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Aktualisierung und Erweiterung des Optimierungsmodells für die operationelle Bewirtschaftung der Eder- und Diemeltalsperre

M2/Z3/162.02/020/086

IT-Dienste: Beratung, Software-Entwicklung, Internet und Hilfestellung (72000000)

Dienstleistungen

Die Eder- und Diemeltalsperre sind die beiden einzigen Talsperren im Eigentum des Bundes und werden von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) bewirtschaftet. Beide Talsperren dienen der Niedrigwasseraufhöhung der Oberweser, dem Hochwasserschutz und der Energiegewinnung. Hinzukommen weitere Nutzungsarten wie die Berufs- und Sportfischerei, der Wassersport, die Fahrgastschifffahrt und weitere mit dem Tourismus und der Freizeitgestaltung in Verbindung stehende Aktivitäten. Somit stehen sich eine Vielzahl von teilweise konkurrierenden Nutzerinteressen gegenüber, die bei der Bewirtschaftung der Talsperre Berücksichtigung finden müssen (Oppermann and Richter 2004).

Vor diesem Hintergrund betreibt das für die Bewirtschaftung von Eder- und Diemeltalsperre zuständige Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt (WSA) Weser am Standort Hann. Münden seit 2012 zur Unterstützung seiner Arbeiten ein operationelles Vorhersagesystem mit eingebettetem Betriebsmodell, das von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) erstellt wurde (Hohenrainer et al. 2012). Die BfG unterstützt und begleitet darüber hinaus fachlich die Arbeiten des WSA. Um die Vielzahl der für die Talsperrenbewirtschaftung zu berücksichtigen Rahmenbedingungen, die sich dynamisch verändern, abzubilden und daraus die für die jeweiligen Folgetage unter verschiedenen Gesichtspunkten bestmögliche Talsperrenabgabe zu ermitteln, wurde 2016 zusätzlich ein Optimierungsmodell entwickelt und in Betrieb genommen (Universität Kassel 2016a, Universität Kassel 2016b; Rötz et al. 2016). Ausgehend von diesem Optimierungsmodell für die Bewirtschaftung der Edertalsperre soll in fachlicher wie technischer Hinsicht eine Aktualisierung und Weiterentwicklung des Modell- / Vorhersagesystems erfolgen. Dabei liegt der Fokus auf dem Baustein der modellgestützten Optimierung inkl. des erforderlichen Fließgewässermodells sowie der Einbindung in das bestehende Delft-FEWS Vorhersagesystem (Werner et al, 2013). Die weiteren Modellkomponenten des Vorhersagesystems (z. B. Wasserhaushaltsmodell) sind nicht Gegenstand der im Weiteren beschriebenen Leistungen.

Der Hauptaspekt besteht in einer Verbesserung und Erweiterung der fachlichen Einsatzmöglichkeiten des bestehenden Werkzeugs zur Unterstützung der Talsperrenbewirtschaftung durch u. a. Erweiterung des Fließgewässer- und Optimierungsmodells auf die gesamte Oberweser, Einbeziehung der Diemeltalsperre, Optimierung auf mehrere Pegel etc. für den Praxisbetrieb. Dabei gilt es neben deterministischen auch Ensemble basierte Abflussvorhersagen nutzbar zu machen, um die inhärente Vorhersageunsicherheit in der modellbasierten Entscheidungsunterstützung auf verschiedenen Zeitskalen berücksichtigen zu können. Bis dato liegt der berücksichtigte Vorhersagezeitraum für das Optimierungsmodell bei maximal 7 Tagen, so dass sowohl auf dieser Zeitskala wie auch für darüber hinausgehende Optimierungen der Unsicherheitsaspekt zu berücksichtigen ist.

Ziel der Gesamtleistungen ist es durch das Aufgreifen fachlicher wie technischer Neuerungen, das bestehende Optimierungswerkzeug zur Unterstützung der operationellen Talsperrenbewirtschaftung der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung im Wesergebiet nachhaltig zu verbessern. Zudem soll die Übertragbarkeit auf anderweitige Bewirtschaftungsaufgaben der WSV demonstriert werden.

