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Fuzzyregelbasierte Metamodellierung von Nitrattransport für großskalige Entscheidungsunterstützung

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[Quelle: https://edocs.tib.eu]

Nitrateinträge aus diffusen Quellen sind ein wesentlicher Grund für die Beeinträchtigung der Gewässergüte deutscher Flüsse. Zur Planung und Beurteilung von Schutzmaßnahmen und zur Prognose der Effekte möglicher Systemänderungen werden numerische Modelle eingesetzt, Nitrat ist allerdings sehr komplexen und variablen Prozessen unterworfen, die wiederum zu sehr komplexen, parameterintensiven Modellen geführt haben. Gepaart mit den großen Gebieten, die für eine Untersuchung diffuser Einträge betrachtet werden müssen, macht dies eine Modellierung der Nitratdynamik schwierig. Insbesondere für die Entscheidungsunterstützung wären einfach anzuwendende, wenig lnputdaten benötigende Modelle wünschenswert. Diese können mithilfe des Metamodellansatzes erstellt werden. Hierbei wird ein Algorithmus des maschinellen Lernens anhand der Simulationsdaten eines physikalisch basierten Modells trainiert, um dieses mit reduziertem Datenbedarf nachzubilden. Dieses Vorgehen ist nötig, da Messdaten nicht in ausreichendem Umfang verfügbar sind. Da die Modellierung mit Fuzzyregeln gegenüber anderen Techniken mehrere Vorteile aufweist wird sie in dieser Studie angewendet. Das Fuzzymodell ist modular aufgebaut, mit acht Modulen getrennt nach Austragspfad und Düngeform. Es wurde anhand von Simulationsdaten des ökohydrologischen Modells SWAT im Untersuchungsgebiet Obere Leine trainiert. Die Variablenauswahl für die Module erfolgte mit Random Forest, das Training mithilfe von simulierter Abkühlung. Die Berechnung des Nitrattransportes erfolgt auf Monatsbasis. Die Validierung im Trainingsgebiet ergab, dass SWAT sehr gut vom Fuzzymodell nachgebildet wird. Die Validierung in Testgebieten unterschiedlicher Naturräume war in zwei von drei Fällen ebenfalls erfolgreich, so dass das Fuzzymodell eine brauchbare Regionalisierbarkeit besitzt. Bei Landnutzungsänderungen zeigt das Fuzzymodell eine mit SWAT vergleichbare Reaktion, während bei Klimaszenarien die von SWAT berechneten Frachten deutlich überschätzt werden. Das Fuzzymodell hat somit eine gute Prognosefähigkeit für Landnutzungsszenarien, während eine Anwendung für Klimaszenarien nicht ohne ein spezielles Training auf veränderte Klimadaten möglich ist.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Detlef Aigner, Gerhard Bollrich
Handbuch der Hydraulik
Beuth Praxis
für Wasserbau und Wasserwirtschaft
2., Aufl.
2021, 528 S., 17 x 24 cm, Hardcover
Beuth

 

 

Ohne Umwege direkt auf den Punkt: Das "Handbuch der Hydraulik" beinhaltet, was Ingenieurinnen, Wissenschaftlerinnen oder Studentinnen zum Nachschlagen brauchen. Es bietet Fachleuten aus dem Wasserbau sowie der Wasserwirtschaft Berechnungsgrundlagen mit Formelansätzen und Kennwerten - und konzentriert sich dabei auf das Wesentliche. Ausführliche Ableitungen und Erläuterungen finden sich in diesem Buch nicht, es ist ein übersichtliches Nachschlagewerk, das die neuesten Erkenntnisse und Methoden der hydraulischen Berechnungen sowie wichtiges Formelwissen vereint.

