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PROaktive Steuerung von WAsserVErteilungssystemen

Zielsetzung: Klimatische Veränderungen beeinflussen die verfügbare Wassermenge und -qualität in Talsperren, was deutliche Auswirkungen auf die Sicherheit der Trinkwasserversorgung und auf die Ökosysteme der Stauseen und den Landschaftswasserhaushalt hat. Klimaprognosen deuten für Gebiete wie den Harz auf einen Anstieg von Niederschlägen im Winter und häufigere Trockenperioden im Sommer hin, was stärker schwankende Wasserstände bedeutet. Zur Anpassung im Management der Talsperren und deren Ökosystemen mangelt es jedoch oft an präzisen Vorhersagen und den nötigen Instrumenten, um risikobasierte Entscheidungen über notwendige dynamische Betriebsstrategien zu treffen. Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen des Projekts ein vorhersagebasiertes, mengen- und gütegewichtetes Entscheidungsunterstützungssystem für Talsperren entwickelt werden, welches auf datengetriebenen Modellen basiert und am Beispiel des Systems der Harzwasserwerke implementiert wird. Das Projekt konzentriert sich darauf, durch die Nutzung moderner Technologien und Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI), wie LSTM-Netzwerke (Long Short-Term Memory) und Ensemble-Methoden, zuverlässige Vorhersagen des Wasserbedarfs und -dargebots zu erstellen. Diese Vorhersagen werden in ein hydrodynamisches Optimierungsmodell integriert, um eine flexible und belastbare Entscheidungsunterstützung im Ereignisfall zu ermöglichen. Hierdurch sollen die verschiedenen Bewirtschaftungsziele wie Hochwasserschutz, Versorgungssicherheit, Ökosystemleistungen, Landschaftswasserhaushalt und Energieerzeugung bestmöglich erfüllt werden. Die Kombination von Echtzeit-Sensoren, Open-Source-Datensätzen und fortschrittlichen Datenanalyse-Tools ermöglicht es, komplexe und dynamische Prozesse zu simulieren und in Echtzeit Informationen bereitzustellen. Im Sinne der nachhaltigen Klimawandelanpassung werden so proaktive Maßnahmen zur Unterstützung der Versorgungssicherheit, des Hochwasserschutzes sowie des Landschaftswasserhaushaltes ermöglicht. Die Implementierung des Demonstrators im System der Harzwasserwerke soll die Vorteile einer proaktiven Steuerung demonstrieren und eine multikriterielle Bewertung im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ermöglichen. Der Fokus liegt nicht nur auf einem hohen Technology Readiness Level, sondern auch auf der Handhabung von Unsicherheiten und der Berücksichtigung verschiedener Vorhersagehorizonte. Diese sind für die verschiedensten wasserwirtschaftlichen Zielsetzungen von entscheidender Bedeutung.

Der Einfluss der Eutrophierung auf die Wasserqualität und deren Bestimmung - Transformation von algenbürtigem organischem Material in Gewässern

Wasser aus Talsperren ist in vielen Länder eine der wichtigsten Trinkwasserresourcen. Dies gilt besonders für aride Zonen, und/oder in Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte. Allerdings sind diese Gewässer oftmals durch einen extrem euthrophen Zustand gekennzeichnet. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Gewässergütezustand zu beschreiben, den derzeitigen Zustand der Gewässer in Hinblick auf Nährstoffgehalte und organische algenbürtige Schadstoffe zu erfassen, Ursachen, die zu einer Algenblüte führen zu bestimmen und Verfahren für die Aufbereitung zu Trinkwasser zu entwickeln. Dazu soll der Gütezustand ausgewählter Gewässer in den drei Ländern der Projektpartner (Deutschland, Israel, Jordanien) verglichen werden. Der Einfluss unterschiedlicher klimatischer Bedingungen (Mitteleuropa, Mittlerer Osten) und die unterschiedliche Nutzung der Gewässer auf deren Eutrophierung soll dabei besonders beachtet werden. Die klassischen Aufbereitungsverfahren Filtration, Adsorption, Oxidation und Desinfektion sollen auf die algenspezifische Rohwasserqualität optimiert werden. Die Ergebnisse werden sowohl hinsichtlich ökologischer Gesichtspunkte als auch hinsichtlich der Wassernutzung ausgelegt werden. Die Untersuchungen werden jeweils in Modellsystemen im Labormaßstab und im Technikumsmaßstab mit Realproben durchgeführt. Ein Probenaustausch ermöglicht die Bestimmung der unterschiedlichsten Parameter in den einzelnen Laboratorien der Projektpartner. Dazu gehört auch ein Austausch von Doktoranden, die Schulung von Mitarbeitern und die Durchführung von gemeinsamen Workshops.

