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Fuzzyregelbasierte Metamodellierung von Nitrattransport für großskalige Entscheidungsunterstützung

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[Quelle: http://edok01.tib.uni-hannover.de]

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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Wasser, Energie und Umwelt
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Springer, Berlin

 

 

In dem Band werden unter anderem Handlungsempfehlungen für die Überflutungsvorsorge gegeben, die Hebung des energetischen Potenzials von Abwasser besprochen und Praxisbeispiele zur ökologischen Sanierung oder ökologischen Baubegleitung dargestellt. Er umfasst die kommunale Abwasserbehandlung, die Energiegewinnung aus Abwässern, den Diskussionsstand zu Mikroschadstoffen in Gewässern sowie deren Ökosystemfunktionen und Klimaanpassungsstrategien.

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Eberhard Lattermann
Wasserbau-Praxis
BBB Bauwerk-Basis-Bibliothek
Mit Berechnungsbeispielen
4., Aufl.
2017, 292 S., 240 mm, Softcover
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Rüdiger Breuer, Klaus F. Gärditz
Öffentliches und privates Wasserrecht
NJW-Praxis, Band 24
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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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Björn Haag
Schadensidentifikation mit modalen Parametern: Anwendung auf extern vorgespannte Hohlkastenbrücken
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 78
Dissertationsschrift
2016, IX, 184 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Hinsichtlich der Zustandsüberwachung von Betonbrücken werden 19 Verfahren unter realistischen Randbedingungen getestet. Danach wird ein detailliertes numerisches Modell einer verbundlos vorgespannten Hohlkastenbrücke erstellt. Dabei kommen nichtlineare, anhand von Laborversuchen validierte Stoffgesetze zum Einsatz. Durch eine kombinierte Anwendung von sechs Methoden lässt sich die zunehmende Rissbildung infolge einer Pfeilersetzung bzw. einem Spannkraftverlust feststellen und lokalisieren.

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Bewässerung, Entwässerung
DIN-Taschenbuch, Band 187
6., Aufl.
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Die inzwischen 6. Auflage von DIN-Taschenbuch 187 enthält alle für Praktiker wichtigen Normen für Planung, Bau und Betrieb von Bewässerungssystemen und Bewässerungsmaschinen in den deutschsprachigen Originaltextefassungen. Aufgabe der Bewässerung ist es, den Wasserbedarf der Kulturpflanzen zur Sicherung von Ertrag und Qualität zu decken. Sie wird hauptsächlich zur Bodenanfeuchtung sowie zur Düngung, zum Schutz vor Frost und für Sonderaufgaben eingesetzt. Die damit im Zusammenhang stehenden sicherheitstechnischen Anforderungen bei der Verwendung von Bewässerungsanlagen werden ebenfalls beschrieben. Weiterhin sind die im landwirtschaftlichen Wasserbau geltenden wesentlichen Regeln zur Entwässerung durch Dränung von Böden Bestandteil des DIN-Taschenbuches.

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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.
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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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Hager, Willi H.
Anton Grzywienski: Wasserbauer und Hochschullehrer
Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 2019

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Walter, Bernd; Englert, Rüdiger; Piewak, Sebastian
Ersatzneubau Hochwassersperrtor Ladenburg
Bautechnik, 2019

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Lechtenberg, Jan?Willem; Tinnemann, Peter
Schlauchwehre an französischen Wasserstraßen. 29 Wehranlagen - sechs Jahre von der Planung bis zur Inbetriebnahme
Bautechnik, 2019

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Helmecke, Manuela
Empfehlungen zur Reduzierung von Mikroverunreinigungen in Gewässern
wwt Wasserwirtschaft Wassertechnik, 2018

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Malcherek, Andreas
Eine neue, auf der Impulsbilanz basierende Theorie zur Hydraulik des Schützes - ein Diskussionsbeitrag
Wasserwirtschaft, 2018

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