SmartWater – Digitale Tools für eine klimaresiliente Stadt

Angesichts zunehmender Starkregen und anhaltender Hitzeperioden rückt ein strategischer Umgang mit Wasser in Deutschland immer stärker in den Fokus, um den Folgen des Klimawandels wirksam zu begegnen.

Im Berliner Projekt SmartWater liegt der Fokus auf digitalen Lösungen für Herausforderungen im Bereich der blau-grünen Infrastruktur. Dazu zählen insbesondere die Unterstützung von Planerinnen und Planern bei der Entwicklung entsprechender Maßnahmen (beispielsweise mehr Begrünung und Wasserflächen im urbanen Raum), die Sensibilisierung der Bürgerinnen und Bürger für Starkregenwetterlagen sowie die Steigerung der Akzeptanz von Klimaanpassungsmaßnahmen, um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.

Zu diesem Zweck werden im Rahmen von SmartWater drei digitale Tools entwickelt, die auf unterschiedlichen Ebenen zu einem nachhaltigeren Umgang mit der Ressource Wasser beitragen – von der Planung über die Risikokommunikation bis hin zur Bildung.

Blau-Grüner Infrastrukturplaner (BGI Planer): Ziel ist es, die Berliner Verwaltung auf Senats- und Bezirksebene bei der Planung und Umsetzung blau-grüner Maßnahmen zur Stärkung der Klimaresilienz Berlins zu unterstützen.
Hochwasser-Infoportal: Ein barrierefreies Informationsportal soll Berlinerinnen und Berliner über die Gefahren von starkregeninduzierten Überflutungen sowie von Gewässern ausgehender Überschwemmungen in ihrer unmittelbaren Umgebung informieren. Darüber hinaus werden mögliche Anpassungsmaßnahmen und individuelle Handlungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Spiel: Ergänzend wird ein digitales Spiel entwickelt, das die Akzeptanz für blau-grüne Infrastruktur fördert und auf spielerische Weise deren positive Effekte im Hinblick auf Hitze und Überflutungen vermittelt.

Technologiestiftung Berlin

AEG Klimaschutz, Klimaanpassung und Resilienz – Wasser

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Erfolgsfaktoren zur Zielerreichung

Frühe Einbindung von Experten und Stakeholdern

Bereits im ersten Projektjahr wurden in insgesamt sechs Workshops gezielte Erkenntnisse aus der Wissenschaft mit den Perspektiven relevanter Stakeholder zusammengeführt. Durch diese frühzeitige und strukturierte Einbindung konnten Bedarfe und Anforderungen an die drei Prototypen gemeinschaftlich diskutiert, geschärft und abgestimmt werden.

Iterative Prototypenentwicklung und nutzerzentriertes Testing

Im Anschluss wurden zunächst Click-Dummys entwickelt, um zentrale Funktionen und Anwendungslogiken frühzeitig sichtbar und testbar zu machen. Diese klickbaren Visualisierungen ermöglichten es, potenzielle Probleme bereits in einer frühen Entwicklungsphase zu identifizieren und gezielt zu adressieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse flossen direkt in die Weiterentwicklung hin zu vollwertigen Prototypen ein. Ergänzend wurden vor der Finalisierung Flur- und Usability-Tests durchgeführt, um die Nutzerfreundlichkeit weiter zu optimieren und die Anwendbarkeit in der Praxis zu sichern.

Erfolgsfaktoren zur Übertragbarkeit

Umfassende Dokumentation und modulare, übertragbare Bausteine

Durch den konsequenten Einsatz von Open-Source-Komponenten und deren umfassende technische Dokumentation auf GitHub wurde eine zentrale Voraussetzung für die Nachnutzung geschaffen. Dadurch werden Abhängigkeiten reduziert und die Weiterentwicklung für andere Entwicklerinnen und Entwickler ermöglicht. Die bereitgestellten, modular aufgebauten Code-Bausteine können an die lokalen Bedarfe angepasst werden und ermöglichen so eine flexible Übertragung auf unterschiedliche kommunale Kontexte.

Klare Rollenverteilung und institutionalisierte Zusammenarbeit

Im Projekt arbeiten verschiedene städtische Akteure und Verwaltungseinheiten eng zusammen. Die frühzeitige Festlegung von Rollen und Verantwortungen hat dabei im Projekt von Anfang an für verlässliche Strukturen für die Zusammenarbeit geschaffen. Ein kontinuierlicher, abgestimmter Austausch zwischen den beteiligten Akteuren hat sichergestellt, dass Wissen gebündelt werden konnte und die Schnittstellen zwischen verschiedenen Abteilungen effizient funktionieren.

