FACHBERICHTE

Wasserversorgung

Risikomanagement in Trinkwasserverteilungssystemen Wasserversorgung, Risikomanagement, Water Safety Plan, Trinkwasserverteilung, Versorgungssicherheit, Technisches Regelwerk, W 1001, W 1002

Nadine Staben, Hans-Joachim Mälzer und Andreas Hein Mit Hilfe eines systematischen Risikomanagements lassen sich Risiken in Wasserverteilungssystemen beherrschen und die Versorgungssicherheit nachhaltig und effizient sicherstellen. Dieser Beitrag erläutert die methodische Vorgehensweise bei der Umsetzung des Risikomanagementansatzes gemäß DVGW W  1001 für den Bereich Trinkwasserverteilungsnetz und verdeutlicht anhand von Beispielen die Umsetzung in der Praxis.

Risk Management in Drinking Water Distribution

1. Ausgangspunkt

reichende Wartung in Verbindung mit Mängeln in der Instandhaltungsplanung und Erneuerungsstrategie im Rahmen des Asset Managements entstehen. Die Beherrschung dieser Risiken und damit eine nachhaltige, wirtschaftliche Sicherung der Trinkwasserversorgung bedürfen einer systematischen Vorgehensweise, die qualitativen Beeinträchtigungen und Ausfällen vorbeugt und auf mögliche Krisenfälle vorbereitet. Zur Sicherstellung der Trinkwasserversorgung im Normalbetrieb empfiehlt der Technische Hinweis des DVGW W  1001 [2] ein risikobasiertes und prozessorientiertes Management zur Vorbeugung möglicher Beeinträchtigungen der Versorgungssicherheit. Hilfestellungen für die Organisation und das Management im Krisenfall gibt der Technische Hinweis des DVGW W 1002 [3]. Mit Hilfe eines solchen systematischen, in die Unternehmensstrategie eingebundenen Risikomanagements lassen sich die ggf. bestehenden Risiken für die Wasserverteilung beherrschen und durch die Wahl geeigneter Maßnahmen die Versorgungssicherheit nachhaltig sicherstellen. Als Teil eines unternehmensbezogenen Qualitätsmanagements reduziert bzw. vermeidet ein angepasstes Risikomanagement weiterhin unkontrollierbare Haftungsrisiken und setzt die Sorgfalts- und Überwachungspflicht der Unternehmensleitung um [4]. Ein den genannten Anforderungen folgendes Instrument zum Management von Risiken im Rahmen der Wasserversorgung inkl. der Verteilungsnetze stellt z. B. das Technische Risikomanagement (TRiM®) dar, das im Folgenden dargestellt wird.

Trinkwasserversorgungssysteme sind existenzielle Infrastruktureinrichtungen jeder modernen Gesellschaft. Eine Beeinträchtigung oder Unterbrechung kann wesentliche Auswirkungen sowohl auf Einzelkunden als auch auf empfindliche Infrastrukturen wie beispielsweise Krankenhäuser haben und hohen wirtschaftlichen Schaden bei der produzierenden Industrie verursachen. Sowohl die Gesundheit der Bevölkerung als auch die ökonomische Wertschöpfung hängen maßgeblich von einer zuverlässigen, sicheren Versorgung mit Trinkwasser ab, was sie nach existierenden Definitionen [1] als „kritische Infrastruktur“ kennzeichnet. Solche bedürfen einer besonderen Beobachtung und eines Risikomanagements. Als letzte Prozessstufe der Wasserversorgung vor Abgabe an den Kunden kommt der Trinkwasserverteilung eine besondere Relevanz für die Versorgungssicherheit zu. Aufgrund der dezentralen Struktur der Verteilungsnetze im Vergleich zu den zentralen Komponenten der Wasserversorgung wie Wassergewinnungsanlagen oder Wasserwerke stellen diese spezielle Anforderungen an den Betrieb. Wasserverteilungsanlagen unterliegen zahlreichen Einflüssen, die sowohl zu qualitativen Beeinträchtigungen des Trinkwassers als auch zu quantitativen Problemen, z. B. Wasserverluste oder Rohrbrüche führen können. Weiterhin sind aufgrund der hohen Kapitalintensität und -bindung wirtschaftliche Risiken besonders zu beachten. Diese können bspw. durch unzu-

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A systematic risk management approach is an important management tool to assure a sustainable control of a high quality and security of drinking water supply. The article explains methods of risk identification and risk assessment following the German DVGW standard W 1001. Practical examples concerning the operation and maintenance in drinking water distribution networks show important issues of its implementation.

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2. Methodik der Risikovorsorge und ihre Anwendung

Die individuell mit jedem WVU unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen festgelegten Versorgungsziele dienen als Grundlage der nachfolgenden Risikobewertung, welche die Auswirkung einzelner

Beschreibung des Versorgungssystems

(Quelle: IWW,

Bewertung des Versorgungssystems

modifiziert nach [2])

