Als Gestaltungselement der Permakultur fangen Infiltrationsbecken und Infiltrationsgräben Oberflächenabfluss in Hanglagen auf und lassen es langsam versickern. Infiltrationsgräben sind auch unter dem Begriff Swales bekannt.
Infiltrationsbecken und -gräben sind ein Gestaltungselement der Permakultur, das mittels gezielter Erdarbeiten Oberflächenabfluss in Hanglagen auffängt und versickern lässt. Sind die Strukturen punktuell spricht man von Infiltrationsbecken; verlaufen sie linear werden sie als Infiltrationsgräben oder swales bezeichnet.
Swales können in verschiedenen Variationen angelegt werden; je nach Design wird das aufgefangene Wasser konzentriert oder flächig verteilt, wobei stets mit den Höhenlinien gearbeitet wird. Richtig angelegt, wirken sie Wassererosion entgegen und tragen dazu bei Niederschlagswasser, Sedimente, organisches Material und Samen auf der Fläche zu halten. Durch die gesteigerten Infiltrationsraten reichert sich der Boden unterhalb der Becken mit pflanzenverfügbarem Schichtenwasser an, das mit der Zeit auch den Grundwasserreserven zugutekommen kann. Swales entlang von Baumreihen oder Heckenpflanzungen können die Notwendigkeit einer zusätzlichen Bewässerung minimieren. Wie alle permakulturellen Gestaltungselemente sind sie multifunktional; neben ihrer hauptsächlichen Funktion des Wasserrückhalts können sie zum Beispiel als Erosionsbremsen, Feuerscheiden oder erhöhte Wege dienen.
Gestaltet wird diese Maßnahme der Wasserretention aus zwei Komponenten: einem Wall (Böschung) und einer durchlässigen Mulde oder Vertiefung (Becken)– im englischen Berms und Basins. Die Böschung liegt stets unterhalb des Beckens und kann aus dem Aushub desselben errichtet werden. Bei ihrer Anlage wird meist nach Keyline-Prinzipien gearbeitet.
Infiltrationsbecken und -gräben entfalten ihre Wirkung am besten auf Flächen mit leichtem bis moderatem Gefälle, stabiler Vegetation und geringen Sedimentfrachten. Bei hohen Sedimentfrachten würden sich die Mulden schnell zusetzen. Sie sollten nicht in Abflussrinnen oder auf einem Gelände mit mehr als 15% Neigung eingesetzt werden, da dann das Risiko für Erdrutschungen deutlich erhöht ist.
Bei der Planung eines passiven Regenwasserauffangsystems empfiehlt es sich, am höchstmöglichen Punkt anzufangen, und sich von dort den Hang hinunterzuarbeiten. Die Anzahl der Strukturen und ihr Abstand voneinander sind abhängig von der Zielstellung der Anlage. Mehrere kleine Infiltrationsstrukturen in kleinen Abständen verteilen das Wasser gleichmäßiger auf der Fläche, während wenige große es an bestimmten Punkten oder Linien konzentrieren. Die Dimensionierung der Strukturen richtet sich in erster Linie nach dem zu erwartenden Wasserdargebot. Dieses ist abhängig von der Größe des Einzugsgebiets, den Niederschlagsmengen, der Topografie, der Bodenart und des Bodentyps, sowie vom Zustand der Vegetation. Auf verdichteten, lehmigen, oder wenig tiefgründigen Böden mit stärkerem Gefälle fällt mehr Wasser an als auf sandigen Böden mit stabiler Vegetation und geringerem Gefälle. Das Gesamtvolumen des Systems sollte in der Lage sein, die zu erwartenden Wassermengen eines typischen Starkregenereignisses aufzunehmen.
Ein Überlauf sollte dennoch stets eingeplant werden. Er verhindert eine Überlastung der Böschung und ermöglicht ein kontrolliertes Ablaufen des überschüssigen Wassers. Bei einem Beckenverbund können die Überläufe des jeweils höher gelegenen Beckens in das darunter gelegene geleitet werden.
Zum Ende der Planungsphase wird noch einmal die Interaktion mit anderen Elementen der Fläche, wie Wegen, Zäunen, vorhandener Vegetation und geplanter Bewirtschaftung kontrolliert. Bei Unsicherheiten kann es sinnvoll sein zunächst eine Struktur zu bauen und diese zu beobachten, bevor weitere Strukturen angelegt werden.
Ist die Planung abgeschlossen, werden zuallererst die Höhenlinien detektiert und die zu bearbeitenden Abschnitte markiert. Auf kleineren Flächen können DIY-Wasserwaagen, wie die Bunyip-Wasserwaage, benutzt werden; auf größeren Flächen ist der Einsatz eines Nivelliergeräts sinnvoll. Das Becken kann händisch oder mit dem Bagger ausgehoben werden; der Aushub bildet die Böschung. Eine weniger invasive Methode ist es, eine Böschung zu errichten, ohne ein Becken auszuheben.
