Addressing the Complex Nature of Water Distribution Networks: Efficient Solutions from Complex Network Theory

Wasserverteilungsnetze (WVN) sind wichtige Bestandteile des städtischen Umfelds, die eine zuverlässige Versorgung der Einwohner mit sauberem Wasser gewährleisten. Diese Infrastrukturen werden in der Regel hydraulischen Analysen unterzogen, um unser Verständnis für ihre Leistungsfähigkeit zu verbessern. Dies unterstützt die Entwicklung effizienterer Strategien für Management und Betrieb. Diese Analysen beinhalten häufig hydraulische Modellierungen während der Entwurfs-, Betriebs- und Sanierungsphasen von WVNs. Herkömmliche Methoden für solche hydraulische Modellierungen sind jedoch komplex und erfordern einen hohen Rechenaufwand und detaillierte Daten. Die Netzwerktheorie (NT), ein auf mathematischen Graphen basierender Ansatz für die Analyse komplexer Netzwerke, ist eine vielversprechende Lösung für diese Herausforderungen. NT ermöglicht die Analyse großer WVNs aus der topologischen Perspektive mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand. Ein weiterer Vorteil von graphen-basierten Ansätzen liegt in den geringeren Datenanforderungen im Vergleich zur hydraulischen Modellierung. Dies kann von Vorteil sein, wenn kein hydraulisches Modell vorhanden ist oder angesichts der häufig fehlenden oder unvollständigen Daten in alternden WVNs.