, die höherwertigen Wasserbedürfnisse, während andere Bedürfnisse wie Baden und Kleidungswäsche durch eine Wasserquelle mit geringerer Qualität gedeckt werden.

Wasserbewirtschaftungsstrategie

Unabhängig von den Bedingungen ist eine sorgfältige Wasserbewirtschaftungsstrategie immer eine kluge Maßnahme. In Situationen, in denen stark auf gespeichertes Regenwasser gesetzt wird, besteht die Notwendigkeit, die Wassermenge zu kontrollieren oder zu managen, damit sie nicht vorzeitig austrocknet.

Wir können die meisten Systeme einfach nach dem Grad der „Wassersicherheit“ oder „Zuverlässigkeit“, den das System bietet, klassifizieren. Es gibt vier Arten von Nutzungsregimen, die unten aufgeführt sind: Gelegentlich – Wasser wird gelegentlich gesammelt mit einer kleinen Speicherkapazität, die dem Nutzer erlaubt, genug Wasser für maximal einen oder zwei Tage zu speichern. Diese Art von System eignet sich ideal für ein Klima mit gleichmäßigem oder bimodalem Niederschlagsmuster mit sehr wenigen trockenen Tagen im Jahr und wo eine alternative Wasserquelle in der Nähe verfügbar ist. Unregelmäßig – Dieses Muster ist eines, bei dem die Bedürfnisse des Nutzers für einen Teil des Jahres gedeckt werden. Ein typisches Szenario ist, dass es eine lange Regenzeit gibt und während dieser Zeit die meisten oder alle Bedürfnisse des Nutzers gedeckt werden. Während der Trockenzeit muss eine alternative Wasserquelle genutzt werden oder, wie im sri-lankischen Fall, Wasser von einem nahegelegenen Fluss geholt und im RWH-Tank gespeichert werden. Meist ist ein kleiner bis mittelgroßer Speicherbehälter erforderlich, um die Tage ohne Regen zu überbrücken. Teilweise – Dieses Muster bietet eine teilweise Abdeckung der Wasserbedürfnisse des Nutzers während des gesamten Jahres. Ein Beispiel für dieses System wäre, dass eine Familie Regenwasser sammelt, um nur die hochwertigen Bedürfnisse wie Trinken oder Kochen zu decken, während andere Bedürfnisse wie Baden und Kleidungswäsche durch eine Wasserquelle mit geringerer Qualität gedeckt werden. Vollständig – Bei diesem System wird der gesamte Wasserbedarf des Nutzers das ganze Jahr über ausschließlich durch Regenwasser gedeckt. Dies ist manchmal die einzige verfügbare Option in Gebieten, in denen andere Quellen nicht vorhanden sind. Vorab muss eine sorgfältige Machbarkeitsstudie durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Bedingungen geeignet sind. Eine strenge Wasserbewirtschaftungsstrategie ist erforderlich, um sicherzustellen, dass das Wasser sorgfältig genutzt wird und bis zur nächsten Regenzeit reicht.

