Surface water hydrology is a deeply studied subject, yet there are barely any studies concerning surface water connectivity, neither micro- nor macro scale. With the explosive development of GIS over the past decade, tools for measuring and analysing rivers and lakes are inumerable. Light detection and ranging (LiDAR) has also seen tremendous improvements over the years. This study uses high resolution digital elevation models and georeferenced aereal photographs to carry out a detailed GIS-analysis of river-lake connectivity in three catchments in Västerbotten, Sweden: Bjurbäcken, Hjuksån and Gargån. Hjuksån is located beneath the highest coast line (HCL) wheras the other catchments are located above this line. A second pupose of the study is also to test if lake size varies above and below HCL. Lakes were digitized at 1:2000 scale and the rivers were digitized and categorized in Strahler stream order using tools in ArcGIS Pro. The data from the study was compared to data from the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI), as well as data from international studies. The results show a surface water connection of 71,4% for Bjurbäcken, 62% for Hjuksån and 73,1% for Gargån. Comparing this data to data from SMHI results in a lowering of the surface water connection by 20 percentage points för Bjurbäcken, 30,3 for Hjuksån and 8,2 for Gargån. Lake size was tested between the catchments using an ANOVA, yielding a significant difference between Hjuksån and Bjurbäcken as well as Hjuksån and Gargån, backing up the hypothesis that HCL affects lake size.

Global warming is caused by the human induced increase of Greenhouse Gases (GHG) in the atmosphere. GHG emissions need to be reduced, and carbon dioxide (CO2) emissions from fossil sources ceased to mitigate global warming. Energy production and use is a main contributor to fossil sourced emissions in Europe. Sweden has a high part renewable power production but not completely, to have a 100% renewable power production by 2040 is a goal set by Swedish government. By 2045 Sweden also plans to have net zero emissions nationwide and afterwards negative emissions of CO2, to reduce global warming and reach the Paris agreement of maximum 1.5°C global warming level it is urgent and vital to create Carbon (C) sinks and to reach neutral and even negative emissions within the energy sector. Negative emissions can be reached in Combined Heat and Power plants (CHP) by Bio Carbon Capture and Storage (Bio-CCS). Demand on wood chips and bio-energy fuel is increasing on the European continent. A local source of biofuel might contribute to shorter transports, a local C-sink, security in supply and a way to meet both the increasing competition of fuel and the environmental political targets. Here we investigate the available land for local production of bioenergy forests in Södertälje and the amount of energy possible to produce from that. Using a detailed biotope database over the municipality, Biotopdatabasen, and a Geographical Information System (GIS) based approach 5 scenarios of potential land areal for planting of energy forests in the municipality have been analysed. Different criteria selections in biotopes, grasslands and historical crop fields, and land use, used or un-used, builds the scenarios; 1. All available grasslands, 1010 ha, 2. All available grasslands on earlier crop fields, 815 ha, 3. Unused available grassland on earlier crop field, 300 ha, 4. Available land on earlier crop fields, including forestry, 1715 ha, 5. Unused available land on earlier crop fields, 366 ha. Gross annual energy yields from energy forest in the scenarios were estimated to; 1. 46,2-65,1 GWh/y, 2. 37,3-52,5 GWh/y, 3. 13,7-19,3 GWh/y, 4. 78,4-110,5 GWh/y, 5. 16,7-23,6 GWh/y. The yield from all these scenarios will, in the expected gross normal yield scenario, match the energy produced today by fossil fuels in the local CHP and heating plant (0.64%, 2020) yields 0.69-3.96% of total energy produced. Scenarios 3 and 5 are considered likely scenarios but the effect on spreading pathways and thereby biodiversity needs to be assessed, using old crop fields lowers the risk of harming important biodiversity and possibly help restore C sink in soils.

