Das Pumpwerk am Hammbach verrichtet seit Jahren unauffällig seinen Dienst. Zum Glück, denn bei einem Ausfall würden die Dorstener schnell nasse Füße bekommen. Schäden im Millionenbereich wären die Folge. Um das zu verhindern, soll nun Künstliche Intelligenz helfen.
Aufgrund des Kohleabbaus sind in beträchtlichen Gebieten der Einzugsgebiete der Emschergenossenschaft und des Lippeverbandes umfangreiche Absenkungsgebiete entstanden. Diese haben zur Bildung von Polderflächen ohne Abfluss geführt, auf denen etwa 330.000 Menschen leben. Die Entwässerung dieser Polder erfolgt durch eigene Pumpwerke des Verbandes, die den Hochwasserschutz gewährleisten. Wenn eines dieser Pumpwerke aus verschiedenen Gründen vollständig oder teilweise ausfällt, gelangt Wasser in das abflusslose Absenkungsgebiet und verursacht dort Überschwemmungen.
Karten reichen nicht aus
Schon lange gibt es gute Karten zu Hochwasser- und Starkregengefahren sowie Studien zum Pumpwerkausfall. Diese können zwar einen Überblick über potenziell betroffene Überschwemmungsgebiete und das Gefahren- und Risikopotenzial bieten. Dennoch zeigen Ereignisse wie die Flutkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021 ihre Grenzen.
Ein dynamisches Systems zur Bewertung, Einschätzung und Warnung vor drohender Systemüberlastung oder Pumpwerkausfällen soll nun helfen. Dadurch könnten die zuständigen Behörden und die Bevölkerung frühzeitig gewarnt und Maßnahmen ergriffen werden, um Schäden zu minimieren und die Bürger besser zu schützen.
„Dabei ist eine möglichst zeitnahe Information zu Überflutungsflächen und Wasserständen für eine effiziente Einsatzplanung von wesentlicher Bedeutung und erlaubt so auch eine zielgerichtete Kommunikation mit den zuständigen Krisenstäben“, sagt Dr. Frank Obenaus, Technischer Vorstand bei EGLV.
PuwaSTAR-Projekt soll für Hochwasserschutz sorgen
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat der Lippeverband das PuwaSTAR-Projekt (Pumpwerkswarnung für Starkregen und Hochwasser im urbanen Raum) ins Leben gerufen. In Zusammenarbeit mit dem Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (FWU) der Universität Siegen sowie der Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH strebt das zweijährige Vorhaben die Entwicklung eines Vorhersagesystems für Pumpwerke an.
Dieses System soll in der Lage sein, innerhalb weniger Minuten Informationen über potenzielle Überflutungsflächen bereitzustellen, basierend auf Echtzeitvorhersagen durch künstliche Intelligenz. Das Ziel ist, zeitaufwändige Simulationen im Ernstfall zu ersetzen. Im Rahmen des Projekts soll das bereits vorhandene Hochwasservorhersagesystem von EGLV auf Pumpwerke erweitert und anderen Institutionen zugänglich gemacht werden. Neben der Regenvorhersage werden auch Ausfallwahrscheinlichkeiten der Pumpen abgeleitet und berücksichtigt.
Dorstener Pumpwerk wird das Pilotprojekt
Als Pilotanlage für die Echtzeitvorhersage auf Basis künstlicher Intelligenz dient das Pumpwerk Dorsten-Hammbach im Einzugsgebiet des Lippeverbandes. Eine Risikostudie für diese Anlage zeigt, dass ein Pumpwerksausfall zu einem erwarteten Schaden von etwa 75 Millionen Euro führen würde. Etwa 1.800 Personen, vier Schulen, drei Altenheime und mehrere städtische Verwaltungseinrichtungen wären von einer Überflutung betroffen.
Eine frühzeitige Warnung ermöglicht eine bessere Vorbereitung von Maßnahmen im Ernstfall und eine verbesserte Katastrophenvorsorge. Die Städte Dorsten und Bottrop, einschließlich Feuerwehr und Technischem Hilfswerk (THW), sind Partner in diesem Projekt, um gemeinsam verbesserte Vorhersagemöglichkeiten für die praktische Katastrophenvorsorge zu entwickeln und entsprechende Maßnahmenkonzepte zu erarbeiten.
System soll später auch in anderen Pumpwerken wirken
Die Ergebnisse des PuwaSTAR-Projekts sollen als Basis dienen, um Erkenntnisse auf andere Pumpwerksstandorte im Einzugsgebiet von EGLV zu übertragen und die Methodik auch für andere Betreiber von Pumpwerken oder steuernden Abflusselementen wie Hochwasserrückhaltebecken nutzbar zu machen. Informationen zum Sicherheitsforschungsprogramm des BMBF sind unter www.sifo.de verfügbar.
