Gangschwärme nehmen eine bedeutende Stellung im Verständnis zur kontinentalen Fragmentierung ein. Einerseits markieren sie das Paläo-Spannungsfeld und helfen bei der Rekonstruktion der strukturellen Entwicklung der gedehnten Lithosphäre, andererseits gibt ihre petrologische Beschaffenheit Aufschluß über die Entstehung des Magmas, Aufstieg und Platznahme und schließlich erlaubt ihre Altersbestimmung die Rekonstruktion einer chronologischen Reihenfolge magmatischer und struktureller Ereignisse.<br><br> Das Arbeitsgebiet im namibianischen Henties Bay-Outjo Dike swarm (HOD) war zur Zeit der Unterkreide einem Rifting mit intensiver Platznahme von überwiegend mafischen Gängen unterworfen. Geochemische Signaturen weisen die Gänge als erodierte Förderkanäle der Etendeka Plateaubasalte aus. Durch den Einsatz von hochauflösenden Aeromagnetik- und Satellitendaten war es möglich, die Geometrie des Gangschwarmes erstmals detailliert synoptisch zu erfassen. Viele zu den Schichten des Grundgebirges foliationsparallel verlaufende magnetische Anomalien können unaufgeschlossenen kretazischen Intrusionen zugeordnet werden.<br><br> Bei der nach Norden propagierenden Südatlantiköffnung spielte die unterschiedliche strukturelle Vorzeichnung durch die neoproterozoischen Faltengürtel sowie Lithologie und Spannungsfeld des Angola Kratons eine bedeutende Rolle. Im küstennahen zentralen Bereich war dank der Vorzeichnung des Nordost streichenden Damara-Faltengürtels ein Rifting in Nordwest-Südost-Richtung dominierend, bis das Angola Kraton ein weiteres Fortscheiten nach Nordosten hemmte und die Vorzeichnung des Nordwest streichenden Kaoko-Faltengürtels an der Westgrenze den weiteren Riftverlauf und die letztendlich erfolgreiche Öffnung des Südatlantiks bestimmte. Aus diesem Grund kann das Gebiet des HOD als ein failed rift betrachtet werden.<br><br> Die Entwicklung des Spannungsfeldes im HOD kann folgendermaßen skizziert werden:<br><br> 1. Platznahme von Gängen bei gleichzeitig hoher Dehnungsrate und hohem Magmenfluß.<br> 2. Platznahme von Zentralvulkanen entlang reaktivierter paläozoischer Lineamente bei Abnahme der Dehnungsrate und fortbestehendem hohen Magmenfluß.<br> 3. Abnahme/Versiegen des Magmenflusses und neotektonische Bewegungen führen zur Bildung von Halbgräben. / Dike swarms play a fundamental role in understanding continental breakup. On the one hand they represent strain markers of the paleo-deformation field and help to reconstruct the structural evolution of the rifted lithosphere. On the other hand their magmatic infill contains information about the conditions of magma generation, ascent and emplacement. Finally, dating of dikes allows reconstructing a chronological order of magmatic and structural events. The study area of the Namibian Henties Bay-Outjo Dike swarm (HOD) underwent tectonic extension in the Lower Cretaceous associated with the widespread emplacement of predominantly mafic dikes and intrusive ring complexes representing the remnants of volcanic centres. Geochemical signatures of the dikes prove them to be the feeder structures of the Etendeka Plateau Basalts. The application of recent high resolution aeromagnetic surveys and satellite imaging revealed the dike swarm's extent and geometry for the first time. The distribution and geometry of the dikes shown in the aeromagnetics reflect the propagation of the South Atlantic opening from south to north by their relative-ages.<br><br> Northwest-southeast-directed rifting was dominant in the central coastal area, due to the structural control of the northeast striking basement structures until further propagation was hampered by the Angola Craton. Subsequently the structural control of the coast-parallel Kaoko Belt became dominant and determined the successful opening of the South Atlantic. Hence, the area of the HOD can be considered as a failed rift.<br><br> The stress field evolution within the HOD can be outlined as follows:<br><br> 1. Intrusion of dikes when extension rates as well as magma supply were high.<br> 2. Intrusion of volcanic ring complexes along reactivated Panafrican lineaments when extension rates decreased and magma supply remained high.<br> 3. Neotectonic movements create half-grabens after the termination of magmatism.