L'énergie solaire est connue pour sa nature intermittente par rapport aux ressources d’énergie fossile. Cette observation souligne la nécessité d'utilisation d’un système de stockage d'énergie thermique. Le système de stockage thermocline est considéré comme un système de stockage rentable. La présente thèse vise à étudier le potentiel des roches basaltiques et siliceuses comme des candidates matériaux de stockage pour les centrales solaires concentrées. Les études expérimentales des propriétés thermo-physiques et thermomécaniques de ces roches à des températures allant jusqu'à 1000°C montrent que ces roches offrent de bonnes propriétés thermiques par rapport aux matériaux classiques de stockage. L'analyse du système de stockage thermocline sur un lit de roches à air direct est réalisée par une approche numérique. En outre, cette recherche vise également à évaluer l’impact environnementale de ce type de système de stockage en effectuant une analyse comparative de son cycle de vie. Enfin, une étude complémentaire réalisée dans le but de produire une carte d'indice de pertinence a permis d’identifier les zones les plus appropriées pour la construction des centrales solaires en Egypte. L'originalité de cette approche alternative pour le stockage d'énergie thermique est qu’elle combine la performance et la disponibilité des matériaux de stockage tout en réduisant leurs impacts environnementaux et financiers. / Compare to fossil fuel energy resources, solar energy is known for its intermittent nature. This observation highlights the need for the use of a thermal energy storage system. The thermocline storage system is considered as a cost-effective storage system. This thesis aims to study the potential of basalt and silex rocks as candidate storage materials for concentrated solar power plants. Experimental studies of the thermo-physical and thermo-mechanical properties of these rocks at temperatures up to 1000°C show that these rocks offer good thermal properties compared with conventional storage materials. The analysis of the thermocline storage system of air rock-packed bed is carried out using a numerical approach. This research also aims to assess the environmental impact of this type of storage system by conducting a comparative analysis of its life cycle. Finally, a complementary study carried out with the aim of producing a relevance index map made it possible to identify the most suitable areas for the construction of solar power plants in Egypt. The originality of this alternative approach for thermal energy storage is that it combines the performance and availability of storage materials while reducing their environmental and financial impacts.

The impacts of floods on buildings in urban areas are increasing due to the intensification of extreme weather events, unplanned or uncontrolled settlements and the rising vulnerability of assets. There are some approaches available for assessing the flood damage to buildings and critical infrastructure. To this point, however, it is extremely difficult to adapt these methods widely, due to the lack of high resolution classification and characterisation approaches for built structures. To overcome this obstacle, this work presents: first, a conceptual framework for understanding the physical flood vulnerability and the physical flood susceptibility of buildings, second, a methodological framework for the combination of methods and tools for a large-scale and high-resolution analysis and third, the testing of the methodology in three pilot sites with different development conditions. The conceptual framework narrows down an understanding of flood vulnerability, physical flood vulnerability and physical flood susceptibility and its relation to social and economic vulnerabilities. It describes the key features causing the physical flood susceptibility of buildings as a component of the vulnerability. The methodological framework comprises three modules: (i) methods for setting up a building topology, (ii) methods for assessing the susceptibility of representative buildings of each building type and (iii) the integration of the two modules with technological tools. The first module on the building typology is based on a classification of remote sensing data and GIS analysis involving seven building parameters, which appeared to be relevant for a classification of buildings regarding potential flood impacts. The outcome is a building taxonomic approach. A subsequent identification of representative buildings is based on statistical analyses and membership functions. The second module on the building susceptibility for representative buildings bears on the derivation of depth-physical impact functions. It relates the principal building components, including their heights, dimensions and materials, to the damage from