Uncertain calibration of urban drainage models

In der Siedlungsentwässerung unterstützen numerische Simulationsmodelle Planung und Betrieb von Infrastruktureinrichtungen wie beispielsweise von Kanalisationssystemen, Kläranlagen, Infiltrations¬anlagen oder Regenwasserbehandlungsanlagen. Sie sind dabei ein geeignetes Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung wie umfangreiche Investitionsmittel am besten eingesetzt werden können. Alleine in Österreich wurden im Durchschnitt der Jahre 1993 bis 2000 jährlich ca. 780 Mio in die Abwasserentsorgung investiert.

In dieser Dissertation werden unterschiedliche Quellen von Unsicherheiten (Unsicherheiten in den Eingangsdaten, in den Kalibrierungsdaten und in der Modellstruktur) und deren Einfluss auf die Ergebnisse unterschiedlicher Modelle analysiert. Weiters werden unterschiedliche Verfahren zur Analyse von Modellunsicherheiten aus verwandten Bereichen dargestellt und gezeigt, wie diese auf Anwendungen der Siedlungsentwässerung übertragen werden können. Der Fokus liegt dabei auf Bayesschen Methoden und deren numerische Lösung mittels Markov Ketten Monte Carlo Simulation.

Es kann gezeigt werden, dass die Verfügbarkeit der Kalibrierungsdaten (räumliche Auflösung und Länge der Datenreihe) die Güte der Modellergebnisse deutlich beeinflusst. Bei zu geringer Datendichte kann ein scheinbar kalibriertes Modell seine Fähigkeit, außerhalb des Kalibrierungszeitraumes zutreffende Prognosen zu machen, völlig verlieren. Dies hängt stark mit Unsicherheiten in den Eingangsdaten hervorgerufen durch die räumliche Regenverteilung zusammen.

Abschließend wird an den Beispielen der Kanalsysteme von Innsbruck und Linz (beide Österreich) gezeigt, wie Modelle der Siedlungsentwässerung kalibriert und verwendet werden, um die Erfordernisse für die Leistungsfähigkeit von Kanälen (ÖWAV Regelblatt 11) und Mischwasserbehandlung (ÖWAV Regelblatt 19) nachzuweisen.