IntegTa - ein integrativer Ansatz

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Adolph Schäfer
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1 Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Fachrichtung Wasserwesen Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Professur Wasserversorgung IntegTa - ein integrativer Ansatz Dr.-Ing. Irene Slavik Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl

2 Inhalt Ausgangspunkt Problemstellung und Zielsetzung Bisherige Untersuchungen Vorgehensweise im Gesamtprojekt

3 IntegTa = Integratives Management mehrfach genutzter Trinkwassertalsperren

4 Ausgangspunkt Vielseitige Nutzungsansprüche an Trinkwassertalsperren: - Trinkwasserversorgung - Hochwasserschutz - ökologischer Zustand - Energiegewinnung - Freizeitnutzung

Abflussregulierung beeinflusst ökologische

5 Nutzungskonflikte - Vorhaltung großer Hochwasserrückhalteraum vs. qualitativ hochwertiges Rohwasser für Trinkwasseraufbereitung - Abflussregulierung beeinflusst ökologische Qualität im Unterlauf (Konflikte mit Vorgaben und Zielen der EU-Wasserrahmenrichtlinie)

6 Nutzungskonflikte Hochwasserschutz/Hochwasserrückhaltung für Konfliktlösung Entwicklung eines Entscheidungshilfewerkzeugs = Ziel des IntegTa-Projektes freier Stauraum Konflikt Optimum Abgabeleistung Mindestfüllung Wassergüte Stauziel Stauziel Trinkwasserversorgung/Rohwasserbereitstellung nach Sieber (2003)

7 Inhalt Ausgangspunkt Problemstellung und Zielsetzung Bisherige Untersuchungen Vorgehensweise im Gesamtprojekt

8 Problem - Gesamtsystem ist hoch komplex und dynamisch - optimale, verschiedene Nutzungsaspekte berücksichtigende und gegeneinander abwägende Bewirtschaftung ist sehr schwierig Einzugsgebiet Talsperre Trinkwasseraufbereitung Unterlauf

9 Problemstellung Externe Faktoren Talsperrenbewirtschaftung Rohwasserqualität und -menge und Trinkwasseraufbereitung Wildbettabgabe Ökologischer Zustand des Unterlaufs bislang: Bewirtschaftung basierend auf Wasserwirtschaftsplänen sowie reaktiv

10 zukünftig: proaktive Bewirtschaftung Voraussetzung: Beschreibung der Zukunft anhand von Modellen für die Teilbereiche Externe Faktoren Talsperrenbewirtschaftung Rohwasserqualität und -menge und Trinkwasseraufbereitung Wildbettabgabe Ökologischer Zustand des Unterlaufs

11 Externe Faktoren Stochastik Talsperrenbewirtschaftung Empfehlung/ Bewertung Rohwasserqualität und -menge und Modelle Trinkwasseraufbereitung Modell Wildbettabgabe Ökologischer Zustand des Unterlaufs Modell IntegTa Weiterentwicklung/Neuentwicklung von Modellen für die Teilbereiche und Zusammenführung in neues Werkzeug

12 Zielsetzung Optimale Entscheidung für Talsperrenbewirtschaftung unter Berücksichtigung der Nutzungskonflikte => Entwicklung eines Entscheidungshilfewerkzeugs für die integrative Bewirtschaftung von Talsperrensystemen

13 Inhalt Ausgangspunkt Problemstellung und Zielsetzung Bisherige Untersuchungen Vorgehensweise im Gesamtprojekt

14 Bisherige Untersuchungen Bewirtschaftungsoptimierungen: - Beispiel: Rappbodetalsperre (Schöpfer et al., Koblenz) Sicherstellung Rohwasserbereitstellung in erforderlicher Menge und Qualität Nur qualitative Bewertung der Rohwassergüte für Einzugsgebiet und Talsperre Berücksichtigung Hochwasserschutz, Energiegewinnung - Optimierung Wasserkraftnutzung und Hochwassermanagement für Talsperren des Aggerverbandes (Lohr, Darmstadt)

15 Bisherige Untersuchungen Bewirtschaftungsoptimierungen: - Trübungsreduzierung in einer Talsperre (Pyke et al., USA) - Optimierung der Talsperrenwasserqualität hinsichtlich Algenproduktion zur Unterstützung der Trinkwasseraufbereitung (Bayley et al., UK) - Entwicklung von Talsperrenbewirtschaftungsstrategien zur Kontrolle der Produktion von Cyanobakterientoxinen (Brookes et al., Australien)

16 Bisherige Untersuchungen Erste Ergebnisse aus IntegTa in der Praxis: - ATT-Schriftenreihe Band 7: Fachliches Regelwerk zur integralen Wassermengen- und Wassergütebewirtschaftung Definition von Grundlagen und Zielen für Sicherung der Trinkwassergewinnung und für guten ökologischen Zustand des Unterlaufs Formulierung von Handlungsempfehlungen - Menge-Güte Kopplung an Oleftalsperre (Lohr, Darmstadt)

17 Bisherige Untersuchungen Bislang kein Werkzeug zur integrativen Simulation und Bewertung der Auswirkungen von Managementstrategien integrativ = Berücksichtigung von - Wassergüte - Hochwasserschutz - Trinkwasseraufbereitung - ökologische Qualität im Unterlauf

18 besonders wichtig: Berücksichtigung von möglichen Extremereignissen oder Veränderungen von Randbedingungen (z. B. durch Klimaänderungen)

19 Extremereignisse 5,0 DOC TS Klingenberg (saisonbereinigt) 4,5 4,0 DOC [mg/l] 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 DOC untere Grenze 95% Konfidenzintervall obere Grenze 95% Konfidenzintervall Linear (DOC) 1,0 Jan 96 Jan 98 Jan 00 Jan 02 Jan 04 Jan 06 Datum

20 Extremereignisse 3,0 Trübung TS Klingenberg (saisonbereinigt) Trübung [FNU] 2,5 2,0 1,5 1,0 Trübung FNU untere Grenze 95% Konfidenzintervall obere Grenze 95% Konfidenzintervall Linear (Trübung FNU) 0,5 0,0 Jan 98 Jan 00 Jan 02 Jan 04 Jan 06 Jan 08 Datum

21 Inhalt Ausgangspunkt Problemstellung und Zielsetzung Bisherige Untersuchungen Vorgehensweise im Gesamtprojekt

22 Anforderungen an Entscheidungshilfewerkzeug IntegTa Weiterentwicklung/Neuentwicklung von Modellen für die Teilbereiche und Integration in neues Werkzeug Integration von Wassermengenmodell Wassergütemodell Fließgewässermodell Modell Trinkwasseraufbereitung

23 Anforderungen an Entscheidungshilfewerkzeug vorzugebender realistischer Ausgangszustand Vorgabe nicht akzeptabler Zustände (z.b. zu geringer Hochwasserschutz, sehr hoher Aufwand für Trinkwasseraufbereitung) Berücksichtigung nicht vorhersagbarer Ereignisse (z.b. Starkregen, lange Trockenheit) Simulation: Auswirkungen verschiedener Bewirtschaftungsstrategien auf: Wassermenge Wasserqualität Wasseraufbereitung Fließgewässerökologie Bewertung der Ergebnisse

24 Entscheidungshilfewerkzeug Simulation Wassermenge Optimierung Menge Stochastik Extremereignisse Q in, Q out Gütekriterien Simulation Wassergüte Gütekriterien Simulation Trinkwasseraufbereitung Optimierung TWA Gütekriterien Verletzungs- Wahrscheinlichkeiten + Ursachen Simulation Fliessgewässer Verletzungswahrscheinlichkeiten + Ursachen Evaluation des Gesamtsystems Regelwerk Güte, Menge, Fließgewässer, Trinkwasseraufbereitung Ja Kriterienverletzung? Überschreitung Toleranzbereich? Nein Ende

25 IntegTa Arbeitspakete AP 2 LC-OND-Detektor AP 6 Wasserversorgung AP 7 Anlagentechnik AP 1 Daten- und Systemanalyse AP 4 Wassermenge AP 3 Wassergüte AP 9 Optimierung AP 5 Berücksichtigung Extremereignisse AP 8 Fließgewässerqualität AP 10 P r o j e k t k o o r d i n a t i o n

26 IntegTa - Teilprojekte Wassermengen- und Gütebewirtschaftung SYDRO Consult GmbH Meteorologische und hydrologische Extremereignisse TU Dresden, Ökologische Station Neunzehnhain Talsperrenwassergüte TU Dresden, Institut für Hydrobiologie Fließgewässerökologie, Wasser- und Stoffhaushalt Universität Kassel, CESR Wasserversorgung TU Dresden, Institut für Siedlungs- und Ind.-wasserwirtschaft Entwicklung LC-OCD/OND-Detektor DOC-Labor Dr. Huber Anlagentechnik Direkte Nanofiltration Krüger WABAG GmbH

27 IntegTa unterstützende Projektpartner DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH Landestalsperrenverwaltung (LTV) Wasserversorgung Weißeritzgruppe GmbH (WVW)

28 IntegTa Projektträger gefördert vom: Projektträger: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Projektträger Karlsruhe Wassertechnologie und Entsorgung (PTKA-WTE) Außenstelle Dresden

29 Studienobjekt Talsperrensystem Klingenberg - Lehnmühle LTV (2009) Google Earth

30 Studienobjekt TW Abgabe (Dresden 800l/s + Weisseritz Verband 200l/s) Revierwasserlaufanstalt Freiberg 1000 l/s 50 l/s Mindestabgabe NWA:150 l/s 40 l/s + 15 l/s Weiher 60ha 1,6 Mio.m³ Mindestabgabe Überleitung Rgl = 250 l/s TS Klingenberg Überleitung Qmax=350l/s Pumpwerk (nicht ansetzen) Umgehungsstollen 3km lang Qmax=30m³/s Vorsperre Rauschenfluss TS Lichtenberg Zwischengebiet: Ae = 29 km² Qm = 0,34 m³/s TS Lehnmühle TS Rauschenbach 75 l/s Überleitung Ae = 60 km² Qm = 1,11 m³/s Aeg = 70,2 km² Ae = 27,4 km² Qm = 600 l/s TS Flaje (CSZ) Ae = 42,8 km² Qm = 820 l/s SYDRO Consult GmbH (2009)

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Talsperre Klingenberg

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