Gravity gradient tensor (GGT) data contains the second derivatives of the Earth’s gravitational potential in three orthogonal directions. GGT data can be measured either using land, airborne, marine or space platforms. In the last two decades, the applications of GGT data in hydrocarbon exploration, mineral exploration and structural geology have increased considerably. This work focuses on developing new interpretation techniques for GGT data as well as pseudo-gravity gradient tensor (PGGT) derived from measured magnetic field. The applications of developed methods are demonstrated on a GGT data set from the Vredefort impact structure, South Africa and a magnetic data set from the Särna area, west central Sweden. The eigenvectors of the symmetric GGT can be used to estimate the position of the causative body as well as its strike direction. For a given measurement point, the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue points approximately toward the center of mass of the source body. For quasi 2D structures, the strike direction of the source can be estimated from the direction of the eigenvectors corresponding to the smallest eigenvalues. The same properties of GGT are valid for the pseudo-gravity gradient tensor (PGGT) derived from magnetic field data assuming that the magnetization direction is known. The analytic signal concept is applied to GGT data in three dimensions. Three analytic signal functions are introduced along x-, y- and z-directions which are called directional analytic signals. The directional analytic signals are homogenous and satisfy Euler’s homogeneity equation. Euler deconvolution of directional analytic signals can be used to locate causative bodies. The structural index of the gravity field is automatically identified from solving three Euler equations derived from the GGT for a set of data points located within a square window with adjustable size. For 2D causative bodies with geometry striking in the y-direction, the measured gxz and gzz components of GGT can be jointly inverted for estimating the parameters of infinite dike and geological contact models. Once the strike direction of 2D causative body is estimated, the measured components can be transformed into the strike coordinate system. The GGT data within a set of square windows for both infinite dike and geological contact models are deconvolved and the best model is chosen based on the smallest data fit error. / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 730

Vatten från avlopp innehåller förhöjda nivåer av kväve och fosfor som reningsverken tvingas hantera. Vid dålig rening släpps dessa ämnen ut i sjöar och andra vattendrag, vilket kan leda till övergödning. I det dalsländska samhället Fengersfors används två mindre biodammar för rening av avloppsvatten. Biodammarna uppfyller inte myndigheternas reningskrav, vilket har föranlett kommunen att uppgradera anläggningen. Vid utbyggnad av reningsanläggningen krävs det att dagens volymer av tillskottsvatten reduceras. Detta för att en dimensionering skall vara möjlig i proportion till samhällets storlek. Tillskottsvatten är övrigt vatten som når reningsverken utöver bad-, disk-, klosett- och tvättvatten. Exempel på tillskottsvatten kan vara vatten från nederbörd och grundvatten via inläckage, felkopplingar och överläckage. Man eftersträvar att minimera andelen tillskottsvatten i avloppsvattnet. Detta för att undvika kostnadskrävande reningsprocesser. Syftet med studien är att undersöka hur flödet av tillskottsvatten kan minskas till de biodammar som idag renar Fengersfors spillvatten. Studien skall besvara följande fråga: Vilka källor till tillskottsvatten finns i Fengersfors idag och vilka åtgärder bör kommunen prioritera för att uppnå sitt mål om att minska andelen tillskottsvatten i spillvattennätet? Att kartlägga källor och volymer av tillskottsvatten i avloppsledningsnätet är ett tidskrävande arbete. För att komma till rätta med problemet utan kostnadskrävande dupliceringsåtgärder är det viktigt att först skapa en bild över området. I denna studie görs detta genom fyra undersökningsmoment: fältinventering av bostadsbebyggelse, fältinventering av ytavledning, undersökning av grundvattennivåer och spårfärgning av osäkra kopplingar. Momenten är lätta att utföra och behöver inte utföras av personer med särskild kompetens. Undersökningsmomenten sammanställs i två