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Unsicherheitsanalyse hydraulischer Einwirkungen auf Hochwasserschutzdeiche und Steigerung der Leistungsfähigkeit durch adaptive Strömungsmodellierung

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[Quelle: http://d-nb.info]

In der Arbeit werden Methoden aus der Geoinformatik und Strömungsmodellierung erarbeitet und zusammengeführt mit dem Ziel, die Unsicherheiten bei der Bestimmung der Wasserspiegellage als maßgebende Belastung von Flussdeichen zu quantifizieren, wobei die Qualität und Genauigkeit der Geländedaten, die Variabilität des hydraulischen Abflusswiderstandes und die Effizienz der numerischen Strömungsberechnungen im Vordergrund stehen. Die wichtigsten Versagensmechanismen von Deichen werden skizziert: Überströmen, Auftrieb und Piping, Böschungsbruch und Versagen der wasserseitigen Deckschicht. Da Höhe und Dauer der Wasserspiegellage dominierende Größen für die Belastung von Deichen darstellen, wird auf die Unsicherheit der numerischen Modellierung der Abflusstiefen und Fliessgeschwindigkeiten eingegangen. Zur Verbesserung der Qualität der Rohdaten aus dem digitalen Höhenmodell und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit des zweidimensionalen Strömungsmodells FLUMEN 2.0 werden spezifische Algorithmen entwickelt, um das irreguläre Rechennetz sowohl dem Gelände als auch den Strömungsbedingungen optimal anzupassen. Es wird ein volumetrischer Abbildungsfehler definiert, nach dem die Größe der Finiten Elemente begrenzt wird. Durch die Beschränkung von Anzahl und Größe der Zellen im Untersuchungsgebiet wird eine effektive Triangulation mit höherer Abbildungsqualität erreicht. Die Anpassung der Strömungsmodellierung ermöglicht Synergieeffekte und eine deutliche Steigerung der Aussagefähigkeit von Hochwasserberechnungen, was für probabilistische Zuverlässigkeitsanalysen von Deichen ein unverzichtbarer Bestandteil ist.

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Im Spiegel des Wassers
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Der Rhein hat sich in den letzten zwei Jahrhunderten vom politischen Konflikt- zum Laborraum der europäischen Einigung gewandelt. Dabei wurde er an seinem Oberlauf zwischen Basel und Mannheim vom "Wildstrom" zur "Wasserstraße" so stark umgebaut wie kein anderer europäischer Fluss. Christoph Bernhardt rekonstruiert auf der Basis umfangreicher Aktenstudien die Gesellschafts- und Umweltgeschichte der Großbauvorhaben von der "Korrektion" und Verkürzung des Flusslaufs um über 80 km im frühen 19. Jahrhundert bis zur Auenrenaturierung des späten 20. Jahrhunderts. In transnationaler Perspektive entsteht dabei ein neues Bild der grenzüberschreitenden Kooperationen und Konflikte von Ingenieuren, Politikern und Zivilgesellschaft an einem Brennpunkt der jüngeren europäischen Umweltgeschichte.

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Die Bedeutung des Nils und seiner technischen Umgestaltung in einen Bewässerungskanal wird für die Entstehung eines modernen Staates Ägypten bis heute unterschätzt. Das Streben nach Kontrolle über die Ressource Wasser machte Ägypter und Briten zu Rivalen um die Zukunft des Landes. Die Geschichte Ägyptens im 20. Jahrhundert und seine koloniale Befreiung werden meist als Kampf politischer und sozialer Kräfte erzählt. Dem Nil und seiner wasserbaulichen Nutzung - dem Bau von Bewässerungsanlagen und Staudämmen in dem Wüstenstaat - wird aus historischer Perspektive hierbei kaum Beachtung geschenkt. Der Band schließt diese Lücke. Er erzählt wie Wasserbauingenieure einen "neuen" Nil konstruierten, um Ägypten zu einem fortschrittlichen Staat zu machen. Das Ziel, einen modernen Wasserbau-Staat ohne Ressourcenknappheit zu errichten, machte Ägypter und die Kolonialmacht Großbritannien zu Rivalen in ihren Plänen für die Zukunft Ägyptens. Der Nil wurde zur Arena dieser Auseinandersetzung mit Folgen bis in die Gegenwart.