Erfolgsfaktoren zur Verstetigung

Frühzeitige institutionelle Verankerung bei Senatsverwaltungen und der Regenwasseragentur

Bereits während der frühen Projektlaufzeit wurde die Übernahme der entwickelten Lösungen nach Projektende gezielt vorbereitet. Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Bauen und Wohnen und die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt haben die Produktverantwortung für den BGI-Planer beziehungsweise das Hochwasser-Infoportal übernommen und arbeiten aktiv an tragfähigen Betriebsmodellen. Für das Spiel ist eine Weiterführung über die Regenwasseragentur vorgesehen, die auch die begleitende Öffentlichkeitsarbeit übernimmt. Diese frühzeitige Klärung von Zuständigkeiten und Betriebsstrukturen schafft verlässliche Rahmenbedingungen für eine dauerhafte Nutzung.

Hohe Problemrelevanz und adressatengerechte Ansprache unterschiedlicher Zielgruppen

Die zunehmende Bedeutung des Themas „Wasser“ im Kontext des Klimawandels sorgt für ein breites inhaltliches und politisches Interesse an einer langfristigen Weiterführung der entwickelten Lösungen. Gleichzeitig richten sich die drei Lösungsbausteine gezielt an unterschiedliche Nutzergruppen - Verwaltungsmitarbeitende (BGI-Planer) sowie Bürgerinnen und Bürger (Hochwasser-Infoportal und Spiel). Diese differenzierte Ansprache erhöht die Nutzungsperspektiven und ermöglicht es, Verantwortung und Ressourcen für die Verstetigung auf mehrere verschiedene Institutionen zu verteilen.

Akteure der Umsetzung — Creative Climate Cities

Weitere Informationen

Ausgangsbedingungen und Ziele

Lokale Herausforderungen

In Berlin sind die Auswirkungen des Klimawandels in Hinblick auf Wasser besonders deutlich zu spüren: einerseits durch Überflutungen und Gewässerbelastungen infolge von Starkregen, andererseits durch anhaltende Hitzeperioden und Dürre infolge ausbleibender Niederschläge. Zunehmende Trockenphasen sowie der Kohleausstieg in der Lausitz – der mit einem Rückgang der bisher zur Stabilisierung des Wasserhaushalts eingesetzten Sümpfungswassereinleitungen aus dem Braunkohletagebau einhergeht – führen dazu, dass die Zuflüsse aus Spree und Havel perspektivisch abnehmen und Grundwasserstände sinken.

Eine besondere Herausforderung ist, dass Berlin zugleich Bundesland und Kommune ist. Dementsprechend sind die Bedingungen für ein ressort- und ebenenübergreifendes Arbeiten innerhalb der Verwaltung komplex. Dieser Umstand wird im Projekt durch eine klare Rollenverteilung bei gleichzeitig kontinuierlichem Austausch adressiert.

Planungsziele

SmartWater zielt darauf ab, Berlin resilienter gegenüber den Folgen des Klimawandels zu machen. Dadurch leistet das Projekt einen konkreten Beitrag zum Stadtentwicklungsplan Klima (insbesondere die Reduktion und Vermeidung von städtischen Wärmeinseln), zum Masterplan Wasser (wie die Entsiegelung von Flächen) sowie zur Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (insbesondere die Reduktion von Mischwasserüberläufen) und der Berliner SmartCity- und Digitalisierungsstrategie (Gemeinsam Digital:Berlin). Die Maßnahme trägt im Sinne der Stadtentwicklungsstrategie (BerlinStrategie 3.0) insbesondere zur Stärkung des Gewässerschutzes sowie zu einem nachhaltigen Management des urbanen Wasserhaushalts bei und unterstützt damit zentrale Ziele einer klimaresilienten und zukunftsfähigen Stadtentwicklung.

Durch die drei Teilmaßnahmen wirkt SmartWater auf die Umsetzung verschiedener Planungsziele ein. So unterstützt die Gesamtmaßnahme lokale Regeneration natürlicher Ressourcen, indem sie die Grundwasserneubildung fördert und zur besseren Versorgung von Grünflächen beiträgt. Gleichzeitig stärkt sie durch gezielte Sensibilisierung die Akzeptanz der Bürgerinnen und Bürger für den Umbau von Straßen und Plätzen - insbesondere in dicht bebauten Innenstadtbezirken.

Die enge Zusammenarbeit verschiedener städtischer Akteure fördert zudem einen Kulturwandel innerhalb der Verwaltung hin zu integrierten Lösungen. SmartWater adressiert dabei sowohl Neubau- als auch Bestandsgebiete und wirkt somit in unterschiedlichen räumlichen Kontexten.