översiktskartor, Fengersfors Norra och Fengersfors Södra. Kartorna används därefter för enklare beräkningar över vilka områden som bidrar med stora volymer tillskottsvatten. Flertalet fastigheter i Fengersfors har sina takytor anslutna till spillvattennätet. Enklare åtgärder, som omkoppling till utkastare med tät vattenavledare, kan reducera volymen nederbördsvatten som når biodammarna. Dikningsunderhållet är eftersatt i hela Fengersfors, vilket medfört att trummor och brunnar satts igen. Ett fungerande dikessystem är nödvändigt för transport av dag- och dräneringsvatten till recipient. Under spårfärgningsarbetet hittades delar av dagvattenledningar som inte fanns med i ledningskartan. Kartor kan nu uppdateras och bli en viktig pusselbit för framtida åtgärder. Resultaten visar också att cirka 60 procent av det vatten som når reningsanläggningen i Fengersfors består av dränerat grundvatten, vilket gör reningen ineffektiv och en utbyggnad svår att dimensionera. Studien ger en fingervisning över vilka områden som behöver åtgärdas eller utredas vidare av kommunen. / Wastewater contains elevated levels of nitrogen and phosphorus which the treatment plants are forced to deal with. If the purification in the plant are substandard these substances is emitted in lakes and streams, which can lead to eutrophication. The small village of Fengersfors, in the province of Dalsland, uses two small stabilization pounds to cleanse their wastewater. These stabilization pounds do not meet the authorities’ treatment requirements, which have led the municipality to upgrade the facility. Before expanding the treatment plant, today’s volumes of extraneous water must be reduced to be able to dimension the new pounds, in proportion to the size of Fengersfors. Extraneous water is clean water that reaches the treatment plants in addition to water from baths, showers, washing machines and toilets. Examples of additional water can be storm water and groundwater. It is desired to minimize the percentage of extraneous water in wastewater systems to avoid costly purification processes. The purpose of this study is to reduce the flow of extraneous water which transports to the stabilization pounds. What sources to extraneous water is there in Fengersfors and which actions should the municipality take to achieve their goal of reduced flow of extraneous water to the stabilization pounds? To identify seepage of extraneous water in wastewater systems is a time consuming job. To address the problem, without being forced to duplicate the system, it is important to first build an image of the area. In this study this is done by four examinations: field inventory of residential areas, field inventory of transfer schemes, investigation of groundwater levels and dye tracing of bad connections. These steps are easy to preform, requires no large financial means and need not to be performed by individuals with special skills. The survey is completed in two overview maps, Fengersfors Norra and Fengersfors Södra. These are then used for basic calculations to point out areas which are contributing large volumes of groundwater, trough foundation drainage, to the treatment plant. Several properties in Fengersfors have their roof surfaces connected to the wastewater system. Simple measures, such as switching to drain spouts with dense water deflector, can reduce the volume of rainwater that reaches the stabilization pounds. General for the area is that ditches have been neglected for a long time, resulting in drums and wells clogged. A functioning ditch system is necessary for transport of storm and drainage water to the recipient. During the dye tracing process parts of previously unknown storm water systems were found. Sewer system maps can now be updated and become an important part of future actions. The study provides an indication of which areas need to be addressed or further investigated by the municipality.

Diploma thesis deals with comparison of flow influenced by proposed measures with current status in Brantice-Kostelec section of the river Opava. The results of two-dimensional numerical model of steady uniform flow were used to assess the flow. The models were created using SMS – FESWMS for both of conditions. Thesis contains description of current status, design status, the theory of numerical modelling, comparison of the flow and evaluation of results.