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Objektbildung und Honorarermittlung für Bauwerke und Anlagen der Wasserwirtschaft
Schriftenreihe des AHO, Band 41
AHO Heft 41
2021, XII, 56 S., 24.4 cm, Buch
Reguvis Fachmedien

 

 

Die AHO-Fachkommission "Wasserwirtschaft" hat Beispiele von typischen Bauwerken und Anlagen der Wasserversorgung, der Abwasserentsorgung und des Wasserbaus ausgewählt und für diese die Objektbildung und Honorarermittlung vorgenommen. Die Ausarbeitung beinhaltet für diese Beispiele die Honorarermittlungen für die Grundleistungen und häufiger anfallenden Besonderen Leistungen folgender Leistungsbilder (soweit zutreffend): - Objektplanung Ingenieurbauwerke, - Fachplanung Technische Ausrüstung, - Fachplanung Tragwerksplanung, - Objektplanung Gebäude, - Objektplanung Verkehrsanlagen, - Objektplanung Freianlagen. Ergänzend sind Beispiele für die Ermittlung der zutreffenden Honorarzone aufgeführt. Dargestellt werden die korrekte Ermittlung der anrechenbaren Kosten unter Berücksichtigung von mitzuverarbeitender Bausubstanz und der Anrechnung der Kosten der Anlagen der Technischen Ausrüstung, die Ermittlung von Honoraren für Objekt- und Fachplanungen und der Bezug des Honorars zu den Baukosten.

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Beton-Kalender 2020
Beton-Kalender
Schwerpunkte: Wasserbau; Konstruktion und Bemessung
2019, 1244 S., 600 SW-Abb., 200 Tabellen. 21 cm, Package, Bundle
Ernst & Sohn

 

 

Der Beton-Kalender 2020 mit den Schwerpunkten Wasserbau sowie Konstruktion und Bemessung bietet eine solide Arbeitsgrundlage und ein topaktuelles und verlässliches Nachschlagewerk für die fehlerfreie Planung von Betonkonstruktionen. Unter dem Schwerpunktthema Wasserbau behandelt der Beton-Kalender Entwurf und Konstruktion von massiven Wasserbauwerken an Wasserstraßen. Diese werden zum Beispiel zur verkehrswirtschaftlichen Nutzung (Binnenschifffahrt), zur Wasserversorgung, zur Erhaltung der Vorflut für den Abfluss der Niederschläge und Entwässerungszwecke, zur Abwendung von Hochwasser- und Eisgefährdung oder zur Energiegewinnung durch Wasserkraft genutzt. Unter dem Schwerpunktthema Konstruktion und Bemessung versammelt der Beton-Kalender eine Reihe Beiträge zum aktuellen Wissensstand für Entwurf und Bemessung im Konstruktiven Hochbau: Bei der Konstruktion und Bemessung von Stahlbetonbauteilen sind die Verankerungs- und die Bewehrungstechnik wesentliche Bestandteile. Nachdem im April 2019 endlich die europäischen Regeln in Eurocode 2 Teil 4 zur Bemessung der Verankerung von Befestigungen tragender und nichttragender Bauteile veröffentlicht wurde, werden in diesem Buch Erläuterungen zur Anwendung und Hintergrundinformationen gegeben. Die Planung von Maßnahmen zur Baugrundverbesserung sind häufig Bestandteil der Tragwerksplanung und wesentlich für die sichere Errichtung von Bauwerken. Ein Beitrag mit vertieften Erläuterungen und Beispielen zu den zahlreichen Verfahren vermittelt die notwendigen Kenntnisse. Außerdem wird der Standardbeitrag über Beton in neubearbeiteter Fassung vorgelegt. In bewährter Weise wird die Eurocode-Kommentierung in Kurzfassungen für einfache Anwendungsfälle und die schnelle Orientierung fortgeführt: diese Ausgabe enthält die Erläuterungen zu den Einwirkungsnormen DIN EN 1991 und die kommentierte Kurzfassung von DIN EN 1992-1 auf aktuellem Stand.

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Gerhard Bollrich
Technische Hydromechanik, .1. Grundlagen
Beuth Praxis
8., aktualisierte Auflage.
2019, 448 S., 21 cm, Hardcover
Beuth

 

 

Der erste Band der insgesamt vierbändigen Fachbuchreihe zur technischen Hydromechanik informiert den Leser über die Grundlagen dieses speziellen Fachgebiets (Berechnung der Kraftwirkungen ruhender Flüssigkeiten, insbesondere aber mit Strömungsvorgängen an Bauwerken und in Anlagen). Behandelt werden unter anderem die Gesetzmäßigkeiten des ruhenden und fließenden Wassers sowie das erforderliche technische Know-how zu deren Bestimmung. Geeignet ist das Werk nicht nur als studienbegleitende Literatur, es hat sich auch in der täglichen Praxis als Nachschlagewerk mit wichtigen Berechnungsgrundlagen in Form von Formelansätzen, Beiwerten und Kennzahlen bewährt. Die achte Auflage wurde inhaltlich aktualisiert und an den neuesten Stand der Normung angepasst.

