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Nachhaltige Wasserbewirtschaftung in der Megastadt Lima -Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung
In Rahmen des Projekts:Nachhaltiges Management von Wasser und Abwasserin urbanen Wachstumszentren unter Bewältigung des Klimawandels- Konzepte für Lima Metropolitana (Perú)
“Lima Water” – “LiWa”
Dr. Manfred Schütze, MSc. Ing. Gloria Robleto Domínguezifak Magdeburg
[email protected]; [email protected]
IWRM-Seminar, UFZ Magdeburg, 18./19.05.2009
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� Gemeinnütziges Forschungsinstitut mit 62 Mitarbeitern
� An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
� Öffentlich geförderte Forschungsprojekte (Land, Bund, EU, DBU, ...), Auftragsprojekte
� Schwerpunkt „Umweltinformatik“ des ifak� Modellierung und Simulation für Planung, Entwurf
und Betrieb von urbanen Wassersystemen� Off-line and on-line-Simulation and –steuerung� Kanalnetz, Kläranlage, Gewässer� Anwendungen u. a.:
• Kanalnetzsteuerung Emscherkanal, Großkläranlagen
ifak Magdeburg –Institut für Automation und Kommunikation e. V.
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1997: 1595 km 2 Gletscher
1989: 2042 km 2 Gletscher
Quelle: Ministerio MVCS, Peru
Peru: * 5 % of world’s fresh water ressources* Very sensititve to climate change* Glaciers might disappear
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Lima im Überblick
� Urbanes Wachstumszentrum: 8 Mill. Einwohner
� Hohes Bevölkerungswachstum (2,1 % pro Jahr)
� Wüstenregion, praktisch keine Niederschläge (9 mm/a)
� Schwierige Randbedingungen für eine nachhaltige Trinkwasserversorgung (Demographie, Geographie)
� Starke Beeinflussung durch Klimawandel (Gletscherschmelze und ausbleibende Regenfälle in den Anden)
Lima und Callao
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� Nachhaltige klima- und energieeffiziente Planung und Management der kritischen Lebensader „Wasser“
� Anpassungsstrategien an den Klimawandel� Kompetenzaufbau in Lima zu den Themen Verfahren, Modellierung und Partizipation im Wassermanagement
Projektansätze � Entwicklung von Verfahren und grundlegende Instrumente für die partizipative Entscheidungsfindung auf die Grundlage der Modellierung und Simulation von Wasser- und Abwassersystemen
�Konzepte für die Bewertung der Wassertarife
Projektziele
Projekt – “LiWa ”
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Struktur und die erwarteten Ergebnisse des Projekte s
Simulationshilfmittel für die
Makromodellierung
Analyse von
SzenarienAusbildung
Dissemination
Neue Governance-
Modelle
Industriekontakte
Manual
Nachhaltige Ziele
Klimawandel
Lokalle Randbedingungen
Ergebnisse des Projekts:
Modellierung
ParticipationAusbildungPartizipation
Vorschläge für die politische Entscheidungen
Vorschl äge zur Umstrukturierung der Wassertarife
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Arbeitspakete des Projektes „LiWa“
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Projektteam
� Peru� SEDAPAL
� Universidad Nacional de Ingenieria
� Foro Ciudades para la Vida� FOVIDA
� Deutschland� ifak e. V. Magdeburg
� ZIRN, Universität Stuttgart� IWS, Universität Stuttgart
� Leuphana Universität Lüneburg
� UFZ – Zentrum für Umweltforschung, Leipzig
� Dr. Scholz & Dalchow
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Beitrag der Modellierung zum Wassermanagement
Verschiedene Optionen
ModellierungRandbedingungen
Ergebnisse
Entscheidungen
Man
ager
Ziele
Sta
keho
lder
s� Gesamthafter Überblick über Wasser- und Abwassersystem
� Unterstützung bei Entscheidungen, Planung und Management
� Test und Visualisierung verschiedener Szenarien und Optionen
� Einfache Erweiterbarkeit des Programmsystems
� Beitrag zu
� Informierte Diskussionen
� Informierten Entscheidungen
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Kern der Programmierung und Entwicklung
Daten und Information
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...1.) Informations-Erhebung und Erweiterung des Programms
2.) Anwendung, später: konstantes Feedback von Daten und Informationen
Daten und Informationen
Kern der Programmierung
Unterstützung in: - Diskussionen - Planung- Entscheidungen
Entscheidungsunterstützung durchMakromodellierung: Programm LiWatool
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Entscheidungsunterstützung durchMakromodellierung: Programm LiWatool (1)
Entwicklung von ifak (2005), um das Wasser- und Abwassersystem von Lima in seiner Gesamtheit zu modellieren
Trinkwasserquellen
Trinkwasseraufbereitungsanlage
Grundwasser Trinkwassernetz Wasserverbrauch Kanalnetz
Kläranlage
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Blöcke der verschiedenen Systemelemente
Informationen (z.B. Bevölkerungszahl,
Anschlussgrad an das Trinkwassernetz,
Wasserverluste, Wasserverbrauch, ….)
