01 12 2016 Abwasser im Gespräch · 30.11.2016 4 Sanierungsmanagement Planungs-rahmen Ziele...

201601 12

PROGNOSE-GESTÜTZTE SANIERUNGS-PLANUNG

Abwasser im

Gespräch

30.11.2016 2

Inhalt

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

30.11.2016 3

Inhalt

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

30.11.2016 4

Sanierungsmanagement

Planungs-rahmen

Ziele StrategieSanierungs-

plan

Sanierungs-konzept

Maßnamen-programm

Jahres-vorhabenliste

Umsetzung

MonitoringAnforderungs-

änderung

Zustands-bewertung

Strategie-werkzeuge

operationelle Werkzeuge

Planungsrahmen

• Netzhydraulik / GEP

• Stadtplanungskonzepte

• Stadtentwicklungskonzepte

• Bevölkerungsentwicklung

• klimatische Veränderungen

• rechtliche Rahmenbedingungen

• …

langfristige Ziele

• Stauraumkonzept

• hydraulische Anpassung

• Substanzwerterhalt

• Gebietsabkopplung

• Systemumbau

• Gebührenverstetigung

• …

Strategien

• Funktionsbezogener Ansatz

• Substanzwertansatz

• Zustandsbasierter Ansatz

• Gebietsbezogener Ansatz

• Mehrspartenansatz

• Ereignisabhängiger Ansatz

30.11.2016 5

Sanierungsmanagement

Planungs-rahmen

Ziele StrategieSanierungs-

plan

Sanierungs-konzept

Maßnamen-programm

Jahres-vorhabenliste

Umsetzung

MonitoringAnforderungs-

änderung

Zustands-bewertung

Strategie-werkzeuge

operationelle Werkzeuge

30.11.2016 6

Sanierungsmanagement

Planungs-rahmen

Ziele StrategieSanierungs-

plan

Sanierungs-konzept

Maßnamen-programm

Jahres-vorhabenliste

Umsetzung

MonitoringAnforderungs-

änderung

Zustands-bewertung

Strategie-werkzeuge

operationelle Werkzeuge

30.11.2016 7

Sanierungsmanagement

Planungs-rahmen

Ziele StrategieSanierungs-

plan

Sanierungs-konzept

Maßnamen-programm

Jahres-vorhabenliste

Umsetzung

MonitoringAnforderungs-

änderung

Zustands-bewertung

Strategie-werkzeuge

operationelle Werkzeuge

30.11.2016 8

Sanierungsmanagement

Planungs-rahmen

Ziele StrategieSanierungs-

plan

Sanierungs-konzept

Maßnamen-programm

Jahres-vorhabenliste

Umsetzung

MonitoringAnforderungs-

änderung

Zustands-bewertung

Strategie-werkzeuge

operationelle Werkzeuge

prognosebasierte Strategiemodellierung der Gelsenwasser AG

Prognosebasierte Strategiemodellierung

Prognose Strategie

Prognose Strategie

30.11.2016 9

StrategiewerkzeugGrundlagen

Clustering

Zustandsdaten / Substanzwerte

Pro

gnos

eK

alib

rieru

ng

30.11.2016 10

Inhalt

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

Prognosebasierte Strategiemodellierung

Prognose Strategie

30.11.2016 11

StrategiewerkzeugGrundlagen

Clustering

Zustandsdaten / Substanzwerte

Pro

gnos

eK

alib

rieru

ng Strategie

30.11.2016 12

AbnutzungsvorratDIN 31501 – Instandhaltung von technischen Systemen

30.11.2016 13

SubstanzwertDefinition

Quelle: http://www.e-qua.de/fileadmin/referate/18_Saalbach_Erstellung_einer_Sanierungskonzeption_fuer_Abwasserkanaele.pdf

„Die bauliche Substanzbewertung

beschreibt den Gesamtzustand des

Objektes unter Berücksichtigung der

Schwere und Dichte der Schäden.“(DWA Leitfaden zur strategischen Sanierungsplanung von Entwässerungssystemen

außerhalb von Gebäuden)

Substanzwert (nach DWA M 143-14)

SW = WBW ( 1 – Alter / Nutzungsdauer)

30.11.2016 14

Histogramm

30.11.2016 15

Dichtefunktion

30.11.2016 16

VerteilungsfunktionF(t) = P(T <= t)

Lebensdauer der Haltung

beträgt mit 40%

Wahrscheinlichkeit weniger

als 45 Jahre.