different water levels. The material’s susceptibility is estimated based on international studies on the resistance of building materials and a fuzzy expert analysis. Then depth-physical impact functions are calculated referring to the principal components of the buildings which can be affected by different water levels. Hereby, depth-physical impact functions are seen as a means for the interrelation between the water level and the physical impacts. The third module provides the tools for implementing the methodology. This tool compresses the architecture for feeding the required data on the buildings with their relations to the building typology and the building-type specific depth-physical impact function supporting the automatic process. The methodology is tested in three flood plains pilot sites: (i) in the settlement of the Barrio Sur in Magangué and (ii) in the settlement of La Peña in Cicuco located on the flood plain of Magdalena River, Colombia and (iii) in a settlement of the city of Dresden, located on the Elbe River, Germany. The testing of the methodology covers the description of data availability and accuracy, the steps for deriving the depth-physical impact functions of representative buildings and the final display of the spatial distribution of the physical flood susceptibility. The discussion analyses what are the contributions of this work evaluating the findings of the methodology’s testing with the dissertation goals. The conclusions of the work show the contributions and limitations of the research in terms of methodological and empirical advancements and the general applicability in flood risk management. / In vielen Städten nehmen die Auswirkungen von Hochwasser auf Gebäude aufgrund immer extremerer Wetterereignisse, unkontrollierbarer Siedlungsbauten und der steigenden Vulnerabilität von Besitztümern stetig zu. Es existieren zwar bereits Ansätze zur Beurteilung von Wasserschäden an Gebäuden und Infrastrukturknotenpunkten. Doch ist es bisher schwierig, diese Methoden großräumig anzuwenden, da es an einer präzisen Klassifizierung und Charakterisierung von Gebäuden und anderen baulichen Anlagen fehlt. Zu diesem Zweck sollen in dieser Arbeit erstens ein Konzept für ein genaueres Verständnis der physischen Vulnerabilität von Gebäuden gegenüber Hochwasser dargelegt, zweitens ein methodisches Verfahren zur Kombination der bestehenden Methoden und Hilfsmittel mit dem Ziel einer großräumigen und hochauflösenden Analyse erarbeitet und drittens diese Methode an drei Pilotstandorten mit unterschiedlichem Ausbauzustand erprobt werden. Die Rahmenbedingungen des Konzepts grenzen die Begriffe der Vulnerabilität, der physischen Vulnerabilität und der physischen Anfälligkeit gegenüber Hochwasser ein und erörtern deren Beziehung zur sozialen und ökonomischen Vulnerabilität. Es werden die Merkmale der physischen Anfälligkeit von Gebäuden gegenüber Hochwasser als Bestandteil der Vulnerabilität definiert. Das methodische Verfahren umfasst drei Module: (i) Methoden zur Erstellung einer Gebäudetypologie, (ii) Methoden zur Bewertung der Anfälligkeit repräsentativer Gebäude jedes Gebäudetyps und (iii) die Kombination der beiden Module mit Hilfe technologischer Hilfsmittel. Das erste Modul zur Gebäudetypologie basiert auf der Klassifizierung von Fernerkundungsdaten und GIS-Analysen anhand von sieben Gebäudeparametern, die sich für die Klassifizierung von Gebäuden bezüglich ihres Risikopotenzials bei Hochwasser als wichtig erweisen. Daraus ergibt sich ein Ansatz zur Gebäudeklassifizierung. Die anschließende Ermittlung repräsentativer Gebäude beruht auf statistischen Analysen und Zugehörigkeitsfunktionen. Das zweite Modul zur Anfälligkeit repräsentativer Gebäude beruht auf der Ableitung von Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung. Es setzt die relevanten Gebäudemerkmale, darunter Höhe, Maße und Materialien, in Beziehung zum erwartbaren Schaden bei unterschiedlichen Wasserständen. Die Materialanfälligkeit wird aufgrund internationaler Studien zur Festigkeit von Baustoffen sowie durch Anwendung eines Fuzzy-Logic-Expertensystems eingeschätzt. Anschließend werden Wasserstand-Schaden-Funktionen unter Einbeziehung der Hauptgebäudekomponenten berechnet, die durch unterschiedliche Wasserstände in Mitleidenschaft gezogen werden können. Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung dienen hier dazu, den jeweiligen Wasserstand und die physischen Auswirkung in Beziehung zueinander zu setzen. Das dritte Modul stellt die zur Umsetzung der Methoden notwendigen Hilfsmittel vor. Zur Unterstützung des automatisierten Verfahrens dienen Hilfsmittel, die die Gebäudetypologie mit der Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung für Gebäude in Hochwassergebieten kombinieren. Die Methoden wurden anschließend in drei hochwassergefährdeten Pilotstandorten getestet: (i) in den Siedlungsgebieten von Barrio Sur in Magangué und (ii) von La Pena in Cicuco, zwei Überschwemmungsgebiete des Magdalenas in Kolumbien, und (iii) im Stadtgebiet von Dresden, das an der Elbe liegt. Das Testverfahren umfasst die Beschreibung der Datenverfügbarkeit und genauigkeit, die einzelnen Schritte zur Analyse der. Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung repräsentativer Gebäude sowie die Darstellung der räumlichen Verteilung der physischen Anfälligkeit für Hochwasser. In der Diskussion wird der Beitrag dieser Arbeit zur Beurteilung der Erkenntnisse der getesteten Methoden anhand der Ziele dieser Dissertation analysiert. Die Folgerungen beleuchten abschließend die Fortschritte und auch Grenzen der Forschung hinsichtlich methodischer und empirischer Entwicklungen sowie deren allgemeine Anwendbarkeit im Bereich des Hochwasserschutzes. / El impacto de las inundaciones sobre los edificios en zonas urbanas es cada vez mayor debido a la intensificación de los fenómenos meteorológicos extremos, asentamientos no controlados o no planificados y su creciente vulnerabilidad. Hay métodos disponibles para evaluar los daños por inundación en edificios e infraestructuras críticas. Sin embargo, es muy difícil implementar estos métodos sistemáticamente en grandes áreas debido a la falta de clasificación y caracterización de estructuras construidas en resoluciones detalladas. Para superar este obstáculo, este trabajo se enfoca, en primer lugar, en desarrollar un marco conceptual para comprender la vulnerabilidad y susceptibilidad física de edificios por inudaciones, en segundo lugar, en desarrollar un marco metodológico para la combinación de los métodos y herramientas para una análisis de alta resolución y en tercer lugar, la prueba de la metodología en tres sitios experimentales, con distintas condiciones de desarrollo. El marco conceptual se enfoca en comprender la vulnerabilidad y susceptibility de las edificaciones frente a inundaciones, y su relación con la vulnerabilidad social y económica. En él se describen las principales características físicas de la susceptibilidad de edificicaiones como un componente de la vulnerabilidad. El marco metodológico consta de tres módulos: (i) métodos para la derivación de topología de construcciones, (ii) métodos para evaluar la susceptibilidad de edificios representativos y (iii) la integración de los dos módulos a través herramientas tecnológicas. El primer módulo de topología de construcciones se basa en una clasificación de datos de sensoramiento rémoto y procesamiento SIG para la extracción de siete parámetros de las edficaciones. Este módulo parece ser aplicable para una clasificación de los edificios en relación con los posibles impactos de las inundaciones. El resultado es una taxonomía de las edificaciones y una posterior identificación de edificios representativos que se basa en análisis estadísticos y funciones de pertenencia. El segundo módulo consiste en el análisis de susceptibilidad de las construcciones representativas a través de funciones de profundidad del impacto físico. Las cuales relacionan los principales componentes de la construcción, incluyendo sus alturas, dimensiones y materiales con los impactos físicos a diferentes niveles de agua. La susceptibilidad del material se calcula con base a estudios internacionales sobre la resistencia de los materiales y un análisis a través de sistemas expertos difusos. Aquí, las funciones de profundidad de impacto físico son considerados como un medio para la interrelación entre el nivel del agua y los impactos físicos. El tercer módulo proporciona las herramientas necesarias para la aplicación de la metodología. Estas herramientas tecnológicas consisten en la arquitectura para la alimentación de los datos relacionados a la tipología de construcciones con las funciones de profundidad del impacto físico apoyado en procesos automáticos. La metodología es probada en tres sitios piloto: (i) en el Barrio Sur en Magangué y (ii) en la barrio de La Peña en Cicuco situado en la llanura inundable del Río Magdalena, Colombia y (iii) en barrio Kleinzschachwitz de la ciudad de Dresden, situado a orillas del río Elba, en Alemania. Las pruebas de la metodología abarca la descripción de la disponibilidad de los datos y la precisión, los pasos a seguir para obtener las funciones profundidad de impacto físico de edificios representativos y la presentación final de la distribución espacial de la susceptibilidad física frente inundaciones El discusión analiza las aportaciones de este trabajo y evalua los resultados de la metodología con relación a los objetivos. Las conclusiones del trabajo, muestran los aportes y limitaciones de la investigación en términos de avances metodológicos y empíricos y la aplicabilidad general de gestión del riesgo de inundaciones.