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DWA-Themen T 1/2014, April 2014. Flutpolder
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2014, 105 S.,
Selbstverlag

 

 

Im Themenband wurden entscheidungsrelevante Aspekte aus Planung, Bau, Wirtschaft, Umwelt, Ökologie und Sozioökonomie der Flutpolder erarbeitet und zusammengetragen. Neben der Behandlung allgemeinwissenschaftlicher Fragen, umfasst der Themenband konstruktive Empfehlungen, Berechnungsmethoden und Managementempfehlungen für den Bau von Flutpoldern. Der Themenband richtet sich an Unterhaltungspflichtige und Betreiber der Anlagen, Aufsichtsbehörden und Ingenieurbüros, Wasserwirtschaftsverbände und Hochwasserschutz-Zweckverbände sowie an Hochschulen und Weiterbildungseinrichtungen.

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DWA-Themen T 1/2012, Juli 2012. Schadensanalysen und Projektbewertung im Hochwasserrisikomanagement
DWA-Themen, Band T 1/2012
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Ein wichtiger Aspekt bei der Planung und Umsetzung wasserwirtschaftlicher Projekte in Deutschland ist die Projektbewertung der geplanten Maßnahmen und ihre Einordnung im Rahmen von Hochwassermanagementplänen. Die DWA hat bereits im Jahr 2008 eine erste Arbeitshilfe zu diesem Themenkomplex als DWA-Themenband "Arbeitshilfe Hochwasserschadensinformationen" herausgegeben. Mit dem nun vorgelegten Band der DWA-Themen wird dieses Gesamtthema der Projektbewertung von Hochwasservorsorgemaßnamen u. a. auf der Grundlage eines Seminars, das im Jahr 2010 ausgerichtet wurde, um den aktuellen Stand der Technik ergänzt und erweitert. Mit praktischen Beispielen werden Anregungen zur Erarbeitung individueller Lösungen für jede einzelne Fragestellung im Rahmen der Projektbewertung vorgestellt. Ziele sind die umfassende Darstellung der heute zur Verfügung stehenden Vorgehensweisen zur Projektbewertung von Hochwasservorsorgemaßnahmen, um qualitativ hochwertige Planungen und Entscheidungsgrundlagen zu entwickeln, sowie deren Einordnung ins Hochwasserrisikomanagement.

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Judith Böckmann
Probabilistische Analyse der Zuverlässigkeit von Ufereinfassungen aus Stahlbeton-Schlitzwänden
Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, Band 8
2012, 251 S., zahlr. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die theoretischen Ansätze zur probabilistischen Analyse von Bauwerken sind grundsätzlich gut entwickelt, eine Umsetzung auf praxisgerechte Konstruktionen ist aber insbesondere für geotechnische Fragestellungen schwierig. Aus diesem Grund beruhen die derzeitigen Berechnungsvorschriften und Bemessungsregeln im Grundbau allgemein und im Hafenbau im Besonderen auf jahrelanger Erfahrung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der probabilistischen Analyse von Ufereinfassungen. Das Vorgehen wird allgemein gültig vorgestellt und am Beispiel einer Stahlbeton-Schlitzwand präsentiert. Hierfür werden die Streuungen der Variablen, die in die probabilistische Analyse eingehen, auf Grundlage einer Literaturrecherche abgeschätzt. Anhand der Widerstandsmodelle des Biege- und Querkraftversagens werden die probabilistischen Analysen am Beispiel einer Stahlbeton-Schlitzwand durchgeführt. Die Beschreibung des Grenzzustands der Biegetragfähigkeit in der probabilistischen Analyse wird für die Untersuchung der Schlitzwände um einen Normalkraftanteil erweitert, da diese Konstruktion zwar vorwiegend auf Biegung, aber gleichzeitig auch durch Normalkräfte beansprucht wird, z. B. durch am Wandkopf einwirkende Kranlasten. Anhand der berechneten Zuverlässigkeit wird die Versagenswahrscheinlichkeit für den Grenzzustand bestimmt und mit Zielwerten aus der Literatur verglichen.

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Forschungsberichte

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Zeitschriftenartikel

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Heinzelmann, Christoph; Duric, Zorana; Bödefeld, Jörg
Digitalisierung im Verkehrswasserbau
Bautechnik, 2020

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Zimmer, Mirka; Eggeling, Thomas
Erfahrungen mit der Nachrechnung von fünf Wehranlagen nach TbW
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Hauer, Friedrich
Die Wasserstadt des speculativen Genies. Die Wiener Donauregulierung als städtebauliches Großprojekt seit 1870.
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Wilmsmeier, Lisa; Schölzel, Nils; Peter, Armin
Wurden die Fischwanderungen in Fliessgewässern bisher unterschätzt? Resultate einer Fischzählung an der Aare
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Buchta, Rocco
Gewässerrandstreifenprojekt Untere Havelniederung - Europas bedeutsamstes Flussrenaturierungsprojekt
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2019

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