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TU Berlin

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Verbesserte Ansätze für Wasser- und Stoffstrommanagement in intensiv genutzten kleinen Einzugsgebieten auf der Grundlage von integrierten Nutzen- und Risikobewertungen - TP ZuB: Zielgrößen und Bewertung

  • Finanzierung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
  • Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. M. Jekel
  • Bearbeitung: Dipl.-Ing. Christian Peters, Dipl.-Ing. Ralf Mühleck
  • Projektpartner: Sydro Consult, Darmstadt (Koordination); Institut f. Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU Darmstadt; Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Leipzig; Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, Dahlwitz-Hoppegarten (b. Berlin)


Problemstellung
Eine wasserwirtschaftliche Planung, die dem Leitbild der Nachhaltigkeit entspricht, darf sich nicht auf die Lösung rein technischer Probleme beschränken. Sie muss vielmehr auch ökologische, wirtschaftliche und soziale Zielsetzungen bei der Entscheidungsfindung berücksichtigen. Weder für eine solche nachhaltige wasserwirtschaftliche Planung noch für die von der EU-Wasserrahmenrichtlinie geforderte integrierte Bewirtschaftung von Einzugsgebieten stehen jedoch geeignete Instrumente zur Verfügung.
Dagegen existieren bereits eine Vielzahl möglicher konstruktiver, betrieblicher und organisatorischer Maßnahmen, die im Zuge wasserwirtschaftlicher Planungen umgesetzt werden können. Auch gibt es etliche Werkzeuge und Simulationsmodelle, mit denen jeweils bestimmte wasserwirtschaftlicher Einzelmaßnahmen beschrieben werden können. Eine Verknüpfung dieser Werkzeuge und Modelle zu einem Planungsinstrument für die Erarbeitung optimaler Maßnahmenkombinationen in Form von wasserwirtschaftlichen Szenarien für Einzugsgebiete bis ca. 300 km², auf deren Ebene die konkreten Entscheidungen getroffen werden, steht bisher jedoch noch aus.

Zielsetzung
Gegenstand des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines solchen Instrumentes zur Unterstützung für wasserwirtschaftliche Planungs- und Entscheidungsprozesse. Bereits existierende Instrumente (Werkzeuge, Simulationsmodelle,...) sollen in ein modular aufgebautes Decision-Support-System (DSS) integriert werden. Die Anwendung eines solchen integrierten Planungs- und Managementinstrumentes besitzt ein enormes Potenzial, um einerseits den effizienten Einsatz finanzieller Mittel zu garantieren und andererseits die Umweltbelastungen zu minimieren.

Vorgehensweise

  1. Erstellung von Maßnahmen- und Zielgrößenkatalogen für wasserwirtschaftliche Planungen auf der Grundlage der Fallstudien (Einzugsgebiete Panke, Saidenbach und Modau)
  2. Erfassung und Anpassung existierender fachlicher Konzepte (Modellkonzepte, Stoffstrombilanzen, multikriterielle Bewertungsverfahren)
  3. Anwendung der Modelle und Szenarien auf drei im Rahmen von Fallstudien betrachtete kleine Einzugsgebiete (Panke, Saidenbach, Modau) mit unterschiedlichen Rahmenbedingungen (urbane bzw. ländliche Struktur)
  4. Entwicklung von Zielgrößensystemen und Erprobung verschiedener multikriterieller Bewertungsverfahren zur Ermittlung der optimalen Maßnahmenkombination
  5. Integration der vorhandenen Modelle und Anwendungen (z.B. das Tabellenkalkulationsprogramm MS Excel, das GIS-Programm ArcView, das Schmutzfrachtmodell SMUSI usw.) in die Software des Decision-Support-Systems

Inhalte des Teilprojektes ZuB:
Eine Hauptaufgabe im Teilprojekt ZuB ist die Auswahl und Entwicklung geeigneter Zielgrößen für wasserwirtschaftliche Maßnahmen. Ausgehend von den im Projekt untersuchten Einzugsgebieten der Fallstudien (Modau, Panke, Saidenbach) werden zunächst die übergeordneten Zielsetzungen formuliert (z.B. hinsichtlich der Wasserqualität, Gewässerstrukturgüte oder der Kosten wasserwirtschaftlicher Maßnahmen). Zur Konkretisierung dieser sehr allgemein formulierten Oberziele ist es erforderlich, Teilziele festzulegen, deren Erfüllungsgrad in einem wissenschaftlich nachvollziehbaren Zusammenhang mit dem Erfüllungsgrad der Oberziele steht. Je nach Komplexität der Problemfelder muss dieser Schritt unter Umständen auch für die jeweiligen Teilziele wiederholt werden, bis schließlich eindeutig quantifizierbare Zielgrößen festgelegt werden können.

Die Zielsysteme werden vereinfacht als Zielhierarchien dargestellt, aus denen der qualitative Zusammenhang zwischen den Zielkategorien hervorgeht. Die einzelnen Zielgrößen werden hinsichtlich ihrer Eignung und Anwendbarkeit für einzelne Maßnahmen begründet und dokumentiert. Soweit eine Aggregation von Zielgrößen zu Kennzahlen für den Erfüllungsgrad von Teilzielen bzw. übergeordneten Zielen erforderlich ist, werden die zugrundeliegenden Annahmen und die Aggregationsmethoden in einem möglichst umfassenden Zielgrößenkatalog dokumentiert. Die Verfügbarkeit der entwickelten Zielgrößen im Rahmen des übergreifenden Decision Support System (DSS) wird durch klare Zuordnungsvorschriften und Schnittstellen mit den fachspezifischen (wasserwirtschaftlichen) Simulationsmodellen bzw. den anderen Bestandteilen des DSS erarbeitet.

Als Instrument zur Bewertung der im Rahmen der Fallstudien vorgesehenen wasserwirtschaftlichen Maßnahmen sollen multikriterielle Bewertungsverfahren (z.B. PROMETHEE) eingesetzt werden. Dabei werden anhand der Ausprägung der Zielgrößen Szenarienvergleiche durchgeführt und Rangfolgen ermittelt. Dies beinhaltet die Erprobung verschiedener methodischer Ausgestaltungen der Instrumente hinsichtlich der Konfliktanalyse, der Gewichtung der Kriterien sowie Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen.

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