Regenwasserqualität und Gesundheit

Regenwasser wird oft zum Trinken und Kochen verwendet, daher ist es entscheidend, dass die höchstmöglichen Standards eingehalten werden. Leider entspricht Regenwasser oft nicht den Trinkwasser-Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Das bedeutet nicht, dass das Wasser unsicher zum Trinken ist. Gould und Nissen-Petersen (1999) weisen in ihrem kürzlich erschienenen Buch darauf hin, dass die australische Regierung die Freigabe für den Verzehr von Regenwasser erteilt hat „vorausgesetzt, das Regenwasser ist klar, hat wenig Geschmack oder Geruch und stammt aus einem gut gewarteten System“. Es hat sich gezeigt, dass eine positive Wahrnehmung der Regenwasserqualität durch die Nutzer (nicht unbedingt perfekte Wasserqualität) einen enormen Unterschied für die Akzeptanz von RWH als Wasserversorgungsoption macht. Generell liegt die chemische Qualität von Regenwasser innerhalb der WHO-Richtlinien und stellt selten Probleme dar. Es gibt zwei Hauptaspekte bei der Betrachtung von Qualität und Gesundheit bei DRWH: Erstens gibt es das Thema bakteriologische Wasserqualität. Regenwasser kann durch Fäkalien kontaminiert werden, die vom Einzugsgebiet in den Tank gelangen. Es wird empfohlen, die Sammelfläche immer sauber zu halten. Regenwassertanks sollten so gestaltet sein, dass das Wasser vor Verunreinigung durch Blätter, Staub, Insekten, Ungeziefer und andere industrielle oder landwirtschaftliche Schadstoffe geschützt ist. Tanks sollten von Bäumen entfernt stehen, mit gut schließenden Deckeln und in gutem Zustand gehalten werden. Eingehendes Wasser sollte gefiltert oder gesiebt werden oder abgesetzt werden, um Fremdstoffe zu entfernen (wie in einem vorherigen Abschnitt beschrieben). Wasser, das relativ sauber in den Tank eintritt, verbessert seine Qualität in der Regel, wenn es einige Zeit im Tank verweilt. Bakterien, die in den Tank gelangen, sterben schnell ab, wenn das Wasser relativ sauber ist. Algen wachsen im Tank, wenn ausreichend Sonnenlicht für die Photosynthese vorhanden ist. Einen Tank dunkel und schattig zu halten verhindert Algenwachstum und hält das Wasser kühl. Wie in einem vorherigen Abschnitt erwähnt, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, das schmutzige „First-Flush“-Wasser vom Speichertank abzuleiten. Das Gebiet um einen RWH sollte in gutem sanitären Zustand gehalten werden, eingezäunt, um zu verhindern, dass Tiere verschmutzen oder Kinder um den Tank spielen. Alle Wasseransammlungen um den Tank herum sollten abgeleitet und aufgefüllt werden. Gould weist darauf hin, dass in einer Studie in Nordost-Thailand 90 % der Haushalts-Speicherbehälter kontaminiert waren, während nur 40 % der RWH-Behälter kontaminiert waren. Dies deutet darauf hin, dass sekundäre Kontamination (durch schlechte Hygiene) ein großes Problem darstellt. Zweitens besteht die Notwendigkeit, Insektenvektoren am Brüten im Tank zu hindern. In Gebieten, in denen Malaria vorkommt, kann die Bereitstellung von Wassertanks ohne Rücksicht auf die Verhinderung von Insektenbrut mehr Probleme verursachen als lösen. Alle Tanks sollten abgedichtet werden, um Insekten am Eintritt zu hindern. Moskitoschutzgitter sollten an allen Öffnungen angebracht werden. Einige Praktiker empfehlen die Verwendung von 1 bis 2 Teelöffeln Haushaltskerosin in einem Tank Wasser, das einen Film bildet, um zu verhindern, dass Moskitos auf dem Wasser landen. Es gibt mehrere einfache Methoden zur Wasserbehandlung vor dem Trinken.

• Abkochen des Wassers tötet alle schädlichen Bakterien ab, die vorhanden sein könnten
• Zugabe von Chlor in der richtigen Menge (35 ml Natriumhypochlorit pro 1000 Liter Wasser) desinfiziert das Wasser
• Langsame Sandfiltration entfernt schädliche Organismen, wenn sie richtig durchgeführt wird
• Eine kürzlich entwickelte Technik namens SODIS (SOlar DISinfection) nutzt Plastikflaschen, die mit Wasser gefüllt und einen vollen Tag in die Sonne gestellt werden. Die Rückseite der Flasche wird schwarz angemalt. Weitere Informationen finden Sie im Ressourcenabschnitt am Ende dieses Dokuments.

Quellen und weiterführende Literatur

Dieser Howtopedia-Eintrag basiert auf dem Technical Brief von Practical Action Rainwater Harvesting – Technical Brief.
Zum Originaldokument folge diesem Link: http://www.practicalaction.org/?id=technical_briefs_water

• Runoff Rainwater Harvesting Practical Action Technical Brief
• The Sri Lankan 'Pumpkin' Eater Tank ~ Case Study Practical Action Technical Brief
• The Underground Brick Dome Water Tank ~ Case Study Practical Action Technical Brief
• The Cement Mortar Jar ~ Case Study Practical Action Technical Brief
• Rainwater Catchment Systems for Domestic Supply, von John Gould und Erik Nissen-Petersen, IT Publications Ltd., 1999. Fasst den aktuellen Stand der Technik zusammen.
• Ferrocement Water tanks and their Construction, S. B. Watt. 1978

Der Klassiker zur Konstruktion von Ferrozement-Tanks.

