Autor: Franz Friedl

Haupt- und Zubringerleitungen bilden die Struktur der übergeordneten Trinkwassernetze und sind damit das Rückgrat der öffentlichen Trinkwasserversorgung. Spektakuläre Schadensfälle auf diesen übergeordneten Trinkwasserleitungen stellen ein allgegenwärtiges Problem dar und verursachen im Regelfall enorme Schadenskonsequenzen und folglich großes mediales Aufsehen. Die auftretenden Schadenskonsequenzen werden maßgebend von den vorhandenen Schadensarten an den Haupt- und Zubringerleitungen bestimmt. Aufgrund der hohen Versorgungswichtigkeit und Schadenskonsequenzen werden für übergeordnete Trinkwassernetze Instandhaltungsstrategien bezüglich einer Schadensfrüherkennung und Schadensvermeidung angestrebt. Dabei wird mit Hilfe einer Risikobewertung eine Priorisierung der Einzelleitungsabschnitte hinsichtlich einer Entscheidung bezüglich intensivierter Wartung, direkter innerer Inspektion zur Leckagedetektion und Materialzustandsanalyse und Sanierung oder Erneuerung durchgeführt. Die Grundlage dieser Risikobetrachtung beruht auf der Ermittlung der Auftrittswahrscheinlichkeit von bestimmten Schadensarten und der damit verbundenen Schadenskonsequenzen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden beispielhaft für zwei großstädtische mitteleuropäische Haupt- und Zubringerleitungsnetze die einzelleitungsbezogenen Auftrittswahrscheinlichkeiten von spezifischen Schadensarten, wie „Schaden allgemein“, „Rundriss/Längsriss/Scherbenbruch“, „Korrosionsloch“ und „Verbindung undicht“ modelliert. Dafür wurden unterschiedlichste mathematische und statistische Modelle kritisch analysiert und auf die zwei übergeordneten Trinkwassernetze angewendet. Als Grundlage der Modellierung wurden Informationen betreffend Leitungsstammdaten, Einflussvariablen der Umgebungsbedingungen und diverser Belastungen und die Kenntnis des Leitungszustandes mittels Schadensdokumentationen verwendet. Die potenziell zur Materialzustandsverschlechterung, dem Entstehen von Leckagen und dem finalen Auftreten von spezifischen Schadensarten beitragenden Einflüsse wurden in rohrphysikalische, umweltbedingte, betriebliche und herstellungsbedingte Variablen und aufgrund der zeitlichen Veränderlichkeit in statische und dynamische Einflüsse unterteilt. Mit Hilfe der statistischen Methoden, der „binären logistischen Regressionsanalyse“ und der „Diskriminanzanalyse“, wurden die signifikanten Einflussvariablen der Materialzustandsverschlechterung als Verursacher der betrachteten Schadensarten bestimmt. Diese Modellergebnisse stimmen mit den signifikanten Einflussvariablen aus mathematischen Modellen und Expertenbefragungen sehr gut überein. Als Fazit wird festgestellt, dass die Berechnung der Auftrittswahrscheinlichkeit von Schadensarten auf übergeordneten Trinkwassernetzen mit Hilfe physikalischer Modelle eine große Anzahl von Einflussvariablen und eine komplexe Transformation dieser Informationen als Voraussetzung zur Anwendung bedingt und eine nicht zufriedenstellende Modellgüte und eine weit streuende Modellunsicherheit ergaben. Die statistischen Methoden erreichten bei der Untersuchung der beiden Datensätze eine größere Modellgüte und geringere Modellunsicherheiten als die physikalischen Modellansätze. Im Vergleich der statistischen Modelle ist der Modellansatz der binär logistischen Regressionsanalyse aufgrund der nicht so strengen Datenanforderungsbedingungen im Vergleich zur Diskriminanzanalyse im Prinzip zu bevorzugen und erreichte auch bei gleicher Datenausgangslage eine höhere Modellgüte. Mit dieser Dissertation wurden die Möglichkeiten der Berechnung der Auftrittswahrscheinlichkeit von Schadensarten auf Haupt- und Zubringerleitungen mittels statistischer und physikalischer Modelle kritisch analysiert und exemplarisch an zwei Datensätzen angewendet. Diese Arbeit kann somit als eine Anleitung bzw. Leitfaden für Schadensartenauftrittswahrscheinlichkeits-Berechnungen von Haupt- und Zubringerleitungsnetzen genutzt werden.