Koblenz, Kreisfreie Stadt (DEB11)

Kiel, Kreisfreie Stadt (DEF02)

Dithmarschen (DEF05)

Göttingen (DE91C)

Hannover (DE92)

Koblenz

1: Überführung des bestehenden Optimierungsmodells auf RTC-Tools 2 und Erweiterung für die gesamte Oberweser

Das an das operationelle Vorhersagesystem gekoppelte Optimierungsmodell zur Talsperrenbewirtschaftung des WSA in Hann. Münden soll auf die gesamte Oberweser bis zum Pegel Petershagen unter Einbeziehung der Diemeltalsperre erweitert werden. In technischer Hinsicht ist hierbei zudem der Wechsel auf RTC-Tools 2 zu vollziehen, um neue Optionen nutzen und auch zukünftig von Weiterentwicklungen des Softwarewerkzeugs profitieren zu können.

2: Integration von Ensemble-Vorhersagen

Die Nutzung Ensemble-basierter Vorhersagen entspricht seit mehreren Jahren dem Stand der Technik und soll zukünftig auch bei der Entscheidungsunterstützung zur Talsperrenbewirtschaftung im Wesergebiet Berücksichtigung finden. RTC-Tools 2 bietet bereits methodische Ansätze, um Ensemble-Vorhersagen bei der modellgestützten Optimierung zu berücksichtigen. Die Möglichkeiten und Grenzen dieser Methoden sind systematisch zu untersuchen. Im Zuge der Entwicklung stellt der AG Ensemble-Vorhersagen des Abflusses für die Rand- und Seitenzuflüsse des modellierten Gewässersystems bereit.

3: Übertragung auf den Nord-Ostsee-Kanal

Die BfG hat im Auftrag der WSV ein Vorhersagesystem für den Nord-Ostsee-Kanal (NOK) auf Basis von Delft-FEWS erstellt, welches sich aktuell im operationellen Testbetrieb befindet und 4 x täglich Vorhersagen des Kanalwasserstands für die nächsten 120 Stunden erstellt. Ziel des Vorhersagesystems ist die operationelle Unterstützung der Kanalentwässerung, welche an beiden Kanalseiten ausschließlich im Freigefälle erfolgen kann. Die Außenwasserstände (Tideelbe, Kieler Bucht) sind Gezeiten beeinflusst. Der NOK besitzt eine Vielzahl kleinerer Zuflüsse, deren Wassereintrag über ein Wasserhaushaltsmodell erfasst und vereinfacht an zwei Punkten an das Kanalmodell (1D HN-Modell) übergeben wird. Für jede Vorhersage werden derzeit 5 verschiedene Entwässerungsvarianten des Kanals (keine Entwässerung, volle Entwässerungskapazität, reduzierte Entwässerungskapazität von 25 %, 50 %, 75 %) betrachtet und ihr voraussichtlicher Einfluss auf die zukünftige Entwicklung der Kanalwasserstände wird modellgestützt ermittelt. Vorrangiges Ziel der Nutzer des Vorhersagesystems ist es, auf der Grundlage der Vorhersage die Kanalentwässerung für die jeweils nächsten Tidezyklen möglichst optimal zu gestalten, so dass die Wasserstände im Kanal die zulässigen minimalen / maximalen Grenzwasserstände nicht unter- bzw. überschreiten und Wasserstandsschwankungen möglichst minimiert werden. Die Möglichkeiten des Einsatzes modellgestützter Optimierungsalgorithmen soll vor diesem Hintergrund für das NOK-System demonstriert, mit den Nutzern vor Ort diskutiert und in einem Feinkonzept dokumentiert / spezifiziert werden.

4: Dokumentation, Berichte, Qualitätssicherung

5: Projektbesprechungen, Ergebnispräsentationen

Die ausführliche Beschreibung der Leistungen entnehmen sie bitte der Leistungsbeschreibung

Laufzeit in Monaten:30

3

5

Die Auswahl der Bewerber, die zur Angebotsabgabe aufgefordert werden, erfolgt anhand der unter Abschnitt III.1 benannten Kriterien

nein

nein

1) Erforderliche Angaben zur Eignung (siehe Eigenerklärung zur Eignung):

- Angaben zur Eintragung in das Berufsregister

- Erklärung, dass sich das Unternehmen bei der Berufsgenossenschaft angemeldet hat

