Talsperren (TS)-Systeme tragen in Deutschland erheblich zur Trinkwasserversorgung bei und übernehmen zusätzlich konkurrierende Aufgaben wie Hochwasserschutz, Niedrigwasseraufhöhung und Energiegewinnung etc. Im Zuge des Klimawandels, demographischer sowie struktureller Veränderungen wird die langfristige Sicherstellung der Wasserversorgung vor erhebliche Herausforderungen gestellt. Insbesondere durch die prognostizierte Zunahme extremer Wetterereignisse wie Niedrig- und Hochwasser aber auch die zunehmende Häufigkeit aufeinander folgender Trockenjahre erfordern die Optimierung der TS-Bewirtschaftung. In Deutschland erfolgt die Steuerung von TS-Systemen bislang überwiegend statisch, beispielsweise anhand von Lamellenplänen, die für jeden Monat eine feste Wasserabgabe in Abhängigkeit des Speicherfüllstandes vorschreiben. Diese Betriebsweise erschwert eine flexible Anpassung der Bewirtschaftung auf sich verändernde Umweltbedingungen in Bezug auf den Wasserhaushalt und die Wasserqualität der Talsperrenzuflüsse.
Im Rahmen des Projektes „OPTALS“ werden innovative Instrumente und Managementstrategien unter Nutzung von Vorhersagen der Zuflussmenge und -qualität entwickelt, die zu einer Verbesserung der Steuerung von TS-Systemen und Wasserwerken in deutschen Mittelgebirgen beitragen können. Zentral ist hierbei die Verwendung von kurz-, mittel-, und langfristigen Vorhersagen zur flexiblen Bewirtschaftung und Anpassung von TS-Systemen an sich verändernde Rahmenbedingungen des globalen Wandels, um die Resilienz dieser Versorgungssysteme vor allem in Zeiten von Wassermangel und kritischer Wasserqualität zu sichern.
Die Abteilung HydRiv fokussiert sich dabei auf die Erstellung von kurz- bis langfristigen Zuflussvorhersagen. Dazu werden unter Nutzung des Wasserhaushaltsmodells Panta Rhei und auf Basis verschiedener meteorologischer Vorhersagehorizonte (Stunden bis Jahrzehnte) Talsperrenzuflüsse simuliert. Dabei wird auch untersucht, wie sich das Wasserdargebot in der Zukunft ändern könnte und mit welcher Sicherheit Aussagen über das Zuflussgeschehen in Abhängigkeit des Vorhersagehorizontes getroffen werden können. Anhand der Zuflussvorhersagen sowie unter Berücksichtigung von Wassergütevorhersagen, Wasserbedarfsprognosen und weiteren betrieblichen Randbedingungen werden unter Nutzung multikriterieller Optimierungsverfahren flexible Steuerstrategien für den Betrieb des Talsperrenverbundes identifiziert. Daraus werden Empfehlungen für den optimierten Betrieb der Talsperren und anliegenden Wasserwerke abgeleitet.
https://www.bmftr.bund.de/ Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
April 2025 bis März 2028
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