
Herausforderungen für unsere urbane Wasserversorgung
Durch die zunehmende Frequenz von Dürreperioden und Starkregenereignissen sind städtische Wasserversorgungssysteme immer häufiger extremen Lastfällen ausgesetzt. Das erfordert innovative Methoden, um den Status quo zu bewerten und Verbesserungspotentiale aufzuzeigen. Damit adressieren wir in unserer Forschung auch die Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen.
Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Analyse und Optimierung urbaner Infrastrukturen, im speziellen Wasserversorgungssystemen. Durch unsere vielfältigen Forschungsvorhaben haben wir einen umfangreichen Blick auf die aktuellen Herausforderungen der urbanen Wasserversorgung. Urbane Wasserversorgungen sind große technische Systeme und weisen auch Merkmale komplexer Systeme auf. Sie sind nur selten vollumfänglich geplant, sondern entwickeln sich in Einklang mit der städtischen Struktur, deren Einwohner*innen sie versorgen. Zusätzlich sind sie mit vielfältigen Gefährdungen konfrontiert (z.B. Dürre, Komponentenausfall, Schadstoffeintrag, Leckage) und müssen an Anforderungen, die aus neuen Entwicklungen folgen, angepasst werden.
Aus diesen Aspekten ergibt sich Unsicherheit, mit der Wasserversorgungssysteme konfrontiert sind. Resilienz ist eine Strategie, um diese Unsicherheit zu bewältigen. Ein resilientes technisches System garantiert auch im Fall von Störungen oder Komponentenausfällen die Erfüllung einer vorgegebenen Mindestfunktionalität und die anschließende Wiedererlangung der vollen Funktionalität.
Was uns auszeichnet, ist das Bewusstsein, dass ein urbanes Wasserversorgungssystem immer ein sozio-technisches System ist. Deshalb betrachten wir z.B. in Multiagenten-Simulationen auch die Interaktion von Menschen mit dem technischen System der Wasserversorgung.
Bei all unseren Fragestellungen folgen wir stets einem methodischen Vorgehen. Ein Hauptaugenmerk ist dabei die mathematische Optimierung der Infrastrukturen unter Betrachtung der zu Grunde liegenden technischen Zusammenhänge. Des Weiteren stützen sich unsere Resilienzbewertungen auf etablierte und von uns weiterentwickelte Resilienzmetriken. Bei der Analyse von Betriebsstrategien für Wasserversorgungssysteme setzen wir auf signalbasierte Regelung und dezentrale Intelligenz, z.B. in Form von Agenten.