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RESIST – Universität Innsbruck

RESIST

Digitales Pandemie- und Krisenmanagement in der Trinkwasserversorgung

 

Das Logo von KIRAS Sicherheitsforschung

 

Das Projekt wird durch das österreichische Förderungsprogramm für Sicherheitsforschung (KIRAS) des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Raumordnung und Tourismus (BMLRT) gefördert (FO999886338).

Projektpartner:

  • Österreichische Vereinigung für das Gas- und Wasserfach (ÖVGW)
  • Stadtwerke Schwaz GmbH
  • Universität Innsbruck - Institut für Öffentliches Recht, Staats- und Verwaltungslehre
  • Universität Innsbruck Institut für Soziologie
  • Wasser Tirol - Dienstleistungs-GmbH
  • ZetaLabs IT-Service

Bearbeiter: Robert SITZENFREI, Martin OBERASCHER, Rahul SATISH

Projektdauer: 01/2022 – 12/2023

Kurzbeschreibung:

Eine zuverlässige und sichere zentrale Wasserversorgung ist ein wichtiger Stützpfeiler jeder Gesellschaft. Die Ausgangsbeschränkungen im Frühjahr 2020 stellten die Wasserversorgungsunternehmen (WVU) vor neue Herausforderungen (z.B.: markante räumliche und zeitliche Veränderung des Wasserbedarfs im Versorgungsnetz, ausgeprägte Frühjahrstrockenheit, Umstellung auf Notbetrieb, Personalmanagement und Quarantäne). Dabei fehlten besonders in kleinen und mittleren WVU (ca. 41% der Bevölkerung wird durch kleine Strukturen mit Trinkwasser versorgt) die Ressourcen, das notwendige Wissen und Personal für ein effizientes Notfallmanagement.

 

Eine Grafik die den Phasenablauf des Projektes darstellt.

 

Um auch kleine und mittlere WVU ein effizientes Krisen- und Pandemiemanagement zur ermöglichen, wird im ersten Projektabschnitt eine Umfrage über die Erfahrungen und gesetzten Maßnahmen aus dem Frühjahr 2020 unter den österreichischen WVU (insbesondere größere WVUs in städtische Strukturen haben effiziente Krisenabläufe entwickelt) durchgeführt. Die Ergebnisse werden für die Erstellung von Best-Practice Anleitungen, angepasst auf alle WVU Größen, und die Überarbeitung von bestehenden Richtlinien (z.B.: W74 - Trinkwassernotversorgung - Erfolgreiches Krisenmanagement in der Wasserversorgung) verwendet.

Die fortschreitende Digitalisierung im Bereich Siedlungswasserwirtschaft (z.B.: digitale Wasserzähler, Druck- und Qualitätssensoren) ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Systemzustände, wodurch innovative Ansätze für das Pandemie- und Krisenmanagement entwickelt werden können. Jedoch haben integrative Resilienzbetrachtungen (Digitalisierung als Krisenwerkzeug aber auch zusätzliches Gefährdungspotential durch vielfältige Zugriffspunkte) weder in der Literatur noch in der Praxis Einzug gefunden. Daher werden im zweiten Projektabschnitt systembasiert das Risiko, die Verwundbarkeit und die Resilienz der bestehenden Infrastruktur in Österreich (im Speziellen kleine und mittlere WVU), gegenüber digitalen Störfällen untersucht und die Chancen für ein effizientes Krisenmanagement durch Digitalisierung ermittelt. Neben klassischen Krisenszenarien (z.B.: Kontaminationen, cyber-physischen Angriffen) werden auch im Zuge der Pandemie neu definierte Störfälle, wie (1) Ausgangsbeschränkungen – Verbrauchsänderungen, (2) Erreger über Trinkwasser übertragbar, (3) unkoordinierte Entnahme von Trinkwasser für Vorratszwecke (ähnlich Hamsterkäufe bei Toilettenpapier) und (4) Wissensverlust durch Personalwechsel (Quarantäne, Generationswechsel), systematisch untersucht und Lösungsmöglichkeiten erarbeitet. Wesentlich dabei ist auch die Betrachtung von störfallübergreifenden Szenarien, z.B.: Ausgangsbeschränkung und cyber-physischer Angriff. Aufbauend darauf werden anschließend innovative technische, sozio-technische und digitale Ansätze für das Störfallmanagement zur Steigerung der Resilienz modellbasiert entwickelt, ihre Funktionsfähigkeit überprüft und an ausgewählten Fallstudien auf deren Tauglichkeit getestet.

