Deutschland - Wissenschaftliche und technische Dienstleistungen im Ingenieurwesen - Erstellung von Flutwellenabschätzungen für Stauanlagen in NRW

Erstellung von Flutwellenabschätzungen für Stauanlagen in NRW Im Juli 2021 führten extrem ergiebige Dauerniederschläge durchsetzt mit örtlichen Starkregenereignissen zu massiven Sturzfluten und Hochwasser in Nordrhein-Westfalen und ließen die Pegelstände der Gewässer in den betroffenen Gebieten rasant ansteigen. Das Ausmaß der Niederschläge und in der Folge auch das Ausmaß der Sturzfluten und Hochwasser waren außerordentlich und in den betroffenen Regionen in dieser Höhe in den vergangenen Jahrzehnten nicht aufgetreten. Vorgehaltener Rückhalteraum in den Talsperren wurde in kurzer Zeit durch die zuströmenden Wassermassen ausgefüllt. Trotz hoher Anforderungen an Bau und Betrieb führten die Zuflüsse in ungeahnter Höhe zum unkontrollierten Überströmen der Steinbachtalsperre. Ein Totalversagen dieser Talsperre war zeitweise zu befürchten. Bereits jetzt ist mit den nicht mehr vermeidbaren Folgen des Klimawandels davon auszugehen, dass solche meteorologischen Extremereignisse zukünftig häufiger auftreten werden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr einen 10-Punkte-Arbeitsplan "Hochwasserschutz in Zeiten des Klimawandels" aufgestellt, der im Handlungsfeld 6 auch die Verbesserung der Talsperrensicherheit adressiert. Um in einem unwahrscheinlichen Fall eines Totalversagens auf einer geeigneten Grundlage Entscheidungen zu treffen, sind einheitliche, präventive Flutwellenabschätzungen erforderlich. Die bisherige Erstellung von Flutwellenabschätzungsberechnungen waren in der Vergangenheit sehr zeit- sowie kostenintensiv. Durch neue technische Möglichkeiten sowie den Einsatz von maschinellem Lernen (ML) besteht die Erwartung, dass sich die einzelnen Berechnungen deutlich beschleunigen und die Kosten reduzieren lassen. Hierzu sollen erste Erfahrungen von neuen Ansätzen gewonnen und gefördert werden sowie schnellstmöglich Ergebnisse für Flutwellenabschätzungen für die prioritären Talsperren erstellt werden. Im Sinne der Förderung von Zukunftstechnologie möchte sowohl die Landesregierung NRW als auch das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr insbesondere Ansätze mit künstlicher Intelligenz-/Machine-Learning-Berechnungselementen und Modellaufstellungen unterstützen. Deshalb richtet sich diese Ausschreibung besonders an Unternehmen, die solche Berechnungselemente und Modellaufstellungen KI-basiert anbieten können. Mit Hilfe der hier ausgeschriebenen Leistung sollen für bis zu 220 Stauanlagen Flutwellenabschätzungen (jeweils ein "worst-case" Szenario) erstellt werden, so dass in einem möglichen Versagensfall geeignetes Kartenmaterial zur Verfügung steht. Konkret handelt es sich hierbei um Stauanlagen nach der Begriffsdefinition des § 75 des Wassergesetzes für das Land Nordrhein-Westfalen (LWG NRW) Abs. 2 sowie § 76 Abs. 4 LWG. Die zu erbringende Leistung umfasst die folgenden Inhalte: Arbeitspaket 1: Erstellung von Flutwellenabschätzungen Für bis zu 220 Stauanlagen sind Flutwellenabschätzungen zu erstellen. Hierzu wird der Auftragnehmerin ein Auszug von Daten, die auf dem Stauanlagenverzeichnis NRW fußen, per E-Mail übersandt. Dieser Auszug enthält unter anderem folgende Informationen: - Name der Stauanlage - Kronenhöhe - Stauraum (bis zur Überlaufkrone). Sollte die Auftragnehmerin weitere Daten zur Berechnung der Flutwellenabschätzungen benötigen, sind diese von der Auftragnehmerin eigenständig einzuholen bzw. zu ermitteln. Hierzu ist ggf. eine eigenständige Anfrage an die datenhaltenden Stellen (z. B. LANUK oder Bezirksregierungen) zu stellen. Eine kursorische Prüfung der übersendeten Daten auf Plausibilität und Vollständigkeit obliegt hierbei der Auftragnehmerin. Die Flutwellenabschätzungen müssen die folgenden Punkte beinhalten: - Kartendarstellung der Überflutungsbereiche mit den Inhalten: - Wasserstand - Fließgeschwindigkeit - Wellenankunftszeiten - Die Flutwellenabschätzungen müssen als GIS-Layer und PDF-Dokumente vorgelegt werden. Die flächengrößte Talsperre besitzt hierbei eine Modellierungsgebietsfläche von geschätzten rd. 200 km2. Dies muss bei der zu wählenden Methodik der Berechnungen Berücksichtigung finden. Die Darstellung der einzelnen GIS-Layer und PDF-Dokumente wird in einem gesonderten Videokonferenztermin mit einer Dauer von ca. 1,5 Stunden zu Beginn des Projektes zwischen der Auftragnehmerin und dem Auftraggeber festgelegt. Die durchgeführten Berechnungen müssen den folgenden "Mindestanforderungen Flutwellenabschätzungen" entsprechen: Die tabellarische Übersicht der Mindestanforderungen sind der Leistungsbeschreibung zu entnehmen. Arbeitspaket 2: Dokumentations- und Berichtspflichten Im Rahmen der Dokumentations- und Berichtspflichten ist ein Ergebnisbericht zur Flutwellenabschätzung zu erstellen, insbesondere mit den folgenden Inhalten: - Vorgehen und Randbedingungen - Methodik - Güte der Ergebnisse Der Ergebnisbericht ist sowohl als lesbare digitale Version (z. B. PDF-Datei), als auch als editierbare digitale Version (z.B. Word-Dokument) dem Auftraggeber vorzulegen (im DIN A4-Format und in Farbe). Alle Berichte und Präsentationen sind in deutscher Sprache zu erstellen. Der Ergebnisbericht ist spätestens zum Vertragsende vorzulegen. Termine/Besprechungen Die einzelnen Arbeitspakete umfassen zudem regelmäßige Abstimmungstermine mit dem Auftraggeber. An diesen Abstimmungsterminen nehmen ggf. weitere Landesbehörden teil. Der Turnus und die Länge der Abstimmungstermine werden auf einen 2-monatigen Rhythmus und ca. 1,5 Stunden pro Termin festgelegt. Die Abstimmungstermine werden digital (als Videokonferenz) erfolgen. Die Ergebnisse der Flutwellenabschätzungen sowie der dazugehörige Ergebnisbericht müssen in einer Ergebnispräsentation mit Diskussionsteil im Rahmen von 3 Videokonferenzen zu jeweils 2 Stunden von der Auftragnehmerin präsentiert werden. Als potenzielle Adressaten sind hier politische Akteure und Institutionen als auch die Präsentation gegenüber der Öffentlichkeit / Presse zu nennen. Datenformat / Datennutzbarkeit Die gewonnenen Ergebnisse sowie die dazugehörigen Daten müssen innerhalb der Landesverwaltung, den nachgeordneten Bereichen sowie den Betreibern der Stauanlagen per E-Mail zur Verfügung gestellt werden können. Hinsichtlich der Nutzungsrechte wird auf die Ziffern 8 bis 10 der Ergänzenden Vertragsbedingungen (EVB) verwiesen.