Verbundprojekt InSchuKa4.0: Kombinierter Infrastruktur- und Umwelt-Schutz durch KI-basierte Kanalnetzbewirtschaftung : Fördermaßnahme: Wasser-Extremereignisse

Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderte Verbundforschungsvorhaben InSchuKa4.0 zielte auf die Entwicklung und Erprobung eines KI-basierten Ansatzes zur dynamischen Kanalnetzbewirtschaftung unter den Bedingungen zunehmender Wetterextremereignisse ab. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie bestehende Mischwasserkanalnetze durch intelligente Steuerung, gezielte technische Nachrüstung und die systematische Nutzung vorhandener Daten leistungsfähiger und resilienter betrieben werden können, ohne vorrangig auf kostenintensive bauliche Erweiterungen angewiesen zu sein. Am Beispiel des Kanalnetzes der Stadt Jena wurden hydrodynamische Simulationen, Echtzeitmessdaten, Wetterprognosen sowie betriebliches Erfahrungswissen in einem fallbasierten Entscheidungsansatz auf Basis von Case-Based Reasoning zusammengeführt. Ergänzend wurden modifizierte Spülschütze entwickelt und im Pilotabschnitt an den Bauwerken RÜ 09 und RÜ 13 umgesetzt, um vorhandene Stauraumvolumina gezielt zu aktivieren, Mischwasserabschläge zu reduzieren und bedarfsgerechte Spülprozesse zur Verringerung von Ablagerungen zu ermöglichen. Die im Projekt entwickelten Methoden, technischen Komponenten und Softwareansätze wurden unter realen Betriebsbedingungen erprobt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, betrieblichen Umsetzbarkeit und Übertragbarkeit bewertet. Darüber hinaus wurden Anforderungen, Akzeptanzfaktoren und Hemmnisse für den Einsatz datenbasierter und KI-gestützter Steuerungssysteme in der kommunalen Wasserwirtschaft untersucht. Das Vorhaben liefert damit einen Beitrag zur Weiterentwicklung bestehender Kanalnetze hin zu adaptiven, ressourceneffizienten und nachvollziehbar steuerbaren Infrastruktursystemen zum Schutz von Umwelt, Gewässern und urbaner Infrastruktur.