Der Wall sollte großzügig dimensioniert werden. Eine breite Basis und eine geringe Böschungsneigung gewähren maximale Stabilität. Auf sandigen Böden braucht es dickere Wälle als auf lehmigem Substrat. Die Dammoberseite wird sorgfältig geebnet und festgestampft oder niedergefahren. Dabei sollte sie nicht zu sehr verdichtet werden, um die Etablierung von stabilisierender Vegetation zu fördern. Hangabwärts kann die Böschung zusätzlich mit Steinen befestigt werden. Die Becken können gemulcht, aufgelockert, oder mit Kies befüllt werden, um die Infiltration zu fördern.
Für den Überlauf wird der Wall um ca. 1/3 eingeschnitten. Um Erosion vorzubeugen, wird dieser mit Steinen oder besonders dichter Vegetation befestigt. Um eine Kanalisierung des Wasserflusses im Überlauf zu vermeiden, sollte er lieber zu weit als zu eng dimensioniert werden.
Nach seiner Fertigstellung wird der Wall so schnell wie möglich bepflanzt, um einer Abtragung durch Wind und Wasser entgegenzuwirken. Die Vegetation stabilisiert die Böschung, fördert die Infiltration und profitiert vom gesammelten Wasser. In feuchteren Klimata können Gehölze auf oder unterhalb der Böschung gepflanzt werden; in ariden Gebieten auch innerhalb der Becken. Für die flächige Bodendeckung können trockenheitsresistente, standortangepasste Gräser und Wildkräuter ausgesät werden. Werden bei der Anlage kleine Inseln der ursprünglichen Vegetation stehen gelassen, können diese sich auch selbst aussäen. Eine regelmäßige Kontrolle der errichteten Strukturen – insbesondere nach Stürmen und Starkregenereignissen – ist wichtig, um Schäden früh zu erkennen und rechtzeitig zu beheben.
Die wohl bekannteste Variation sind die sogenannten contour swales - das sind höhenparallele, flache Hanggräben mit einem unterseits liegenden Wall, die das Wasser auf einer Linie über den ganzen Hang halten und versickern lassen. Auf oder unterhalb der Böschungen können Gehölze gepflanzt werden. Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass sie gut mit einer maschinellen Bewirtschaftung vereinbar ist.
Eine besondere Art von Infiltrationsbecken sind die sogenannten Boomerangs. Diese bestehen aus halbmondförmigen Böschungen, deren offenen Seite zum Hang zeigt. Einzeln oder im Verbund konzentrieren sie das Niederschlagswasser in ihrer Mitte und schaffen Zonen mit verschiedenen Feuchtegradienten. Diese Methode eignet sich besonders gut für extensiv bewirtschaftete Flächen, wie z.b. Streuobstwiesen. Eine Variation des Boomerang-Verbundsystems ist Net-and-pan (zu Deutsch Netz und Pfanne). Hier werden die Böschungen untereinander verbunden um so ein Netz aus vielen Mikro-Einzugsgebieten bilden. Im unteren Bereich der umwallten Flächen können Obstbäume gepflanzt werden, die von dem im oberen Teil geernteten Wasser profitieren.
Im Gemüsebau können tiefergelegte Beete das Wasser dort konzentrieren, wo es gebraucht wird. Die erhöhten Wege dienen als Einzugsgebiete und sind vor Verschlämmung geschützt.
Gänzlich ohne Erdbewegung kommt das contour planting aus. Hier bilden entlang der Höhenlinien gepflanzte Kulturen lebende Böschungen, die Sediment und Wasser auffangen und direkt in Biomasse umsetzen.
Diversion swales sind Hanggräben, die leicht abweichend der Höhenlinien angelegt werden. Das resultierende minimale Gefälle wird genutzt um aufgefangenen Oberflächenabfluss gezielt zu einem Ort zu transportieren, an dem er entweder versickert oder für spätere Zwecke zwischengespeichert wird (zum Beispiel einem Retentionsbecken).
Ein historisches Beispiel für die Nutzung von nicht ganz höhenlinienparallelen Hanggräben (diversion swales) zur energieextensiven Lenkung von Oberflächenwasser stellt das Harzer Wasserregal dar. Wasserkraft war im Harzer Bergbau die treibende Kraft eines jeden Bergwerks. Im Oberharz wurden vom 16. bis ins 19. Jahrhundert insgesamt um die 500 Kilometer lange Grabensysteme angelegt, die das in kaskadenartig angelegten Stauteichen gesammelte Niederschlagswasser allein mit Hilfe der Schwerkraft zu den Bergwerken leitete. Dafür reichte schon ein Gefälle von weniger als einem Promille (20 bis 50 Zentimeter auf einem Kilometer Länge). Die Gräben wurden meist direkt in den Stein geschlagen oder mit Rasensoden und/oder Lehm abgedichtet. Ein Teil der Stauteiche und Gräben werden heute noch bewirtschaftet und leisten einen nicht zu vernachlässigen Beitrag zur Energieversorgung der Region.
Fotos: Jeremiah Kidd, San Isidro Permaculture