Gefährdungsanalyse Risikoabschätzung

Risikobeherrschung

Dokumentation

Periodische Revision

Ziel der Risikovorsorge ist der planvolle Umgang mit den vorhandenen Risiken, die z. B. in technischer, hygienischer oder wirtschaftlicher Art bei jedem Wasserversorgungsunternehmen bestehen. Durch die Einführung können Gefährdungen im Betrieb der Trinkwasserversorgung systematisch erfasst, bewertet und Risiken beherrscht werden. Das Technische Risikomanagement erfüllt die Anforderungen der Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation (World Health Organization, WHO) für sicheres Trinkwasser [5] und des deutschen Regelwerks (u. a. [2] und [3]). Inhaltlich basiert das Technische Risikomanagement auf dem WHO-Ansatz zur Erstellung eines Trinkwasser-Sicherheitskonzeptes (Water Safety Plan, WSP) und integriert Ansätze des HACCP-Konzeptes (Hazard Analysis and Critical Control Points), das in der Lebensmittelindustrie angewendet wird. Der Standard der deutschen Wasserversorgung geht über die ursprüngliche Zielsetzung des WSP-Ansatzes, eine ausreichende Trinkwasserqualität jederzeit zum Schutz vor Krankheiten zu garantieren, weit hinaus. Aus diesem Grund muss eine Methodik der Risikovorsorge in Deutschland an die deutschen Verhältnisse und die Aufgaben der Wasserversorgungsunternehmen angepasst sein. Das bedeutet, dass neben Gefährdungen für die in Deutschland übliche hohe Trinkwasserqualität auch Gefährdungen der Versorgungskontinuität sowie der -qualität im Sinne einer jederzeit ausreichenden Wassermenge zu einem akzeptablen, für den Verbraucher ausreichenden Druck, in einem Risikomanagement zu berücksichtigen sind. Aus diesem Grund wird das Technische Risikomanagement mit der Berücksichtigung auch versorgungstechnischer und die Trinkwasserqualität betreffender Ziele um unternehmensindividuelle Zielsetzungen (betrieblich, organisatorisch, rechtlich, etc.) erweitert [6]:  Definition von über die gesetzlichen Vorgaben hinaus gehenden Versorgungszielen (Wasserqualität, Druck, Menge, Kontinuität der Versorgung) in Ergänzung der gesundheitsbasierten WHO-Ziele  Berechnung der Systemleistungsfähigkeit, der Redundanzen und Reserven (als Teil der im Rahmen von Water Safety Plans durchgeführten Systembewertung)  Definition von prozess-spezifischen Zielwerten und Funktionsprüfungen von Anlagen sowohl im Normalfall als auch unter Spitzen- und Überlast (Teil des betrieblichen Monitorings von Water Safety Plans)

Bild 1. Vorgehensweise für ein Risikomanagement gemäß DVGW  W 1001.

Maßnahmen + Validierung Betriebliche Überwachung Korrekturmaßnahmen

Nachweis der Versorgungssicherheit (Verifizierung)

möglicher Gefährdungen auf die Erreichung dieser Ziele bewertet. Den Hinweisen des DVGW W 1001 [2] und der WHORichtlinien bzgl. der Water Safety Plans [5] folgend, wird auch beim Technischen Risikomanagement ein mehrstufiger Ansatz verfolgt (Bild 1). Im Folgenden wird die Anwendung der im DVGWHinweis W 1001 beschriebenen Methodik im Rahmen eines Projektes zum Technischen Risikomanagement am Beispiel der Wasserverteilung dargestellt. Eine eingehende Beschreibung der eigentlichen Methode inkl. der wesentlichen Bausteine ist z.B. dem Fachbeitrag „Sicherheit in der Trinkwasserversorgung – Die neuen DVGW-Hinweise W 1001 und W 1002“ [7] zu entnehmen.

2.1 Bildung des Teams Der erste Schritt bei der Aufstellung eines Technischen Risikomanagements besteht in der Aufstellung eines interdisziplinären Projektteams mit guten Kenntnissen über das Verteilungssystem und die zugehörigen Prozesse. Dieses Team umfasst idealerweise Mitglieder der folgenden Personalgruppen: Geschäftsführung, Technische Leitung (Planung, Bau, Betrieb, Instandhaltung), Finanzplanung/Controlling, Qualitätssicherung Trinkwasser, technisches, für die tägliche Arbeit zuständiges Personal [8].

2.2. Beschreibung des Verteilungssystems Die Beschreibung des Verteilungssystems basiert üblicherweise auf einfachen Flussdiagrammen und verFebruar 2010 gwf-Wasser Abwasser

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Tabelle 1. Beispiele für unternehmensangepasste Versorgungsziele (Quelle: IWW). Qualitätsmerkmal

Mindestanforderungen

Zusätzliche Anforderungen

Wasserqualität

Trinwasserverordnung am Austritt des  Eisen ≤ 0,2 mg/L Trinkwasserbehälters am Wasserwerk,  Mangan ≤ 0,01 mg/L davon aufbereitungsrelevant: Anzustreben wg. Rohrnetzschutz  Eisen ≤ 0,2 mg/L (DVGW W 223/1)  Mangan ≤ 0,05 mg/L  DOC ≤ 2,5 mg/L  Ammonium ≤ 0,5 mg/L (Desinfektion mit Chlor: THM, DVGW W 290)  Ammonium ≤ 0,1 mg/L (Desinfektion mit Chlor: Geruch, DVGW W 290)

Trinkwasserverordnung am Austritt des Trinkwasserbehälters am Wasserwerk:  Eisen ≤ 0,02 mg/L  Mangan ≤ 0,005 mg/L  Ammonium ≤ 0,05 mg/L  DOC ≤ 2,5 mg/L

Wassermenge

Bereitstellung einer ausreichenden Wassermenge gemäß Wasserbedarfsanalyse und -prognose

 Wasserbedarf max. 18 000 m3/d  Wasserbedarf normal ca. 12 000 m3/d

Wasserdruck

DIN 1988

Das Wasser wird in Ortsbehälter gepumpt, aus denen die Verbraucher in freiem Gefälle versorgt werden.

Versorgungsdauer

AVBWasser

8760 Stunden/Jahr

weist auf bestehendes Planwerk wie Rohrleitungspläne und Darstellung von Druckzonen und Wasserqualitäten. Eine ausreichend detaillierte Systembeschreibung und korrekte graphische Darstellung ist wesentlich für die Identifizierung möglicher Gefährdungen und die Beherrschung der Risiken mit entsprechenden Maßnahmen. Fehler in diesem Projektstadium ziehen nahezu unweigerlich unerkannte Gefährdungen im Rahmen der Gefährdungsanalyse nach sich. Neben der Aufnahme der Rohrleitungen unter Berücksichtigung von Materialien, Alter, Zustand usw. sind alle relevanten Bestandteile des Versorgungssystems (Speicher, Pumpen, Armaturen, Dosierstationen) sowie die wesentlichen Betriebsbedingungen (wie Druck, Fließgeschwindigkeiten, Wasserqualität) zu erfassen. Von besonderer Bedeutung ist auch die Aufdeckung von Eigenwasserversorgungen und unerlaubten Anschlüssen an das Trinkwassernetz. Die Relevanz dieser Informationen zeigt bspw. der Norwalk-Virus-Ausbruch 1980 in den USA [8]. Ursächlich hierfür waren ein Druckabfall im öffentlichen Versorgungsnetz und ein daraus resultierender Rückfluss von kontaminiertem Wasser aus der privaten Wasserversorgung einer Textilfabrik in das öffentliche Wasserversorgungssystem durch eine Querverbindung. Dieser Fall zeigt eindringlich, wie wichtig es ist, derartige Querverbindungen auszuschließen.