- Nachweise über die berufliche Befähigung des Bewerbers (Gewerbeanmeldung, Handelsregisterauszug)

- Eigenerklärung über zwingende und fakultative Ausschlussgründe nach § 123 und § 124 GWB (im Vordruck Eigenerklärung zur Eignung enthalten)

Erforderliche Angaben zur Eignung (siehe Eigenerklärung zur Eignung):

- Erklärung, dass eine Berufshaftpflichtversicherung / eine Betriebshaftpflichtversicherung in Höhe von jeweils mindestens 1.500.000,00 €

für Personen und sonstige Schäden nachgewiesen bzw. im Auftragsfall vor Zuschlagserteilung abgeschlossen wird.

- Erklärung über den Gesamtumsatz in den letzten drei abgeschlossenen Geschäftsjahren, sofern entsprechende Angaben verfügbar sind

- Erklärung über den Gesamtumsatz in den letzten drei abgeschlossenen Geschäftsjahren über den konkreten, in der Bekanntmachung definierten

Tätigkeitsbereich des Auftrags, sofern entsprechende Angaben verfügbar sind

1) Kriterien für die Auswahl der Bewerber, die zur Angebotsabgabe aufgefordert werden:

Referenzen:

Angabe von Referenzleistungen der letzten 6 Jahre in den Bereichen:

- Aufbau und Anwendung von Modellen mit RTC-Tools

- Multikriterielle Optimierung von Speichersteuerungen

- Aufbau und Anwendung von Vorhersagesystemen mit Delft-FEWS

Anzugeben ist die Art der erbrachten Leistung, der Leistungszeitraum, der Auftraggeber und der Leistungsumfang.

Die Auflistung vergleichbarer Leistungen dient der Abschätzung der Leistungsfähigkeit und Erfahrung des Bewerbers im relevanten Aufgabenbereich. Anhand der Referenzen besteht die Möglichkeit, weitere Auskünfte einzuholen. Mit dem zugehörigen Auftragswert kann der Umfang der Leistung eingeschätzt und beurteilt werden, ob der Bewerber bereits Aufträge in der vorgesehenen Größenordnung erfolgreich durchgeführt hat.

Ausschluss = keine nachgewiesenen Referenzen in einem der drei genannten Bereiche anhand von Referenzprojekten der letzten 6 Jahre

0 = Keine Referenzen = Ausschluss

1 = teilweise nachgewiesen (1 der 3 Anforderungsbereiche)

2 = gut nachgewiesen (2 der 3 Anforderungsbereiche)

3 = umfassend nachgewiesen (3 der 3 Anforderungsbereiche)

2) Darüber hinaus erforderliche Angaben zur Eignung (siehe Eigenerklärung zur Eignung):

Angabe der technischen Fachkräfte oder der technischen Stellen, die im Zusammenhang mit der Leistungserbringung eingesetzt werden sollen, unabhängig davon, ob diese dem Unternehmen angehören oder nicht, und zwar insbesondere derjenigen, die mit der Qualitätskontrolle beauftragt sind.

Studien- und Ausbildungsnachweise sowie Bescheinigungen über die Erlaubnis zur Berufsausübung für die Inhaberin, den Inhaber oder die Führungskräfte des Unternehmens

Erklärung, aus der die durchschnittliche jährliche Beschäftigtenzahl des Unternehmens und die Zahl seiner Führungskräfte in den letzten drei Jahren ersichtlich ist

1) Kriterien für die Auswahl der Bewerber, die zur Angebotsabgabe aufgefordert werden:

Von der vorgesehenen Projektleitung wird zur Erfüllung der geforderten Leistungen ein ingenieur- oder naturwissenschaftlicher (Fach-) Hochschulabschluss oder eine diesen nationalen Abschlüssen vergleichbare Berufsausbildung erwartet.

Der Nachweis ist durch Vorlage der entsprechenden Urkunden mit der Abgabe des Teilnahmeantrags zu erbringen.

Verpflichtung zur Angabe der Namen und beruflichen Qualifikationen der Personen, die für die Ausführung des Auftrags verantwortlich sind

Verhandlungsverfahren

ja

13.04.2021

10:00

• Deutsch (DE)

3 (ab dem Schlusstermin für den Eingang der Angebote)