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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

manfred.schuetze@ifak.eu; gloria.robleto@ifak.eu

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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195.2

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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

Millo

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de

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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

6

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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

manfred.schuetze@ifak.eu

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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)