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Georg Houben, Christoph Treskatis
Regenerierung und Sanierung von Brunnen
Technische und naturwissenschaftliche Grundlagen der Brunnenalterung und möglicher Gegenmaßnahmen
3., Aufl.
2019, 620 S., 23 cm, Hardcover
Vulkan Verlag

 

 

Brunnen sind auch im 21. Jahrhundert immer noch individuell geplante und von vielfältigen Einflussfaktoren bestimmte Bauwerke. Die Einflüsse des geologischen Standortes, des Ausbaus und des Betriebes sowie der Wartung und Instandhaltung fördern oder mindern die Brunnenalterung in unterschiedlichem Ausmaß oder verstärken sich gegenseitig. Umfassende Kenntnisse zur Brunnenanströmung und zu den chemisch-mikrobiologischen Prozessen der Brunnenalterung sind ebenso unabdingbare Voraussetzung für die Planung und Ausführung von Regenerierungen wie die Frage, ob sich ein solcher Aufwand wirtschaftlich überhaupt lohnt oder ob eher der Neubau eines Brunnens eine zukunftsfähige Option ist. Das Standardwerk für alle Betreiber von Trinkwasserbrunnen sowie in diesem Feld tätige Dienstleistungsunternehmen wurde mit der 3. Auflage von den Autoren Houben und Treskatis vollständig überarbeitet und durch neue Inhalte ergänzt. Das umfassende Lehr- und Handbuch beinhaltet viele Beispiele aus der Praxis und gibt hilfreiche Handlungsempfehlungen für die Wartung, die Regenerierung, die Sanierung und den Rückbau von Brunnen. Zudem findet der Leser eine vollständige Formelsammlung, informative und erklärende Schemazeichnungen, Tabellen und Fotos aus der praktischen Anwendung.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Matthias Pahn, Jürgen Schnell, Horst Stopp, Martin Kiesche, Wolfgang Schmidt, Torsten Toepel
Thermisch aktivierte Sandwichschwimmkörper für das Bauen auf dem Wasser. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2981
2016, 118 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das weltweite Bevölkerungswachstum und der steigende Meeresspiegel führen u.a. zu einem Mangel von Bauflächen. Durch den Klimawandel ist der Wohnraum speziell in den Küstengebieten gefährdet. Gegenwärtig werden kostenintensive Hochwasserschutz-Bauwerke umgesetzt, um sich gegen die drohenden Wassermassen zu schützen. Auch werden Maßnahmen zur Landrückgewinnung durchgeführt. Dabei wird, vom Meer abgetragenes Ufermaterial aufwändig wieder an Land transportiert, welches mit der Zeit wieder an das Meer verloren geht. Das Bauen auf dem Wasser bietet eine alternative Maßnahme an um verlorene Bauflächen und Lebensraum zu gewinnen, ohne gegen den steigenden Meeresspiegel anzutreten oder Maßnahmen zur Landrückgewinnung durchführen zu müssen. Bauwerke auf dem Wasser sind von der Versorgung über das Festland abgeschnitten und müssen sich autark versorgen können. Dafür steht das umgebende Wasser als ein enormes Energiereservoir zur Verfügung. Die Erschließung des Energiereservoirs ist durch eine thermisch aktivierte Bauteilschicht möglich. Aus wärmeschutztechnischen Gründen ist es notwendig die thermisch aktivierte Bauteilschicht mit einer Dämmschicht thermisch zu entkoppeln. Für diese Anforderungen sind Bauteile in Sandwichbauweise optimal geeignet. Die Sandwichbauteile bestehen aus einer Tragschale, einer Kerndämmschicht und einer Vorsatzschale. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, einen Schwimmkörper mit möglicher Innenraumnutzung in Sandwichbauweise mit einer thermisch aktivierten Vorsatzschale aus hochfestem Beton zu entwickeln und zu errichten. Innerhalb des Forschungsprojekts wurden die Einwirkungen auf schwimmende Bauwerke untersucht und Lastannahmen für den Großdemonstrator getroffen. Bei der Bemessung eines schwimmenden Bauwerks sind neben den herkömmlichen Einwirkungen, der ständige Wasserdruck, die dynamische Wellenbelastung und der thermische Eisdruck infolge einer geschlossenen Eisdecke zu beachten. Der Lastfall Schiffs- oder Eisanprall wurde ausgeschlossen, da die Errichtung des schwimmenden Bauwerks auf ei

