Wasserhahn, aus dem sauberes Wasser läuft.

Trinkwasserversorgung fit machen für den Klimawandel

5. April 2022, Nr. 16

Forschungsverbund TrinkXtrem will die Prognosequalität von Grundwassermodellen bei Extremwetterereignissen verbessern.
[Bild: Pixabay/tvjoern]

Die Trinkwasserversorgung bei Extremwetterereignissen wie langer Dürre oder Starkregen sicherstellen – dieses übergeordnete Ziel verfolgt ein neues Forschungsprojekt mit dem Namen TrinkXtrem. In dem Projekt, das mit einem Kickoff-Treffen am 12./13. April 2022 seine Arbeit aufnimmt, kooperieren Wasserversorgungsunternehmen aus diversen Regionen Deutschlands mit Forschungseinrichtungen und Einrichtungen des Bundes und der Länder. Das Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung der Universität Stuttgart erforscht darin gemeinsam mit den Partnern am Beispiel des Donaurieds bei Ulm, wie die Vorhersagefähigkeit von Grundwassermodellen verbessert und Entscheidungen verlässlicher abgesichert werden können.

Dass lange Trockenperioden die Trinkwasserversorgung gefährden, haben die Hitzesommer der letzten Jahre eindringlich gezeigt. Aber auch Starkregen kann für die Wasserversorger zur Herausforderung werden, zum Beispiel, wenn Trinkwasser durch Überschwemmungen verunreinigt wird. Bisher steht Wasser in Deutschland ausreichend zur Verfügung, so dass die Praxis von einem gleichbleibenden Betrieb der Anlagen geprägt war. Aufgrund des Klimawandels wird jedoch erwartet, dass hydrologische Extremereignisse zunehmen. Durch den regionalen Charakter der deutschen Wasserbranche wirken sich diese auf die einzelnen Rohwasserressourcen unterschiedlich aus. Daher sind lokal angepasste Gegenmaßnahmen gefragt.

Forschung und Wasserversorgung entwickeln gemeinsam innovative Konzepte und Tools, um die Versorgung mit Trinkwasser auch in langen Trockenperioden und bei Starkregen sicherzustellen.

Vor diesem Hintergrund setzt TrinkXtrem auf einen ganzheitlichen Ansatz, der vier Themenfelder umfasst:

  • Quantitative und qualitative Auswirkungen von Extremereignissen auf die Rohwasserressourcen der Wasserwerke,
  • Fragestellungen zum Betrieb der Rohwasserfassungs-, Aufbereitungs- und Verteilungsanlagen,
  • Erfassung und Prognose des Wasserbedarfs sowie
  • neue Konzepte zum Preismanagement, Risikomanagement sowie zur Vorsorge.

Numerisches Grundwassermodell soll optimiert werden

Für viele dieser Fragestellungen ist es unabdingbar, die Auswirkungen von Extremereignissen auf die verfügbare Rohwassermenge, das „Rohwasserdargebot“, besser vorhersagen zu können. Diesen Part übernehmen die Projektleiter an der Universität Stuttgart, Prof. Rainer Helmig und Prof. Holger Class vom Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS), Lehrstuhl Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung mit ihrem Team. Sie knüpfen dabei an ein numerisches Grundwassermodell an, das die Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner (kup) im Auftrag der Landeswasserversorgung (LW) für das Donauried am Rande der Schwäbischen Alb entwickelt hat. „Dieses Modell wollen wir gemeinsam verbessern, damit es die Realität künftig besser abbildet und insbesondere bei Extremereignissen eine optimierte und abgesicherte Entscheidungsgrundlage für das Management der Rohwasserressourcen bietet“, erklärt Tim Jupe, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung.       

Im ersten Schritt werden Jupe und das Team am IWS die bei der LW vorhandenen Daten zum Donauried analysieren und deren Verwendbarkeit für das Grundwassermodell bewerten. Anschließend wird das Grundwassermodell mit den realen Messwerten aus dem Datenpool durch „History Matching“ kalibriert, einem Ansatz, der versucht, prädiktive Modelle durch möglichst gute Anpassung an bekannte Daten zu verbessern. Im nächsten Schritt wird auf der Grundlage von Expertenwissen eine anwendungsorientierte und robuste Strategie entwickelt, mit der das Grundwassermodell zukünftig kontinuierlich an reale Messwerte angepasst werden kann. „Durch diese Datenassimilation erwarten wir eine verbesserte Ausgangssituation für Prognosen“, sagt Jupe.

Abschließend wählen die Forschenden auf der Grundlage von Klimamodellen Extremszenarien aus und analysieren diese mit dem Grundwassermodell hinsichtlich deren quantitativen Bedeutung für das Rohwasserdargebot. 

Über TrinkXtrem

Das Verbundprojekt TrinkXtrem: Anpassungsstrategien der öffentlichen Trinkwasserversorgung an Extremereignisse startete am 1. Februar 2022 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,7 Millionen Euro gefördert (Förderkennzeichen 02WEE1625 A-J). Der Förderanteil der Universität Stuttgart beträgt rund 290.000 Euro. 

Projektpartner sind das TZW:DVGW-Technologiezentrum Wasser (Koordinator), das Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen, die Harzwasserwerke, die Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner, das IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung, die MOcons Unternehmensberatung, die Technische Universität Clausthal, die Universität Stuttgart, die Wasserversorgung Rheinhessen-Pfalz, der Zweckverband Landeswasserversorgung sowie fünf assoziierte Partner.

 

Fachlicher Kontakt:

Tim Jupe, Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystem-modellierung, Lehrstuhl Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung Tel.: +49 (711) 685-64674, E-Mail

Medienkontakt

Dieses Bild zeigt Andrea Mayer-Grenu

Andrea Mayer-Grenu

 

Wissenschaftsreferentin, Forschungspublikationen

 

Hochschul­kommunikation

Keplerstraße 7, 70174 Stuttgart

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