Die Best-Practice Anwendungen aus Projektabschnitt 1 werden anschließend als Vorlage verwendet, um die Ergebnisse aus Projektabschnitt 2 für die Betreiber von WVU als Handbücher bzw. Leitfäden für verschiedenste Krisenszenarien aufzubereiten.

Sonstige Links:

Artikel in Journals und Konferenzen:

  • Sitzenfrei, Robert; Diao, Kegong; Butler, David (2022): Resilience of Interdependent Urban Water Systems. In: Water 14/3, No. 440. (DOI).

  • Satish, Rahul; Oberascher, Martin; Rief, Silvia; Sitzenfrei, Robert (2023): The socio-technical impacts of uncontrolled drinking water storage in households on the supply reliability. In: The 19th International Computing and Control for the water Industry Conference (CCWI). De Montfort University (Leicester).

  • Lindenthaler, Thomas; Oberascher, Martin; Satish, Rahul; Hajibabaei, Mohsen; Sitzenfrei, Robert (2023): Hybrid approach to identify critical pipes in water distribution networks. In: The 19th International Computing and Control for the water Industry Conference (CCWI). De Montfort University (Leicester). (Weblink) 

  • Satish, Rahul; Lindenthaler, Thomas; Dastgir, Aun; Hajibabaei, Mohsen; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert (2023): Graph-based method for analysis of multiple pipe failures in water distribution networks. In: EGUsphere: EGU - General Assembly 2023 - Book of Abstracts. 23–28 April 2023, Wien. Göttingen: Copernicus., EGU23-376. (DOI)

  • Sitzenfrei, Robert (2023): A Graph-Based Optimization Framework for Large Water Distribution Networks. In: Water 15/16, Nr. 2896. (DOI) 

  • Arno Khal und Arnold Autengruber (2023), Digitales Pandemie- und Krisenmanagement in der Trinkwasserversorgung. Innsbruck University press. ISBN 978-3-99106-117-5. (DOI)

  • Oberascher, Martin; Schartner, Lukas; Sitzenfrei, Robert (2023): Optimisation of Small Hydropower Units in Water Distribution Systems by Demand Forecasting. In: Water 15/22. (DOI)

  • Hajibabaei, Mohsen; Yousefi, Azadeh; Hesarkazzazi, Sina; Minaei, Amin; Jenewein, Oswald; Shahandashti, Mohsen; Sitzenfrei, Robert (2023): Resilience enhancement of water distribution networks under pipe failures: a hydraulically inspired complex network approach. In: AQUA-Water Infrastructure Ecosystems and Society 72/12, S. 2358 - 2376. (DOI)

  • Hajibabaei, M., Minaei, A., Shahandashti, M. and Sitzenfrei, R., 2024. Graph-Based Warm Solutions for Optimal Resilience Enhancement of Water Distribution Networks. Engineering Proceedings, 69(1), p.102. (DOI)

  • Satish, Rahul; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert (2024):  A graph-based exposure representation of elemental failures in alpine water distribution networks. In: EGUsphere: EGU - General Assembly 2024 - Book of Abstracts. Wien. (DOI)

  • Satish, Rahul; Hajibabaei, Mohsen; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert (2024): A hybrid graph-hydraulic approach for identifying critical elements in water distribution networks. In: Proceedings of the 3rd WDSA/CCWI Joint Conference. Ferrara: Università degli Studi di Ferrara.