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Guenther Garbrecht, Joachim Schmidt, Johann Buss
Untergrundhydraulische Berechnungen an Flussdeichen auf bindigen Deckschichten
siehe auch: Buss, Johann. Unterströmung von Deichen. tech.Diss. Braunschweig 1987/92.
1987, 164 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur untergrundhydraulischen Bemessung unterströmter Deiche ist die Kenntnis der Potentialverteilung von entscheidender Bedeutung. In bisher veröffentlichten Arbeiten zu diesem Thema werden stark vereinfachende Näherungslösungen behandelt, die eine zutreffende Beschreibung der untergrundhydraulischen Verhältnisse unterströmter Deiche kaum zulassen und zudem nur von zeitunabhängigen (stationären) Systemen ausgehen. In dieser Arbeit werden Berechnungsverfahren zum Teil auf der Grundlage der Finiten-Elemente-Methode für ein- zwei- und dreidimensionale, stationäre und instationäre, gesättigte-ungesättigte Deichsysteme behandelt und Bemessungshilfen entwickelt, die eine problemangepaßte Beurteilung der Untergrundhydraulik unterströmter Deiche ermöglichen. Damit können die erforderlichen Maßnahmen zur Deichsicherung und zur Trockenlegung des Deichhinterlandes durch Entspannungsbrunnen, Abzugs- und Entlastungsgräben, Schöpfwerke und Siele nach Lage und Größe zweckmäßig und sicher bemessen werden. (-y-)

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B. Barczewski, H.P. Koschitzky, H. Kobus
Theoretische und experimentelle Vorstudien zur Frage des Lufteintrags und Lufttransports an Sohlbelüftern in Hochgeschwindigkeitsströmungen
1987, 71 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Einführend wird der Kenntnisstand zur Frage des Lufteintrags an Sohlbelüftern in Hochgeschwindigkeitsströmungen dargelegt. Die wichtigsten Formeln werden dargestellt und kritisch diskutiert. Der Hauptteil des Berichts beschäftigt sich mit Überlegungen zur Physik des Lufteintragsmechanismus. Dafür werden Gedankenmodelle aufgestellt und auf Plausibilität überprüft. Für den Transport der eingemischten Luft unterstrom des Auftreffpunktes wird ein numerisches Modell zusammenfassend dargestellt, in dem der Transportprozeß der Luftblasen in Analogie zum Transport suspendierter Feststoffpartikel in turbulenten Gerinneströmungen behandelt wird. In Hinblick auf eine Weiterführung des Forschungsvorhabens wurden grundlegende Testversuche zur Frage der Einsatzfähigkeit der vorgeschlagenen Meßverfahren durchgeführt. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Wagner, Kirsten; Marquardt, Uwe; Hetzel, Friedrich; Terhart, Ludger
Der Branchenspezifische Sicherheitsstandard Wasser/Abwasser (B3S WA) - Version 2021. Teil 1: Was sich geändert hat - eine Übersicht
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2021

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Wagner, Kirsten; Marquardt, Uwe; Hetzel, Friedrich; Terhart, Ludger
Der Branchenspezifische Sicherheitsstandard Wasser/Abwasser (B3S WA) - Version 2021. Teil 1: Was sich geändert hat - eine Übersicht
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall, 2021

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Stucki, Adrian
Entlastungsstollen Thalwil - Stand und Ausblick (kostenlos)
Wasser Energie Luft - Eau Energie Air, 2021

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Regtop, John; Feddema, Antoine
Investigations on the sinking process of large pneumatic caissons
Geotechnik, 2021

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Wittenberg, Hartmut; Rhode, Christiane
Levadas und Wassermühlen auf Madeira als historische Mehrzweckprojekte
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2021

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