Viele Singapurer haben die Erfahrung gemacht, dass es auf der Schnellstraße an einer Stelle sonnig sein kann – und plötzlich fängt es so stark an zu regnen, dass es schwierig ist, die Fahrbahnmarkierungen oder das vorausfahrende Auto zu sehen. Doch ein paar Minuten später hört der Regen wieder ganz auf.

Für die Nationale Wasserbehörde Singapurs (PUB), die für die Sicherstellung einer nachhaltigen und effizienten Wasserversorgung in Singapur zuständig ist, hat die hohe Variabilität der Niederschläge, die eine Vorhersage erschwert, weiterreichende Auswirkungen, beispielsweise auf das Hochwassermanagement.

PUB hat diese Herausforderung gemeistert, indem es sich digitalen Lösungen zugewandt hat. Die Frage, wie Wasserversorgungsunternehmen wie die PUB ihre Kunden auch in Zukunft genauso gut, wenn nicht sogar besser, bedienen können, ist angesichts der steigenden Erwartungen der Öffentlichkeit und der durch den Klimawandel verursachten Unsicherheiten sowie der Notwendigkeit, mit Personal- und Ressourcenknappheit umzugehen, in der Tat ein aktuelles Thema.

Im Hinblick auf das Hochwassermanagement und die unregelmäßigen Niederschlagsmuster in Singapur hat die PUB in Radartechnologien investiert und sechs X-Band-Radare – die Niederschläge in einem Radius von bis zu 30 km überwachen können – im Norden, Osten und Westen Singapurs installiert.

Diese speisen Daten in ein Niederschlagsvorhersagemodell ein, das die Bewegung, das Wachstum und den Zerfall von Regenwolken vorhersagt und 30-minütige Prognosen erstellt. Mit dem Wissen, wo starker Regen zu erwarten ist, kann die PUB ihre mobilen Einsatzkräfte rechtzeitig in Gebiete mit hohem Hochwasserrisiko entsenden. Dadurch wird die Reisezeit verkürzt und es können Maßnahmen zum Hochwassermanagement ergriffen werden. Dazu gehören die Regelung des Verkehrs, der Einsatz tragbarer Hochwasserschutzwände und die Ableitung von Hochwasser von den Gehwegen, um die Sicherheit von Verkehrsteilnehmern und Fußgängern zu gewährleisten. Um die Genauigkeit der Niederschlagsvorhersagen weiter zu verbessern, soll das Niederschlagsüberwachungs- und -vorhersagesystem der PUB mit maschinellem Lernen erweitert werden, um die Leistung des Modells bei jedem Regenereignis zu verbessern. Wie nutzt die PUB die Digitalisierung sonst noch für das Wassermanagement in Singapur?

SENSORIK, DATENGESTÜTZTE ENTSCHEIDUNGEN

Für einen effizienten Einsatz ist es von zentraler Bedeutung zu wissen, was am Boden passiert und wie sich die Ressourcen verhalten. Um dies zu erreichen, setzt die PUB auf eine verbesserte Bodenerfassung. Eine große Anzahl an Sensoren vor Ort und in der gesamten Infrastruktur sammelt Daten über den Niederschlag, z. B. mit Regenmessern und X-Band-Radaren. Andere Daten, die gesammelt werden, umfassen die Wasserqualität in Seen und anderen Gewässern, Versorgungsreservoirs, Rohrleitungsnetzen und Anlagenprozessen; Wasserstände in Wasserstraßen, Stauseen und im Meer sowie der Zustand der mechanischen und elektrischen Anlagen der PUB. Während traditionell viele der Sensoren an festen Positionen angebracht sind, hat die PUB begonnen, auch Sensoren einzusetzen, die an Drohnen oder Wasserrobotern, wie z. B. Roboterschwänen, installiert sind. Diese “Schwäne” überwachen die Wasserqualität in Echtzeit. Sie sind so gestaltet, dass sie wie echte Schwäne aussehen, und können selbständig entlegene Orte aufsuchen. Die PUB hat auch damit begonnen, kleine Sensoren einzusetzen, die sich durch das Leitungsnetz bewegen können, um Daten zur Überwachung des Inneren der unterirdischen Leitungen zu sammeln. Dank all dieser Daten weiß die PUB, was vor sich geht, und kann schnell reagieren, wenn Anomalien festgestellt oder Schwellenwerte überschritten werden.

Nun, da all diese Daten gesammelt sind, kann deren Analyse zu Erkenntnissen führen, um die Planung und den Betrieb zu verbessern. Auch hier haben Fortschritte in der Technologie es möglich gemacht, große Datenmengen in relativ kurzer Zeit zu analysieren, Vorhersagen darüber zu treffen, was passieren könnte, wenn bestimmte Maßnahmen ergriffen werden, und sogar die beste Vorgehensweise zu empfehlen. In dieser Hinsicht hat die PUB viel getan und arbeitet weiterhin an der Erforschung und Umsetzung von Lösungen zur Verbesserung ihrer Abläufe.

