Neue Datenflüsse

Sie unterhalten Deiche, schützen Flüsse vor Abwässern und verwandeln betonierte Kanäle in naturnahe Gewässer: Zusammen sind die Emschergenossenschaft und der Lippeverband für knapp 600 Flusskilometer zuständig. Um die regionale Wasserversorgung und den Umweltschutz zu sichern, setzen sie zunehmend auf digitale Technologien.

Für die Wasserwirtschaft der Zukunft braucht es vor allem eines: eine verlässliche Datenbasis. Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV) haben daher gemeinsam mit dem Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e. V. (FiW) einen Prototyp für einen Digitalen Gewässerzwilling erstellt. Solche virtuellen Doppelgänger werden laufend mit Messdaten und Proben aus dem echten Fluss gefüttert und simulieren dann die möglichen Auswirkungen. Wie verändert sich die Pegelstände angesichts der aktuellen Niederschläge? Welche Folgen haben die gemessenen Temperaturen auf die Wasserqualität? Inwieweit weichen die derzeitigen pH-Werte vom langfristigen Mittel ab? Mit Hilfe des digitalen Gewässerzwillings lassen sich diese Fragen schnell beantworten – und entsprechend fundierte Entscheidungen fällen.

Gemeinsam mit Forschenden der RWTH Aachen testen Emschergenossenschaft und Lippeverband die Entnahme von Wasserproben per Drohne.

Drohnen entnehmen Wasserproben

Im ersten Schritt hat die EGLV den digitalen Zwilling für den Emscheroberlauf realisiert, einen jener Flussabschnitte, die im Zuge des Jahrhundert-Projekts Emscher-Umbau bereits in seinen natürlichen Zustand zurückversetzt wurde. „Die Emscher ist seit 2021 komplett abwasserfrei, jedoch weiterhin stark durch Mischwasserentlastungen und die Einleitung der Kläranlage Dortmund-Deusen überprägt. Damit bietet dieser Gewässerabschnitt großes Potenzial zur Implementation nachhaltiger Bewirtschaftungsansätze“, erläutert Dominik Leutnant, Leiter Regenwasserbewirtschaftung bei EGLV. Um hier automatisiert Messdaten zu sammeln, haben EGLV gemeinsam mit den Forschenden des FiW spezielle Flugdrohnen getestet. Sie ermöglichen den Rund-um-Blick auf das Gewässer und können aus der Luft beispielsweise dessen Trübung ermitteln. Vor allem aber sind moderne Drohen in der Lage, Wasserproben zu entnehmen und auch direkt zu testen, wie hoch Wassertemperatur, pH-Wert oder Sauerstoffgehalt sind.

Fast wie das Original: Beispielhafte Visualisierung eines Gewässerabschnitts aus Laserscan-Daten

Daten brauchen ein gemeinsames Dach

„Wir sind zuversichtlich, dass digitale Gewässerzwillinge in Zukunft einen bedeutenden Beitrag zur nachhaltigen Gewässerbewirtschaftung leisten werden“, betont Dr. Dominik Leutnant. Damit das möglich wird, braucht es auch eine einheitliche Datenplattform. Bislang ist die Datenspeicherung dezentral organisiert und Informationen daher über eine Vielzahl von Anlagen und Softwares verteilt. Daher haben EGLV eine zentrale Datenmanagement-Plattform auf Open-Source-Basis entwickelt. „Die modulare Systemarchitektur sichert die Zukunftsfähigkeit der Plattform und bestehende Systeme sind über standardisierte Schnittstellen angebunden“, erklärt Digital-Experte Leutnant. Wichtige Grundlagen, damit die Digitalisierung der Wasserwirtschaft an Emscher und Lippe weiter voranschreiten kann – für mehr Sicherheit und Umweltschutz.