In den ländlichen Gebieten von Schwellen- und Entwicklungsländern müssen vor allem Frauen oft weite Wegstrecken zurücklegen, um ihre Dorfgemeinschaften mit ausreichend Trinkwasser zu versorgen.

| Wasserversorgung

Digitale Spezialanwendungen zur Planung und Umsetzung von Wasserversorgungsprojekten weltweit

Unternehmen auf der ganzen Welt helfen bei der Lösung von Wasserknappheit. Dennoch muss mehr getan werden, um die von den Vereinten Nationen vorgegebenen Ziele für eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen. Weltweit sind jedes Jahr Millionen von Menschen durch Wasserknappheit bedroht. Und die Regierungen der betroffenen Länder suchen permanent nach Wegen, um ihrer Bevölkerung sauberes Wasser zugänglich zu machen – insbesondere in ländlichen Gebieten. Spezialisierte Software und digitale Tools können hier auf vielen Ebenen helfen, die Wasserversorgungssituation zu ermöglichen bzw. nachhaltig zu optimieren – ob in der Wasseraufbereitung und -verteilung, beim Bau und Betrieb von Staudämmen oder insgesamt beim Schutz der Ressource Trinkwasser.

Von den Bergregionen Tibets, wo der Bau von Dämmen für den Wasserschutz in Betracht gezogen wird, bis hin zu subtropischen Regionen wie Santa Catarina in Brasilien – wo es zuletzt zur schlimmsten Wasserkrise seit fast 30 Jahren kam – wird deutlich, dass der Zugang zu Trinkwasser eine der größten Herausforderung darstellt. Auch in Indien sucht die Regierung nach Wegen, um sauberes Wasser im ganzen Land verfügbar zu machen, insbesondere in kleinen Dörfern ländlicher Gebiete.

 

Verbesserte Wasserinfrastruktur im ländlichen Indien

Im Bundesstaat Uttar Pradesh leben etwa eineinhalb Millionen Menschen in fast 400 Dörfern, etwa dem kleinen Dorf Khatan. Die Bewohner dort haben täglich mit Schwierigkeiten beim Zugang zu sauberem Wasser kämpfen. In diesen Dörfern legen die Menschen, meist Frauen, täglich mehrere Kilometer zu Fuß zurück, um Wasser von nicht selten dürftigen Entnahmestellen zu holen. Oft nehmen sie ihre Kinder mit, sodass diese daran gehindert werden, zur Schule zu gehen. Zudem werden diese Menschen durch diese zeitaufwändige, mühsame und notdürftige Wasserbeschaffung daran gehindert, Geld zu verdienen, welches sie dringend für den Unterhalt ihrer Familien benötigen. Über die Regierung des Bundesstaates hat die Uttar Pradesh State Water and Sanitation Maßnahmen in Gang gesetzt, um die Wasserinfrastruktur in der Region zu verbessern.

Eines der Projekte ist das Wasserversorgungsprogramm der Dorfgruppe Khatan, welches an das ausführende Unternehmen Larsen & Toubro Construction vergeben wurde. Das Projekt umfasst die Planung und den Bau eines Entnahmebrunnens zum Sammeln von Wasser aus dem Yamuna-Fluss sowie einer Zufahrtsbrücke, die zu einer Wasseraufbereitungsanlage führt, 40 Zwischenpumpstationen zur Stärkung der Wasserverteilung, 121 Hochbehälter zur Speicherung und Verteilung des Wassers über ein hier 1.531 km langes Rohrleitungsnetz sowie ein insgesamt 2.129 km langes Verteilungsrohrleitungsnetz, mit dem die Gemeinde versorgt wird. Larsen & Toubro Construction musste vom Konzept bis zur Inbetriebnahme eine Komplettlösung anbieten, mit der für zehn Jahre der Betrieb und die Wartung für ein integriertes intelligentes Wassersystem abgedeckt sind.

