201601 12
PROGNOSE-GESTÜTZTE SANIERUNGS-PLANUNG
Abwasser im
Gespräch
30.11.2016 2
Inhalt
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
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Inhalt
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
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Sanierungsmanagement
Planungs-rahmen
Ziele StrategieSanierungs-
plan
Sanierungs-konzept
Maßnamen-programm
Jahres-vorhabenliste
Umsetzung
MonitoringAnforderungs-
änderung
Zustands-bewertung
Strategie-werkzeuge
operationelle Werkzeuge
Planungsrahmen
• Netzhydraulik / GEP
• Stadtplanungskonzepte
• Stadtentwicklungskonzepte
• Bevölkerungsentwicklung
• klimatische Veränderungen
• rechtliche Rahmenbedingungen
• …
langfristige Ziele
• Stauraumkonzept
• hydraulische Anpassung
• Substanzwerterhalt
• Gebietsabkopplung
• Systemumbau
• Gebührenverstetigung
• …
Strategien
• Funktionsbezogener Ansatz
• Substanzwertansatz
• Zustandsbasierter Ansatz
• Gebietsbezogener Ansatz
• Mehrspartenansatz
• Ereignisabhängiger Ansatz
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Sanierungsmanagement
Planungs-rahmen
Ziele StrategieSanierungs-
plan
Sanierungs-konzept
Maßnamen-programm
Jahres-vorhabenliste
Umsetzung
MonitoringAnforderungs-
änderung
Zustands-bewertung
Strategie-werkzeuge
operationelle Werkzeuge
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Sanierungsmanagement
Planungs-rahmen
Ziele StrategieSanierungs-
plan
Sanierungs-konzept
Maßnamen-programm
Jahres-vorhabenliste
Umsetzung
MonitoringAnforderungs-
änderung
Zustands-bewertung
Strategie-werkzeuge
operationelle Werkzeuge
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Sanierungsmanagement
Planungs-rahmen
Ziele StrategieSanierungs-
plan
Sanierungs-konzept
Maßnamen-programm
Jahres-vorhabenliste
Umsetzung
MonitoringAnforderungs-
änderung
Zustands-bewertung
Strategie-werkzeuge
operationelle Werkzeuge
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Sanierungsmanagement
Planungs-rahmen
Ziele StrategieSanierungs-
plan
Sanierungs-konzept
Maßnamen-programm
Jahres-vorhabenliste
Umsetzung
MonitoringAnforderungs-
änderung
Zustands-bewertung
Strategie-werkzeuge
operationelle Werkzeuge
prognosebasierte Strategiemodellierung der Gelsenwasser AG
Prognosebasierte Strategiemodellierung
Prognose Strategie
Prognose Strategie
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StrategiewerkzeugGrundlagen
Clustering
Zustandsdaten / Substanzwerte
Pro
gnos
eK
alib
rieru
ng
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Inhalt
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
Prognosebasierte Strategiemodellierung
Prognose Strategie
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StrategiewerkzeugGrundlagen
Clustering
Zustandsdaten / Substanzwerte
Pro
gnos
eK
alib
rieru
ng Strategie
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AbnutzungsvorratDIN 31501 – Instandhaltung von technischen Systemen
30.11.2016 13
SubstanzwertDefinition
Quelle: http://www.e-qua.de/fileadmin/referate/18_Saalbach_Erstellung_einer_Sanierungskonzeption_fuer_Abwasserkanaele.pdf
„Die bauliche Substanzbewertung
beschreibt den Gesamtzustand des
Objektes unter Berücksichtigung der
Schwere und Dichte der Schäden.“(DWA Leitfaden zur strategischen Sanierungsplanung von Entwässerungssystemen
außerhalb von Gebäuden)
Substanzwert (nach DWA M 143-14)
SW = WBW ( 1 – Alter / Nutzungsdauer)
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Histogramm
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Dichtefunktion
30.11.2016 16
VerteilungsfunktionF(t) = P(T <= t)
Lebensdauer der Haltung
beträgt mit 40%
Wahrscheinlichkeit weniger
als 45 Jahre.
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Verteilungsfunktion
30.11.2016 18
ÜberlebensfunktionS(t) = 1-F(t) = P(T>t)
Lebensdauer der Haltung
beträgt mit 40%
Wahrscheinlichkeit
wenigstens 55 Jahre.
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Überlebensfunktionenalias Zustandsübergangsfunktion
25%
5%
13%
22%
35%
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Plausibilität durch synthetische DatenNetwork condition simulator for benchmarking sewer deterioration models
A. Scheidegger, T. Hug, J. Rieckermann, M. Maurer; doi:10.1016/j.watres.2011.07.008
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ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung
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Unzensiert ohne Historie – empirischParameterschätzung Maximum-Likelihood mit absoluten Daten
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Unzensiert ohne Historie – Weibull
~ 30 Jahre
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Überlebensfunktionenalias Zustandsübergangsfunktion
Modellhaltung
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Unbekannte ZeitpunkteZensierte Daten
Alter
Inspektionszeitpunkt
?
?
[0,Inspektionszeitpunkt]
[Inspektionszeitpunkt, INF]
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ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung
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Zensierte Daten ohne Historie
~ 20 Jahre
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Survivorship BiasVerzerrung zugunsten der Überlebenden
30.11.2016 29
Survivorship BiasOft keine Sanierungshistorie verfügbar
InspektionszeitpunktBaujahr
ersetzt
ersetzt
ersetzt
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ZustandsübergangsfunktionenAusgangsverteilungen für Parameterschätzung
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Zensierte Daten mit HistorieParameterschätzung Maximum-Likelihood mit absoluten Daten
30.11.2016 32
Inhalt
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
2 Sanierungsplanung
3 Prognosemodell
4 Strategiemodell
1
2
3
Prognosebasierte Strategiemodellierung
Prognose Strategie
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StrategiewerkzeugGrundlagen
Clustering
Zustandsdaten / Substanzwerte
Pro
gnos
eK
alib
rieru
ng Prognose
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Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr
Ergebnisse GEP
Mehrsparten-strategie
Gebiets-bezogene Strategie
z.B.
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Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach ZK, SW, RBW
1 2 3
30.11.2016 36
Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach SW, ZK, RBW
2 1 3
30.11.2016 37
Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach RBW, SW, ZK
3 2 1
€
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Strategieanwendung in der PrognosePrioritätenliste pro Jahr – sortiert nach RBW, SW, ZK
Budgetvorgabe
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Strategieanwendung in der PrognoseJährliche Berechnung
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 …
30.11.2016 40
Strategie auf NetzebeneNichts-Tun-Strategie
-35%
30.11.2016 41
Strategie auf NetzebeneBudget-Strategie
-20%
30.11.2016 42
Strategie auf NetzebeneBudget-Strategie mit AfA-Restriktion
� Alterungsmodellierung für Kanalnetze ist ein Blick durch die Lupe –kein Blick in die Glaskugel,
� Parameterermittlung der Zustandsübergangsfunktionen ist entscheidend,
� Systematische Fehler sollten bekannt sein und beachtet werden,
� Alterungsmodelle können als Entscheidungshilfe für das (integrale) Kanalnetzmanagement eine wertvolle Hilfe sein
� Für den operationellen Betrieb sollte eine Monitoring und eine Fortschreibung der Prognosemodellierung erfolgen
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Fazit und Ausblick
VIELENDANK !
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