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Modellierung und GIS

 

In allen Fachbereichen der Wasser- und Abfallwirtschaft kommen Modellierungswerkzeuge und GIS-Komponenten als Werkzeuge für die Planung und den Betrieb zur Anwendung. Die Modelle helfen dabei, komplexe Prozesse und Abhängigkeiten zu verstehen und daraus Maßnahmen für eine Verbesserung abzuleiten. Die GIS-Werkzeuge bereiten relevante räumliche Daten auf und erleichtern das Verständnis der räumlichen und zeitlichen Abhängigkeiten von Prozessen. Die Kombination aus GIS-Werkzeugen und Modellen erlaubt eine vollständige Detailbetrachtung wasserwirtschaftlicher Systeme.

Darüber hinaus bietet die Modellierung wasserwirtschaftlicher Systeme eine Reihe von Möglichkeiten, die Datendichte durch virtuelle Sensoren zu erhöhen und das Systemverständnis zu erweitern. Die eingesetzten Modelle können dabei sowohl offline für Planungszwecke als auch online für die Betriebsunterstützung eingesetzt werden. Damit werden sowohl optimierte Planungswerkzeuge als auch ein optimierter Betrieb ermöglicht. Die Integration von Modellen unterschiedlicher Kompartimente des Wasserhaushaltes zu einer Gesamtbetrachtung steht im Vordergrund. Beispielhaft seien hier die gekoppelten Betrachtungen von Kanalnetz und Geländeoberfläche für die Analyse von Notwasserwegen und Wasserplätzen im Zuge der wassersensiblen Stadtentwicklung genannt.

Das FiW setzt für die folgenden Fragestellungen Modelle und GIS-Werkzeuge ein:

  • Wasserwirtschaftliche Geobasisdaten: Ermittlung von Methoden zur Ableitung von Befestigungsdaten
  • Wassersensible Stadtentwicklung und Regenwasserbewirtschaftung: 1-D-Kanalnetzmodelle, 2-D-Oberflächenwassermodelle, Wasserhaushaltsmodelle
  • Kanalnetzbewirtschaftung: 1-D-Kanalnetzmodelle
  • IWRM, EU-WRRL: 1-D-, 2-D-Fließgewässermodelle, Gewässergütemodelle, Wasserhaushaltsmodelle, hydrologische Modelle
  • Unterstützung von Dialog- und Beteiligungsprozessen: WebGIS zur Öffentlichkeitsbeteiligung
  • Energieoptimierung auf Kläranlagen: Prozessmodelle für Kläranlagen
  • GIS-Anwendungen: Spatiale Datenbankauswertung, Verschneidungen, Räumliches Datenmanagement, 3-D-Analysen, Kartenanpassung

 

RiverView

Im Rahmen des Projektes RiverView werden für kleine und mittlere Fließgewässer räumlich hoch aufgelöste hydromorphologische, -chemische und -physikalische Gewässerinformationen erfasst. Diese werden kombiniert mit Bildaufnahmen und photogrammetrischen Informationen im unmittelbaren Gewässerumfeld. Die daraus gewonnenen Daten werden aufbereitet, in einer Geodatenbank gespeichert und in einem GIS-basierten Online-Portal den zuständigen Wasserverbänden zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus werden die Daten auch der interessierten Öffentlichkeit im selben Portal in verständlicher Weise bereitgestellt.

 

SMART.NET

In SMART.NET wird ein integriertes Simulationsmodell für die Prozessmodellierung auf Kläranlagen entwickelt, das die biochemischen, elektrischen und thermischen Prozesse zusammenführt. Damit werden alle energetischen Prozesse in einer hohen zeitlichen Auflösung abgebildet und Möglichkeiten geschaffen, Energieverbrauch und -erzeugung vor dem Hintergrund eines möglichst energieautarken Betriebs mit erneuerbaren Energien zu simulieren. Die darin erstellten Module sowie der Modellansatz sind auf beliebige Kläranlagen übertragbar.

 

Sinowater

Eine Teilaufgabe im Projekt SINOWATER ist die Optimierung des Kanalnetzes der Stadt Kunming in China. Dabei wird mit Hilfe von hydrodynamischen Kanalnetzmodellen für ein Teilgebiet der Stadt exemplarisch aufgezeigt, wie die Belastung der Gewässer reduziert und der Betrieb des Kanalnetzes optimiert werden kann. Dazu werden im Modell mögliche Optionen zur Abflusssteuerung simuliert und anschließend an einer Stelle durch eine Baumaßnahme entsprechend umgesetzt. Die Herausforderung liegt dabei darin, die vielfältige Verknüpfung von Kanalnetz und Fließgewässern im Stadtgebiet aufzugreifen und einen übertragbaren Lösungsansatz zu finden.

 

WAYS

 

Im Rahmen des Projektes WAYS wird die Gewässergüte eines Fließgewässerabschnittes in einem hydraulischen Modell mit Gewässergütebausteinen simuliert. Für den Aufbau des Modells ist es erforderlich, zunächst den Gewässerabschnitt mit seinen Zuflüssen aufzunehmen, zu überwachen und die Messdaten in einer Geodatenbank zu verwalten. Diese Daten dienen dann als Basis für das Modell, mit dem demonstriert wird, wie die Ist-Situation im Gewässerabschnitt aussieht, welche Ursachen für den Zustand des Gewässers verantwortlich sind und wie die Gewässergüte verbessert werden kann.

 

 

 

 

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