Trinkwassernetz
Trinkwasseraufbereitung
Kläranlagen
Brunnen
Stadtteil
Sammler
Informationen zu Stadtteilen
Bestandteile von “ LiWatool ” (1)
Stoffströme:WasserFrachtenEnergieGWP
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Projektionen durch Zeitreiheneditor (Daten zur Zukunft: z.B. Bevölkerungszahl,
Trinkwasserverbrauch, Abwasserproduktion,...)
Visualisierung durch Sankey-Diagramme)
Flexibilität in der Eingabe von Gleichungen
Bestandteile von “LiWatool”(2)
Zeitreiheneditor
Geographische Information: GIS (Google Earth)
Betrachtung vonInvestitions-, Betriebs-,und Wartungskosten (finanzielle Bewertung,Vergleich zwischen
Alternativen)…….
Ergebnisse (Excel, http-Dateien)
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Einige potenzielle Anwendungen von LiWatool
� Analyse der Wasserverfügbarkeit (Beispielfall: Lima)
� Wasserverfügbarkeit der Quellen
� Bevölkerungsentwicklung (mögliche Stadterweiterung)
� Wasserverluste (im Trinkwassernetz)
� Abwasserproduktion
� Evaluierung von alternativen Lösungen für die Trinkwasserversorgung
� Analyse von Auswirkungen (z.B. neuer Infrastrukturmaßnahmen)
� Analyse von Wassertarifen
� Weitere Entwicklungen des Programms
� Stauseen, Flüsse, zukünftige Szenarien
� Integration von Optimierungsverfahren (Wasserabflüsse aus dem Stauseen, Energieerzeugung, etc.)
� Erweiterung von Bau-, Betriebs- und Wartungskosten
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Weitere Schritte
� Anwendung
� Szenariendefinition und –auswahl (Klimawandel -> Flusseinzugsgebiet -> Wasserdargebot; Bevölkerungsentwicklung, …)
� Maßnahmenkatalog
� Analyse und Diskussion
� Entscheidungen
� Capacity building (MSc-Module; aber auch: Modellierung, LiWatool)
� Programmerweiterung (nach Bedarf)
� „Best practice“ Manual
� Übertragbarkeit auf andere Megastädte
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VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!
Projekt „LiWa“
www.lima-water.de
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17 Quelle: Schütze
Geographische Information: GIS (Google Earth)
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� Dateien in Excel und http
Darstellung der Ergebnisse “LiWatool” (2)
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Vergleich von zwei Alternativen (Betriebskosten)
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Prinzip der Analyse von Neben- und Auswirkungen
Aktuelles Wasser- und Abwassersystem
Bau Kläranlage A
Bestimmung des Zustands des Gesamtsystems
Analyse und Evaluierung des Gesamtsystems
Kläranlage
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Ziele
Planung und Entwicklung von Wasser und Abwassersystemen im großen Maßstab nach Anforderungen des Benutzers
Optimierung von Wasser- und Abwassersystemen (Entwurf,…)
Unterstützung und Erleichterung in:
� Information über die Situation des gesamten Wasser- und Abwassersystems
� Zukünftigen Projekten (die beste Lösung zwischen verschiedenen Möglichkeiten)
� Plannung, Diskussionen und Entscheidungsfindung
� Verbesserung des Betriebes, Projektmonitoring
(nach der Durchführung), Planung (neue Systeme)
Modellierung von verschiedenen Szenarien und Varianten
Entscheidungsunterstützung durchMakromodellierung: Programm LiWatool (2)