Darüber hinaus hilft die verständliche Kommunikation über Risiken durch Starkregen sowie über Möglichkeiten der Eigenvorsorge den Bürgerinnen und Bürgern, ihren im Wasserhaushaltsgesetz festgeschriebenen Sorgfalts- und Vorsorgepflichten besser nachzukommen.

Ansatz zur Wirkungsmessung

Die drei entwickelten Tools richten sich an verschiedene Zielgruppen und entfalten daher ihre Wirkung auf unterschiedliche Art und Weise. Während sich der BGI-Planer an die Verwaltung richtet, ist das Hochwasser-Infoportal ein Tool der Risikokommunikation und das Spiel verfolgt in erster Linie Lehrziele.

Für die drei Tools wurden folgende Ziele formuliert sowie Indikatoren definiert:

BGI-Planer

Ziel: „Der BGI-Planer ist ein von Planenden regelmäßig genutztes Werkzeug, um BGI-Maßnahmen sowohl in der Planung und Umsetzung einfacher verankern können.“

Indikatoren:

a) 80% der Nutzerinnen und Nutzer empfinden den BGI-Planer als nutzerfreundlich (Umfrage am Ende des Beta-Tests)

b) Der BGI-Planer erleichtert die Arbeit bei 80% der Nutzerinnen und Nutzer und ist für ihre Arbeit relevant

Spiel

Ziel: „Das Spiel ist eine Lernplattform, die interessierte Bürgerinnen und Bürger für Schwammstadtmaßnahmen begeistert.“

Indikatoren:

a) Durchschnittlich pro Monat haben 250 Nutzerinnen und Nutzer das Spiel gespielt

b) 80% der Nutzerinnen und Nutzer bestätigen einen Lerneffekt durch die Nutzung der Spiels.

Hochwasser-Infoportal

Ziel: „Das Hochwasser-Infoportal ist die No. 1 Webseite für Berlinerinnen und Berliner um sich über Starkregen / Hochwasser in Berlin zu informieren.“

Indikatoren:

a) 250 Nutzerinnen und Nutzer besuchen das Hochwasser-Infoportal durchschnittlich monatlich

b) 80% der Nutzerinnen und Nutzer geben an, dass das Hochwasser-Infoportal ihnen bei der

Entscheidungsfindung im Bezug auf Risikomanagement für ihre Wohnung/Haus geholfen hat

Entwicklung und Umsetzung

Prozessschritte

Phase 1 Vorprozess:

Kick-Off-Veranstaltung im Februar 2023
Zwischen Februar und Dezember 2023 mehrere Steuerungsrunden und Expertendialoge
Festlegung der Pilotgebiete und Identifikation von Zielgruppen

Phase 2 Exploration:

Von Januar bis Juni 2024 Erkundung von Zielgruppen und Entwicklung von Click-Dummys

Phase 3 Erprobung:

Erprobung der Click-Dummys zwischen Juli 2024 und Juni 2025
Nutzertests und Prüfung durch Experten

Phase 4 Entwicklung

Programmierung der drei Prototypen von März 2025 bis August 2026

Phase 5 Skalierung und Verstetigung

Von Mai bis September 2026 Übergabe der finalen, programmierten Anwendungen an die künftigen Betreiber

Abschluss

September 2026 Abschluss des Projektes und Übernahme durch die zuständigen Institutionen

Governance

Die Umsetzung von SmartWater basiert auf einer engen Kooperation zwischen dem Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB), der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Bauen und Wohnen (SenStadt) und der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt (SenMVKU). Die Projektleitung trägt das KWB, die Anknüpfung zur Stadtentwicklungsstrategie stellt der SenStadt sicher. Die drei Organisationen sind jeweils Product Owner (PO) eines der Tools: KWB ist für das Spiel, SenStadt für den BGI-Planer und SenMVKU für das Hochwasser-Infoportal zuständig.

Die Technologiestiftung programmiert den BGI-Planer und das Hochwasser-Infoportal. Deren Abteilung, das CityLAB Berlin, begleitete als Moderatorin die Entwicklung der drei Tools. Beim BGI-Planer waren die Berliner Regenwasseragentur in der Konzeption und die Berliner Wasserbetriebe für die Überflutungsmodellierungen beteiligt. Die Berliner Regenwasseragentur hat darüber hinaus bei der Entwicklung des Spiels eine Beraterfunktion übernommen, während Invisible Room sowohl bei dessen Konzeption als auch Programmierung mitgewirkt hat. Die Berliner Bezirke Friedrichshain-Kreuzberg und Pankow waren bei der Ermittlung der Bedarfe für den BGI-Planer Sparringpartner.

