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Nachhaltige Wasserbewirtschaftung in der Megastadt Lima - Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung In Rahmen des

Konzepte für Lima Metropolitana (Perú) Lima Water LiWa IWRM-Seminar, UFZ Magdeburg, 18./19.05.2009 11 Dr.

eu ifak Magdeburg Institut für Automation und Kommunikation e. V.

geförderte Forschungsprojekte (Land, Bund, EU, DBU,.

1 Nachhaltige Wasserbewirtschaftung in der Megastadt Lima - Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung In Rahmen des Projekts: Nachhaltiges Management von Wasser und Abwasser in urbanen Wachstumszentren unter Bewältigung des Klimawandels- Konzepte für Lima Metropolitana (Perú) Lima Water LiWa IWRM-Seminar, UFZ Magdeburg, 18./ Dr. Manfred Schütze, MSc. Ing. Gloria Robleto Domínguez ifak Magdeburg manfred.schuetze@ifak.eu; gloria.robleto@ifak.eu ifak Magdeburg Institut für Automation und Kommunikation e. V. 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 2 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 1

Einwohner Hohes Bevölkerungswachstum (2,1 % pro Jahr) Wüstenregion, praktisch keine Niederschläge (9 mm/a) Schwierige Randbedingungen für

2 1989: 2042 km 2 Gletscher 1997: 1595 km 2 Gletscher Peru: * 5 % of world s fresh water ressources * Very sensititve to climate change * Glaciers might disappear 3 Quelle: Ministerio MVCS, Peru 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) Lima und Callao Starke Beeinflussung durch Klimawandel (Gletscherschmelze und ausbleibende Regenfälle in den Anden) 4 2

3 Projekt LiWa Projektziele 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 5 Struktur und die erwarteten Ergebnisse des Projektes Klimawandel Nachhaltige Ziele Lokalle Randbedingungen Modellierung Partizipation ParticipationAusbildung Ergebnisse des Projekts: Simulationshilfmittel für die Makromodellierung Analyse von Szenarien Neue Governance- Modelle Vorschläge zur Umstrukturierung der Wassertarife Ausbildung Manual 6 Vorschläge für die politische Entscheidungen Dissemination Industriekontakte 3

4 Arbeitspakete des Projektes LiWa 7 Projektteam Peru 8 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 4

290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 215 176 160 150 105 188 168 242 106.5 83,8 100 208 180 159 132.9 251 224 196 175 258 144.

9 213 215 218.7 217.1 217 207.3 215 200 205 195.2 200 190 194.2 199 194 184.9 185 176 179 182 170 165 165 164 173.1 166 166 159.1 155 160 146.5 136 260 127 115 103 150 93 134 147 84 121 144 132 135.

84 72 156 121 100 75 Beitrag der Modellierung zum Wassermanagement Gesamthafter Überblick über Wasser- und Abwassersystem Unterstützung bei Entscheidungen, Planung und Management Test und

Stakeholders Ergebnisse Modellierung Verschiedene Optionen Randbedingungen Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung: Programm LiWatool 1.

5 , Qene Mene Qfeb Mfeb Qm ar Mmar Qabr Mabr Qm ay Mmay Qjun Mj un Qjul Mjul Qago Mago Qset Mset Qoct Moct Qnov Mnov Qdic Mdi c Beitrag der Modellierung zum Wassermanagement 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 Entscheidungen Ziele 9 Manager Stakeholders Ergebnisse Modellierung Verschiedene Optionen Randbedingungen Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung: Programm LiWatool 1.) Informations-Erhebung und Erweiterung des Programms... Daten und Information Millones de Metros Cúbicos 2.) Anwendung, später: konstantes Feedback von Daten und Informationen Kern der Programmierung und Entwicklung Daten und Informationen Kern der Programmierung Unterstützung in: - Diskussionen - Planung - Entscheidungen

Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung: Programm LiWatool (1) Entwicklung von ifak (2005), um das Wasser- und Abwassersystem von Lima in seiner

von LiWatool (1) Blöcke der verschiedenen Systemelemente Informationen (z.b.

6 Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung: Programm LiWatool (1) Entwicklung von ifak (2005), um das Wasser- und Abwassersystem von Lima in seiner Gesamtheit zu modellieren Trinkwasserquellen Grundwasser Trinkwassernetz Wasserverbrauch Kanalnetz Kläranlage Trinkwasseraufbereitungsanlage 11 Bestandteile von LiWatool (1) Blöcke der verschiedenen Systemelemente Informationen (z.b. Bevölkerungszahl, Anschlussgrad an das Trinkwassernetz, Wasserverluste, Wasserverbrauch,.) Brunnen Trinkwassernetz Stoffströme: Wasser Frachten Energie GWP Informationen zu Stadtteilen Stadtteil Sammler Kläranlagen 12 Trinkwasseraufbereitung 6

Bestandteile von LiWatool (2) 13 Projektionen durch Zeitreiheneditor (Daten zur Zukunft: z.b. Bevölkerungszahl, Trinkwasserverbrauch, Abwasserproduktion,.

7 Bestandteile von LiWatool (2) 13 Projektionen durch Zeitreiheneditor (Daten zur Zukunft: z.b. Bevölkerungszahl, Trinkwasserverbrauch, Abwasserproduktion,...) Visualisierung durch Sankey-Diagramme) Flexibilität in der Eingabe von Gleichungen Geographische Information: GIS (Google Earth) Ergebnisse (Excel, http-dateien) Betrachtung von Investitions-, Betriebs-, und Wartungskosten (finanzielle Bewertung, Vergleich zwischen Alternativen). Zeitreiheneditor 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 14 7

Weitere Schritte Anwendung Szenariendefinition und auswahl (Klimawandel -> Flusseinzugsgebiet -> Wasserdargebot; Bevölkerungsentwicklung, ) Maßnahmenkatalog Analyse und Diskussion Entscheidungen

8 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 15 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! 16 Projekt LiWa manfred.schuetze@ifak.eu 8

9 Geographische Information: GIS (Google Earth) 17 Quelle: Schütze Darstellung der Ergebnisse LiWatool (2) Dateien in Excel und http 18 9

Abwassersystem Bau Kläranlage A Kläranlage Analyse und

10 Vergleich von zwei Alternativen (Betriebskosten) 19 Prinzip der Analyse von Neben- und Auswirkungen Aktuelles Wasser- und Abwassersystem Bau Kläranlage A Kläranlage Analyse und Evaluierung des Gesamtsystems Bestimmung des Zustands des Gesamtsystems 20 10

11 Entscheidungsunterstützung durch Makromodellierung: Programm LiWatool (2) Ziele 21 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 11

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