Mathematische Optimierung von Wasserversorgungsnetzwerken für informelle Siedlungen in Mega Cities

Más información sobre el libro

Der Zugang zu sicherem und sauberem Trinkwasser ist ein Menschenrecht, das jedoch hunderten Millionen Menschen weltweit verwehrt bleibt, insbesondere in informellen Siedlungen im globalen Süden. Diese Arbeit präsentiert ein ganzheitliches Konzept zur Optimierung der Wasserversorgung in Slums und beantwortet drei zentrale Forschungsfragen: 1. Wie kann die Wasserversorgung von Slums verbessert werden? 2. Wie lässt sich die Planung des Versorgungsnetzwerks als mathematisches Optimierungsproblem modellieren? 3. Wie kann dieses Optimierungsproblem zeitnah gelöst werden? Das entwickelte Konzept umfasst fünf Schritte: (I) Nutzung von Fernerkundungsdaten zur Erfassung der geografischen Lage und Größe der Slums in den untersuchten Städten. (II) Analyse dieser Satellitendaten zur Klassifizierung der Slumflächen. (III) Detaillierung der Versorgungsmöglichkeiten in einem Kostenmodell, das als Grundlage für die spätere Optimierung dient. (IV) Überführung des Kostenmodells in ein mathematisches Optimierungsproblem, dessen Lösung das kostengünstigste oder emissionsärmste Wasserversorgungsnetzwerk für die klassifizierten Slums ermittelt. Hierbei kommen MIP-Solver und spezifische Lösungsverfahren zum Einsatz, die miteinander verglichen werden. (V) Im letzten Schritt werden die Ergebnisse der Optimierung anschaulich dargestellt.