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Die ersten Kanalisationen wurden in der Schweiz vor ca. 150 Jahren gebaut, seit dem hat die Schwemmkanalisation einen einzigartigen Siegeszug in der Siedlungsentwässerung angetreten und besitzt eine unangefochtene Monopolstellung. Trotzdem wird die Nachhaltigkeit des heutigen Systems in der Fachwelt mehr und mehr diskutiert. Eine Vielzahl neuartiger Sanitärsysteme wird vorgeschlagen, welche die Nachteile des bestehenden Systems zu beheben versprechen.
Um verschiedene Alternativen miteinander vergleichen und beurteilen zu können, muss man ihre prinzipielle Charakteristik kennen. Die Kanalisation ist diesbezüglich überraschend schlecht charakterisiert. Es fehlen unter anderem generelle Kostenparameter, Leistungsfähigkeit und effektive Lebensdauer - alles Informationen, die für eine vergleichende Beurteilung nötig wären. Hinzukommt, dass es sehr schwierig ist, detaillierte Informationen über bestehende Kanalisationen zu erhalten. Aus diesem Grund wurde das Urban Water Infrastructure Model (UWIM) entwickelt. Es soll allgemeine Einflussfaktoren auf die Kanalisation und deren Wert beschreiben und quantifizieren können.
Ziel des Modells ist die Beantwortung von allgemeinen Fragen der Infrastrukturentwicklung, wie z.B. das Transition Management von traditionellen hin zu dezentralen Systemen
Urban Water Infrastructure Model (UWIM)
Das Urban Water Infrastructure Model (UWIM) ist ein konzeptionelles Modell, welches die Abwasserinfrastruktur in einem Siedlungsgebiet mittels generischen Eingangsparametern wie z.B. Grösse des Siedlungsgebiets, Anzahl Gebäude quantitativ beschreibt.
Es besteht aus zwei Hauptmodulen (1) dem Gebietsmodul (2) dem Kostenmodul. Im ersteren werden die Gesamtlänge und die Durchmesserverteilung des Kanalisationssystems anhand der Gebäudezahl und der abflusswirksamen Fläche des Gebiets berechnet.
Abbildung 1 verdeutlicht den prinzipiellen Aufbau des vereinfachten Siedlungsbietes, welcher Grundlage für die weiterführenden Berechnungen ist.
Die Berechnung der Durchmesserverteilung beruht auf einer Listenrechnung unter Verwendung des Manning-Strickler-Ansatzes. Die Modellvorhersagen wurden mit Kanalisationsdaten verschiedener Teileinzuggebiete verglichen. Die Daten stammen aus Kanalisationsdatenbanken unterschiedlicher Gemeinden und Städte der Schweiz. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung der Charakteristik der Gebiete mit den Ergebnissen des Modells.
In einem weiteren Schritt werden mit der Gesamtlänge und der Durchmesserverteilung unter Anwendung des Kosten-Moduls die Wiederbeschaffungswerte berechnet. Zusätzlich werden für die Berechnung die Tiefe der Kanalisation und die Komplexität des entsprechenden Bauvorhabens (Lage im Feld oder Lage unterhalb einer Strasse) berücksichtigt. Andere kostenrelevante Einflussfaktoren, wie z.B. Untergrundbeschaffenheit oder das Rohrleitungsmaterial, werden aus Gründen der Vereinfachung vernachlässigt.
Das UWIM bildet die Grundlage um verschiedene Einflussfaktoren auf die Kanalisation quantitativ zu beschreiben. Dadurch wurden die Voraussetzungen geschaffen, um zukünftig dynamische Prozesse in der Entwicklung von Kanalisationssystemen beschreiben zu können, z.B. das Wachstum der Kanalisation in Zusammenhang mit der Siedlungsentwicklung und der Zerfall der Kanalisation.
Software
Eine R-Implementation von UWIM findet sich hier