Es gab viele ingenieurtechnische Herausforderungen, die durch einen sehr engen Zeitplan noch verstärkt wurden. Innerhalb von sechs Monaten musste das Team 890 BIM-Modelle für 200 verschiedene Baustrukturen erstellen, die alle verschiedene Bodeninteraktionen zu berücksichtigen hatten. Der Entwurf des Wasserversorgungssystems erwies sich insgesamt als große Herausforderung. Um den bestmöglichen und wirtschaftlichsten Entwurf für die Wasserversorgungslösungen zu entwickeln, wurde das Unternehmen Bentley Systems und dessen Software-Portfolio hinzugezogen. Larsen & Toubro verwendete ein internes elektronisches Dokumentenmanagementsystem, um alle Teilbereiche zu verwalten, die an der Erstellung der Projektzeichnungen beteiligt waren. Die Dokumente wurden zur Überprüfung durch die entsprechenden Fachbereichsleiter in eine EDMS-Datenbank (Ingenieurdatenmanagement) hochgeladen. Die Fachbereichsleiter der entsprechenden Disziplinen könnten so alle Planskizzen zeitnah prüfen und bestätigten, ob alle Anforderungen auf den neuesten Stand gebracht wurden. Nach der Freigabe wurde der Workflow automatisch zur Schnittstellenbildung an die jeweiligen Ausführungsdisziplinen weitergeleitet und dann zur abschließenden Prüfung an den Leiter der Planungsabteilung weitergegeben.

Mittels der Software OpenFlows WaterGEMS konnte das Ingenieurteam das Netzwerk der Wasserverteilungsabschnitte vergleichsweise schnell und letztlich dem Zeitplan voraus erstellen. Durch den Einsatz einer Software für Hochbau, Analyse und Planung Softwaretools, STAAD.Pro, konnte das Ingenieurteam zügig die strukturellen Fundamente für die Aufbereitungsanlage, die Hochbehälter und andere Strukturen entwerfen, wodurch die Entwurfsarbeiten rund 30 % schneller als mit manuellen Methoden abgeschlossen werden konnten. Mithilfe der Geotechniksoftware PLAXIS konnte der Arbeitsbereich durch die Bestimmung der richtigen Neigung des Aushubs gesichert werden, wodurch sich Zeit und Geld sparen ließen. Die technische Entwurfsphase war dem Zeitplan erfreulicherweise voraus, sodass mithilfe von Bentley-Anwendungen zur Unterstützung der Digitalisierung das Projekt 25 % schneller als geplant abgewickelt werden konnte. Der durch das Projekt ermöglichte Zugang zu Wasser für die Gemeinde und der schnellere Abschluss des Projekts werden positive Auswirkungen auf die lokalen Haushalte, die Ernährung, Kultur, Gesundheit, Bildung, Wirtschaft sowie die Integrität der natürlichen Umwelt haben.

Ein wichtiger Gesichtspunkt, den es wiederum bei der Planung zur Verbesserung der regionalen Abwasserinfrastruktur zu berücksichtigen galt, bestand darin, dass die neu zu errichtende Wasseraufbereitungsanlage auf einer sehr begrenzten Landfläche unterzubringen war. Das Team von Larsen & Toubro musste überdies sicherstellen, dass das Areal eines nahegelegenen Tempels unberührt blieb. Um die lokale Gemeinde nicht zu verärgern, fanden die Projektbeteiligten innovative Wege zum Verlegen der Rohrleitungen rund um das Tempelgelände.

Die indische Regierung vertraut dem in Mumbai ansässigen Bauunternehmen Larsen & Toubro bei diesem Projekt nicht zum ersten Mal. Als Erbauer großer Infrastrukturprojekte im Land trägt das Unternehmen kontinuierlich zur Lebensqualität der betreffenden Gemeinden bei. Gefördert werden soll ein kontinuierliches Wachstum auch durch die Berücksichtigung von Anliegen im Zusammenhang mit ESG-Faktoren wie Klimaschutz und -verantwortung, Umweltinitiativen und Kreislaufwirtschaft.

