Stochastic Generation of Urban Water Systems for Case Study Analysis

Fallstudien stellen ein bewährtes Instrument in der Forschung dar, um Probleme und Interaktionen von Prozessen zu identifizieren. Die Forschung an städtischer Wasserinfrastruktur ist stark gekoppelt an solche Fallstudien. Jedoch kann der Zeitaufwand für das Erstellen eines Simulationsmodells eines Wasserversorgungs- oder eines Siedlungsentwässerungssystems einer mittelgroßen Stadt (in etwa 150,000 Einwohner) mit mehreren Mannmonaten veranschlagt werden. Gerade für Forschungszwecke steht dadurch nur eine beschränkte Anzahl von Fallstudien zur Verfügung und die gewonnenen Resultatesind daher sehr fallspezifisch und können kaum auf andere Randbedingungen übertragen oder allgemein gültige Zusammenhänge abgeleitet werden.Bereits Mitte der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts wurden synthetische oder halbsynthetische Fallstudien erstellt mit dem Zweck die Anwendbarkeit von neuen Ansätzen darzustellen, beziehungsweise um die möglichen Auswirkungen der untersuchten Sachverhalte aufzuzeigen. Des Weiteren wurde versucht mitsystematisch erstellten, jedoch sehr vereinfachten Fallstudien, fallunspezifische Resultate zu erhalten. Gerade in den letzten Jahren wurden Werkzeuge zur computerbasierten, stochastischen Generierung von einfachen Fallstudien mit unterschiedlichen Charakteristiken entwickelt. Jedoch werden in diesenkonzeptionellen Fallstudien wichtige Elemente und Zusammenhänge vernachlässigt.Das Ziel dieser Dissertation ist es neue Werkzeuge zur stochastischen Generierung von komplexen Fallstudien städtischer Wasserinfrastruktur zu entwickeln. Im Zuge dieser Arbeit werden Fallstudien für Wasserversorgungs-, Siedlungsentwässerungssysteme und Wärmelastpläne für geothermischeGrundwassernutzung für weitere Untersuchungen stochastisch generiert. Des Weiteren werden Vergleiche mit realen Fallstudien aufgezeigt, um die Güte der entwickelten Werkzeuge zu demonstrieren. Mittels Schnittstellen zu bewährten Modellierungswerkzeugen wird die Leistungsfähigkeit dieser Systemeanschließend untersucht und dies ermöglicht auch ein einfaches Einbinden dieser Vielzahl von generierten Fallstudien in anschließende, weitere Untersuchungen.