Der Hochwasserschutz stellt für die gegenwärtige Gesellschaft eine Thematik von zunehmender Aktualität dar, besonders unter Berücksichtigung der Verschärfung der extremen meteorologischen Ereignisse infolge des Klimawandels einerseits und der Vergrößerung des Schadenpotenzials in den Auengebieten andererseits. Zu den möglichen Schutzmaßnahmen im Flussmittellauf zählt die in ökologischer Hinsicht sehr effektive Deichrückverlegung (DRV). Um ihre Wirksamkeit bei der Dämpfung der Hochwasserspitzen zu untersuchen, wird eine Parameterstudie mit einem eindimensionalen hydronumerischen Modell (MIKE11) durchgeführt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Hüllkurve der sich einstellenden Wassertiefe gerichtet, sowohl oberhalb als auch innerhalb bzw. unterhalb des DRV-Abschnitts. Zunächst wird der Effekt einer Flussaufweitung bei stationärer Strömung theoretisch analysiert. Ausgehend von den Strömungseigenschaften und vom Breitenverhältnis wird eine Bestimmungsgleichung für die effektive Mindestlänge LAeff einer Aufweitung abgeleitet, ab der eine Wasserspiegelabsenkung stromauf hervorgerufen wird. Die darauffolgenden Untersuchungen beschreiben die Auswirkungen einer solchen Maßnahme bei instationärem Abfluss auf zwei ausgewählte synthetische Hochwasserwellen unter jeweils vier verschiedenen Ansätzen zur Erfassung einer Aufweitung. Die Beiträge zur Retention vom Hauptgerinne und von der Querschnittsvergrößerung werden getrennt berücksichtigt. Darüber hinaus werden Überlegungen über das Verhalten von Hochwasserwellen mit gleichem Abflussscheitel aber unterschiedlicher Fülle beim Durchlaufen der Flussaufweitung angestellt. Der Gültigkeitsbereich des stationären Ansatzes für die eindimensionale numerische Simulation einer DRV wird mithilfe eines Kriteriums definiert, das auf einer für die Abminderung des Wassertiefenscheitels im Hauptgerinne semi-empirisch abgeleiteten Formel und auf einer Abschätzung der Retention in der DRV basiert. Die Anwendung des o. g. Kriteriums auf die betrachteten Hochwasserereignisse zeigt, dass eine stationäre Betrachtungsweise lediglich für extrem flache Hochwasserwellen (ab einer Anstiegszeit von einigen Tagen) gerechtfertigt ist. Durch die Ergebnisauswertung von 960 Kombinationen der geometrischen bzw. hydrodynamischen Parameter bei einer DRV im Hochwasserfall konnte der Zusammenhang zwischen den einzelnen Kenngrößen (Länge und Breite der DRV, Rauheit im Hauptgerinne bzw. im Vorland, Hochwasserganglinie) und der Auswirkung der DRV auf Wasserstand und Durchfluss hergestellt werden. Während oberhalb einer DRV mit einer Länge größer LAeff immer mit einer Wasserspiegelabsenkung zu rechnen ist, profitieren die Unterlieger von dieser Schutzmaßnahme nur bei kleineren Hochwasserereignissen oder bei Deichrückverlegungen mit erheblicher Ausdehnung. Dank einer gezielten Auswahl der Ausgangsgeometrie lassen sich die numerischen Ergebnisse auch auf den Elbabschnitt bei Dresden als Anhaltswerte übertragen. / Flood protection is a topic of increasing urgency in today’s society considering two main factors. Firstly, the growth in damage potential on the riparian zones and secondly, the increase in extreme meteorological events due to climate change. Among the possible flood protection measures for a river’s middle reach, dike relocation (DRV) is especially effective from an ecological point of view. To investigate its effectiveness in flood peak attenuation, a parametric study is performed using a one-dimensional hydro-numerical model (MIKE11). Special attention is given to the envelope of the resulting water depths upstream, downstream and within the DRV stretch. Initially, the effects of river enlargement under steady flow conditions are analysed theoretically. Key hydraulic parameters and the width ratio are used in deriving an equation to determine the minimum effective length LAeff of an enlargement that will reduce the upstream water depth. An investigation of an enlargement in unsteady flow conditions is then made, focussing on two specific synthetic flood waves with four different models for the enlargement. The contributions to discharge retention from the main channel and the cross section expansion are successfully separately examinated. Considerations are then made for the behaviour of flood waves passing the river enlargement with the same peak discharge but different volumes. A criterion for the validity range of the steady flow approach of the one-dimensional, numerical simulation of a DRV is then defined. This is based on a semi-empirically derived formula for water level attenuation in the main channel, and an estimate of discharge retention in the DRV. The application of this criterion to the observed flood events shows that the steady flow assumption is only valid for extremely flat flood waves (with time to peak of a few days or more). An analysis of the results from 960 combinations of geometric and hydraulic