 

Wassereinsparung und reduzierte Umweltbelastung in Tibet

Ein weiteres Projektbeispiel für die Anwendung passender Ingenieurssoftware ist in Tibet zu finden. Dort befindet sich ein Staudammprojekt in hochalpiner Region, welches ist Teil einer Initiative für Wasserwirtschaft und Wasserschutz ist. Dieses Projekt soll unter anderem die Wasserversorgung für ländliche und städtische Bereiche flussabwärts ermöglichen, zudem ist über den Damm die Erzeugung von Energie vorgesehen. Angesichts der Bedeutung der Erkenntnisse aus der Untersuchung des Untergrunds musste das Vermessungs- und Planungsteam mit schwierigem Gelände, extremen Umweltbedingungen und einer kurzen Bauzeit zurechtkommen. Aufgrund des empfindlichen ökologischen Umfelds und der extremen Kälte waren herkömmliche Vermessungsmethoden nicht für die Untersuchung geeignet. China Water Resources Beifang Investigation, Design and Research Co. Ltd. beschäftigte sich mit der digitalen Datenerfassung und 3D-Modellierung geologischer Daten, stellte jedoch fest, dass viele Softwareprodukte nicht über die Funktionalität verfügten, das Datenpotenzial zu integrieren und zu maximieren.

Mit dem Softwaretool ContextCapture von Bentley konnte China Water geologische Daten einfacher verarbeiten. Das Unternehmen setzte zudem Arbeitsteilungssoftware ProjectWise für die multidisziplinäre Zusammenarbeit und zur Optimierung des Datenaustauschs ein. Das Ingenieurteam digitalisierte den gesamten Vermessungsprozess, einschließlich der Erfassung und Übertragung von Felddaten, Datenspeicherung und -analyse, geologischer 3D-Modellierung sowie der Datensimulation und -analyse. Mit der Lösung ließen sich nicht nur Kosten sondern auch mehr als 50 % des Zeitaufwandes für die Vermessung einsparen, während die Datengenauigkeit um mehr als 10 % sowie die Arbeitseffizienz um mehr als 15 % verbessert werden konnten.

Durch die Einführung eines digitalen Zwillings wurde das Projektmanagement um 10 % optimiert – ein Maßstab für die Branche. Die Möglichkeiten der Digitalisierung halfen dem beteiligten Ingenieursteam dabei, seine Effizienz im Vergleich zur Verwendung traditioneller Vermessungsmethoden von mehr als zu verdoppeln. Mithilfe des Ansatzes eines digitalen Zwillings reduzierte das Bauteam die Anzahl der während des Baus erforderlichen Aushubarbeiten sowie die Auswirkungen auf die Umwelt und lieferte eine Blaupause für ähnliche Höhenprojekte in China oder anderen Regionen auf der Welt.

 

Notfallplan zur Wasserversorgung bei Dürre in Brasilien

Nach schweren Wasserkrisen in den letzten Jahren riefen über 100 Gemeinden in Brasilien den Notstand aus. Entsprechend wurde in Notzeiten Rationierungen und Versorgungsumstellungen vorgenommen. Diese latente Wasserkrise veranlasste auch die 600.000 Einwohner zählende Stadt Joinville im Südosten des Landes, Notfallpläne zu entwickeln, um die Wasserversorgung während einer Dürre aufrechtzuerhalten. Das beauftragte Projektteam suchte nach einer umfassenderen Netzwerkstudie. Mithilfe von Bentley-Anwendungen erstellten sie einen digitalen Zwilling und führten eine hydraulische Analyse des regionalen Verteilungssystems durch. Die gefundenen Ansätze helfen nun dabei, die Wasserversorgung zu optimieren und durch die Maximierung der operativen Leistung und der verbesserten Effizienz des Verteilsystems Kosten einzusparen.

