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OptionS - Optimierung von Strategien zur langfristigen Umsetzung einer nachhaltigen Siedlungswasserwirtschaft

Beschreibung

Projektlaufzeit: 2005 - 2007

Bearbeiter:

Veranlassung

In der Siedlungswasserwirtschaft dominieren derzeit zentrale Ver- und Entsorgungskonzepte, die eindeutig nicht den Ansprüchen der Nachhaltigkeit genügen. In jüngerer Vergangenheit werden deshalb alternative Konzepte und Techniken vorgeschlagen, die regionale Wasser- und Stoffkreisläufe schließen und die natürlichen Wasserressourcen weniger beanspruchen sollen. Dieser konzeptionelle Veränderungsbedarf wird überlagert von einem hohen Sanierungsbedarf der bestehenden Ver- und Entsorgungssysteme aus baulichen und hydraulischen Gründen.

Forschungsziele

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methodik zur langfristigen Umgestaltung bestehender wasserwirtschaftlicher Ver- und Entsorgungssysteme in einen gewünschten zukünftigen Zustand. Die in dem Forschungsvorhaben zu entwickelnden Methoden sind sehr flexibel und lassen sich auf jeden gewünschten Start- und Zielzustand anpassen. Das Ergebnis besteht in einer geeigneten Umsetzungsstrategie, in der die zeitliche und räumliche Abfolge der einzelnen Umbau- und Modernisierungsmaßnahmen nach ökonomischen, funktionalen und ökologischen Kriterien bis zum Erreichen des gewünschten Endzustands festgelegt wird.

Vorgehensweise

Hierzu wird im Vorhaben OptionS eine Toolbox zur langfristigen Planung von Umbaumaßnahmen im Rahmen der Siedlungswasserwirtschaft entwickelt. Die Eigenschaften von OptionS umfassen:

  • Decision Support System zur Erarbeitung der Datengrundlage
  • Erstellung eines mathematischen Modells
  • Verfahren zur Erstellung funktionsfähiger Umsetzungsstrategien
  • Benutzerfreundliche Implementierung

Im Detail soll dazu ein diskretes Optimierungsmodell zur Planung der verschiedenen Umsetzungsmaßnahmen erarbeitet werden. In einem ersten Schritt ist eine systematische Analyse bestehender Siedlungsgebiete erforderlich, wobei ein System aussagekräftiger Indikatoren zur Zustandsabbildung und -bewertung aufgestellt wird. Anhand dieses Systems sollen Bewertungsfunktionen entwickelt werden, um Systemzustände nach ökonomischen und ökologischen Kriterien zu beurteilen. Der nächste Schritt besteht in der Aufstellung eines Maßnahmenkataloges zusammen mit den funktionalen Zusammenhängen und Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen innerhalb der Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme. Wesentliche Nebenbedingung im Optimierungsmodell ist die Funktionalität der betrachteten Ver- und Entsorgungssysteme, womit sichergestellt wird, dass zu jedem Zeitpunkt und an jeder Stelle eine funktionsfähige Wasserversorgung und eine geordnete Abwasserentsorgung gewährleistet ist. In der mathematischen Modellierung werden hierzu zwei Netzwerke aufgestellt: Ein Projektnetzwerk zur Planung der Umbaumaßnahmen und ein Funktionsnetzwerk zum Testen der Funktionalität. Die Interdependenzen zwischen den beiden Netzwerken sollen erarbeitet und bei der Entwicklung von Lösungsverfahren zur Bestimmung einer funktional zulässigen Umsetzungsstrategie ausgenutzt werden.

Erwartete Ergebnisse

Die neue Methodik soll in der Lage sein, für unterschiedliche Kommunen bzw. Siedlungstypen einen hinsichtlich Technik, Ökonomie und Ökologie optimierten Ablauf der Umgestaltung von bisherigen Wasserver- und Abwasserentsorgungssystemen zu nachhaltigen Ver- und Entsorgungskonzepten und -technologien zu ermitteln. Zielgruppe zur Anwendung einer solchen Methodik sind prinzipiell alle öffentlichen und privatwirtschaftlich organisierten Ver- und Entsorgungsbetriebe.

Finanzierende Institution(en)

  • Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation

Partner-Institution(en)

  • Arbeitsgruppe Optimierung, TU Kaiserslautern