• Rainwater Harvesting: The Collection of Rainfall and Runoff in Rural Areas, Arnold Pacey und Adrian Cullis – ein breiterer Fokus einschließlich der Erfassung von Abfluss für landwirtschaftliche Nutzung. IT Publications.
• Water Harvesting – A Guide for Planners and Project Managers, Lee, Michael D. und Visscher, Jan Teun, IRC International Water and Sanitation Centre, 1992
• Water Harvesting in five African Countries, Lee, Michael D. und Visscher, Jan Teun, IRC/UNICEF, 1990. Ein Schnappschuss des Status von RWH in fünf afrikanischen Ländern.
• Waterlines Journal Vol. 18, No 3, Januar 2000 und Vol. 14, No. 2, Oktober 1995 Beide Ausgaben sind der Regenwassernutzung gewidmet, erhältlich über ITDG Publishing,
• Fotohandbücher von Eric Nissen-Petersen. Eine Reihe von Handbüchern, wie man verschiedene Tanktypen baut, einschließlich: zylindrische Wassertanks mit Kuppel, unterirdischer Tank, kleinere Wassertanks und Krüge, Installation von Rinnen und Spritzschutz, erhältlich beim Autor unter: P.O. Box 38, Kibwezi, Kenia.
• Rainwater Catchment Systems – Reflections and Prospects, John Gould, Waterlines Vol.18 No. 3, Januar 2000.
• Domestic Water Supply Using Rainwater Harvesting, von T.H.Thomas, Direktor der Development Technology Unit (DTU), University of Warwick. Der Artikel ist auf der DTU-Website verfügbar (siehe unten).
• Waterlines-Backissues mit Regenwassernutzungsartikeln: Vols 17(3), 16(4), 15(3), 14(2), 11(4), 8(3), 7(4), 5(4), 5(3), 4(4), 4(3), 3(3), 3(2), 3(1), 2(4), 2(1), 1(1).

Video

• Mvua ni Maji – Rain is Water, Rainwater Harvesting von Frauengruppen in Kenia, FAKT, 1996. 27 min VHS/PAL. Ein kenianisches Filmteam dokumentierte diese Erfolgsgeschichte anlässlich des Besuchs einer Delegation ugandischer Frauen, die von ihren kenianischen Schwestern die Fertigkeiten der Regenwassernutzung lernen kamen. Erhältlich über FAKT (siehe Adressabschnitt)
• A Gift from the Sky – An Overview of Roofwater Harvesting in Sri Lanka. Erhältlich über das Lanka Rainwater Harvesting Forum (siehe Adressabschnitt).
• Construction of Water Tanks for Rainwater Harvesting – ein Videohandbuch, vorbereitet von Eric Nissen-Petersen (siehe oben).
• Rock Catchments. Mehrere Designs von Fels-Auffangsystemen im Detail betrachtet. Wieder von Erik Nissen-Petersen.

Nützliche Adressen

Practical Action The Schumacher Centre for Technology & Development, Bourton on Dunsmore, RUGBY, CV23 9QZ, Vereinigtes Königreich.
Tel.: +44 (0) 1926 634400, Fax: +44 (0) 1926 634401 E-Mail: practicalaction@practicalaction.org.uk Web: www.practicalaction.org

