Abteilung Siedlungswasserwirtschaft
Comcorde
Unsicherheiten in der Kanalnetzberechnung durch den Einsatz von Mobilfunkantennen und die Emulation von Computermodellen reduzieren
Die schnelle Entwässerung von städtischen Gebieten und die Emissionen von unbehandeltem Abwasser aus Mischwasserüberläufen erhöhen die Belastung für die Vorfluter, was sich in Zukunft sogar noch weiter verstärken wird.
Die Ziele des Projektes sind daher die Unsicherheit in der Niederschlagsabflussprognose durch eine verbesserte Datenlage zu reduzieren und die rechnerischen Anforderungen von Abflussvorhersagemodellen zu verringern.
Um diese Ziele zu erreichen, braucht es ein interdisziplinäres Projektteam, bestehend aus Meteorologen, Ingenieuren und angewandten Mathematikern.
Zusammenfassunge des Projekts
Unsicherheiten in der Kanalnetzberechnung verringern
Der Überflutungsschutz unserer Siedlungen wird durch die Zunahme von Niederschlagsextremen infolge des Klimawandels beeinträchtigt. Im Rahmen des Projekts COMCORDE wird untersucht, ob Mobilfunkantennen bessere Regendaten liefern können und ob durch die Entwicklung verbesserter Simulationsmodelle eine bessere Auslastung der Kanalnetze möglich ist.
Hintergrund
Die Kanalisation dient der Siedlungsentwässerung und hat dadurch Einfluss auf den Hochwasserschutz einer Stadt. Bedingt durch den Klimawandel werden sich in Zukunft sowohl die Niederschlagsmengen als auch die Verteilung der Niederschlagsereignisse verändern und es ist fraglich, wie flexibel sich unsere Kanalisation an die veränderten Randbedingungen anpassen lässt. Folglich besteht ein dringender Bedarf an Maßnahmen zur besseren Nutzung unserer vorhandenen Infrastruktur. Vielversprechende Lösungen wie beispielsweise die Abflussteuerung in Kanalisationen oder die integrierte Betrachtung von Kanalisation, Kläranlagen und Flüssen sind durch zwei Faktoren limitiert: ungenaue Regendaten und den hohen Rechenaufwand unserer Rechenmodelle.
Ziel
Ziel des COMCORDE Projekts ist es daher, die Unsicherheit in den Berechnungen durch bessere Regendaten zu reduzieren und die Verlässlichkeit der Modellvorhersagen zu erhöhen, indem einerseits die Rechenzeiten unserer Vorhersagemodelle verringert werden und andererseits viele verschiedenartige Lastfälle gleichzeitig betrachtet werden. Dazu werden (1) Richtfunkantennen aus Mobilfunknetzen als virtuelle Regenschreiber verwendet. Zudem wird (2) an der Entwicklung von Algorithmen gearbeitet, die es ermöglichen sollen, die Regeninformation aus verschiedenen Quellen zu assimilieren. Parallel dazu werden (3) neue Methoden untersucht, welche die Auswirkung von Modellstrukturfehlern auf die berechneten Abflüsse berücksichtigen. Durch (4) die Entwicklung effizienter Emulatoren von hydrodynamischen Kanalnetzmodellen soll ausserdem die Rechenzeit verkürzt werden, sodass es möglich wird, sehr viele Berechnungen in annehmbarer Zeit durchzuführen.
Bedeutung
Zukünftig werden effiziente Emulatoren in Kombination mit verbesserten Regendaten von Mobilfunkantennen, z.B. durch Abflusssteuerung, eine bessere Auslastung der städtischen Entwässerungssystemen ermöglichen. Genaue Niederschlagsdaten mit einer räumlichen Auflösung von einigen hundert Quadratmetern und in einer zeitlichen Auflösung von wenigen Sekunden oder Minuten wären nicht nur für die Stadtentwässerung von Nutzen, sondern würden auch völlig neue Perspektiven eröffnen und neue Anwendungsbereiche, von der Meteorologie bis hin zur Versicherungsbranche, schaffen.