Das Unternehmen Bentley hat es sich zur Aufgabe gemacht, innovative Software und Dienstleistungen für Unternehmen und Fachleute bereitzustellen, die überall auf der Welt Infrastruktur entwerfen, bauen und betreiben – und damit helfen, sowohl die globale Wirtschaft als auch die Umwelt für eine verbesserte Lebensqualität voranzubringen. Um die Verbindung des gesamten Wasserkreislaufs zu erreichen, vertrauen Ingenieurbüros auf entsprechende Softwaretools, um sowohl die Planungs- als auch die Bauphase zu beschleunigen. Nach der Inbetriebnahme können Versorgungsunternehmen das Wassersystem weiter optimieren, um Versorgungsunterbrechungen zu vermeiden, die Einhaltung von Vorschriften sicherzustellen und Risiken zu mindern. Als Partner für den Erfolg bei der Digitalisierung des Lebenszyklus von Wasserprojekten und Anlagen ebnet Bentley den Weg in die digitale Zukunft der Wasserwirtschaft.

 

Das UN-Nachhaltigkeitsziel für sauberes Wasser bis 2030

Die vorgestellten Projekte geben Hinweise darauf, wie wichtig es ist, den Zugang zu sauberem Wasser zu beschleunigen. Das Ziel Nr. 6 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung ist ein hochgesteckter universeller Aufruf zum Handeln im Rahmen der 17 Nachhaltigkeitsziele, die 2015 von der Generalversammlung der Vereinten Nationen vereinbart wurden, um bis zum Jahr 2030 eine bessere und nachhaltigere Zukunft für alle zu erreichen. Ziel 6 ist die Sicherstellung des Zugangs und des nachhaltigen Managements von Wasserressourcen und angemessene Sanitärversorgung für alle. Es umfasst sechs ergebnisorientierte Ziele, darunter sicheres und bezahlbares Trinkwasser und die Verbesserung der Gewässerqualität.

Auf globaler Ebene muss jedoch mehr getan werden. Die Zusammenarbeit etwa von Bentley und Larsen & Toubro bei der Beschleunigung der Bereitstellung der Wasserversorgung in den genannten Gemeinden Indiens macht hier erfreulicherweise gute Fortschritte. Schätzungen zufolge wird bis 2025 jedoch weltweit die Gesamtzahl der Menschen, die in wasserarmen Regionen leben, weiter steigen. Gründe hierfür sind die immer deutlicher spürbaren Folgen eines weltweiten Klimawandels mit einer steigenden Anzahl von Dürreperioden. Hinzu kommt das nach wie vor steigende Bevölkerungswachstum vor allem in Krisenregionen. In vielen Teilen der Welt wird 2025 die Situation schlechter sein als im Jahr 2015. Immer mehr Menschen werden Schwierigkeiten haben, täglich auf saubere, sichere Wasserversorgung zuzugreifen. Und bis 2050 könnte womöglich mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in wasserarmen Regionen leben, bedingt durch die Auswirkungen des Klimawandels und von Dürren, Verstädterung sowie durch Konflikte und Kriege.

Wassersicherheit und Nachhaltigkeit sind gefährdeter als wir heute vielleicht denken. Es gibt keinen Plan B für Wasserziele und ein Scheitern ist hier keine Option. Wir alle sind und müssen Teil der Lösung sein. Leistungsfähige digitale Technologien können hier helfen, manche Problemstellungen zu meistern und vorzubereiten, die richtigen Zukunftsentscheidungen auch für die Wasserversorgung zu treffen. Nachhaltigkeit bedeutet, die Art und Weise, wie wir Dinge tun, zu überdenken und sie intelligenter und transparenter zu gestalten. Die Zusammenarbeit mit Interessengruppen in einer vernetzten Umgebung digitaler Zwillinge kann uns dabei helfen, aus der Vergangenheit zu lernen, eine bessere Zukunft für alle zu schaffen.

 

Weitere Informationen

https://www.bentley.com/de