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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.

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Bücher, Broschüren

Hochwasser-Handbuch
Auswirkungen und Schutz
3., Aufl.
2020, xxii, 715 S., 297 SW-Abb., 34 Farbabb., 34 Farbtabellen. 240 mm, Hardcover
Springer, Berlin

 

 

Die prognostizierten Klimaveränderungen stellen für die Wasserwirtschaft in Bezug auf den Hochwasserschutz, aber auch im Umgang mit trockenen Jahren, eine große Herausforderung dar. Neben den großen, flächendeckenden Überschwemmungen und den damit einhergehenden besonderen Risiken für die eingedeichten Bereiche sind insbesondere die nach Starkregenereignissen plötzlich auftretenden Sturzfluten mit einem hohen Gefährdungspotenzial verbunden. Die Schäden sind bei beiden Hochwasserformen nur dann erfolgreich und dauerhaft zu minimieren, wenn viele Fachgebiete ihr besonderes Wissen in den Planungsprozess des Hochwasserschutzes einbringen. Hierzu zählen unterschiedliche Maßnahmenpakete der Wasserwirtschaft und des Wasserbaus (u. a. die Bereitstellung verlässlicher hydrologischer und hydraulischer Planungsgrößen, der natürliche Wasserrückhalt in den Gewässerauen, unterschiedliche Ausbauvarianten und deren Auswirkungen auf die Abflüsse, technische Rückhaltemaßnahmen, Schutz der genutzten Bereiche durch Deiche, Dämme und Hochwasserschutzmauern und nicht zuletzt die rechtlichen Grundlagen), aber auch der Ablauf und die Koordination unterschiedlicher Maßnahmengruppen vor, während und nach einem vorausgesagten Hochwasserereignis. Hierzu gehören ebenfalls die aktuellen Ausführungen zur Versicherung von Hochwasserschäden. Der erste Zyklus der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie wurde Ende 2015 mit der Erstellung der Hochwasserrisikomanagementpläne abgeschlossen. Allen Aspekten der Hochwasservorsorge wird nunmehr ein sehr hoher Stellenwert eingeräumt. Die Erfahrungen aus diesem Prozess sowie die aktuellen Richtlinien der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) wurden in dieser dritten Auflage berücksichtigt. Insbesondere die Bauvorsorge ist dabei umfassend dargestellt.

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Beton-Kalender 2020
Beton-Kalender
Schwerpunkte: Wasserbau; Konstruktion und Bemessung
2019, 1244 S., 600 SW-Abb., 200 Tabellen. 210 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Der neue 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., 210 mm, 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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Michael Vogel
Schädigungsmodell für die Hydroabrasionsbeanspruchung zur probabilistischen Lebensdauerprognose von Betonoberflächen im
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 81
Dissertationsschrift
2017, Getr. Zählung, 290 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Wasserbauliche Anlagen unterliegen vielfältigen Einwirkungen. Besonders die mechanische Einwirkung auf Betonoberflächen infolge der mit Feststoffen befrachteten Wasserströmung stellt eine maßgebende Beanspruchung dar. Die Behandlung der Dauerhaftigkeit von Beton bzgl. des Hydroabrasionsverschleißes erfolgte bisher nur ansatzweise. Hinsichtlich der Verschleißprüfverfahren, -kennwerte und Schädigungsmodelle existierten Kenntnislücken, die im Rahmen dieser Arbeit geschlossen wurden.

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Rüdiger Breuer, Klaus F. Gärditz
Öffentliches und privates Wasserrecht
NJW-Praxis, Band 24
4., neu bearb. Aufl.
2017, XXIII, 843 S., 240 mm, Hardcover
Beck Juristischer Verlag

 

 

Das bewährte Werk stellt das gesamte Wasserrecht systematisch und umfassend dar. Es ist wissenschaftlich fundiert, aber stets praxisgerecht verfasst, sodass es sich für die tägliche Arbeit ebenso wie als anerkanntes Standardwerk für die Anfertigung wissenschaftlicher Arbeiten eignet. Die 4. Auflage wurde vollständig neu bearbeitet und neu strukturiert. Das Werk berücksichtigt die aktuellsten Gerichtsentscheidungen und neuesten Gesetze, insbesondere das Fracking-Gesetz vom 4. August 2016, das neue Wassergesetz NRW vom 8. Juli 2016, die Entscheidung des BVerwG zur Weservertiefung vom 11. August 2016. Ebenso wird der zunehmend wichtige Hochwasserschutz in einem eigenen neuen Kapitel behandelt. Daneben sind das USchadG sowie die Europäisierung des gesamten Wasserrechts und des Umweltstrafrechts eingehend erörtert.

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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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Wilde, Elmar; Schäfers, Matthias; Braun, Norman
Wehranlage Viereth: Vorteile einer durchgängigen Bearbeitung mit der BIM-Methode im komplexen Stahlwasserbau
Stahlbau, 2020

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Brandl, Andreas; Käfer, Sabine; Fillitz, Benjamin; Pinter, Gabriel; Laaha, Gregor; Mader, Helmut
Relevanz von Schlüsselreizen, im Besonderen Licht und Akustik, zur Auffindbarkeit von Fischaufstiegen (kostenlos)
Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 2020

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Robel, Steffan
Infrastruktur ist Landschaftsarchitektur
Neue Landschaft, 2020

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Beiersdorf, Holger
Hochwasserschutz als neues Schwerpunktthema. Änderung des Studiengangs Landschaftsbau und Management an der HS Weihenstephan-Triesdorf
Neue Landschaft, 2020

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Isenburg, Thomas
Gestautes Wasser prägt eine Region. Talsperren und Wasserkraft im Sauerland
Wasserkraft & Energie, 2020

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