Aktualisierung und Erweiterung des Optimierungsmodells für die operationelle Bewirtschaftung der Eder- und Diemeltalsperre

Die Eder- und Diemeltalsperre sind die beiden einzigen Talsperren im Eigentum des Bundes und werden von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) bewirtschaftet. Beide Talsperren dienen der Niedrigwasseraufhöhung der Oberweser, dem Hochwasserschutz und der Energiegewinnung. Hinzukommen weitere Nutzungsarten wie die Berufs- und Sportfischerei, der Wassersport, die Fahrgastschifffahrt und weitere mit dem Tourismus und der Freizeitgestaltung in Verbindung stehende Aktivitäten. Somit stehen sich eine Vielzahl von teilweise konkurrierenden Nutzerinteressen gegenüber, die bei der Bewirtschaftung der Talsperre Berücksichtigung finden müssen (Oppermann and Richter 2004). Vor diesem Hintergrund betreibt das für die Bewirtschaftung von Eder- und Diemeltalsperre zuständige Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt (WSA) Weser am Standort Hann. Münden seit 2012 zur Unterstützung seiner Arbeiten ein operationelles Vorhersagesystem mit eingebettetem Betriebsmodell, das von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) erstellt wurde (Hohenrainer et al. 2012). Die BfG unterstützt und begleitet darüber hinaus fachlich die Arbeiten des WSA. Um die Vielzahl der für die Talsperrenbewirtschaftung zu berücksichtigen Rahmenbedingungen, die sich dynamisch verändern, abzubilden und daraus die für die jeweiligen Folgetage unter verschiedenen Gesichtspunkten bestmögliche Talsperrenabgabe zu ermitteln, wurde 2016 zusätzlich ein Optimierungsmodell entwickelt und in Betrieb genommen (Universität Kassel 2016a, Universität Kassel 2016b; Rötz et al. 2016). Ausgehend von diesem Optimierungsmodell für die Bewirtschaftung der Edertalsperre soll in fachlicher wie technischer Hinsicht eine Aktualisierung und Weiterentwicklung des Modell- / Vorhersagesystems erfolgen. Dabei liegt der Fokus auf dem Baustein der modellgestützten Optimierung inkl. des erforderlichen Fließgewässermodells sowie der Einbindung in das bestehende Delft-FEWS Vorhersagesystem (Werner et al, 2013). Die weiteren Modellkomponenten des Vorhersagesystems (z. B. Wasserhaushaltsmodell) sind nicht Gegenstand der im Weiteren beschriebenen Leistungen. Der Hauptaspekt besteht in einer Verbesserung und Erweiterung der fachlichen Einsatzmöglichkeiten des bestehenden Werkzeugs zur Unterstützung der Talsperrenbewirtschaftung durch u. a. Erweiterung des Fließgewässer- und Optimierungsmodells auf die gesamte Oberweser, Einbeziehung der Diemeltalsperre, Optimierung auf mehrere Pegel etc. für den Praxisbetrieb. Dabei gilt es neben deterministischen auch Ensemble basierte Abflussvorhersagen nutzbar zu machen, um die inhärente Vorhersageunsicherheit in der modellbasierten Entscheidungsunterstützung auf verschiedenen Zeitskalen berücksichtigen zu können. Bis dato liegt der berücksichtigte Vorhersagezeitraum für das Optimierungsmodell bei maximal 7 Tagen, so dass sowohl auf dieser Zeitskala wie auch für darüber hinausgehende Optimierungen der Unsicherheitsaspekt zu berücksichtigen ist. Ziel der Gesamtleistungen ist es durch das Aufgreifen fachlicher wie technischer Neuerungen, das bestehende Optimierungswerkzeug zur Unterstützung der operationellen Talsperrenbewirtschaftung der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung im Wesergebiet nachhaltig zu verbessern. Zudem soll die Übertragbarkeit auf anderweitige Bewirtschaftungsaufgaben der WSV demonstriert werden.