BMBF-Forschungsprojekt

Sauberes Trinkwasser dank IT

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Trust“ entwickelt Disy Informationssysteme gemeinsam mit Partnern ein Monitoring-System für die systematische Qualitätssicherung in der Trinkwasserversorgung.

Glas mit Wasser steht auf einem Tisch

Wie sich das Risikomanagement in der Trinkwasserversorgung lässt

Experten zufolge verschärft der Klimawandel den Wassermangel vor allem in Regionen, die bereits heute mit Wasserknappheit kämpfen. Gleichzeitig steige weltweit der Bedarf an sauberem Trinkwasser, Bewässerungswasser für die Landwirtschaft und Brauchwasser für die Industrie. Im Verbundprojekt „Trust“ arbeiten daher Projektpartner aus Wissenschaft und Forschung zusammen, u. a. auch die Karlsruher Disy Informationssysteme. Sie wollen gemeinsam Planungswerkzeuge und Konzepte für eine nachhaltige Wasserversorgung entwickeln. Das Projekt steht für ein „Forschungs- und Entwicklungsprojekt für eine gerechte und ökologisch verträgliche Trinkwasserversorgung in Wassermangelregionen“ und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Grow – Globale Ressource Wasser“ gefördert.

Koordiniert vom Zentrum für Interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung (Zirius) der Universität Stuttgart arbeiten sieben Partner verschiedener Disziplinen zusammen, um die weltweite Umsetzung der nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen weiter voranzubringen. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren und startete 2017. Die Pilotentwicklungen finden im Wassereinzugsgebiet der Region Lima in Peru statt, in Kooperation mit lokalen Akteuren. Dabei erfolgen aber alle Projektarbeiten auch mit Blick auf Übertragbarkeit auf andere Gebiete. Teilweise werden die entwickelten Methoden und Technologien auch in Deutschland anwendbar sein.

Ein Schwerpunkt von Disy besteht darin, ein benutzerfreundliches Entscheidungsunterstützungssystem (EUS) gemäß der methodischen Vorgehensweise zum Risikomanagement in der Trinkwasserversorgung aufzubauen. Die Methodik hierzu wurde von den Experten des DVGW-Technologiezentrums Wasser (TZW) entwickelt. Dessen Struktur orientiert sich am Water-Safety-Plan-Konzept (WSP) der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Das Konzept wird als global anwendbares Instrument empfohlen, um die strategischen Entwicklungsziele für sauberes Trinkwasser auf lokaler Ebene sicher erreichen zu können. Das EUS soll ein zielgerichtetes Management von Wasserressourcen unterstützen und eine Grundlage für die Entwicklung von Monitoring-Systemen sowie weiteren Maßnahmen zur Sicherung der Wasserqualität bieten.

Risiken für die Wasserqualität bewerten

Auf der Ebene des Einzugsgebiets einer Trinkwasserversorgung geht es bei Trust vordringlich um das Management von Risiken. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass man in großen Einzugsgebieten auch viele Einflussfaktoren, wie die Wasserbelastungen durch landwirtschaftliche Aktivitäten, betrachten muss, die außerhalb der Kontrolle der Wasserversorgungsunternehmen liegen. In dem aktuellen Ausbauzustand soll das EUS zunächst die Erfassung und Bewertung dieser Risiken für die Wasserqualität unterstützen. Damit die Landnutzung, das damit verbundene Gefährdungspotential, aber auch die Schutzwirkung des Bodens räumlich zugeordnet werden könnte, war es naheliegend, ein solches System mit einem GIS-Werkzeug aufzubauen.

Das nun entwickelte EUS stellt eine interaktive Fachanwendung auf Basis der Disy-Software Cadenza Web dar. Sie ermöglicht laut Hersteller die Erfassung und Bewertung von Risiken im Einzugsgebiet, deren Verknüpfung mit dem entsprechenden geografischen Objekt sowie die Dokumentation von Maßnahmen zur Risikobeherrschung. Durch die Speicherung in einer zentralen Datenbank seien keine redundanten Eingaben bei der Risikoabschätzung erforderlich. Zudem wird eine einheitliche Dokumentation ermöglicht und der Pflegeaufwand Pflege minimiert.

Mit dem EUS können die Anwender mit überschaubarem Aufwand Daten und Eintrittswahrscheinlichkeiten erfassen, aber auch Schadensausmaß und Schutzfunktionen über einfache, semi-quantitative Skalen definieren. So bedeutet etwa eine „sehr hohe“ Eintrittswahrscheinlichkeit, dass ein Ereignis einmal im Jahr oder häufiger erwartet wird. Die Verrechnung dieser Werte erfolgt dann über einfache Entscheidungstabellen, die der Anwender ebenfalls frei definieren kann. Durch die Aggregation aller Risiken entsteht die initiale Risikokarte. Wird diese Risikokarte mit der Schutzwirkung des Bodens verschnitten, erhält man die Rohwasserrisikokarte, die dem Risikomanager des Wasserversorgers aufzeigt, wo der größte Handlungsbedarf besteht und wo Maßnahmen zur Risikobeherrschung erforderlich sind.

Das System wurde bereits mit anderen Projektbeteiligten und mit Praktikern aus der Pilotregion in Peru diskutiert und bewertet. Die Einschätzungen waren überwiegend positiv; weitere Arbeitspunkte für die Vervollständigung des Systems wurden bereits spezifiziert. Einen Vorteil gegenüber bereits verfügbaren Hilfsmitteln soll die räumliche Komponente bieten, die für ein zielgerichtetes Einzugsgebiet-Risikomanagement wichtig ist. Neben Informationen zur Flächennutzung können Daten zu Gebietseigenschaften, wie Hangneigung und Bodenart sowie Entfernung zur Entnahmestelle, in die Bewertung einbezogen werden.

Bildquelle: Thinkstock/iStock

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