Wasser als Ressource

<p>Wasser als Ressource</p><p>Wasser ist ein existentieller Grundstoff des Lebens für Mensch, Tier und Pflanze. Von den weltweiten Wasserreserven sind nur knapp 3 % Süßwasser. Ein Großteil des Süßwassers ist in Eis, Schnee und Permafrostböden gebunden. Nur ein geringer Teil des verbleibenden Süßwassers ist tatsächlich nutzbar, ein Großteil ist nicht zugänglich. Zudem sind die Süßwasservorräte global ungleich verteilt.</p><p>Der Wasserkreislauf wird vor allem durch klimatische Faktoren wie Temperatur, Wind und Sonneneinstrahlung gesteuert. Weitere natürliche Faktoren wie die Pflanzenarten und -dichte beeinflussen die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verdunstung#alphabar">Verdunstung</a>⁠; Bodenart und Struktur des Geländes, z.B. Hangneigung, wirken auf die Versickerungsfähigkeit und das Abflussgeschehen.</p><p>Zusätzlich beeinflussen menschliche Eingriffe den natürlichen Wasserkreislauf:</p><p>Deutschland hat im langjährigen Mittel ein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserdargebot#alphabar">Wasserdargebot</a>⁠ von 176 Milliarden Kubikmeter (Mrd. m³). Davon entnahmen im Jahr 2022 öffentliche Wasserversorger, , Industrieunternehmen, Bergbau und Energieversorger sowie die Landwirtschaft insgesamt 17,9 Mrd. m³.</p><p>Energieversorger beziehen ihr Kühl- und Prozesswasser fast vollständig aus Flüssen, Seen und Talsperren. Auch Industrieunternehmen und das verarbeitende Gewerbe entnehmen das notwendige Wasser überwiegend aus Flüssen, Seen und Talsperren. Die Trinkwasserversorger decken ihren Bedarf zu gut 70 % aus Grund- und Quellwasser. Die Landwirtschaft nutzt vornehmlich Grundwasser (69,1 %).</p><p>Neben diesen direkten Wasserentnahmen nutzen wir auch indirekt Wasser durch den Konsum von Lebensmitteln sowie die Nutzung von Dienstleistungen und Produkten (z.B. Kleidung, elektronische Geräte), die im Ausland hergestellt und nach Deutschland eingeführt werden. Aus der Summe der direkten und indirekten Wassernutzung ergibt sich der sogenannte Wasserfußabdruck für Deutschland. Nach Berechnungen von<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/konzeptionelle-weiterentwicklung-des">Bunsen et al.</a>(2022) beträgt er insgesamt rund 219 Mrd. m³ pro Jahr. Damit erzeugt jede Person in Deutschland durchschnittlich einen Wasserfußabdruck von 7.200 Liter täglich.</p><p></p>

INSPIRE HH Hydro-Physische Gewässer Gewässerbauwerke

Der Datensatz enthält die Bauwerke in und an Gewässern der Freien und Hansestadt Hamburg im INSPIRE Zielmodell.

Stauanlage

Stauanlagen nach DIN 19700:2004-07 Teil 10 Allgemein Teil 11 Talsperren Teil 12 Hochwasserrückhaltebecken Teil 13 Staustufen Teil 14 Pumpspeicherbecken und "Stauanlagen von untergeordneter Bedeutung"

INSPIRE-WMS SL Hydro - Physische Gewässer ATKIS Basis-DLM - Bauwerke an Gewässern

Dieser Dienst stellt für das INSPIRE-Thema Gewässernetz (Hydro-Physische Gewässer) aus ATKIS Basis-DLM umgesetzte Daten bereit.:Dieser Layer visualisiert die saarländischen Bauwerke an Gewässern, abgeleitet aus dem ATKIS Basis-DLM. Die Datengrundlage erfüllt die INSPIRE Datenspezifikation.

