Arbeitspaket 3: Detaillierte Kanalnetzmodelle

In AP3 entwickeln wir detaillierte rechnergestützte Modelle für Kanalisationsnetze von Stadtteilen zur Überwachung von Infektionskrankheiten. Viele Krankheitserreger sind im Abwasser nachweisbar, und somit hat sich die Untersuchung von Abwasserproben zur epidemiologischen Verfolgung von Krankheitserregern (wie SARS-CoV-2 als nützliches Instrument erwiesen. Ein großer Vorteil der Abwasseruntersuchung ist, dass sie unabhängig von Test- und Meldestrategien ist und ein Bild des Infektionsgeschehens in der gesamten Bevölkerung liefern kann.
Hierfür müssen allerdings aus der gemessenen Viruspartikellast im Abwasser die ursprünglich ins Abwasser gelangten Mengen an Viruspartikeln bestimmt werden, um daraus Rückschlüsse auf das Infektionsgeschehen ziehen zu können. Hierzu müssen wir wissen, wie die Krankheitserreger bzw. deren Partikel im Abwasserkanal transportiert und chemisch abgebaut werden. Die Genauigkeit der Rückverfolgung hängt vom Detailgrad des zugrundeliegenden Kanalnetzmodells und dem Wissen über die Probenentnahmebedingungen ab.
Bisher sind detaillierte Modelle für die Ausbreitung von Virusfragmenten im Abwassernetz noch nicht weit verbreitet. Das detaillierte Modelle werden wir auf der Grundlage von Infrastrukturdaten, Daten zum spezifischen Frischwasserverbrauch sowie der Bevölkerungsdichte entwickeln. Zudem werden saisonale Wetterdaten aus Statistiken entnommen und in das Detailmodell integriert, um Ausbreitungseffekte aufgrund von Niederschlagsereignissen darstellen zu können.
Das detaillierte Modell wird uns Erkenntnisse aus Abwasserprobenmessungen auf das Infektionsgeschehen liefern und zudem die Bestimmung der Region erleichtern, in der das Virus am wahrscheinlichsten in das Abwassernetz freigesetzt wurde.
Als Proof-of-Principle für die Konstruktion detaillierter Modelle und die Identifizierung von Teileinzugsgebieten mit erhöhter Virenlast wird der Stadtteil Hasenbergl in München, Deutschland, betrachtet, für welchen wir umfassende Informationen zum Kanalnetz vorliegen haben und experimentelle Daten erheben (AP5).
Das detaillierte Kanalnetzmodell wird mit der INSIDe-Plattform (AP1) verknüpft, um die Übertragungsmodelle (AP2) mit Abwasserbeobachtungen zu verbinden.
Das detaillierte Modell soll auch zur Plausibilisierung und Validierung der in AP4 entwickelten grobkörnigen Modelle verwendet werden.

Kontakt: Dr. Christian Schaum, Dr. Steffen Krause und Natalie Tomza, swa@unibw.de