2.3 Bewertung des Verteilungssystems Nach der Beschreibung des Verteilungsnetzes erfolgt dessen Bewertung hinsichtlich der Versorgungssicherheit bzw. weiterer vom Unternehmen gesetzten Ziele. Hierbei können für die einzelnen Qualitätsmerkmale

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Zielwert Übergabestelle/ relevante Messstelle

Wasserqualität Wassermenge Wasserdruck und Versorgungsdauer

Mindestanforderungen (z. B. aus Gesetz oder Technischem Regelwerk), zusätzliche Anforderungen des Versorgungsunternehmens sowie Zielwerte an den Übergabestellen bzw. relevanten Messstellen festgelegt werden (Tabelle 1). Aus den Versorgungszielen ergeben sich die Anforderungen an das Versorgungssystem, welches im Folgenden hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit beurteilt wird, Trinkwasser in einwandfreier Qualität an der Übergabestelle zum Kunden zur Verfügung zu stellen und ggf. zusätzliche Anforderungen sowie Zielwerte einzuhalten. Um das Verteilungssystem quantitativ zu bewerten und Gefährdungen identifizieren zu können, ist die Kenntnis der hydraulischen Leistungsfähigkeit erforderlich. Eine Netzberechnung kann hier umfassende Ergebnisse liefern. Fehlen numerische Detailinformationen über die hydraulischen Verhältnisse im gesamten Verteilungssystem, besteht alternativ die Möglichkeit einer quantitativen Bewertung von ausgewählten Leitungsabschnitten. Hier sollten solche Leitungen gewählt werden, die aufgrund der Lage im Versorgungsnetz, der Anzahl der angeschlossenen Einwohner, der Dimension und des Zustandes als besonders gefährdet einzustufen sind. Hierbei kann es sich bspw. um als „Engpässe“ bekannte, unterdimensionierte oder stark von Inkrustationen im Durchmesser verringerte Leitungen sowie um

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für die Versorgung einzelner Ortsteile existentielle Transportleitungen handeln, bei deren Ausfall die Versorgung nicht weiter leitungsgebunden aufrecht erhalten werden kann. Für diese ausgewählten Leitungen bzw. Leitungsstränge werden sowohl die apparative Redundanz als auch die quantitative Reserve ermittelt. Dabei beschreibt die apparative Redundanz den Anteil an Rohrleitungskapazität, der bei einem Ausfall der betrachteten Leitung alternativ zur Verfügung steht. Diese ist bei Transport- und Verteilungsleitungen (nicht Ringleitung!) in der Regel nicht bzw. nur in geringem Umfang vorhanden. Die quantitative Reserve betrachtet dagegen das Verhältnis der erforderlichen zu der hydraulisch maximal durchzusetzenden Wassermenge. Sie zeigt hydraulische Über- oder Unterkapazitäten an und ist damit eine wesentliche Grundlage für Instandhaltungs- und Erneuerungsplanungen. Zur Abschätzung der maximal möglichen Durchsatzmenge kann auf hydraulische Berechnungen (Rohrnetzberechnungen), Messwerte oder Erfahrungswerte des Unternehmens zurückgegriffen werden. Negative Werte für die quantitative Reserve zeigen an, dass die Leitungen (bspw. aufgrund von Inkrustrationen oder Unterdimen-

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sionierung) nicht in der Lage sind, die in einem definierten Lastfall erforderliche Wassermenge durchzusetzen. Positive Werte weisen hingegen auf Reserven oder auch Überkapazitäten hin.

2.4 Gefährdungsanalyse Die Identifikation von Gefährdungen erfolgt auf einem detaillierten technischen Niveau für die jeweils betrachtete Prozessstufe der Wasserversorgung. Dabei wird im Rahmen des Technischen Risikomanagements auf eine Gefährdungsdatenbank zurückgegriffen, die eine Liste möglicher Auslöser/Ereignisse und daraus resultierender Gefährdungen enthält. Die Liste der möglichen Gefährdungen enthält neben den relevanten nationalen und internationalen Ansätzen und Erfahrungen auf diesem Gebiet auch die in den bereits durchgeführten Projekten gesammelten Erfahrungen und erweitert sich von Projekt zu Projekt, so dass die Gefährdungsanalyse immer effizienter wird. Hierauf aufbauend werden Gefährdungen im Rahmen der Wasserverteilung identifiziert. Die Wasserverteilung unterliegt zahlreichen Gefährdungen, die inkl. ihrer Ursachen beispielhaft aus

Tabelle 2. Hierarchie der Gefährdungsanalyse – Beispiele aus dem Bereich „Wasserverteilung und -transport“ (Quelle: IWW). Gefährdungsursache

potenzielle Gefährdungen

Ereignis der Gefährdung

tatsächliche Gefährdung

Planungs- und Ausführungsmängel Ungeeignete Materialen, Produkte und Hilfsstoffe (nicht DVGW-zertifiziert oder keine Unbedenklichkeit nach KTW-Empfehlungen)

Beeinträchtigung von Versorgungsdauer, Druck, Wassermenge und Wasserqualität, chemische/mikrobielle Verunreinigung, Korrosion

