IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement

IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg

Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet

"Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui

Flußgebiet“

Teilprojekt G2: Entwicklung einer Methode zur Planung nachhaltiger Maßnahmen im Rahmen eines IWRM

Teil D: Entscheidungsunterstützungssystem

David Nijssen1, Bertram Monninkhoff2, Andreas Schumann1 & Stefan Kaden2

1Ruhr-Universität BochumLehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik

2DHI-WASY, Berlin



Shandong• Lage: östliches China am unteren Ende des Gelben Flusses• Grenzt mit einer Küstenlinie von über 3.000 km an den Golf von Bohai und das

Gelbe Meer• Gesamtfläche ca. 156.700 km² (Deutschland: ca. 357.100 km²)• Einwohnerzahl von ca. 90,7 Mio.



Aktueller Zustand

Wasserbedarf und Wasserressourcen• Monsunklima• Flüsse trocknen nahezu vollständig aus

Wasserverschmutzung• Gewässer in sehr schlechtem Zustand• Abwässer aus Dörfern und

Industriestandorten werden unbehandelt direkt in die Flüsse eingeleitet

Salzwasserintrusion• Absenkung des Grundwasserspiegels

→ Intrusion von Salzwasser in Küstennähe → Trinkwasserkrise

Sozioökonomische Betrachtungsweise• Landwirtschaft entscheidender

wirtschaftlicher Faktor und Ernährungsgrundlage

• Starker Wasserverbrauch auch in der Industrie → Konflikte zwischen Interessensvertretern

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water demand water supply capacity



Ziel: Ein integriertes Planungssystem für das IWRM zu entwickeln, das sowohl wasserwirtschaftliche als auch sozioökonomische Zielstellungen, Randbedingungen und Konsequenzen angemessen berücksichtigt.

Wie ist der heutige Zustand der Umwelt ?

State

SWelche Variablen

verursachen Umweltprobleme ?

Pressure

PWelche Schäden werden

durch den Druck verursacht ?

I

Impact

DPSIR - Causal Framework* and Related Planning Activities

* for describing the interactions between society and environment (EEA)

D

Driving forcesWelche menschliche Prozesse üben Druck

auch auf die Umwelt aus?

R Responses Welche Maßnahmen müssen ergriffen werden ?

Führe sozio-ökonomische

Analysen durch

Untersuche die Einflüsse von

Prozessen auf den heutigen Zustand Einschätzen

menschlicher Einflüsse

Maßnahmen planen

Ökologische, ökonomiche und

soziale Effekte der Maßnahmen



Objectiven & DPSI Analyse

Präferenzen der Entscheidungsträger

EntscheidungsmatrixMaßnahmen &

Strategien

EinschränkungenEvaluation Kriterien

multi-kriteria Analyse

Detaillierte Analyse

recommendation

Informations Phase

Entwürf Phase

AuswahlPhase

enact programme of measures

monitoringHandlungs

Phase

Phasen der Verhandlung und Entscheidungsfindung in IWRM

Untersuchung der Ergebnisraum

Öffentlichkeitsbeteiligung

river basin management plan

Nach Malczewski 1999



Waste water collection

Waste water purification

Dehydration techniques

Septic tanks

SBR

Local WW Purification

Membrane Filter

Ecosan

Ecological PurificationIndustrial

Drinking Water Preperation

Distributed Access Points

Water Pipelines

Rain Water Purification• UV• O3• IR• …

Fog-Condensation

Grey-Water Usage

River Dams

Collection of Rain Water

• Homes

• Industrial

• Govenamental

MaßnahmenkatalogGrey Water Reuse

Agricultural Damming

Field Spraying

In-Soil Hydration

Raining Techniques

Micro-Irrigation

Rain Water Harvesting

Drought Tolerant Crops

WW Resue

Green StreetsRetention Basins

Permeable TilesMicro-Basins

„Rain Gardens“

Irrigation Galleries

Water Pricing

Agricultural Support

Reducing Subsidies

Subsidy-dependence

Waste-Water Taxes

Control of Water Use

Personnel Training

Institutional DeficitsPublic Bonds for Water

Incentives new technologyProtection Zones

Tradable Water Rights

Virtual Water

Wassersparmaßnahmen

Wasserversorgung

Grundwasseranreicherung

AbwasserentsorgungRegenwasserverwertung

Institutionelle Maßnahmen

• Leitfaden: Integriertes Wasserressourcenmanagement IWRM• Verschiedene Themenbereiche kategorisiert:

Nachhaltiges Water

Management

Strategie: Wasser-

anforderung

Wasser Wieder-

verwendung

Industrie

Landwirtschaft

Wasser-eisparung

Industrie

Industrielle Struktur

Technologische Änderungen

Landwirtschaft

Änderungen in Irrigations-techniken

Reduction bewässerte

Fläche

Kultur Änderungen

Strategie: Water

Versorgung

Zunahme Wasser-

verfügberkeit

Entsalzung

Wasser-

ernte

Zunahme Lieferungs-

effizienz

Verluste kommunale Versorgung

Verluste Irrigation



Kriterien

Einschätzung der Effektivität der Maßnahmen für jedes Kriterium:

• Modell-mäßig (Grobes Modell)

• Literatur

• Experten

Kombination verschiedener Maßnahmen und Bewertung der Effizienz mit Fuzzy-AHP

Optimierungs-Algorithmus zur Determination optimale Maßnahmenpakete

Þ Selektion verschiedener Szenarien, Maßnahmenpakete, näher zu Untersuchen Effekte

Criteria

Ecology

Water Quantity

Surface Water

Location

Probability

Safety

Risk

Ground- water

Region

Trend

Water Quality

Surface Water

Location

Probability

Groundwater

Region

Trend Risk

Socio-economy

Equity

Income distribution

urban

Unemployment rate

income per capita

Rural

Unemployment rate

Income per capita

participation

Economic aspects GDI



• Reasonable Goals Method & Interactive Decision Maps (Gusev & Lotov, 1994)• Interaktive MADM: Entscheidungsraum wird untersucht mit Interactive Decision Maps (IDM),• Schritte:

Beschreibung & veranschaulichung der Entscheidungsraum

Untersuchung des Entscheidungsraums

Suche nach effiziente Alternativen… auch in multi-dimensionale Raume



Analysis System Informations System

GIS

Databank

Model-Config

Model System

Water Balance

Groundwater

Surface water

Rainfall-Runoff

Co

up

ling

mo

du

les

Grobes Model

Detailliertes Model

Measurement System

Strategie Zuschneiden

Evaluation

Diagnose

Strategie Entwicklung

Informationsbank

Vermessungen

In-Situ Messungen

Remote Sensing

Benutzerfreundliche Schnittstelle

Strategie

Detaillierte Maßnahmen

(nach Loucks & van Beek, 2006)



Model System

WBalMo

FEFLOW

MIKE11

MIKESHE

Co

up

ling

mo

du

les

coarse model

detailed model



Valid extraction rates

Groundwater recharge

Runoff (overland flow)

Optimized extraction positions

Surface water / groundwater exchange

Salinity and other quality aspects

Model System

WBalMo

FEFLOW

MIKE11

MIKESHE

Co

up

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mo

du

les

coarse model

detailed model



Co

up

ling

mo

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MIKESHE WBalMo

MIKESHE FEFLOW

WBalMo FEFLOW

FEFLOW MIKE11



Information System



Danke für ihre Aufmerksamkeit

Documents

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