Optimierter Betrieb eines Talsperrenverbundsystems mit Anpassung an den Klimawandel

Gocht, Martin

Ziel der hier vorgestellten Arbeit war, den Einfluss des Klimawandels auf den Betrieb des Talsperrenverbundsystems im Westharz mit dem Wasserhaushaltsmodell PANTA RHEI abzuschätzen. Weiterhin wurde eine Anpassung des Betriebs an die veränderte Hochwasserbelastung untersucht und ökonomisch bewertet. Die Modellierung der Vergangenheit (1971-2000) mit Beobachtungsdaten gelang sehr gut. Berechnung von Szenarien der Vergangenheit und Zukunft (2071-2100) gelang mit Daten aus WETTREG und REMO für Talsperren, deren Einzugsgebiete nicht vom Brocken beeinflusst sind. Die regionalen Klimamodelle unterschätzen wegen ihrer groben Auflösung die Niederschläge im Hochharz. Die Modellierung ergab eine Verschiebung zu nasseren Wintern und trockeneren Sommern, was eine Anpassung des Hochwasserschutzes erfordert. Ziel der Betriebsanpassung war eine konstante Hochwassergefährdung der Unterlieger bei vergrößerter Belastung der Talsperren. Sie wurde in einem Optimierungsverfahren unter Verwendung eines genetischen Algorithmus ausgeführt. Die Anpassung ist mit dem vorhandenen System technisch machbar. Die Auswirkungen der Betriebsanpassung auf Hochwasserschutz, Trinkwasser- und Energiegewinnung wurden ökonomisch bewertet. Ein möglicher Zugewinn in der Energie- und Trinkwasserproduktion durch das zukünftig größere Wasserdargebot geht durch die Anpassung des Hochwasserschutzes teilweise verloren. Insgesamt ist die Strategie wirtschaftlich, da die Betriebsanpassung zu einer Nutzen-Kosten-Relation im Bereich zwischen zwei und drei führt. Während die Betrachtung der Gefährdung eine Konstanz des Hochwasserschutzes zeigt, tritt bei der Betrachtung des Hochwasserrisikos wegen des Bevölkerungsrückgangs eine Verbesserung des Schutzes hervor. Wenn Hochwasserschutz als konstantes Risiko definiert wird, könnte auch eine Erhöhung der Gefährdung (d.h. der Abgaben) diskutiert werden. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Methodik kann bei einer Anpassung des Hochwasserschutzes an den Klimawandel den Interessenausgleich zwischen den Akteuren unterstützen.

The work presented here aimed at estimating the climate change impact on the operation of a multireservoir system in the western Harz ridges using the water balance model PANTA RHEI. Furthermore, operation adaptation to changed flood loading was investigated and appraised economically. Modelling of the past (1971-2000) based on observed data succeeded excellent. Calculation of past and future (2071-2100) scenarios with data from WETTREG and REMO was successful for reservoirs whose basins are not influenced by the Brocken. The regional climate models underestimate precipitation in the high Harz due to their coarse resolution. Modelling revealed a future shift to wetter winters and dryer summers. This necessitates an adaptation of flood protection. The objective of the operation adaptation was a constant flood hazard for downstream riparian residents despite higher flood loading of the reservoirs. It was conducted in an optimization procedure based on the application of a genetic algorithm. Adaptation is technically feasible with the existing system. The impact of the adaptation on flood protection, water supply and power generation was economically appraised. A possible gain in power generation and drinking water production due to increased future water yield is partly offset by adaptation of flood protection. Overall the strategy is economically viable as the operation adaptation results in a benefit-cost ratio between two and three. Whereas consideration of hazard shows a constant level of flood protection, consideration of flood risk reveals an increased level of protection due to population decrease. If flood protection is defined as a constant risk, an increase of hazard (viz. peak reservoir release) could be discussed. The methodology developed in this work can support the balancing of interests between stake-holders, if flood protection is adapted to climate change.

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Gocht, Martin: Optimierter Betrieb eines Talsperrenverbundsystems mit Anpassung an den Klimawandel. 2013.

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