Diffusion von Substanzen aus Biofilmbildung, chemische/ Material an Oberfläche, Korrosion mikrobiologische Trinkwasserverunreinigung, Korrosion

Belastung durch Verkehrswege nicht ausreichend berücksichtigt

Beschädigung von Leitungen

Überbelastung durch Verkehrswege

Leitungsbruch, Beschädigung

Zu geringer Durchfluss/Stagnation (z. B. Stichleitungen zu Hydranten, ungenutzte/saisonale/selten genutzte Anschlüsse (Schulen in Ferien)) v < 0,005 m/s

chemische/mikrobielle Verunreinigung, erhöhte Trübung/Färbung, Bildung von Ablagerungen, Geschmacksbeeinträchtigung

Mikrobiologisches Wachstum, Kristallisation/Ausfallen von Substanzen

Chemische/mikrobiologische Trinkwasserverunreinigung, Korrosion, Färbung/Trübung

Wechselnde Fließrichtungen

Ablösung von Belägen, Aufwirbeln von Ablagerungen, chemische/mikrobiologische Verunreinigung

Wechsel der Fließrichtung innerhalb der Leitung (z. B. bei Feuerwehreinsatz)

mikrobiologische Trinkwasserverunreinigung, Trübung/ Färbung, Geschmacksbeeinträchtigung

(…) Unsachgemäße Wartung und Instandhaltung Fehlende/unzureichende Inspektion/Wartung von Behältern, Rohren, Aggregaten, Armaturen

Unbemerkter Defekt, z. B. Schäden, Unregelmäßigkeiten, Beeinträchtigungen werden nicht undichte Schließarmatur oder defekte Beschichtung in rechtzeitig bemerkt/vermieden Trinkwasserspeicher

Unzureichende Kapazitäten an Personal und Material

Verzögerung der Instandsetzung nach Defekten, unzureichende Versorgungssicherheit

Defekt/Beschädigung Rohrleitung oder Einbauten

Vermischung unterschiedlicher Wässer, Korrosion; mikrobiologische/chemische Verunreinigung; Beschädigung/Totalschaden Verzögerung Reparatur, Versorgungsausfall, Vertrauensbruch Kunden

(…) Februar 2010 gwf-Wasser Abwasser

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Tabelle 2 zu entnehmen sind. Die Gefährdungsanalyse erfolgt gemäß der dargestellten Hierarchie. Das Ergebnis der Gefährdungsanalyse ist eine Liste mit potenziellen und tatsächlichen Gefährdungen für das untersuchte Verteilungssystem unter Angabe an welcher Stelle innerhalb des Systems oder der Prozesse die jeweilige Gefährdung besteht. Diese werden im Folgenden bewertet.

2.5 Risikoabschätzung Die Bewertung der aus den identifizierten Gefährdungen resultierenden Risiken berücksichtigt deren Eintrittswahrscheinlichkeit und Auswirkungen auf das Erreichen der Versorgungsziele. Die relevanten Fragen in der Risikobewertung jeder identifizierten Gefährdung sind:  Wie ernst sind die Konsequenzen für die Erreichung der Versorgungsziele?  Wie hoch ist die Eintrittswahrscheinlichkeit der Gefährdung im Einzelfall? Die angewendete semiquantitative Risikomatrix ist in Bild 2 dargestellt. In den bisher durchgeführten Projekten zum Technischen Risikomanagement hat sich gezeigt, dass die Risikowahrnehmung aufgrund unterschiedlicher Randbedingungen bei jedem Versorger unterschiedlich ausgeprägt ist, so dass in jedem Projekt eine individuelle Risikomatrix festgelegt wird. Es hat sich in der praktischen Durchführung gezeigt, dass ein rein quantitativ mathematischer Ansatz zur Risikoabschätzung, basierend auf standardisierten Konsequenz-Klassen und Vulnerabilitäts-Faktoren, wie er in vielen Risikomanagement-Ansätzen Verwendung findet, auf dem detaillierten technischen Niveau des TRiM®

Bild 2. Bewertungsmatrix für die Risikoabschätzung (grün = geringes Risiko, gelb = mittleres Risiko, rot = hohes Risiko). (Quelle: IWW)

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nicht zielführend ist. Außerdem wird ein kompliziertes mathematisches Modell zur Risikoabschätzung von vielen Versorgern als „black box“ und als zu wenig flexibel zur Berücksichtigung von eigenen Betriebserfahrungen wahrgenommen. Die Verwendung einer feineren Matrix (bspw. 5 x 5) wurde in Projekten untersucht, zeigte jedoch keinen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis der Risikoabschätzung, sondern verlangsamte vielmehr den Evaluations-Prozess und wurde aus Gründen der praktischen Handhabbarkeit verworfen.

2.6 Risikobeherrschung und Validierung Nach erfolgreicher Risikoabschätzung wird der jeweilige Handlungsbedarf ermittelt und entschieden, welche operativen Maßnahmen zur Beherrschung dieser Gefährdungen zu ergreifen sind bzw. mit welchen Überwachungsgrößen das Eintreten der Gefährdung rechtzeitig zu erkennen ist [9]. Wesentliche Maßnahmen zur Qualitätssicherung und Risikovorsorge in Verteilungssystemen basieren generell auf der Kenntnis bestehender Risiken. Viele Maßnahmen sind in den meisten Versorgungsunternehmen bereits mehr oder weniger Bestandteile der täglichen Arbeit und müssen teilweise lediglich standardisiert, dokumentiert oder mit den Anforderungen aus Regelwerk (z. B. [10]) abgeglichen werden. Die Maßnahmen zur Beherrschung der Risiken oder der Überwachungshäufigkeiten können technischer, organisatorischer oder personeller Natur sein und sind erfahrungsgemäß häufig in folgenden Bereichen sinnvoll: Technisch  Schaffung/Erhöhung der Verfügbarkeit von Reserve-Systemen (z. B. Ersatzstromversorgung für Druckerhöhungsanlagen)  Verbesserung der Zugänglichkeit von Einbauten und eindeutige Kennzeichnung  Verbesserung des Objektschutzes  Verbesserung der Datenlage durch Erfassung und Dokumentation (vollständiges Planwerk/Digitalisierung, hydraulische Netzberechnungen, Schadensstatistik, Zustandserfassung z. B. bei Baumaßnahmen an den Leitungen, …) Organisatorisch  Verbesserung des Informationsmanagements (Auswertung der vorhandenen Informationen und Nutzung z. B. im Rahmen einer Wartungs- und Instandhaltungsplanung)  Anpassung der Wartungs- und Instandhaltungsplanung (z. B. Spülpläne), die bekannte Stellen potenzieller Kontamination besonders berücksichtigen  Anpassung der Probenahmeplanung und Qualitätsüberwachung

