IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
"Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui
Flußgebiet“
Teilprojekt G2: Entwicklung einer Methode zur Planung nachhaltiger Maßnahmen im Rahmen eines IWRM
Teil D: Entscheidungsunterstützungssystem
David Nijssen1, Bertram Monninkhoff2, Andreas Schumann1 & Stefan Kaden2
1Ruhr-Universität BochumLehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik
2DHI-WASY, Berlin
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Shandong• Lage: östliches China am unteren Ende des Gelben Flusses• Grenzt mit einer Küstenlinie von über 3.000 km an den Golf von Bohai und das
Gelbe Meer• Gesamtfläche ca. 156.700 km² (Deutschland: ca. 357.100 km²)• Einwohnerzahl von ca. 90,7 Mio.
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Aktueller Zustand
Wasserbedarf und Wasserressourcen• Monsunklima• Flüsse trocknen nahezu vollständig aus
Wasserverschmutzung• Gewässer in sehr schlechtem Zustand• Abwässer aus Dörfern und
Industriestandorten werden unbehandelt direkt in die Flüsse eingeleitet
Salzwasserintrusion• Absenkung des Grundwasserspiegels
→ Intrusion von Salzwasser in Küstennähe → Trinkwasserkrise
Sozioökonomische Betrachtungsweise• Landwirtschaft entscheidender
wirtschaftlicher Faktor und Ernährungsgrundlage
• Starker Wasserverbrauch auch in der Industrie → Konflikte zwischen Interessensvertretern
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Jan. Feb. Mar. Apr. May Juni July Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.
month
10000
m3
water demand water supply capacity
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Ziel: Ein integriertes Planungssystem für das IWRM zu entwickeln, das sowohl wasserwirtschaftliche als auch sozioökonomische Zielstellungen, Randbedingungen und Konsequenzen angemessen berücksichtigt.
Wie ist der heutige Zustand der Umwelt ?
State
SWelche Variablen
verursachen Umweltprobleme ?
Pressure
PWelche Schäden werden
durch den Druck verursacht ?
I
Impact
DPSIR - Causal Framework* and Related Planning Activities
* for describing the interactions between society and environment (EEA)
D
Driving forcesWelche menschliche Prozesse üben Druck
auch auf die Umwelt aus?
R Responses Welche Maßnahmen müssen ergriffen werden ?
Führe sozio-ökonomische
Analysen durch
Untersuche die Einflüsse von
Prozessen auf den heutigen Zustand Einschätzen
menschlicher Einflüsse
Maßnahmen planen
Ökologische, ökonomiche und
soziale Effekte der Maßnahmen
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Objectiven & DPSI Analyse
Präferenzen der Entscheidungsträger
EntscheidungsmatrixMaßnahmen &
Strategien
EinschränkungenEvaluation Kriterien
multi-kriteria Analyse
Detaillierte Analyse
recommendation
Informations Phase
Entwürf Phase
AuswahlPhase
enact programme of measures
monitoringHandlungs
Phase
Phasen der Verhandlung und Entscheidungsfindung in IWRM
Untersuchung der Ergebnisraum
Öffentlichkeitsbeteiligung
river basin management plan
Nach Malczewski 1999
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Waste water collection
Waste water purification
Dehydration techniques
Septic tanks
SBR
Local WW Purification
Membrane Filter
Ecosan
Ecological PurificationIndustrial
Drinking Water Preperation
Distributed Access Points
Water Pipelines
Rain Water Purification• UV• O3• IR• …
Fog-Condensation
Grey-Water Usage
River Dams
Collection of Rain Water
• Homes
• Industrial
• Govenamental
MaßnahmenkatalogGrey Water Reuse
Agricultural Damming
Field Spraying
In-Soil Hydration
Raining Techniques
Micro-Irrigation
Rain Water Harvesting
Drought Tolerant Crops
