RPTU

Das Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (siwawi) an der RPTU Kaiserslautern-Landau ist eine der deutschlandweit führenden Institutionen auf dem Gebiet der Stoffflussmodellierung.

Kompetenzen

Die Arbeitsgruppe verfügt sowohl über eine hohe wissenschaftliche Kompetenz als auch über umfassende Erfahrung in der praktischen Anwendung der Modelle, insbesondere in der Großregion. Das Bilanzmodell EmiSure wurde im Rahmen des gleichnamigen INTERREG-Projektes erstellt und im Rahmen des Projektes CoMinGreat zur Software Stofffluss weiterentwickelt.

Weitere Schwerpunkte von siwawi sind die Quantifizierung von Gewässerbelastungen durch Regen- und Mischwassereinleitungen sowie die Entwicklung und Bewertung von Maßnahmen zur Minderung dieser Emissionen. Das Fachgebiet verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Anwendung von Modellen zur Beschreibung von Stoffströmen in Entwässerungssystemen. In mehreren Forschungsvorhaben wurden auch die grundlegenden Prozesse des Transportes und Umsatzes von Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen in naturnahen Behandlungsanlagen (Retentionsbodenfilter) für Regen- und Mischwasserabflüsse untersucht. Auch hierfür wurde mit RSFsim ein in der Planungspraxis anwendbares Modell erarbeitet.

Des Weiteren befassen sich die Mitarbeiter des Fachgebietes seit vielen Jahren mit Methoden der messtechnischen Erfassung von Regen- und Mischwassereinleitungen und der damit transportierten Stofffrachten. Eine besondere Herausforderung bei kontinuierlichen Messungen ist die Prüfung und Korrektur großer Datenmengen. Am Fachgebiet wurde eine eigene Software für eine weitgehend automatisierte Datenverarbeitung entwickelt. In jüngster Zeit wurden vermehrt Methoden der Künstlichen Intelligenz zur Erkennung von Anomalien in vorhandenen Datensätzen, sowie zur Generierung zusätzlicher Daten eingesetzt. Hierzu wurden bereits mehrere Studien mit vielversprechenden Ergebnissen veröffentlicht.

Rolle

Das Fachgebiet siwawi beteiligt sich an der Datenauswertung zur Bewertung der Ist-Situation. Es werden ausgehend von vorhandenen Beobachtungsdaten und Modellergebnissen optimale Monitoring- und Beprobungsstrategien für Regen- und Mischwasserüberläufe erarbeitet. Da eine flächendeckende kontinuierliche Erfassung der Stoffströme nicht möglich ist, geht es darum die Standorte und die Messintervalle geschickt zu wählen. Optimierungsziel ist eine möglichst hohe Genauigkeit der Aussagen für das Gesamtgebiet bei möglichst geringem Aufwand. Die unvermeidbaren verbleibenden Unsicherheiten werden quantifiziert, um sie später bei der Entscheidungsfindung zu berücksichtigen. Ein weiterer Beitrag ist die Abschätzung kritischer Dauern und Häufigkeiten erhöhter Schadstoffkonzentrationen in der Sauer unter dem Einfluss von Mischwasserentlastungen.

Der Schwerpunkt des WIR liegt in der Weiterentwicklung des Stoffflussmodells, das die Wirkung von Abwassersystemen auf die Gewässerqualität berechnet. Das Modell wird um die dynamische Abbildung der Einträge aus Regen- und Mischwasserüberläufen erweitert. Das Modell ist bislang in der Lage, Konzentrationsverläufe im Gewässer längs der Fließstrecke für unterschiedliche Abflusssituationen und damit unterschiedliche Verdünnungsverhältnisse zu berechnen. Die Variabilität der Einträge aus Regen- und Mischwassereinleitungen wird dabei nicht berücksichtigt. Die wesentliche Herausforderung besteht darin, dass Messdaten nur an wenigen Bauwerken über sehr begrenzte Zeiträume zur Verfügung stehen. Basierend auf diesen Informationen sowie auf Erfahrungen aus anderen Projekten mit ähnlichen Fragestellungen werden mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (konkret: GAN, Generative Adversarial Networks) Datenreihen für Zeiten und Standorte generiert, für die keine Beobachtungen vorliegen.

Erfahrungen

Der Projektpartner Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau konnte über die letzten 7 Jahre Erfahrungen in mehreren EU-kofinanzierten Projekten mit Partnern aus der GR sowie NW-Europa gewinnen.

Die RPTU war dabei in folgende Projekte involviert:

• EmiSure – Development of strategies for Micropollutants in German-Luxembourgish waterbodies. Grenzüberschreitendes Programm zur Europäischen Territorialen Zusammenarbeit 2014-2020 INTERREG V A „Großregion“.
• WOW – Wider business opportunities for raw materials from wastewater (2018 – 2021) und WOW Capitalisation Project (2021 – 2023). EU – INTERREG IVB NWE.
• CoMinGreat – Mise en place d’une plate-forme dédiée aux micropolluants pour la Grande Région (2021 – 2022). Funded by INTERREG V A „Großregion“.

Hierbei wurde zum Teil bereits erfolgreich und sehr vertrauensvoll mit einigen der potenziellen Projektpartner des Quali-Sure Projektes zusammengearbeitet (bspw. SIDN, RPTU, CEBEDEAU, LIST…). Auf diese Zusammenarbeit kann aufgebaut und diese weiter vertieft werden.