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 Definition von Standards für eingesetzte Materialien (z. B. Wareneingangskontrolle von Zusatz- und Hilfsstoffen)  Entwicklung von Routinen und Optimierung von Arbeitsabläufen für wesentliche Prozesse und deren Dokumentation (z. B. Reparaturen an Leitungen), Berücksichtigung erprobter Vorgehensweisen und des Technischen Regelwerks  Maßnahmeplanung für Stör- und Krisenfälle Personell  Schulung/Sensibilisierung der Mitarbeiter für Risiken und mögliche Gegenmaßnahmen Für die ausgewählten Maßnahmen zur Risikobeherrschung werden Umsetzungsprioritäten und Verantwortlichkeit vereinbart. Weiterhin werden geeignete Überwachungsverfahren und -größen festgelegt, mit denen die Wirksamkeit der Maßnahme überwacht werden soll. Hierzu werden u. a. Messort, Sollzustände und Überwachungshäufigkeiten definiert.

2.7 Nachweis der Versorgungssicherheit (Verifizierung) Mit der Verifizierung führt der Wasserversorger den Nachweis, dass mit den festgelegten Maßnahmen zur Risikobeherrschung die Ziele der Versorgungssicherheit erreicht [2] werden. Dieser Nachweis wird in der Regel durch Überwachung und Auswertung der Trinkwasserqualität und ggf. anderer Versorgungsziele (Druck, Kontinuität, …) erbracht. Hierzu können die allgemein anerkannten Regeln der Technik und bereits bestehende Erfahrungen oder zusätzliche Untersuchungen herangezogen werden.

2.8 Periodische Revision Eine periodische Revision des Risikomanagements garantiert das Wissen um die aktuell vorliegenden Risiken sowie eine angepasste Maßnahmenplanung und stellt die Grundlage für eine Reaktion auf sich ändernde Randbedingungen aus Gesetz und Regelwerk dar.

2.9 Dokumentation Sämtliche Arbeitsschritte bei der Aufstellung des Technischen Risikomanagements sollten dokumentiert werden, um Entscheidungen nachvollziehbar zu machen und festzuhalten. Nur auf der Basis einer umfassenden Dokumentation der identifizierten Gefährdungen, der Risikoabschätzung sowie der festgelegten Maßnahmen zur Risikobeherrschung sind ein systematischer Umgang mit den identifizierten Gefährdungen und ein kontinuierliches Risikomanagement möglich.

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3. Fallbeispiel: Anwendung in Wassertransport und -verteilung 3.1 Beschreibung des Versorgungssystems Das betrachtete Wasserversorgungsunternehmen versorgt ca. 40 000 Einwohner mit 4,3 bis 4,8 Mio. m³ Trinkwasser pro Jahr. Die Eigengewinnung beruht zu großen Teilen auf Quellwasser, so dass die zur Verfügung stehende Rohwassermenge saisonal und wetterbedingt stark schwanken kann. Um den gesamten Wasserverbrauch des Versorgungsgebietes zu decken wird dauerhaft Fremdwasser von einem benachbarten Wasserversorger bezogen. Dieser Fremdbezug ist bis zu einer Wassermenge von 14 000 m³/Tag vertraglich garantiert. Für Mengen von 12 000 bis 14 000  m³/Tag müssen erhöhte Preise gezahlt werden, so dass der Normalbezug an Fremdwasser im Idealfall unter 12 000 m³/Tag liegen sollte.

3.2 Bewertung des Versorgungssystems Im Rahmen der Systembewertung wurden Engpässe der Versorgung identifiziert und quantitativ beziffert, was die Festlegung und Priorisierung der erforderlichen Maßnahmen erlaubte, wie z. B.:  Anpassung der Kapazität (bspw. Sanierung von Leitungen zur Erhöhung der Kapazität, Verringerung des Durchmessers durch Inliner-Einzug)  Schaffung von Redundanzen (bspw. Instandsetzung paralleler alter Leitungen)  Entwicklung von Handlungsplänen für mögliche Versorgungsengpässe Die Ergebnisse der Risikoabschätzung auf die Trinkwasserquantität können als interne Grundlage für die weitere Versorgungs- und Infrastrukturplanung herangezogen werden. Nach dieser Betrachtung einzelner Engpässe und als besonders risikorelevant eingeschätzter Leitungsabschnitte wurde im Rahmen von Szenarienbetrachtungen die Systemleistungsfähigkeit des gesamten Versorgungssystems beurteilt. Eine solche Betrachtung war aufgrund der speziellen Versorgungssituation (Eigengewinnung + quantitativ begrenzter Fremdbezug) erforderlich. Zur Ermittlung der gesamten Systemleistungsfähigkeit wurden die minimalen, mittleren und maximalen Rohwassermengen mit dem minimalen, mittleren und maximalen Bedarf bei verschiedenen Betriebszuständen (Normalbetrieb, Ausfall einzelner Gewinnungsanlagen, Ausfall von Rohwassertransportleitungen) verglichen und der erforderliche Fremdbezug von Wasser in der jeweiligen Situation ermittelt. Quantitativ dargestellt ist in Tabelle 3 der in den jeweiligen Situationen erforderliche Fremdbezug. Die Betrachtung ergab, dass auch im Normalbetrieb der bestehende Liefervertrag mit einem Vorlieferanten nicht ausreicht, um bei minimaler Quellschüttung und Februar 2010 gwf-Wasser Abwasser

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Stelle der Gefährdung Gefährdung

Behälter D., Pumpstation B.