HARTES DURCHGREIFEN BEI LECKS

In einem Land mit Wasserknappheit ist jeder Tropfen Wasser wichtig und sollte nicht verloren gehen oder verschwendet werden. Im Laufe der Jahre hat die PUB verschiedene Lösungen eingeführt, um die Erkennung von Lecks zu verbessern, so dass vorbeugende Maßnahmen zur Reparatur der Rohre ergriffen und weitere Wasserverluste verhindert werden können. Dazu gehört die Installation von Druck- und Akustiksensoren in den Wasserversorgungsleitungen, deren Daten von einem zentralen System analysiert werden, um die Leckstellen innerhalb von 3 m zu lokalisieren. Das System ermöglicht es den PUB-Mitarbeitern auch, Einsätze zu simulieren, um sicherzustellen, dass die Wasserverbraucher nicht beeinträchtigt werden.

Die Leck-Suchteams der PUB haben vor kurzem auch Smartphone-Sensoren eingesetzt, um Lecks in kleineren Rohren aufzuspüren, und sie werden Inline-Rohrinspektionsgeräte verwenden, um Risse oder Anomalien in den Rohrleitungen zu erkennen. Diese Technologien haben sich als effektiver erwiesen als die herkömmliche Methode der Abhörstöcke, die sich auf das Gehör und die Erfahrung des Anwenders stützen und daher weniger genau sind.

In diesem Jahr hat die PUB ein Projekt zur Installation von 300.000 intelligenten Wasserzählern in Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäuden in Angriff genommen. Es ergänzt und verbessert die Möglichkeiten der PUB zur frühzeitigen Erkennung von Lecks im Wasserversorgungsnetz und in den Räumlichkeiten der Kunden. Herkömmliche Wasserzähler in Singapur werden alle zwei Monate manuell abgelesen, während die intelligenten Wasserzähler die Zählerstände mehrmals täglich erfassen und automatisch an die Systeme der PUB übermitteln. Auf diese Weise kann die PUB einen ungewöhnlichen Wasserverbrauch viel schneller feststellen, und die Kunden können dann benachrichtigt werden und Maßnahmen ergreifen, um das Problem zu beheben und etwas Geld zu sparen. Indem diese Daten in die Hände der Kunden gelegt werden, können sie intelligentere Entscheidungen über ihren Wasserverbrauch treffen, von kürzerem Duschen bis zum Abstellen des Wasserhahns beim Zähneputzen oder dem Waschen nur bei voller Ladung.

In früheren Versuchen meldeten die Haushalte eine durchschnittliche Wassereinsparung von 5 %, die auf die frühzeitige Erkennung von Lecks und die Änderung ihrer Wassergewohnheiten zurückzuführen ist. Zusammen mit anderen Maßnahmen und Programmen hofft die PUB, den Wasserverbrauch der Haushalte bis 2030 von derzeit 158 Litern pro Person und Tag auf 130 Liter pro Person und Tag zu senken.

AUCH DER EINZELNE SPIELT EINE ROLLE

Der heutige Ansatz ist weit entfernt von dem aus dem Jahr 1965, als Singapur unabhängig wurde und seine städtische Wasserwirtschaft vielen Städten in Entwicklungsländern ähnelte. Doch unter dem damaligen Premierminister Lee Kuan Yew machte Singapur enorme Fortschritte in der städtischen Wasser- und Abwasserwirtschaft. Innerhalb von 25 Jahren wurde das Land um seine Wasserwirtschaft von der ganzen Welt beneidet. Die Republik reduzierte ihre überschwemmungsgefährdeten Gebiete von mehr als 3.000 ha in den 1970er Jahren auf 28 ha im Jahr 2020.

Im Jahr 2018 stellte die Regierung von Singapur ihren Digital Government Blueprint vor, bei dem Daten und Technologien genutzt werden, um digital souveräne und qualifizierte Arbeitskräfte und Dienstleistungen aufzubauen, die einfach zu nutzen, zuverlässig und relevant sind. Im selben Jahr stellte die PUB ihre Smart PUB Roadmap vor, die den Plan der PUB zur Nutzung digitaler Lösungen und intelligenter Technologien wie das industrielle Internet der Dinge, Robotik und autonome Systeme, Daten und künstliche Intelligenz zur Stärkung der betrieblichen Widerstandsfähigkeit, Produktivität, Sicherheit und Gefahrenabwehr umreißt.

Weitere Pluspunkte waren die verbesserte Effizienz und die kürzeren Reaktionszeiten bei Zwischenfällen. Doch während die Regierung und die PUB ihren Beitrag leisten, muss jeder Einzelne seinen Teil dazu beitragen, dass jeder Tropfen zählt und die wertvollen Wasserressourcen geschützt werden. Dazu gehört nicht nur ein kluger und verantwortungsvoller Umgang mit Wasser, sondern auch der Schutz der Wassereinzugsgebiete, indem man sie sauber hält, sowie Vorfälle – wie Überschwemmungen, Verschmutzung und illegale Fischerei – an die PUB melden. Ja, auch dafür gibt es eine App.

This article was published by WATER SCIENCE POLICY, May 18, 2022.