EU-Badegewässer Sachsen

Der Datensatz enthält die EU-Badegewässer des Freistaates Sachsens. Das sind Seen und Talsperren, die bei der Europäischen Kommission als überwachungspflichtige Gewässer - sogenannte »EU-Badegewässer« - gemeldet sind. Bei den EU-Badegewässern handelt es sich um stark durch die Badegäste frequentierte Seen und Talsperren, die in der Regel über eine gute Infrastruktur verfügen und in denen behördlicherseits das Baden ausdrücklich gestattet ist. Diese Gewässer zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Wasserqualität aus. Jährlich werden die zu überwachenden Badegewässer im Sächsischen Amtsblatt bekanntgegeben.

Spree, Talsperre Spremberg, Beckenpegel (5820901)

Hochwasserberichte und Messwerte werden für die Flussgebiete in Brandenburg herausgegeben. Die Flussgebiete sind auf Basis der Hochwassermeldedienstverordnung festgesetzt. Mit Hilfe der Karte des Flussgebietes ist eine räumliche Orientierung möglich. Unter Pegeldaten sind Terminwerte des Wasserstandes und wenn möglich des Durchflusses der Pegel eines Flussgebietes aufgelistet. Über die Karte und Tabellen der Pegeldaten sind die Pegelseiten mit Grafiken und weiteren Informationen verlinkt.

Trinkwasserschutzgebiete für Oberflächenwasser - Talsperren

Im Sachsen sind Trinkwasserschutzgebiete für Grundwassererfassungen einschließlich für Uferfiltrat- und Infiltratgewinnung sowie für Oberflächenwassergewinnung, vorwiegend aus Trinkwassertalsperren, ausgewiesen. Zum 31.12.2023 sind in Sachsen 16 Trinkwasserschutzgebiete für Oberflächenwassergewinnung aus Talsperren festgesetzt.

Gefahrenhinweiskarte Sachsen (Atlas der Hochwassergefährdung in Sachsen)

Die Gefahrenhinweiskarte zeigt Überschwemmungsflächen und Intensitäten (Wassertiefe bzw. spezifischer Abfluss) bei Extremhochwasser für den Elbestrom und die Gewässer I. Ordnung in Sachsen in einem Überblicksmaßstab (1:100.000) mit einem Datenstand von 2004. Als Extremhochwasser (EHQ) wird dabei ein Ereignis, das bedeutend größer als HQ(100) ist, mindestens das höchste beobachtete Ereignis, im Allgemeinen jedoch HQ(300), angesetzt. Die Berechnung der Überschwemmungsflächen erfolgte ohne die Berücksichtigung der Wirkung vorhandener Hochwasserschutzeinrichtungen, wie Talsperren, Deiche oder Polder. Die dargestellten Intensitäten und Ausdehnungen stellen eine Umhüllende aller möglichen Überschwemmungsszenarien dar, d.h., nicht alle dargestellten Flächen sind bei einem einzelnen Ereignis betroffen. Dies gilt auch bei einem Versagen von Schutzeinrichtungen. Darüber hinaus werden die Grenzen der überschwemmten Flächen bei HQ(20) und HQ(100) dargestellt, ebenfalls ohne die Berücksichtigung der Wirkung von Hochwasserschutzeinrichtungen. Aufgrund der verschiedenen Überflutungs- und damit Schadensprozesse wurde zwischen flachen Talbereichen (geschiebefrei, meist nicht Lauf verändernde Überflutung) und Steilbereichen (dynamische Überschwemmung mit Geschiebetransport, Erosion und zu erwartender Laufveränderung) unterschieden. Da an den steilen Gewässerabschnitten die Überschwemmungstiefe nur indirekt eine Aussage über die Intensität und damit über die Gefährdung geben kann, wurde zusätzlich die Fließgeschwindigkeit auf den Vorländern ermittelt. Das Produkt aus Überschwemmungstiefe und Fließgeschwindigkeit wird als spezifischer Abfluss (Abfluss pro Meter Gewässerbreite) für EHQ dargestellt.

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