Eine automatisierte Methodik zur Planungsunterstützung in der Entwicklungszusammenarbeit - Generierung von Netzausbauvarianten zur Einführung einer leitungsgebundenen Wasserversorgungsinfrastruktur am Beispiel informeller Siedlungen in Subsahara-Afrika

Mosbach, Julian (2023)
Eine automatisierte Methodik zur Planungsunterstützung in der Entwicklungszusammenarbeit - Generierung von Netzausbauvarianten zur Einführung einer leitungsgebundenen Wasserversorgungsinfrastruktur am Beispiel informeller Siedlungen in Subsahara-Afrika.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00024329
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24329

Kurzbeschreibung (Abstract)

In der vorliegenden Arbeit wird eine automatisierte Methodik entwickelt, die unter Berücksichtigung der vorhandenen Siedlungsstruktur verschiedene Ausbauvarianten eines Trinkwassernetzes in informellen Siedlungen aus technischer Sicht generiert. Ziel ist es, die Planung durch automatisierte Prozesse bei der Einführung einer leitungsgebundenen Trinkwasserversorgungsstruktur zur Erreichung der Versorgungskategorien „basic access“ und „intermediate access“ nach Kriterien der WHO [1] zu unterstützen. Hierzu ist der gesamte Prozess in der Programmiersprache Python umgesetzt. Durch ein Zusammenspiel von Ansätzen der algorithmischen Geometrie, Graphentheorie, Logistik, Gebietsplanung, mathematischen Optimierung und Hydraulik können innerhalb kürzester Zeit potenzielle Haupt- und Versorgungsleitungstrassen identifiziert, verschiedene längen- und hydraulisch optimierte Wasserversorgungsnetze generiert sowie Auswirkungen auf diese durch Variation potenzieller Planungsaspekte verdeutlicht werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit große Siedlungsbereiche im Hinblick auf eine zukünftige sektorale Erschließung in kleinere Untereinheiten aufzuteilen sowie optimale Entnahmestandorte im Netz unter Berücksichtigung tatsächlicher Weglängen unter dem Kriterium einer gerechten Erreichbarkeit für die Bevölkerung festzulegen. Die Methodik ist modular aufgebaut und über eine Schnittstelle mit einem Geoinformationssystem (QGIS) gekoppelt, sodass sämtliche Schritte und Planungsentscheidungen visualisiert werden können. Die Generierung reproduzierbarer Ergebnisse trägt auf diese Weise zur Transparenz in der Entscheidungsfindung bei. Gleichzeitig besteht dadurch die Möglichkeit individuelle und ggf. nicht optimale, Planungsvorgaben in den Prozess zu integrieren, um dem Prinzip eines partizipativen Upgrading-Ansatzes zu folgen. Die Validierung anhand zweier realer Fallbeispiele aus Subsahara-Afrika zeigt, dass die Methodik flexibel auf andere Gebiete übertragbar ist und, integriert in einen umfassenden Stadtplanungsansatz, einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Lebensbedingungen der dort lebenden Bevölkerung leisten kann.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2023

Autor(en):

Mosbach, Julian

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Eine automatisierte Methodik zur Planungsunterstützung in der Entwicklungszusammenarbeit - Generierung von Netzausbauvarianten zur Einführung einer leitungsgebundenen Wasserversorgungsinfrastruktur am Beispiel informeller Siedlungen in Subsahara-Afrika

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Urban, Prof. Wilhelm ; Linke, Prof. Hans-Joachim

Publikationsjahr:

2023

Ort:

Darmstadt

Reihe:

Schriftenreihe IWAR

Band einer Reihe:

275

Kollation:

xx, 163 Seiten

Datum der mündlichen Prüfung:

26 Juni 2023

DOI:

10.26083/tuprints-00024329

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24329

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

In this work, an automated method is developed that generates different expansion variants of a drinking water supply network in informal settlements from a technical point of view, taking into account the existing settlement structure. The aim is to support the planning by automated processes in the introduction of a pipe based drinking water supply structure to achieve the supply categories "basic access" and "intermediate access" according to criteria of the WHO (World Health Organization 2020). For this purpose, the entire process is implemented in the Python programming language. Through an interaction of approaches from algorithmic geometry, graph theory, logistics, spatial planning, mathematical optimization and hydraulics, potential main and supply pipe routes can be identified within a very short time, various length- and hydraulically optimized water supply networks can be generated, and effects on these can be clarified by varying potential planning aspects. Furthermore, it is possible to divide large settlement areas into smaller sub-units with regard to a future sectoral development as well as to determine optimal withdrawal locations in the network considering actual path lengths under the criterion of a fair accessibility for the population. The methodology has a modular design and is coupled with a geographic information system (QGIS) via an interface so that all steps and planning decisions can be visualized. In this way, the generation of reproducible results contributes to transparency in the decision-making process. At the same time, it is possible to integrate individual and possibly non-optimal planning specifications into the process in order to follow the principle of a participatory upgrading approach. The validation based on two real case studies from sub-Saharan Africa shows that the methodology can be flexibly transferred to other areas and that, integrated into a comprehensive urban planning approach, it can make an important contribution to improving the living conditions of the population living there.

Englisch

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-243292

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut IWAR - Wasser- und Abfalltechnik, Umwelt- und Raumplanung
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut IWAR - Wasser- und Abfalltechnik, Umwelt- und Raumplanung > Fachgebiet Wasserversorgung und Grundwasserschutz

Hinterlegungsdatum:

04 Sep 2023 12:22

Letzte Änderung: