SEMAplus: Neues Tool für Alterungsprognosen von Abwasser- und Wassernetzwerken wird in Lausanne eingesetzt

Im Rahmen eines 3-jährigen Projekts wird die Stadt Lausanne das innovative Tool SEMAplus für Alterungsprognosen von Abwasser- und Wassernetzwerken einsetzen und weiterentwickeln. Die Softwarelösung, die dazu beiträgt, die Wassersysteme für zukünftige Generationen zu erhalten, wurde vom Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) und den Berliner Wasserbetrieben entwickelt. Erstere ist eine gemeinnützige Forschungsorganisation mit Sitz in Berlin, die innovative und praxisnahe Lösungen für Herausforderungen im Bereich der Wasserwirtschaft entwickelt, während letztere das größte kommunale Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsunternehmen in Deutschland ist. SEMAplus wird derzeit in Berlin für über 10.000 km Abwassernetz eingesetzt, um die jährliche Finanzplanung für Kanalsanierungen zu optimieren.

Alternde Wasser- und Abwassernetze erfordern enorme Investitionen für Instandhaltungen, die einen erheblichen Anteil kommunaler Budgets ausmachen. Die auf maschinellem Lernen basierende Softwarelösung SEMAplus liefert schnelle und genaue Informationen zur Lokalisierung von dringenden Sanierungsbedarfen sowie eine Grundlage für langfristige Investitionsplanung. Hierfür benötigt SEMAplus nur eine begrenzte Menge an Inspektionsdaten (visuelle Inspektion der Kanäle durch CCTV-Kameras), technischen Daten (Alter, Material, Durchmesser usw.) und Umweltdaten (Verkehrsbelastung, Grundwasserspiegel).

In Lausanne werden die vorhandenen Module von SEMAplus implementiert und erweitert, um spezifischen Bedürfnissen vor Ort gerecht zu werden. Das Hauptziel besteht darin, ein Tool bereitzustellen, das das Asset Management von Felddaten (CCTV-Inspektion von Kanälen oder Lokalisierung von Schäden) integriert und Informationen liefert, wo der Austausch bzw. die Sanierung von Kanalhaltungen priorisiert werden sollte.

SEMAplus wird durch ein neues Modul erweitert, das den Zustand der Kanalhaltungen automatisch auf Basis der visuellen Abwasserinspektionsberichte durch CCTV-Kameras bewertet. Ziel ist es, einen einzigen Zustandswert für jeden Abschnitt zu erhalten, der zusammen mit Daten zu Abwassereigenschaften und relevanten Umweltfaktoren verwendet wird, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu simulieren. Das Ergebnis ist eine Liste sowohl aller inspizierten als auch uninspizierten Kanalhaltungen, die nach ihrem unmittelbaren Sanierungsbedarf sortiert sind.

Weiterhin werden auch neue maschinelle Lernmethoden untersucht, um die Genauigkeit unserer Vorhersagen zu verbessern. Die Modellgenauigkeit ist in Lausanne von besonderer Relevanz, da die Ergebnisse unmittelbar zur Entscheidung über lokale Baumaßnahmen genutzt werden können. Ein weiteres spezielles Modul wird für die Priorisierung der Sanierungsbedürfnisse von Kanalhaltungen entwickelt, die das Risiko und die Folgen von Ausfällen besonders berücksichtigen. Die zugrundeliegende Analyse wird in enger Zusammenarbeit mit Experten der französischen Forschungsinstitute Institut National de la Recherche Agronomique (INRAE) und Institut National Des Sciences Appliquées Lyon (INSA) durchgeführt. Das Modul ermöglicht die Berücksichtigung zusätzlicher Auswirkungs- oder Verwundbarkeitskriterien zur Priorisierung von Sanierungsinvestitionen (z.B. unter stark befahrenen Straßen oder in Ressourcenschutzgebieten). Außerdem wird das vorhandene Tool für das Asset Management des Trinkwassernetzes der Stadt Lausanne, das auf derselben Philosophie basiert, aufgerüstet und in SEMAplus integriert.

Schließlich wird SEMAplus auf strategischer Ebene genutzt, um die Entwicklung des Netzwerkzustands für die nächsten zehn Jahre zu simulieren. Ziel ist es, die Verschlechterung oder Verbesserung des Zustands des Netzwerks zu visualisieren, abhängig von den jährlichen Investitionen für Kanalsanierungen und den verwendeten Sanierungstechniken (z.B. überwiegend Reparatur, Renovierung oder Austausch). Angesichts hoher Investitionskosten liefert SEMAplus der Stadt Lausanne Argumente, die Relevanz der vorgeschlagenen Investitionen zu begründen und Gemeinden dazu zu bewegen, gezielt in Kanalsanierungen zu investieren.

Indem es schnelle und präzise Informationen zur Lokalisierung dringender Sanierungsbedarfe bereitstellt und eine Grundlage für langfristige Investitionsplanung schafft, wird SEMAplus das Asset Management von Abwasser- und Wassernetzwerken in der Stadt Lausanne entscheidend transformieren.

Weitere Informationen zu SEMAplus finden Sie hier: https://www.kompetenz-wasser.de/de/forschung/dienstleistungen/semaplus

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Nicolas Caradot