Auswirkung

Unbefugter Zugang, Beeinträchtigung der Qualität und Verfügbarkeit von Anlagen, technisches Versagen von Anlagen/- teilen, chemische, mikrobiologische und radioaktive Verunreinigungen

Tabelle 3. Szenario 1 „Normalbetrieb“ – Erforderlicher Fremdbezug (Quelle: IWW). Erforderlicher Zukauf [m3/d]

Fehlender Schutz vor Vandalismus und Sabotage

Bewertung (Risiko)

Hoch

Maßnahme zur Risikobeherrschung Betriebliche Überwachung Korrekturmaßnahme

Einzäunen Behälter und Pumpstation, Umsetzung der Alarm- und Überprüfungsmaßnahmen

Wasserbedarf [m3/d]

Verfügbares Rohwasser [m3/d] min.

mittel

max.

min.

6299

4097

2526

mittel

8299

6097

4526

max.

14 299

12 097

10 526

Online- Kontrolle der Türschaltung

Quelle: IWW

Online- Kontrolle der Türschaltung, Überprüfen der Zugangsberechtigung (ggf. über Telefon), ggf. Benachrichtigung Polizei, Bereitschaftsdienst

Bild 3. Zusammenfassung Gefährdungsanalyse und Risikobeherrschung – Beispiel: Mangelnder Objektschutz. Quelle: IWW

Stelle der Gefährdung Gefährdung

Privathaus V.- B.

Auswirkung

Kontamination des Verteilungssystems, mikrobiologische/chemische Verunreinigung des Trinkwassers

Bewertung (Risiko)

Hoch

Maßnahme zur Risikobeherrschung Betriebliche Überwachung Korrekturmaßnahme

Fachgerechte hydraulische Trennung herstellen Kontrolle Rohrtrenner 1 x jährlich Austausch defekter Rohrtrenner, Wasseranschluss stilllegen

Quelle: HAMBURG WASSER

Defekte hydraulische Trennung zwischen Trinkwasser- und Regenwassernetz

Bild 4. Zusammenfassung Gefährdungsanalyse und Risikobeherrschung – Beispiel: Defekte Systemtrennung Trink- und Regenwassernetz. Quelle: IWW

Stelle der Gefährdung Gefährdung

Hochpunkte in Transportleitung

Auswirkung

Unterdruck, Beschädigung von Leitungen, Eindringen von Fremdwasser, chemische/mikrobielle Verunreinigung

3.3 Gefährdungsanalyse, Risikoabschätzung und Risikobeherrschung

Hoch

Maßnahme zur Risikobeherrschung Betriebliche Überwachung Korrekturmaßnahme

Kontakt zur Feuerwehr, Sensibilisierung für Problematik Prüfen des Durchflusses bei Entnahme nach Rücksprache mit Feuerwehr Durchfluss an Hydranten durch Einbau von Blenden begrenzen

Bild 5. Zusammenfassung Gefährdungsanalyse und Risikobeherrschung – Beispiel: Unterdruck bei Löschwasserentnahme. Quelle: IWW

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Quelle: R. Poessnicker

Bei Löschwasserentnahme an Hydranten besteht Gefahr des Unterdrucks an Hochpunkten

Bewertung (Risiko)

maximalem Trinkwasserbedarf die Versorgung sicherzustellen (rot markierte Ziffer in Tabelle 3). Bei durchschnittlicher Quellschüttung und einem maximalen Bedarf muss das Wasser bereits zu wirtschaftlich ungünstigen Konditionen zugekauft werden (gelb markierte Ziffer in Tabelle 3). Reduziert sich die Quellschüttung auf ein Minimum, reicht bei maximalem Bedarf der maximal vertraglich garantierte Fremdbezug nicht aus, um die Versorgung sicherzustellen (rot markierte Ziffer in Tabelle 3). Dieser ungünstige Fall ist bisher noch nicht in der Praxis aufgetreten, hat jedoch große Relevanz für die Gesamtplanung des Versorgungsunternehmens und die entsprechenden vertraglichen Regelungen. In weiteren untersuchten Szenarien, die bspw. den Ausfall einzelner Quellen oder Transportleitungen berücksichtigen, stellt sich die Situation, wie zu erwarten, als noch ungünstiger dar. Diese Szenario-/Ausfallbetrachtungen zeigten deutlich, in welchen Situationen die Versorgungssicherheit gefährdet ist und damit Handlungsbedarf besteht. Dieser liegt im vorliegenden Fall bspw. in vertraglichen Änderungen mit dem Vorlieferanten, der Erschließung weiterer Rohwassergewinnungen oder in der Erhöhung von Redundanzen im Netz, besonders an Stellen wo Schäden mit großer Wahrscheinlichkeit zu erwarten sind.