30.11.2016 17

Verteilungsfunktion

30.11.2016 18

ÜberlebensfunktionS(t) = 1-F(t) = P(T>t)

Lebensdauer der Haltung

beträgt mit 40%

Wahrscheinlichkeit

wenigstens 55 Jahre.

30.11.2016 19

Überlebensfunktionenalias Zustandsübergangsfunktion

25%

5%

13%

22%

35%

30.11.2016 20

Plausibilität durch synthetische DatenNetwork condition simulator for benchmarking sewer deterioration models

A. Scheidegger, T. Hug, J. Rieckermann, M. Maurer; doi:10.1016/j.watres.2011.07.008

30.11.2016 21

ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung

30.11.2016 22

Unzensiert ohne Historie – empirischParameterschätzung Maximum-Likelihood mit absoluten Daten

30.11.2016 23

Unzensiert ohne Historie – Weibull

~ 30 Jahre

30.11.2016 24

Überlebensfunktionenalias Zustandsübergangsfunktion

Modellhaltung

30.11.2016 25

Unbekannte ZeitpunkteZensierte Daten

Alter

Inspektionszeitpunkt

?

?

[0,Inspektionszeitpunkt]

[Inspektionszeitpunkt, INF]

30.11.2016 26

ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung

30.11.2016 27

Zensierte Daten ohne Historie

~ 20 Jahre

30.11.2016 28

Survivorship BiasVerzerrung zugunsten der Überlebenden

30.11.2016 29

Survivorship BiasOft keine Sanierungshistorie verfügbar

InspektionszeitpunktBaujahr

ersetzt

ersetzt

ersetzt

30.11.2016 30

ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung

30.11.2016 31

Zensierte Daten mit HistorieParameterschätzung Maximum-Likelihood mit absoluten Daten

30.11.2016 32

Inhalt

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

2 Sanierungsplanung

3 Prognosemodell

4 Strategiemodell

1

2

3

Prognosebasierte Strategiemodellierung

Prognose Strategie

30.11.2016 33

StrategiewerkzeugGrundlagen

Clustering

Zustandsdaten / Substanzwerte

Pro

gnos

eK

alib

rieru

ng Prognose

30.11.2016 34

Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr

Ergebnisse GEP

Mehrsparten-strategie

Gebiets-bezogene Strategie

z.B.

30.11.2016 35

Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach ZK, SW, RBW

1 2 3

30.11.2016 36

Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach SW, ZK, RBW

2 1 3

30.11.2016 37

Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach RBW, SW, ZK

3 2 1

€

30.11.2016 38

Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach RBW, SW, ZK

Budgetvorgabe

30.11.2016 39

Strategieanwendung in der PrognoseJährliche Berechnung

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 …

30.11.2016 40

Strategie auf NetzebeneNichts-Tun-Strategie

-35%

30.11.2016 41

Strategie auf NetzebeneBudget-Strategie

-20%

30.11.2016 42

Strategie auf NetzebeneBudget-Strategie mit AfA-Restriktion

� Alterungsmodellierung für Kanalnetze ist ein Blick durch die Lupe –kein Blick in die Glaskugel,

� Parameterermittlung der Zustandsübergangsfunktionen ist entscheidend,

� Systematische Fehler sollten bekannt sein und beachtet werden,

� Alterungsmodelle können als Entscheidungshilfe für das (integrale) Kanalnetzmanagement eine wertvolle Hilfe sein

� Für den operationellen Betrieb sollte eine Monitoring und eine Fortschreibung der Prognosemodellierung erfolgen

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Fazit und Ausblick

VIELENDANK !

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