Wasserhaushaltsbilanz und Identifizierung von Schmutzwasserquellen mit hochaufgelösten Daten für eine moderne Siedlungswasserwirtschaft - WISDomS

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 747.21.24

Schlüsselwörter (Deutsch)

Niederschlags-Abfluss-System, Siedlungswasserwirtschaft, Entwässerungsplan (GEP), Evapotranspiration, ARA

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im Zusammenhang mit dem Klimawandel sind Anpassungen in der Siedlungswasserwirtschaft notwendig: Künftig sollen Schweizer Städte mehr zu sogenannten Schwammstädten werden. Etwa durch weniger Asphalt und mehr durchlässige Böden wie Kies oder Wiese können Starkregenfälle und Trockenperioden besser aufgefangen werden Dieses Projekt soll einen Beitrag zu einer zukunftsorientierten Siedlungsentwässerung leisten. Das traditionelle Vorgehen der Siedlungsentwässerung mit dem auch der generelle Entwässerungsplan (GEP) erarbeitet wird, basiert auf wenig Inputdaten, Blockmodellen mit geringer räumlicher und zeitlicher Auflösung und vereinfachenden Annahmen aus der Zeit vor dem Bewusstsein über den Klimawandels. Für dieses Projekt sollen grosse Datenmengen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfasst werden. Diese sollen dann zusammen mit der Anwendung neuer Methoden die Komplexität des Niederschlags-Abfluss Systems und den Schmutzfrachttransport im Siedlungsgebiet besser widerspiegeln. So soll zum Beispiel anstelle der Grenzwertmethode mit fixen Parametern die Evapotranspiration und Versickerung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung ermittelt werden. Auch Niederschlagsdaten sollen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfasst werden und es soll nicht wie bis anhin mit RegenBlockmodellen gearbeitet werden

Die praxisnahen Untersuchungen rund um die ARA Glatt in Opfikon sollen einen Beitrag zur zukunftsorientierten Siedlungsentwässerung vor dem Hintergrund eines kontinuierlichen Klimawandels leisten. Neuste Modelle gekoppelt mit zeitlich und räumlich aufgelösten Daten sollen mit dem Status quo verglichen werden. Die Erkenntnisse sollen dann in einer zweiten Phase des Projektes, die nicht mehr Teil dieses Vertrages ist, auf einer Webpage als zukünftige Planungshilfe Gemeinden, Entscheidungsträger und Planer kostenlos zur Verfügung stehen

Projektziele (Deutsch)

1. Analyse und Auswertung der erfassten Messdaten (drei Abflüsse Q bei der ARA Glatt,
Niederschlag an verschieden Stationen, Meteodaten an verschiedenen Stationen,
Wasserverbrauch innerhalb des Kanalnetzes, Kanalnetzplan, Luftbilder und weitere GIS Daten)
ist erfolgt. Meilenstein 1

2. Die erfassten Daten gekoppelt mit den neuen Modellen werden mit dem <Status quo»
verglichen und es liegen erste Erkenntnisse in Bezug auf Auswirkungen für bestehende
Planungsinstrumente (GEP) vor. In einem Workshop wurden die Bedürfnisse an das
Endprodukt festgelegt. Meilenstein 2

3. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 2 und dem weiteren Vorgehen
ist redigiert und dem BAFU abgegeben. Der Bericht gibt zudem Auskunft zur erfolgten
Zielgruppenansprache (zukünftige Nutzer der Innovation), den Massnahmen zur Verbreitung
der Innovation und zu den erwarteten Entwicklungen bis in 5 Jahren.

4. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind
bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

5. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss
des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Die Ergebnisse dieser Pilotstudie zeigen den Mehrwert von räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Daten. So kann z.B. bei der Niederschlagsbeschreibung als Systeminput nachgewiesen werden, dass die Kombination von Radardaten mit Bodenmessstationen den systematischen Fehler des Niederschlagsinputs stark reduziert und die Güte der anschliessenden hydrodynamischen Simulation verbessert. Die datenbasierte Trockenwetteranalyse ermöglicht zudem eine saisonal aufgelöste Beschreibung des Trockenwetterabflusses und der Fremdwasseranteile. Die bild-basierte Bestimmung der Befestigungsgrade, die fliessrichtungs-basierte Ableitung der Haltungsflächen sowie die räumlich differenzierte Verlustmodellierung erhöhen die Modellgüte zusätzlich. In der Schmutzfrachtberechnung erlaubt die vorgestellte Methode der raum-zeitlichen Auflösung eine wesentlich präzisere Lokalisierung potenzieller Belastungsschwerpunkte, während vereinfachte Ansätze die Gesamtfracht überschätzen. Diese Ergebnisse leisten einen Beitrag zum zukunftsorientierten Wassermanagement und Umweltschutz.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die praxisnahen Ergebnisse und Erkenntnisse leisten einen Beitrag zur zukunftsorientierten Siedlungsentwässerung und zum Gewässerschutz vor dem Hintergrund eines kontinuierlichen Klimawandels. Sie unterstützten das Konzept der «Schwammstadt», die Verbesserung des urbanen Klimas und des Umweltschutzes. Die Erkenntnisse der Studie sind relevant für Gemeinden und Leitlinien und sind für potentielle Planern und Anwendern zugänglich auf der homepage:

https://www.fhnw.ch/de/architektur-bau-geomatik/forschung-dienstleistungen/forschung/projekte/wisdoms

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Das Endprodukt dieses Projektes ist die Webpage, wo Lösungsmethoden und Erkenntnisse der Öffentlichkeit und den kommunalen Entscheidungsträgern zugänglich gemacht werden.

Hier werden die verschiedenen Ansätze («status quo» und «innovation»), deren Vor- und Nachteile und ggf. Fehlerquellen, aufgeführt, sodass potenzielle Planer und Anwender bei unterschiedlicher Erhältlichkeit der Inputdaten und Modellierungskapazitäten, den Lösungsweg, und einzelne Ansätze nachvollziehen können, um die spezifische Planung potentiell zu verbessern und nachhaltiger gestalten zu können. Die Webpage ist öffentlich.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

a) webpage: https://www.fhnw.ch/de/architektur-bau-geomatik/forschung-dienstleistungen/forschung/projekte/wisdoms

b) einen Beitrag (ggf. oral oder Poster) bei: «International Workshop on Precipitation in Urban Areas » (Urbain Rain, 24.-27.11. 26, Pontresina)