SaMuWa - Die Stadt als hydrologisches System im Wandel - Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts

Schema des Lösungsweges

Veranlassung und Zielsetzung 

Die städtische Wasserinfrastruktur wird künftig einem Wandel der Randbedingungen ausgesetzt sein. Daher ist es erforderlich die estehenden Systeme grundsätzlich zu überdenken. Generelle Trends, die sich uch in größeren räumlichen Maßstäben niederschlagen (Klimawandel, emografischer Wandel) werden dabei von anderen Entwicklungen überlagert, die eweils spezifischer für einzelne Städte sind (Wandel von Stadtstrukturen, ozio-ökonomische und soziokulturelle Entwicklung). Hinzu kommen veränderliche, vielfach miteinander konkurrierende Ansprüche der Gesellschaft an die Wasserinfrastruktur (z.B. Kostenbewusstsein, Risikobewusstsein) sowie an die ualität und Nutzbarkeit von Gewässern (z.B. Baden in der Stadt). 

Dieser Wandel der Randbedingungen trifft im Bereich er urbanen Wasserinfrastruktur auf äußerst statische, unflexible Systeme. Bedingt durch die lange Nutzungsdauer sind Planungen mit hohen rognoseunsicherheiten behaftet. Anpassungen der baulichen Infrastruktur sind nur über sehr lange Zeiträume möglich. Mit einem beschleunigten Wandel der Randbedingungen ist eine Verschärfung dieser Problematik absehbar. 

Im Bereich der Stadtentwässerung wiegen die beschriebenen Entwicklungen besonders schwer. Entwässerungssysteme erstrecken sich in der Regel flächenhaft über gesamte Stadtgebiete und sind eng verknüpft mit der städtebaulichen Struktur und der Flächennutzung sowie mit anderen Infrastruktursektoren. Diese Randbedingungen engen den Handlungsspielraum der Stadtentwässerung ein und beschränken somit ihre Anpassungsfähigkeit zusätzlich. Eine besondere volkswirtschaftliche Relevanz ergibt sich außerdem
aus dem hohen Anlagekapital, das in den Kanalnetzen steckt (Wiederbeschaffungswert bundesweit: 687 Mrd. Euro, nach Berger, 2011). 

Ausgehend von dieser Problemlage sollen in dem hier beantragten Projekt Wege aufgezeigt werden, die von den bisherigen statischen Ansätzen in Planung und Betrieb von Entwässerungssystemen zu einem flexiblen und anpassungsfähigen Management führen. Es werden Planungsinstrumente entwickelt, die die Entwässerung mit der Stadtentwicklungs- und Freiraumplanung verknüpfen und die dabei auch die Wechselwirkungen mit dem natürlichen Wasserhaushalt berücksichtigen. Durch diese Erweiterung der Systemgrenzen werden Handlungsoptionen erweitert, es wird mehr Flexibilität geschaffen und Maßnahmen können ganzheitlich zu bewerten. 

Der wesentliche innovative Beitrag des Vorhabens liegt in der eng aufeinander abgestimmten Entwicklung von planerischen Instrumenten und Methoden, IT-Werkzeugen (Modellierung, Visualisierung, Daten- und Informationsmanagement) und organisatorischen Prozessen und Strukturen. Ergebnisse des Projektes sind konkrete Produkte (Leitfäden, Handlungsanleitungen, Software für Simulation, Planungsunterstützung und Datenmanagement) die direkt in die Betriebs-, Planungs- und Verwaltungspraxis
übernommen werden können. 

Primärer Adressat sind die Kommunen und deren Entwässerungsbetriebe. Ihnen sollen Handlungsempfehlungen, Konzepte und Methoden für die Entwicklung ihrer Systeme an die Hand gegeben werden. Darüber hinaus sollen Ingenieurbüros und übergeordnete Behörden in die Lage versetzt werden, die Kommunen auf diesem Weg zu unterstützen.

An dem Vorhaben sind neben der Universität Stuttgart, die FH Münster, das Institut für Automatisierung und Kommunikation, Magdeburg (ifak), die Bergische Universität Wuppertal beteiligt. Weitere Partner aus der Wirtschaft sind die Dr. PECHER AG, die InfraConsult GmbH, die aquaplan GmbH und die Stadtwerke Wuppertal.

Im Rahmen des Verbundvorhabens werden Pilotprojekte für die Modellgebiete Reutlingen, Wuppertal, Münster sowie für die Emscherregion entwickelt. Die jeweils zuständigen Gebietskörperschaften und Entwässerungsbetriebe sind ebenfalls in das Projekt eingebunden.

Arbeitsschritte 

Im Schwerpunkt A. „Zukunft befragen" werden Szenarien des Wandels (Klima, Demografie, Infrastruktur) erarbeitet und analysiert. Im Vordergrund steht dabei nicht die Prognose konkreter Systemzustände, sondern deren Bandbreite die sich aus der Vielzahl denkbarer Entwicklungen ergibt.

In B. „Bestand verbessern" werden Möglichkeiten aufgezeigt, konventionelle Entwässerungssysteme unter den Bedingungen des Wandels zu intelligenten Systemen weiter zu entwickeln. Dabei werden Systeme der Echtzeit-Steuerung (Mengen- und Qualitätsabhängig) untersucht, die einen flexiblen Betrieb ermöglichen sowie Methoden der mathematischen Optimierung im Planungsprozess, die in der Entscheidungsfindung die Unsicherheiten von Prognosen berücksichtigen.

C. „Zukunft planen" weitet den Planungsansatz von der Entwässerung auf den innerstädtischen Wasserhaushalt, das Grundwasser, das Flächenmanagement sowie die Stadtentwicklungsplanung aus. Im Sinne einer Mehrfachnutzung werden städtischen Freiräumen Funktionen der Wasserbewirtschaftung zugewiesen. Gleichzeitig erhält das Wasser die Funktion diese Räume zu gestalten und das Stadtklima zu regulieren. Die zur Umsetzung dieser Strategien benötigten Planungswerkzeuge (Software) werden ebenfalls entwickelt.

Schwerpunkt D. „Hemmnisse überwinden" widmet sich primär der Organisationsentwicklung. Eine Umorientierung auf Seiten der Betriebs- und Planungspraxis vom statischen zum flexiblen System (B) sowie integrative Planungsstrategien über Fachdisziplinen hinweg (C) erfordern eine entsprechende Anpassung der organisatorische Strukturen und Prozesse auf kommunaler Ebene und in den Aufsichtsbehörden. Die Anpassung organisatorischer Rahmenbedingungen wird in diesem Schwerpunkt begleitet von der Entwicklung eines rechnerbasierten Informationsmanagement- Systems.

 

Projektleitung


Prof. Dr.-Ing. Mathias Uhl

Fachbereich Bauingenieurwesen
Corrensstraße 25
48149 Münster
Tel: 0251 83-65201

uhlfh-muensterde

Mitarbeiter


  • Dr.-Ing. Malte Henrichs
  • M.Sc. Julian Langner
  • Dr. Hedwig Roderfeld
  • M.Sc. Dominik Leutnant
  • M.Sc. Robert Schleifenbaum

Projektzeitraum:


Juli 2013 - Juni 2016

Kooperationspartner


Finanzierung


  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), FKZ 033W004J
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