parameters for the DRV during a flood event is then made. This allowed to derive the relation between individual characteristics (length and width of the DRV, roughness in the main channel and flood plain, flood hydrograph) and the effect of the DRV on water level and discharge. Whilst one can always expect a decrease in the water level upstream of a DRV with length greater than LAeff , the riverside dwellings downstream would only benefit in small scale flood events or with a dike relocation of extensive dimensions. Thanks to the purposefully selected initial geometry, the numerical results can now provide reference values for Dresden’s reach of the river Elbe. / La difesa dalle piene rappresenta per la società odierna una tematica di crescente attualità se si considera in particolare da una parte la crescita del potenziale di danno nelle zone di pertinenza fluviale e dall’altra l’acuirsi di eventi meteorologici estremi dovuto al cambiamento climatico in atto. Tra i possibili interventi di protezione dalle piene nei fiumi di pianura si colloca l’espansione golenale, misura che risulta oltretutto assai efficace dal punto di vista ecologico. Al fine di indagarne anche l’efficacia nei confronti della laminazione del colmo di piena si effettua uno studio parametrico con un programma di modellazione idrodinamica monodimensionale (MIKE11), ponendo particolare attenzione all’inviluppo dei tiranti nel tratto dell’espansione, nonché nei tratti confinanti rispettivamente a monte e a valle della stessa. Dapprima si analizza dal punto di vista teorico l’effetto di un allargamento fluviale in moto stazionario. A partire dalle condizioni idrauliche della corrente e dal rapporto di restringimento si ricava una formula per la lunghezza minima efficace LAeff dell’allargamento, a partire dalla quale si genera un abbassamento del pelo libero nel tratto di monte. Nella successiva analisi di un allargamento in moto vario se ne studia l’effetto su due onde di piena sintetiche e per quattro differenti schematizzazioni dell’allargamento, considerando separatamente i contributi alla laminazione dovuti all’alveo principale e all’allargamento della sezione. Ciò consente tra l’altro di trarre conclusioni sul comportamento di onde di piena aventi la stessa portata al colmo ma differente volume al passare per l’allargamento. Per mezzo di un criterio basato su una formula semiempirica della riduzione del tirante al colmo per l’alveo principale e su una stima della laminazione all’interno dell’espansione golenale, sviluppate nell’ambito di questo lavoro, é possibile definire il campo di validità dell’approccio stazionario alla simulazione monodimensionale di un’espansione golenale. L’applicazione di tale criterio agli eventi di piena presi in considerazione rivela che l’approccio stazionario si giustifica solo per onde di piena estremamente piatte (tempo di crescita a partire da alcuni giorni). Attraverso l’analisi dei risultati di 960 combinazioni dei parametri geometrico-idraulici di un’espansione golenale al passaggio di un’onda di piena si è potuto ricavare il rapporto tra le singole grandezze significative (lunghezza e larghezza dell’espansione golenale, scabrezza dell’alveo e della golena, idrogramma dell’onda di piena) e l’effetto dell’espansione sui tiranti e sulle portate. Se a monte di un’espansione golenale di lunghezza superiore a LAeff si presenta sempre una abbassamento del pelo libero, a valle della stessa si può trarre profitto da un simile intervento solo nel caso di onde di piena modeste o per espansioni golenali di dimensioni notevoli. Una scelta mirata della geometria iniziale consente di estendere i risultati numerici, quali valori indicativi, al tratto del fiume Elba all’altezza di Dresda.

科学研究費補助金 研究種目:国際学術研究 課題番号:06045017 研究代表者:鈴木 和博 研究期間:1994-1995年度

The diploma thesis deals with the proposal of measures on the Svratka stream in the cadastral area Český Herálec and Herálec na Moravě. The aim of the diploma thesis is to propose appropriate flood protection in the Herálec urban area and to elaborate proposals of nature friendly measures outside the municipality’s built up area, which will enable the renewal of the ecological functions of Svratka in the spring area. In the diploma thesis the assessment of the current state of the watercourse in the analyzed locality was caried out and also the assessment of the capacity of the watercourse and the objects on there. Furthermore, the flood levels and its areas were determined. Hydraulic water flow calculations were performed using the 1D and 1D/2D numerical model. For calculation, HEC-RAS 5.0.3 was used. When processing a 1D/2D numerical model, a manual describing the progress of work in the HEC-RAS 5.0.3 program was also created. On the basis of the results from the numerical model, a proposal for flood protection measures in the urban area and nature friendly measures in the extravilan was carried out.