Abteilung Siedlungswasserwirtschaft

Sustainable Network Infrastructure Planning (SNIP)

Abb. 1: Siedlungsstrukturelle Herausforderung für Netzwerkinfrastrukturen.
Streusiedlung in der Schweiz (Quelle: Wikipedia)

Ziel dieses Projekts ist es, ein vertieftes Verständnis einer ökonomisch nachhaltigen Infrastrukturentwicklung zu erlangen als auch Werkzeuge und Methoden für komplexe Infrastrukturentscheide zu entwickeln.
In diesem Projekt liegt der Fokus insbesondere auf Herausforderungen im Bereich von netzwerkbasierter Infrastrukturtypen wie beispielsweise Abwassersysteme. Bei deren Planung wird heute kaum die Frage gestellt, ob die gängige Praxis der Erweiterung und des Ausbaus des heutigen Infrastrukturnetzwerks die nachhaltigste Option ist. Insbesondere unter Berücksichtigung zukünftiger Unsicherheiten wie z.B. der Siedlungsentwicklung muss die optimale Dimensionierung und geografische Verteilung von Abwasseranlagen differenziert beantwortet werden. Für eine nachhaltige Investitions- und Infrastrukturplanung von netzbasierter Infrastrukturtypen braucht es Werkzeuge zur Entscheidungshilfe hinsichtlich der Frage nach der optimalen Verbreitung zentraler und dezentraler Infrastrukturen.

Hintergrund

Ein Leben ohne die Vielfalt der heutigen netzwerkbasierter Infrastrukturtypen wie Strassen, Abwasser- Wasser-, Gas-, Stromleitungen oder auch Fernwärmenetzwerke ist schwer vorstellbar. Der Bau und Unterhalt dieser wichtigen Infrastrukturen ist aber mit hohen Kosten verbunden für die heutige und zukünftige Generation.
Ein Beispiel dafür ist das Schweizer Abwassersystem. In der Schweiz wird Abwasser in den meisten Fällen durch ein Leitungsnetzwerk einer zentralen Kläranlange zugeführt. Dezentrale, nicht netzgebundene Kleinkläranlagen (sog. on-site Anlagen) fallen dabei kaum ins Gewicht. Bei der Planung vieler Netzwerkinfrastrukturen stellt sich die Frage, ob in eine Anpassung des heutigen Netzwerks investiert werden soll oder ob auch alternative, nicht netzgebundene Lösungen wirtschaftlicher sein könnten. Je nach topografischer und siedlungsstruktureller Ausgangssituation unterscheidet sich aber die Wirtschaftlichkeit des zentralisierten Abwassersystems. Die Vorteile einer vermehrten Dezentralisierung äussern sich dabei u.a. durch Kosteneinsparungen beim Leitungsnetzwerk.
Weiter muss die Frage nach einer wirtschaftlich nachhaltigen Infrastrukturentwicklung in sich stark verändernden Umfeldern gestellt werden: Neue Technologien, sich verändernde Kosten, Unsicherheiten bezüglich der Siedlungsentwicklung und Bevölkerungsentwicklung führen zu einer komplexen Entscheidungssituation. Die Ausgangs- und Rahmenbedingungen unterscheiden sich dabei je nach geografischer Situation erheblich. Ein vertieftes Verständnis dieser Zusammenhänge ist wichtig zum Verstehen von Nachhaltigkeits-Transitionen.

Methoden

Geografische Informationssysteme anerbieten sich zur Modellierung einer wirtschaftlich optimalen Infrastrukturverteilung aufgrund der räumlichen Dimension der Fragestellung. Mithilfe von Heuristiken wird u.a. mithilfe eines Netzwerkalgorithmus ein optimales Leitungsnetz simuliert. Ziel der verwendeten Methoden ist das Treffen von robusten Aussagen zur heutigen und zukünftigen optimalen geografischen Verteilung und Dimensionierung von Abwasseranlagen.

Projektschwerpunkte

Die in diesem Projekt gestellten Fragen sollen anhand von verschiedenen Fallbeispielen mit je unterschiedlichen Voraussetzungen in der Schweiz und im Ausland geprüft werden.

Das Projekt hat folgende Schwerpunkte:

  • Entwicklung eines generischen Modells zur Abschätzung des optimalen Durchdringungsgrades von dezentralen und zentralen Infrastrukturen. 
  • Expliziter Einbezug von Unsicherheiten wie z.B. der zukünftigen Siedlungs- und Bevölkerungsentwicklung. 
  • Das Aufzeigen einer nachhaltigen Infrastrukturplanung in unterschiedlichen Kontexten anhand verschiedener Fallbeispielen.