Permanent rent drikkevand til folk i slumkvarterer

Løsning af problemer på en tværfaglig og humanitær måde:TU Darmstadt og German Aerospace Center udvikler et bæredygtigt system til vandforsyning til slumområder, der er baseret på satellitdata.

De første diagrammer, som professor Peter Pelz, Lea Rausch og John Friesen projekterer op på væggen taler for sig selv:Satellitdata fra den indiske by Mumbai viser megabyens hurtige vækst i form af små prikker, der fortættes yderligere fra dias til dias. Befolkningen på 5,9 millioner i 1971 er nu vokset til 12,5 millioner, og ifølge nuværende skøn, 55 procent af befolkningen bor i slumkvarterer. I de fleste udviklingslande i Asien, Sydamerika og Afrika, disse "uformelle bosættelser" er faste inventar i byen, men næsten umuligt at dokumentere i præcise tal.

De tre forskere fra Institute for Fluid Systems (FST) arbejder sammen med dataloger fra TU Darmstadt og geografer fra det tyske luftfartscenter (DLR) for at undersøge slumkvarterer, og hvordan de udvikler sig i megabyer. De ønsker at optimere vandforsyningen til disse "byfattige" og støtte den målrettede udvikling af infrastrukturer i slumkvarterer.

"Derved, vi ønsker at bidrage til at nå de udviklingsmål, som FN har sat for 2030, " forklarer professor Pelz, hvem er leder af FST. Den dynamik, som megabyer og deres slumkvarterer udvikler sig med, er et enormt pres på deres infrastrukturer. I særdeleshed, mangel på rent vand forårsager en lang række problemer – sygdomme, høj spædbørnsdødelighed og mangel på tid til uddannelse og arbejde, fordi indkøb af vand binder en masse kapaciteter.

Skalerbart og effektivt forsyningssystem

For at bryde denne onde cirkel arbejder forskerne på et forsyningssystem, der er skalerbart og tilpasset de specifikke lokale forhold. "Vi har ikke brug for en finkornet, men en bred model, " forklarer Friesen. Fokus er derfor på søgen efter generelle mønstre, der gør sig gældende for enhver megaby.

Satellitdata fra DLR danner grundlag for dette. "Med hensyn til global fattigdom i byer, der er stadig store huller i vores viden, " rapporterer DLR-forsker Dr. Hannes Taubenböck. "Meget er baseret på estimater." Ved hjælp af fjernmålingsdata, holdet var i stand til at bestemme slumkvarterernes typiske morfologier. En meget tæt og synligt uplanlagt udvikling såvel som lille, lave huse gør, at disse områder klart kan skelnes fra formelt planlagte områder på satellitbilleder.

Fordi de opdagede denne typiske "binære struktur, "DLR-forskerne er i stand til at fastslå andelen af ​​fattige i byerne langt mere præcist, end det er muligt ud fra, for eksempel, en folketælling. "Vi kom frem til væsentligt højere tal end de officielle organer, " siger Taubenböck. Et kig på strukturerne i Dharavi slumkvarter i Mumbai afslører hurtigt virkeligheden. På et område, hvor der bor 7000 mennesker i Darmstadt, der er 42000 boligenheder. Den anslåede befolkning er et sted mellem 500, 000 og en million mennesker.

Baseret på DLR-data, forskningspartnerne har nu også undersøgt størrelsen af ​​slumkvarterer. Eksemplerne fra Cape Town, Rio de Janeiro, Mumbai og Manila bekræfter, at selvom slumkvarterer kan variere meget, de er alle nogenlunde lige store. Uanset byen, land og kontinent eller geografisk, politiske og økonomiske grænseforhold, de fleste har et areal svarende til mindst en halv og højst fem fodboldbaner. "Hvis slumkvarterer har en ensartet størrelse globalt, vi kan udvikle en overførbar, robust og effektivt system, der bestemmer den optimale infrastruktur til at levere vand til hver slum, siger Peter Pelz.

Algoritmer bliver planlæggere af infrastrukturer

Grundlaget for dette system udgøres af DLR's klassificerede satellitdata og en omkostningsmodel, hvori faktorer som f.eks. prognoserne for slumvækst etableres fra datamining. Denne omkostningsmodel er oversat til en matematisk optimeringsmodel. Algoritmer beregner derefter forsyningssystemet; ikke ved at søge efter en global løsning på en smart måde. På grund af den høje kompleksitet, folk er ikke længere i stand til det. "Algorithmer bliver planlæggere af infrastrukturer, "forklar Rausch, Pelz og Friesen. "Det er en helt ny tilgang, " bekræfter DLR-ekspert Michael Wurm. Folk definerer kun begrænsningerne for beregningerne. Det er omkostninger eller senere også forretningsmodeller, samt allerede eksisterende infrastrukturer.

Til sidst er en grafik tilgængelig, der visualiserer det beregnede netværksdesign med vandværker, forskellige typer vandtanke, rør eller køretøjer til vandtransport. Forskerne har allerede anvendt denne metode til "diskret optimering" ved at bruge en række slumkvarterer i Dhaka som eksempler. I øjeblikket tager det stadig flere timer at beregne for mindre områder med omkring 20 slumkvarterer. At klynge slumdataene bør reducere antallet af variabler i fremtiden, hvilket ville fremskynde processen, da storbyregioner som Dhaka har langt mere end tusind slumkvarterer.

I mellemtiden forskerne ved TU Darmstadt undersøger også spørgsmålet om, hvordan slumområder egentlig opstår. Ved hjælp af Turing -mekanismen - en model af den britiske matematiker Alan Turing, der forklarer fremkomsten af ​​spontane strukturer - fandt de visse migrationsmønstre. Det afslørede, bl.a. at slumkvarterer altid udvikler sig, når befolkningstætheden bliver så stor, at befolkningen i en bestemt gruppe, i dette tilfælde de fattige, begynde at "diffundere" fra et område. Dette bekræfter eksperternes overbevisning om, at selv grundlæggende matematiske metoder kan bruges til at forklare sociale fænomener. Deres mål er nu at inkludere andre discipliner, der behandler emnet "Vand til alle." "Dette kunne være kernen for fremtidig forskningssamarbejde, siger Peter Pelz.