Optimierung der Wasserbewirtschaftung im Revier der Betriebszentrale Rothensee

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Verkehrsprojektes Deutsche Einheit Nr. 17, Ausbau der Wasserstraßenverbindung Hannover - Magdeburg - Berlin, wurde eine neue Informations- und Betriebszentrale in Rothensee bei Magdeburg errichtet. Dieser obliegt unter anderem die Verantwortung für die Wasserbewirtschaftung des Kanalabschnittes zwischen Wolfsburg und Wusterwitz bestehend aus der Osthaltung des Mittellandkanals, dem Elbe-Havel-Kanal, sowie dem Rothenseer-Verbindungskanal, der den Mittellandkanal mit dem Magdeburger Hafen und der Elbe verbindet. Hauptziel der Wasserbewirtschaftung ist die Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt. Dabei dürfen die Wasserstände in den Kanalhaltungen bestimmte eng gesetzte Ober- und Untergrenzen nicht verletzen. In Wassermangelzeiten muss dazu die Wasserversorgung über energieaufwändige Förderwege sicher gestellt werden, wohingegen in Hochwassersituationen große Wassermengen über das Kanalnetz kontrolliert abtransportiert werden müssen.

Das ISYS entwickelte in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau ein Entscheidungsunterstützungssystem (engl. Decision Support System, DSS) für die Wasserbewirtschaftung, das den Bediener in der Betriebszentrale Rothensee in seinen Handlungen unterstützt. Dadurch kann auch in schwierigen Situationen die Sicherheit der Schifffahrt gewährleistet und gleichzeitig die Energiekosten durch den Pumpbetrieb für die benötigte Wasserförderung minimiert werden. Das DSS basiert auf einem modellprädiktiven Regelungsansatz, dessen Wirksamkeit sich schon in der Betriebszentrale in Minden erfolgreich bewährt hat. Mit Hilfe eines detaillierten hydraulisch-numerischen Modells des Kanalsystems, sowie Vorhersagen relevanter Einflussgrößen wie beispielsweise der Schleusungen und des Winds, wird für einen Horizont von 48 Stunden eine optimale Pump- und Entlastungsstrategie berechnet, die einerseits sicherstellt, dass keine Pegelwerte verletzt werden, und andererseits die Betriebskosten der Pumpen minimiert.

Dieses Entscheidungsunterstützungssystem wird im Auftrag der Wasser- und Schiffahrtsamt Magdeburg in das Leitsystem der Betriebszentrale Rothensee integriert. Für die Verwaltung und Vereinheitlichung der aus unterschiedlichen Quellen stammenden Eingangsdaten für die Optimierung, wurde am ISYS ein Datawarehouse-System entwickelt. Nach Abschluss der Erprobungsphase wird das System in den Regelbetrieb gehen.

Partner

Veröffentlichungen

  • Wagenpfeil, J.; Arnold, E.; Linke, H.; Sawodny, O., "Modeling and optimized water management of inland waterway systems", Journal of Hydroinformatics, 15(2):348-365, 2013, doi: 10.2166/hydro.2012.163.
  • Wagenpfeil, J.; Arnold, E.; Sawodny, O., "State Estimation for Optimized Water Management of Inland Waterway Systems", HIC 2012 - 10th International Conference on Hydroinformatics, Hamburg, 2012.
  • Arnold, E.; Schmitt-Heiderich, P.; Wagenpfeil J.; Sawodny, O., "Modell zur operationellen Bewirtschaftung der Kanäle und Flussstauhaltungen der Betriebszentrale Magdeburg/Rothensee", BfG-Veranstaltungen 2/2012, S. 113-122, URL.
  • Wagenpfeil, J.; Arnold, E.; Sawodny, O., "Modeling and optimized water management of inland waterway systems", Control Applications (CCA), 2010 IEEE International Conference on , pp.1874-1880, 8-10 Sept. 2010, URL.

Kontakt

Dr.-Ing. Eckhard Arnold
Dipl.-Ing. Jay Wagenpfeil