Talsperren sind essenziell für die Wasserversorgung in Deutschland. Doch Waldsterben und veränderte Abflussdynamiken erschweren die Steuerung der Talsperren. Deswegen entwickelt das Forschungsprojekt innovative Instrumente und Managementstrategien zur optimalen Steuerung von Talsperren und Wasserwerken, insbesondere bei Wassermangel und einer kritischen Wasserqualität. Um die sich ändernden Bedingungen des globalen Wandels zu berücksichtigen, werden Echtzeitvorhersagen von Wasserbedarf und Wasserdargebot verwendet.
Forschungsansatz
Aufgabe des ISOE im Forschungsprojekt ist die Abschätzung zukünftiger Wasserbedarfe von Trink- und Brauchwasser im Versorgungsgebiet der Harzwasserwerke. Dafür werden räumlich und zeitlich differenzierte Prognosen auf subsaisonaler und saisonaler Zeitskala erstellt. Ziel ist es, die Steuerung der Talsperren besser an die kurz- und mittelfristigen Dynamiken der Bedarfsentwicklung anzupassen. Hierzu entwickelt das Projektteam praxisnahe Wasserbedarfsmodelle, die zusammen mit den Ergebnissen der Verbundpartner in die Betriebsstrategien der Talsperrensteuerung integriert werden.
Die zentrale Forschungsfrage für das Teilprojekt des ISOE lautet: Wie entwickelt sich der Wasserbedarf in der Projektregion kurz-, mittel- und langfristig unter dem Einfluss von Klima, Demographie, Sozioökonomie und Nutzungseffizienz – und welche Auswirkungen hat dies auf die Steuerung der Talsperren? Im Fokus steht dabei, wie mit Phasen langanhaltender Trockenheit umzugehen ist und wie letztlich die Steuerung optimiert werden kann.
Die Bedarfsmodellierung berücksichtigt verschiedene Zeitskalen, mit denen unterschiedliche Handlungsfelder angesprochen sind: Kurzfristige Prognosen (Stunden bis Tage) unterstützen die operative und wirtschaftliche Betriebsführung der Wasserwerke, mittelfristige Prognosen (Wochen bis Monate) dienen einer optimalen Bewirtschaftung der Wasserspeicher, langfristige Prognosen (Jahre bis Jahrzehnte) sind für strategische, investive und wasserrechtliche Planungen wichtig.
Hintergrund
Talsperren sind in Deutschland angesichts der Folgen des Klimawandels von zentraler Bedeutung, da sie helfen, Wasser aus immer häufigeren Starkregenereignissen zu speichern, Hochwasser abzumildern und zugleich die Wasserversorgung in längeren Trockenperioden zu sichern. Ziel von OPTALS ist die Entwicklung von innovativen Instrumenten und Managementstrategien zur optimalen und dynamischen Steuerung von Talsperrensystemen und Wasserwerken. Dazu werden Echtzeitvorhersagen der Zuflusswassermenge und -beschaffenheit genutzt. Zudem werden die sich ändernden Bedingungen des globalen Wandels zur Sicherstellung der Resilienz derartiger Versorgungssysteme berücksichtigt, insbesondere bei Wassermangel und kritischer Wassergüte.
Die Untersuchungen erfolgen exemplarisch im Westharz am Talsperrenverbund der Harzwasserwerke mit fünf Trinkwassertalsperren und sollen schließlich in eine Strategie zur operationellen Steuerung des Talsperrenverbundes münden. Die wissenschaftlichen Ergebnisse sollen beispielhaft für eine Übertragung auf andere Talsperrensysteme mit bewaldeten Einzugsgebieten sein.
Forschungs- und Projektpartner
- Leibniz Universität Hannover, Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft (IHW) [Verbundkoordination]
- Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß Institut (LWI)
- Harzwasserwerke GmbH (HWW)
- Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt (NW-FVA)
Förderung
Das Projekt OPTALS wird gefördert durch die Fördermaßnahme „Wasserversorgung der Zukunft“ (WaZ) des Ministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Die Fördermaßnahme läuft unter dem Dach des Bundesprogramms „Wasser: N – Forschung und Innovation für Nachhaltigkeit“ und ist Teil der BMFTR- Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit“ (FONA) sowie der Transformationsinitiative „Stadt-Land-Zukunft“.
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