Projekt 22701/01

Entwicklung eines internetbasierten Managementsystems zur Optimierung von Regenwasserrückhaltekapazitäten bei Hochwasserereignissen im ländlichen Raum

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ausgangslage
Die in den Kommunen zwischenzeitlich gemäß DWA bemessenen und erstellten Regenentlastungsanlagen sind bei weitem nicht ausreichend dimensioniert für Starkregenereignisse der vergangenen Jahre. Eine nachträgliche Kapazitätserweiterung dieser Entlastungsanlagen ist oftmals wegen örtlicher Gegebenheiten nur schwer realisierbar. Sie wird auch mit zunehmender Größe immer unwirtschaftlicher, zumal die jährliche Überschreitungshäufigkeit abnimmt. Im Projekt wurde vor diesem Hintergrund versucht, mit angemessenem finanziellem Aufwand eine Optimierung der Regenwasserrückhaltekapazitäten zu erzielen.
Lösungskonzept
Das Lösungskonzept wurde in der Schaffung eines internetgestützten Managementsystems gesehen; durch eine ereignisnahe, d. h. weitgehend verzögerungsfreie Messdatenerfassung und Datenauswertung sollten die betreffenden Stellen in die Lage versetzt werden, mit entsprechender technischer Ausrüstung das Hochwassergefährdungspotential erheblich zu reduzieren. Ziel war die Entwicklung eines Mess- und Steuerungssystems zur optimalen Bewirtschaftung von Becken- und Kanalkapazitäten.
Die weitgehende Nutzung allgemein verfügbarer Kommunikationssysteme und -dienste führte zu einer kostengünstigen Lösung, zumal die Schaffung konventioneller zentraler Leitstellen entfallen konnte.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Arbeitsschritte stellten die Erreichung des Projektziels sicher:
Entwicklung der Unterstationen: Hier wurden die Soft- und Hardwarekomponenten der Unterstationen (Regenrückhaltebecken RRB) entwickelt.
Entwicklung der Kommunikationssoftware: In diesem Zeitraum wurde die Kommunikationssoftware entwickelt, getestet und in Betrieb genommen.
Anlagentechnische Betreuung: Über den gesamten Projektzeitraum wurden die ausgewählten Systemkomponenten (Mess- und Steuerstationen) anlagentechnische betreut.
Organisatorische Betreuung: Die organisatorische Betreuung in Form des Projektmanagements oblag dem Ingenieurbüro Kann-Dehn (im Auftrage der GfT mbH).


Ergebnisse und Diskussion

Die Stellungnahme der Stadt Cloppenburg vom 29.04.2011 zeigt deutlich die Vorteile und Einsatzfelder
der entwickelten Technik:

Die kontinuierliche Erfassung der Messwerte erleichtert die Übersicht über das Verhalten der Becken und vereinfacht somit die Beurteilung der Gesamtsituation.
Die Möglichkeit, die Messwerte direkt miteinander zu vergleichen, hat für den Betrieb der Regenrückhaltebecken große Vorteile. Die Zusammenhänge zwischen dem Regenereignis und den daraus re-sultierenden Zuflüssen und Abflüssen in die Regenrückhaltebecken werden deutlich transparenter.
Dieses ermöglicht eine Abschätzung des Verhaltens auch bei stärkeren Regenereignissen. Bei möglichen Starkregenereignissen kann aus den Analysewerten der vorhergehenden Messungen durch eine vorausschauende Steuerung effektiver gehandelt werden.
Die Möglichkeit der Fernsteuerung der Regenrückhaltebecken mit gleichzeitiger Erfassung der Messwerte bietet einen besseren Überblick über die Anlagen, erleichtert das Management und ermöglicht somit einen komfortableren Betrieb.
Die ständige Erreichbarkeit der Anlagen über die Kommunikationstechnik erleichtert die Wartung und die Kontrolle der Becken und Stauräume. Durch eine visuelle Überwachung (Megapixel-Web-Kamera) ist die Kontrolle der Anlagen in Verbindung mit den dargestellten Messwerten deutlich effektiver und kostensparend.
Aufwändige Kontrollfahrten können auf ein Minimum reduziert werden, was sich hinsichtlich der Betriebskosten positiv auswirkt.
Durch die Fernwirkmöglichkeit auf die Anlagen mit einer gleichzeitigen Darstellung des Prozessabbildes können Wartungsvorgänge, wie z. B. das Auf- und Zufahren der Schieber zur Prüfung der Steue-relemente und der mechanischen Komponenten, aus der Ferne durchgeführt werden.

Wie im Einzelnen ausgeführt, verspricht die Systemsteuerung ein effektives Bewirtschaften der Regenwasserentlastungsanlagen. Die Stadt Cloppenburg wird diese Technik auch bei Erweiterungsvorhaben einsetzen bzw. weiter ausbauen und auf der Grundlage noch zu gewinnender Erfahrungen optimieren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Projektergebnisse werden von der Stadt Cloppenburg kommunal verbreitet sowie von den beteiligten Projektpartnern auf Fachveranstaltungen vorgestellt.


Fazit

Im Projekt wurde ein internetgestütztes Managementsystem für den Hochwasserschutz in Form eines Mess- und Steuerungssystems zur optimalen Bewirtschaftung von vorhandenen Becken- und Kanalkapazitäten geschaffen. Eine ereignisnahe, d. h. weitgehend verzögerungsfreie Messdatenerfassung und Datenauswertung versetzt die betreffenden kommunalen Stellen in die Lage, mit entsprechender technischer Ausrüstung das Hochwassergefährdungspotenzial erheblich zu reduzieren. In Abhängigkeit von Sollwertvorgaben steuert das System Pumpen, Wehre und Schieber an. Die Sollwertvorgaben können jederzeit von externen Rechnern via Internet vorgegeben, korrigiert und angepasst werden. Durch den Einsatz von mobilen PCs und einem Internetzugang (GSM: Global System for Mobile Communication) können Einsatzkräfte, wie Feuerwehr, THW, Bauhofpersonal, im Hochwasserfall optimal informiert werden. Die weitgehende Nutzung allgemein verfügbarer Kommunikationssysteme und -dienste führt zu einer kostengünstigen Lösung ohne kostenintensive Spezialtechnologie. Ein wesentlicher Aspekt ist zudem die mögliche Vernetzung verschiedener Gewässeranrainer, die zur Überwindung technischer, organisatorischer und eigentumsrechtlicher Grenzen beim Hochwassermanagement unbedingt erforderlich ist.

Abschließend kann festgestellt werden, dass es mit der Entwicklung des beschriebenen fernwirktechnischen Moduls gelungen ist, eine praxisorientierte und -erprobte Technik zu schaffen, die die gestellte Aufgabe erfüllt. Die Erfahrungen und Erkenntnisse, die in der Stadt Cloppenburg gemacht wurden/werden, lassen sich auf vergleichbare entwässerungstechnische Situationen übertragen, so dass hiermit ein Instrument geschaffen wurde, welches für Kommunen, Entwässerungsverbände etc. einsetzbar ist.