WW Resue
Green StreetsRetention Basins
Permeable TilesMicro-Basins
„Rain Gardens“
Irrigation Galleries
Water Pricing
Agricultural Support
Reducing Subsidies
Subsidy-dependence
Waste-Water Taxes
Control of Water Use
Personnel Training
Institutional DeficitsPublic Bonds for Water
Incentives new technologyProtection Zones
Tradable Water Rights
Virtual Water
Wassersparmaßnahmen
Wasserversorgung
Grundwasseranreicherung
AbwasserentsorgungRegenwasserverwertung
Institutionelle Maßnahmen
• Leitfaden: Integriertes Wasserressourcenmanagement IWRM• Verschiedene Themenbereiche kategorisiert:
Nachhaltiges Water
Management
Strategie: Wasser-
anforderung
Wasser Wieder-
verwendung
Industrie
Landwirtschaft
Wasser-eisparung
Industrie
Industrielle Struktur
Technologische Änderungen
Landwirtschaft
Änderungen in Irrigations-techniken
Reduction bewässerte
Fläche
Kultur Änderungen
Strategie: Water
Versorgung
Zunahme Wasser-
verfügberkeit
Entsalzung
Wasser-
ernte
Zunahme Lieferungs-
effizienz
Verluste kommunale Versorgung
Verluste Irrigation
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Kriterien
Einschätzung der Effektivität der Maßnahmen für jedes Kriterium:
• Modell-mäßig (Grobes Modell)
• Literatur
• Experten
Kombination verschiedener Maßnahmen und Bewertung der Effizienz mit Fuzzy-AHP
Optimierungs-Algorithmus zur Determination optimale Maßnahmenpakete
Þ Selektion verschiedener Szenarien, Maßnahmenpakete, näher zu Untersuchen Effekte
Criteria
Ecology
Water Quantity
Surface Water
Location
Probability
Safety
Risk
Ground- water
Region
Trend
Water Quality
Surface Water
Location
Probability
Groundwater
Region
Trend Risk
Socio-economy
Equity
Income distribution
urban
Unemployment rate
income per capita
Rural
Unemployment rate
Income per capita
participation
Economic aspects GDI
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
• Reasonable Goals Method & Interactive Decision Maps (Gusev & Lotov, 1994)• Interaktive MADM: Entscheidungsraum wird untersucht mit Interactive Decision Maps (IDM),• Schritte:
Beschreibung & veranschaulichung der Entscheidungsraum
Untersuchung des Entscheidungsraums
Suche nach effiziente Alternativen… auch in multi-dimensionale Raume
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Analysis System Informations System
GIS
Databank
Model-Config
Model System
Water Balance
Groundwater
Surface water
Rainfall-Runoff
Co
up
ling
mo
du
les
Grobes Model
Detailliertes Model
Measurement System
Strategie Zuschneiden
Evaluation
Diagnose
Strategie Entwicklung
Informationsbank
Vermessungen
In-Situ Messungen
Remote Sensing
Benutzerfreundliche Schnittstelle
Strategie
Detaillierte Maßnahmen
(nach Loucks & van Beek, 2006)
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Model System
WBalMo
FEFLOW
MIKE11
MIKESHE
Co
up
ling
mo
du
les
coarse model
detailed model
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Valid extraction rates
Groundwater recharge
Runoff (overland flow)
Optimized extraction positions
Surface water / groundwater exchange
Salinity and other quality aspects
Model System
WBalMo
FEFLOW
MIKE11
MIKESHE
Co
up
ling
mo
du
les
coarse model
detailed model
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Co
up
ling
mo
du
les
MIKESHE WBalMo
MIKESHE FEFLOW
WBalMo FEFLOW
FEFLOW MIKE11
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Information System
IWRM Themenworkshop, Entscheidungsunterstützungssysteme und Datengrundlagen im Kontext von IWRM, UFZ Magdeburg
Nachhaltiges Wasserressourcenmanagement in der Küstenregion der Provinz Shandong, Huangshui Flußgebiet
Danke für ihre Aufmerksamkeit