Nützliche Kontakte

Development Technology Unit,
School of Engineering,
University of Warwick,
Coventry CV4 7AL, UK.
E-Mail dtu@eng.warwick.ac.uk
Website http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/eng/research/civil/dtu/rwh/ – eine Reihe von Fallstudien aus aller Welt, mit guten Beschreibungen.
Kontakt Dr. Terry Thomas. Auch Koordinatoren der Rainwater Harvesting Research Group (RHRG) International Rainwater Catchment Systems Association (IRCSA)
Dept. of Natural Resources, Chinese Cultural University, Hwa Kang, Yang Min Shan, Taipei, Taiwan.
E-Mail: ufab0043@ms5hinet.net
Website: http://www.ircsa.org/
IRCSA Fact sheets http://www.ircsa.org/factsheets.htm Lanka Rainwater Harvesting Forum (LRWF)
c/o Practical Action South Asia,
5 Lionel Eridisinghe Mawatha, Colombo 5, Sri Lanka
E-Mail: rwhf@itdg.lanka.net
Website: http://www.rainwaterharvesting.com Centre for Science and Environment (CSE)
41 Tughlakabad Institutional Area, New Delhi 110062, Indien
E-Mail: cse@cseindia.org People for promoting Rainwater Utilisation
1-8-1 Higashi-Mukojima, Sumida City, Tokyo, Japan
E-Mail murase-m@tc4.so-net.ne.jp IRC (The International Water and Sanitation Centre)
PO Box 93190, 2509 AD
Den Haag, Niederlande
E-Mail: general@irc.nl
Website: http://www.irc.nl Uganda Rain Water Association (URA),
P. O. Box 20026, Kampala, Uganda.
E-Mail: wesacc.dwd@imul.com Kenya Rainwater Association
P O Box 72387, Nairobi, Kenia
E-Mail: kra@net2000ke.com

United Kingdom Rainwater Harvesting Association
Website: http://www.rainharvesting.co.uk/ The Pelican Tank Rainwater Collection System – ein verpacktes RWH-Sammelsystem, entwickelt in Australien für den Einsatz in Entwicklungsländern
http://www.trade.altconcepts.net/ SimTanka
http://homepage.mac.com/vsvyas/science.html#simtanka
Software zur Dimensionierung zuverlässiger Regenwassernutzungssysteme mit abgedeckten Speichertanks – SimTanka ist kostenlos verfügbar. JRCSA (Japan Rainwater Catchment Association)
http://takeyam.life.shimane-u.ac.jp/jircsa/homepage.html SA WATER (South Australian Water Corporation)
http://www.sawater.com.au Centre for Science and the Environment (CSE)
http://www.cseindia.org/taxonomy/term/20167/menu –
Seite zur Regenwassernutzung – eine sehr aktive indische Gruppe Sunstove
http://www.sungravity.com/gravity_water.html
Die Website der Sunstove Organization bietet kostenlose Anleitungen, Fotos, Zeichnungen und Spezifikationen zum Bau eines Dachsammelsystems, Sandfilters, Zementwassertanks und Quellkappensystemen Global Applied Research Network (GARNET)
http://info.lut.ac.uk/departments/cv/wedc/garnet/tncrain.html
Seite des Global Applied Research Network (GARNET) Regenwassernutzung – http://www.unep.or.jp/ietc/publications/techpublications/TechPub-8d/index.asp – Link zu einer aktuellen UNEP-Publikation mit dem Titel „Sourcebook of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Small Island Developing States“, die einige nützliche Informationen zu RWH enthält http://www.unep.or.jp/ietc/Publications/TechPublications/TechPub-8e/index.asp
Sourcebook of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Some Countries in Asia – eine weitere Publikation in dieser UNEP-Reihe World Meteorological Organisation (WMO)
http://www.wmo.ch/ www.cpatsa.embrapa.br/catalogo/doc/wordwide/2_3_Zhu_Qiang.doc – Regenwassernutzung auf dem Lössplateau von Gansu, China – ein Vortrag auf der 9. IRCSA-Konferenz in Brasilien http://rainwater.sustainablesources.com/ – Sustainable Building Sourcebook Website

Informationszentren

Asian Institute of Technology (AIT)
P.O. Box 4
Khlong Luang Pathumthani 12120, THAILAND
Tel: (66-2) 529-0900-13; Direkt: (66-2) 524-5864
Fax: (66-2) 516-2126 oder (66-2) 524-5870
E-Mail: geoferro@ait.ac.th
Website: http://www.ait.ac.th/clair/centers/ific Center for Library and Information Resources (CLAIR) International Ferrocement Information Center (IFIC) WELL
http://www.lboro.ac.uk/well/resources/technical-briefs/36-ferrocement-water-tanks.pdf
Ein technischer Kurzüberblick, wie man einen Ferrozement-Wassertank baut Roofwater harvesting Diskussionsforum
http://www.jiscmail.ac.uk/lists/rwh.html
Dieser technische Kurzüberblick wurde von Shafiul Ahmed für Practical Action aktualisiert, 2008.

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Deeplink:

http://en.howtopedia.org/wiki/How_to_Harvest_Rainwater