Im Rahmen der Gefährdungsanalyse wurden für das gesamte Versorgungssystem inkl. der Wasserverteilung potenzielle Gefährdungen identifiziert, bewertet und mit Maßnahmen zur Risikobeherrschung belegt. Dabei entfiel knapp die Hälfte der festgestellten Gefährdungen auf den Bereich der Wasserverteilung, was deren Relevanz für das Risikomanagement in der Trinkwasserversorgung unterstreicht. 57 % dieser identifizierten Gefährdungen wurde mit einem niedrigen, 22 % mit einem mittleren und 21 % mit einem hohen Risiko bewertet. Entsprechend dieser Risikoabschätzung wurden Prioritäten bei den festgelegten Maßnahmen vergeben. Beispiele aus dem Bereich der Wasserverteilung (inkl. Wasserförderung und -speicherung) für das zusammen-

Wasserversorgung

Technisch  Installation einer zweiten (redundanten) Chlordosierpumpe  Steuer- und regelungstechnische Optimierungen  Hinterlegung/Anpassung von Schwellen- und Alarmwerten im Prozessleitsystem Organisatorisch  Verkürzung der Spülintervalle verschiedener Leitungen, die häufig Probleme mit Stagnation und in Folge Ablagerungen, Rostwasserbildung und Korrosion aufwiesen  Verkürzung von Prüf- und Wartungsintervallen  Erstellung eines Betriebshandbuchs mit entsprechenden Routinen, Vorgaben zur Prozessdurchführung sowie entsprechenden Checklisten Personell  Begründung zweier Neueinstellungen (Darstellung der Erfordernis personeller Verstärkung durch die festgelegten Maßnahmen) Es wurde geplant, das implementierte Risikomanagement im Rahmen der operativen Geschäftstätigkeit weiter zu verfolgen und kontinuierlich als Instrument

Stelle der Gefährdung Gefährdung

Trinkwasserbehälter E.

Auswirkung

Schadstoffe, Vögel, Insekten, chemische/mikrobiologische Verunreinigungen, Unter- /Überdruck in der Kammer

Bewertung (Risiko)

Hoch

Maßnahme zur Risikobeherrschung

Neue Be- und Entlüftung mit Luftfilter installieren, alte Be- und Entlüftung oberhalb des Wasserspiegels zurückbauen

Betriebliche Überwachung

1 x monatlich Kontrolle durch WVU; (Inspektionsprotokoll Reinwasserbehälter erstellt)

Korrekturmaßnahme

Luftfilter reinigen oder ersetzen

Fehlender/defekter Luftfilter Be- und Entlüftung

Quelle: IWW

gefasste Ergebnis einer Gefährdungsanalyse und Risikobeherrschung finden sich in den Bildern 3 bis 6. Die Umsetzung der Maßnahmen und damit die Beherrschung der Risiken der Wasserversorgung begannen bereits während der Projektphase:

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Bild 6. Zusammenfassung Gefährdungsanalyse und Risikobeherrschung – Beispiel: Mangelhafte Belüftung Trinkwasserspeicher. Quelle: IWW

zur Risikovorsorge innerhalb des Versorgungssystems zu verwenden. Eine wiederkehrende Überprüfung wird nach gewisser Zeit empfohlen, um das Risikomanagement an sich ändernde Rahmenbedingungen anzupassen, d.h. alle existierenden Risiken jederzeit im Blick zu haben und beherrschen zu können.

4. Fazit Im Rahmen der Wasserverteilung bestehen zahlreiche potenzielle Gefährdungen für die Trinkwasserversorgung und das Wasserversorgungsunternehmen. Neben einer qualitativen Beeinträchtigung des Trinkwassers bspw. durch Korrosion, Eindringen von Fremdwasser oder durch die Lösung von Biofilmen sind auch quan-

Parallelheft gwf-Gas | Erdgas

Gaswirtschaft/IT/Neue Technologien Sie lesen u. a. folgende Beiträge: Hall

Die Regulierung des Gasmarktes als transeuropäische Realität

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Schneider

Datenübertragung und -verarbeitung für die Gasmengenprognose

Feuchtmeier:

Smart Metering: eine Herausforderung für die Standardisierungen

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Erdgas-Heiztechnologie Gaswärmepumpe

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Wo steht die PEM-Brennstoffzelle heute?

Schmidt

Master-Studiengang Netzingenieur an der FH Münster

Klaas

24. Weltgaskongress der IGU im Rückblick

Februar 2010 gwf-Wasser Abwasser

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titative Risiken wie z. B. Versorgungseinschränkungen und -ausfälle zu berücksichtigen. Neben diesen Gefährdungen der Versorgungssicherheit bestehen wirtschaftliche Risiken durch unwirtschaftliche Betriebsweisen oder Totalausfälle, welche u. a. durch nicht ausreichende Substanzerhaltung oder unzureichende Wartungsmaßnahmen verursacht werden können. Diese Risiken können durch geeignete Maßnahmen im Rahmen eines systematischen Technischen Risikomanagements effizient beherrscht werden. Zusätzlich hat das Wasserversorgungsunternehmen weiteren Nutzen [7], wie z. B.  Beseitigung von Schwachstellen im Versorgungssystem  Überwindung von „Betriebsblindheit“  Verbesserung der Organisationssicherheit  Verbessertes Verständnis und Zusammenarbeit mit Aufsichtsbehörden und weiteren Akteuren  Unterstützung der betriebswirtschaftlichen Planung durch systematische Beurteilung des Versorgungssystems  Innerbetrieblicher Erfahrungsaustausch und Dokumentation des praktischen Betriebswissens

IWA-World Water Congress, 7.–12. September 2008, Vienna/ Austria. [7]

Castell-Exner, C., Zenz, T. und Marquardt, U.: Sicherheit in der Trinkwasserversorgung – Die neuen DVGW-Hinweise W1001 und W1002. bbr (2009) Nr. 4, S. 54–57.

[8]

WHO: Safe Piped Water – Managing Microbial Water Quality in Piped Distribution Systems. Hrsg.: IWA Publishing, London, 2004, ISBN 1 84339 039 6.

[9]

Mälzer, H.-J., Lucas, J., Woltring, D., Hein, A. und Merkel, W.: Einführung eines Technischen Risikomanagements für das Wasserwerk Hemelter Bach der Energie- und Wasserversorgung Rheine GmbH. gwf-Wasser|Abwasser 148 (2007) Nr. 11, S. 786–792.

[10] DVGW: W 400 (2004/2006) – Technische Regeln Wasserverteilungsanlagen, Teile 1–3. Hrsg. DVGW, Bonn, 2006.