Kosten bei Beschaffung

Personalkosten / alternativ Personentage

Sachkosten

Anschaffung

Senatsverwaltungen: ca. 700.000 EUR

KWB und Partner: ca. 1,7 Mio. EUR

KWB und Partner: Ca. 200.000 EUR (davon sind 110.000 EUR für eine externe Leistungserbringung ausgegeben worden)

Betrieb

BGI-Planer: 40.000 EUR über drei Jahre hinweg

Hochwasser-Infoportal: 10.000 EUR pro Jahr

Spiel: 1.500 EUR pro Jahr

Partizipation und Kommunikation

In allen drei Teilprojekten wurden Auftaktworkshops und anschließend Expertendialoge durchgeführt. In diesen wurden mit unterschiedlichen Stakeholdern die jeweiligen Zielgruppen, Anwendungsfälle und Einsatzmöglichkeiten erörtert.

BGI-Planer

Am Auftaktworkshop des BGI-Planers nahmen unterschiedliche Stakeholder aus der Verwaltung und dem Projekt wie Bezirksämter, Senatsverwaltungen oder Berliner Wasserbetriebe teil. Dabei ging es darum, die Grundausrichtung des Projektes zu bestimmen. Eine engere Auswahl an Stakeholdern nahm anschließend an einer Maßnahmenwerkstatt teil, bei dem konkrete Einsatzmöglichkeiten erörtert wurden.

Hochwasser-Inforportal

Am Auftaktworkshop des Hochwasser-Infoportals kam ein großes Konsortium mit Vertreterinnen und Vertretern aus den Bezirksämtern, Senatsverwaltungen und der Wissenschaft zusammen und widmete sich der Frage, was sich in der öffentlichen Starkregenkommunikation ändern müsse. Im folgenden Expertendialog wurde mit Vertreterinnen und Vertretern aus der Risikovorsorge- und Kommunikation bestimmt, welche Anforderungen das Tool erfüllen muss. Bei der Entwicklung des Hochwasser-Infoportals wurde explizit auf wissenschaftliche Studien zurückgegriffen.

Spiel

Am Auftaktworkshop des Spiels nahmen Stakeholder wie die Senatsverwaltung, ein kommunales Wohnungsunternehmen und Vertreterinnen und Vertreter aus der Technologieförderung teil und erörterten die Bedarfe der Nutzerinnen und Nutzer. In einem folgenden Expertendialog wurden die Anwendungen des Tools diskutiert

Technische Infrastruktur

Alle nicht-sensiblen Input- und Output-Daten sowie vereinfachte Modelle werden öffentlich zugänglich gemacht. Im Rahmen des Projektes wurden proprietäre Modellierungssoftwares verwendet.

Die folgenden technischen Komponenten werden verwendet:

Plattforminfrastruktur: Fiware Framework
Open-Source-Datenbank: PostgreSQL
Programmbibliotheken: ReactJS, MapLibre
Datenanalyse: ArcGIS Pro, QGIS, Python (Spyder), R-Studio
Offene Schnittstellen: GeoJSON, REST-API

Datengrundlagen

BGI-Planer

Der BGI-Planer greift auf die öffentlichen Daten aus dem Geoportal Berlin zurück, insbesondere aus dem Umweltatlas. Ergänzt werden diese Bestandsdaten mit Modellierungsdaten zu den Themen Starkregen, Hitze, Gewässerschutz und Wasserhaushalt. Diese Daten basieren auf eigenen Monitoringdaten aus Sensoren in einem innerstädtischen Bestandsgebiet.

Hochwasser-Infoportal

Die Eingangsdaten für das Hochwasser-Infoportal bilden die städtischen Starkregenhinweis- und Starkregengefahrenkarten sowie die Hochwasserkarten für fluviale Ereignisse. Diese werden außerhalb des Projektes sukzessive modelliert und in das Hochwasser-Infoportal integriert.

Spiel

Das Spiel greift nicht auf Echtzeit- oder standortspezifische Daten zu, sondern basiert auf vereinfachten, modellhaften Annahmen zu den Wirkungszusammenhängen von blau-grüner Infrastruktur (z. B. Einfluss von Begrünung und Wasserflächen auf Hitzeentwicklung und Überflutungsrisiken). Diese abstrahierten Daten- und Wirkungsmodelle orientieren sich an den im Projekt verwendeten Fach- und Simulationsdaten, werden jedoch didaktisch reduziert aufbereitet, um komplexe Zusammenhänge verständlich und spielerisch erfahrbar zu machen.

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