  • Satish, Rahul; Hajibabaei, Mohsen; Dastgir, Aun; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert (2024): A graph-based method for identifying critical pipe failure combinations in water distribution networks. In: Water Supply. (DOI)

  • Satish, Rahul; Oberascher, Martin; Ender, Monica; Lampalzer, Thomas; Rief, Silvia; Sitzenfrei, Robert (2024): The socio-technical short-term implications of drinking water hoarding on supply reliability. In: AQUA. (DOI)

Präsentationen:

  • Vortragender: Sitzenfrei, Robert: : Forschungsprojekt „RESIST“ – Digitales Pandemie- und Krisenmanagement in der Trinkwasserversorgung. ÖVGW Symposium Wasserversorgung 2022. Wien. Datum: 04.02.2022.

  • Vortragender: Satish, Rahul; Co-Autor:innen: Lindenthaler, Thomas; Dastgir, Aun; Hajibabaei, Mohsen; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert: Graph-based method for analysis of multiple pipe failures in water distribution networks. European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2023, Wien, 27.04.2023.

  • Vortragende: Rief, Silvia;  Co-Autor:innen: Sitzenfrei, Robert, Oberascher, Martin, Ender, Monica, Satish, Rahul (2023): Digitalisierung der Trinkwasserinfrastruktur. Tagung: Infrastrukturen der Zukunft: Wie kann Technikfolgenabschätzung anstehende Transformationen begleiten? Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institut für Technikfolgenabschätzung, Wien, 5.-6. Juni 2023.

  • Vortragende: Rief, Silvia (2023): Panel organizer: Sociotechnical assemblages and practices of crisis planning and preparation: Imaginaries of infrastructure breakdown and its governance. IX Italia International Conference: Interesting Worlds to Come. Science & Technology Studies facing more-than-human challenges, Bologna 28.-30. Juni 2023.

  • Vortragende: Rief, Silvia; Co-Autor:innen: Ender, Monica, Lampalzer, Thomas (2023): How households, municipalities and water providers respond to disruptions and temporary scarcities of water provision – case examples from Austria. SCORAI-ERSCP-WUR Conference: Transforming consumption-production systems toward just and sustainable futures, Wageningen University, 5.-8. Juli 2023.

  • Vortragender: Satish, Rahul; Co-Autor:innen: Oberascher, Martin; Rief, Silvia; Sitzenfrei, Robert: The socio-technical impacts of uncontrolled drinking water storage in households on the supply reliability. 19th International Computing and Control for the Water Industry Conference (CCWI) 2023, Leicester, 06.09.2023.

  • Vortragender: Oberascher, Martin; Co-Autor:innen: Lindenthaler, Thomas; Oberascher, Martin; Satish, Rahul; Hajibabaei, Mohsen; Sitzenfrei, Robert: Hybrid approach to identify critical pipes in water distribution networks. 19th International Computing and Control for the Water Industry Conference (CCWI) 2023, Leicester, 07.09.2023.

  • Vortragende: Ender, Monica; Co-Autor:innen: Rief, Silvia, Lampalzer, Thomas, Sitzenfrei, Robert, Oberascher, Martin, Satish, Rahul (2023): Digitalisation in Drinking Water Supply. Konferenz: International Digitalisation Security Forum, IDSF 2023, “(De-)Centralisation of Digital Infrastructures”, Wien, 19.-21. Sept. 2023.

  • Vortragender: Satish, Rahul;  Co-Autor:innen: Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert (2024):  A graph-based exposure representation of elemental failures in alpine water distribution networks.European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2024, Wien, 16.04.2024

  • Vortragender: Satish, Rahul; Co-AutorInnen: Hajibabaei, Mohsen; Oberascher, Martin; Sitzenfrei, Robert: A hybrid graph-hydraulic approach for identifying critical elements in water distribution networks. 3rd International Joint Conference on Water Distribution Systems Analysis & Computing and Control for the Water Industry (WDSA CCWI 2024), Ferrara, 02.07.2024. 

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