05.10.2009 Eingereicht: 08.01.2010 : Korrektur tachtet -Verfahren begu Im Peer-Review

Die vorgestellte Methode ist hierzu nachweislich geeignet und wird zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit empfohlen. Literatur [1]

198

COST C19: Proactive Crisis Management of Urban Infrastructure. Final Report COST Action C19 – Proactive Crisis Management of Urban Infrastructure, Hrsg.: SINTEF Byggforsk, 2008, ISBN: 978-82-536-1003-0.

[2]

DVGW: Sicherheit in der Trinkwasserversorgung – Risikomanagement im Normalbetrieb. Technische Mitteilung, Hinweis W 1001, Juli 2008, Hrsg.: DVGW, Bonn, ISSN 0176-3504.

[3]

DVGW: Sicherheit in der Trinkwasserversorgung – Organisation und Management im Krisenfall. Technische Mitteilung, Hinweis W 1002, Juli 2008, Hrsg.: DVGW, Bonn, ISSN 01763504.

[4]

Hirner, W.: Qualitäts- und Risikomanagement in der Wasserverteilung. gwf-Wasser|Abwasser 141 (2000) Nr. 13, S. 20–27.

[5]

WHO: Guidelines for Drinking Water Quality. Vol. 1, 3rd Edition, World Health Organization, Geneva, 2004.

[6]

Staben, N., Mälzer, H.-J. und Merkel, W.: Implementation of a Technical Risk- Management Concept Based on Water Safety Plans: A Benefit for German Water Supply? Vortrag beim

Februar 2010 gwf-Wasser Abwasser

Autoren Dipl.-Ing. Nadine Staben E-Mail: [email protected] | Dr.-Ing. Hans-Joachim Mälzer E-Mail: [email protected] | Dipl.-Volksw. Andreas Hein E-Mail: [email protected]

IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH | Moritzstraße 26 | D-45476 Mülheim an der Ruhr

BUCHBESPRECHUNG

Buchbesprechung

Leitungswasserschäden Vermeidung – Sanierung – Haftung Von Georg Scholzen, unter Mitarbeit von drei Koautoren. Renningen: expert verlag GmbH. 3. Auflage 2008. 179 S., 63 Abb., 23 Tab. (Kontakt & Studium 647), Preis: 39,00 €, ISBN-13: 978-3-8169-2854-6. Das Buch gibt einen Überblick über Leitungswasserschäden in der Hausinstallation durch Korrosion, über ihre Ursachen und über die elektrochemischen Grundlagen. Es werden typische Schadensfälle geschildert und das Zusammenspiel zwischen Werkstoff, Medien und Betriebsweise erläutert. Dadurch eignet sich das Buch auch als Unterlage für zukünftige Planungen. Die gängigen Sanierungsverfahren werden beschrieben, und ihre Einsatzmöglichkeiten werden bewertet. Die VDI 6001, Sanierung von Leitungswasserinstallationen, wird vorgestellt. Die Schuldrechtsreform des BGB mit den weit reichenden Folgen und Auswirkungen für alle Beteiligten an der Wasserversorgungsinstallation (Hersteller, Installateur, Sanierer, Versicherer und Eigentümer) wird ausführlich diskutiert. Mit Hilfe von Checklisten und Handlungsempfehlungen lässt sich ein Leitungswassermanagement nicht nur für das einzelne Gebäude, sondern auch für die Liegenschaften von Kommunen, Wohnungsunternehmen oder Trägern von Krankenhausgesellschaften aufbauen. Die Hauswasserversorgung kann durch effektive und bewährte Sanierungsverfahren sicher vor weiterer Korrosion geschützt werden. Dadurch werden nicht nur die Instandhaltungskosten, bezogen auf das Lebensalter der Gebäude,

wesentlich reduziert, sondern auch Betriebsausfälle und ihre Folgen minimiert. Gerade für Wasserwerke, industrielle und kommunale Kläranlagen, Schwimmbäder, aber auch speziell für Brauereien, ist ein konsequenter und hundertprozentiger Korrosionsschutz als Vorbeugung gegen Betriebsausfall unumgänglich. Mit einem der vorgestellten Verfahren lassen sich Ausfall- und Reparaturkosten nicht nur durch die Korrosion von gängigen Metallwerkstoffen, sondern auch von hochlegierten Eisenwerkstoffen (sog. Edelstähle) konsequent vermeiden. Konkrete Beispiele werden vorgestellt. Interessenten Technische Führungskräfte und Mitarbeiter von Hochbauämtern, Krankenhäusern, Wohnungsunternehmen, Wohlfahrtsverbänden, Schwimmbädern, Wasserwerken, Stadtwerken, Brauereien, Kläranlagen; in der Industrie und im Gebäudemanagement – Planungsingenieure – Sachverständige – Schadenregulierer und Schadenabteilungen von Versicherungen – Betriebsleiter von Herstellern von Fittingen und metallenen Rohrleitungen.

Bestell-Hotline Oldenbourg Industrieverlag GmbH, München Tel. +49 (0) 201/82002-11 Fax +49 (0) 201/82002-34 E-Mail: [email protected] www.oldenbourg-industrieverlag.de

Zeitschrift KA – Abasser · Abfall

In der Ausgabe 2/2010 lesen Sie u. a. folgende Beiträge: Oehlmann / Stalter / Magdeburg

Ökotoxikologische Studien zu erweiterten Abwasseraufbereitungsmethoden – Ein Überblick

Bode / Grünebaum / Klopp

Anthropogene Spurenstoffe aus Kläranlagen – Teil 1: Herausforderungen für die Wasserwirtschaft in Zusammenarbeit mit anderen Disziplinen

Mückter

Spurenstoffe im Wasser aus der Sicht der Humanmedizin

Abegglen u. a.

Ozonung von gereinigtem Abwasser zur Elimination von organischen Spurenstoffen – Grosstechnischer Pilotversuch Regensdorf (Schweiz)

Alt / Mauritz

Projekt zur Teilstrombehandlung mit Pulveraktivkohle im Klärwerk Mannheim

Februar 2010 gwf-Wasser Abwasser

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