The impacts of floods on buildings in urban areas are increasing due to the intensification of extreme weather events, unplanned or uncontrolled settlements and the rising vulnerability of assets. There are some approaches available for assessing the flood damage to buildings and critical infrastructure. To this point, however, it is extremely difficult to adapt these methods widely, due to the lack of high resolution classification and characterisation approaches for built structures. To overcome this obstacle, this work presents: first, a conceptual framework for understanding the physical flood vulnerability and the physical flood susceptibility of buildings, second, a methodological framework for the combination of methods and tools for a large-scale and high-resolution analysis and third, the testing of the methodology in three pilot sites with different development conditions. The conceptual framework narrows down an understanding of flood vulnerability, physical flood vulnerability and physical flood susceptibility and its relation to social and economic vulnerabilities. It describes the key features causing the physical flood susceptibility of buildings as a component of the vulnerability. The methodological framework comprises three modules: (i) methods for setting up a building topology, (ii) methods for assessing the susceptibility of representative buildings of each building type and (iii) the integration of the two modules with technological tools. The first module on the building typology is based on a classification of remote sensing data and GIS analysis involving seven building parameters, which appeared to be relevant for a classification of buildings regarding potential flood impacts. The outcome is a building taxonomic approach. A subsequent identification of representative buildings is based on statistical analyses and membership functions. The second module on the building susceptibility for representative buildings bears on the derivation of depth-physical impact functions. It relates the principal building components, including their heights, dimensions and materials, to the damage from different water levels. The material’s susceptibility is estimated based on international studies on the resistance of building materials and a fuzzy expert analysis. Then depth-physical impact functions are calculated referring to the principal components of the buildings which can be affected by different water levels. Hereby, depth-physical impact functions are seen as a means for the interrelation between the water level and the physical impacts. The third module provides the tools for implementing the methodology. This tool compresses the architecture for feeding the required data on the buildings with their relations to the building typology and the building-type specific depth-physical impact function supporting the automatic process. The methodology is tested in three flood plains pilot sites: (i) in the settlement of the Barrio Sur in Magangué and (ii) in the settlement of La Peña in Cicuco located on the flood plain of Magdalena River, Colombia and (iii) in a settlement of the city of Dresden, located on the Elbe River, Germany. The testing of the methodology covers the description of data availability and accuracy, the steps for deriving the depth-physical impact functions of representative buildings and the final display of the spatial distribution of the physical flood susceptibility. The discussion analyses what are the contributions of this work evaluating the findings of the methodology’s testing with the dissertation goals. The conclusions of the work show the contributions and limitations of the research in terms of methodological and empirical advancements and the general applicability in flood risk management.:1 INTRODUCTION 1 1.1 Background 1 1.2 State of the art 2 1.3 Problem statement 6 1.4 Objectives 6 1.5 Approach and outline 6 2 CONCEPTUAL FRAMEWORK 9 2.1 Flood vulnerability 10 2.2 Physical flood vulnerability 12 2.3 Physical flood susceptibility 14 3 METHODOLOGICAL FRAMEWORK 23 3.1 Module 1: Building taxonomy for settlements 24 3.1.1 Extraction of building features 24 3.1.2 Derivation of building parameters for setting up a building taxonomy 38 3.1.3 Selection of representative buildings for a building susceptibility assessment 51 3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings 57 3.2.1 Identification of building components 57 3.2.2 Qualification of building material susceptibility 62 3.2.3 Derivation of a depth-physical impact function 71 3.3 Module 3: Technological integration 77 3.3.1 Combination of the depth-physical impact function with the building taxonomic code 77 3.3.2 Tools supporting the physical susceptibility analysis 78 3.3.3 The users and their requirements 79 4 RESULTS OF THE METHODOLOGY TESTING 83 4.1 Pilot site “Kleinzschachwitz” – Dresden, Germany – Elbe River 83 4.1.1 Module 1: Building taxonomy – “Kleinzschachwitz” 85 4.1.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Kleinzschachwitz” 97 4.1.3 Module 3: Technological integration – “Kleinzschachwitz” 103 4.2 Pilot site “La Peña” – Cicuco, Colombia – Magdalena River 107 4.2.1 Module 1: Building taxonomy – “La Peña” 108 4.2.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “La Peña” 121 4.2.3 Module 3: Technological integration– “La Peña” 129 4.3 Pilot site “Barrio Sur” – Magangué, Colombia – Magdalena River 133 4.3.1 Module 1: Building taxonomy – “Barrio Sur” 133 4.3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Barrio Sur” 141 4.3.3 Module 3: Technological integration – “Barrio Sur” 147 4.4 Empirical findings 151 4.4.1 Empirical findings of Module 1 151 4.4.2 Empirical findings of Module 2 155 4.4.3 Empirical findings of Module 3 157 4.4.4 Guidance of the methodology 157 5 DISCUSSION 161 5.1 Discussion on the conceptual framework 161 5.2 Discussion on the methodological framework 161 5.2.1 Discussion on Module 1: the building taxonomic approach 162 5.2.2 Discussion on Module 2: the depth-physical impact function 164 6 CONCLUSIONS AND OUTLOOK 167 6.1 Conclusions 167 6.2 Outlook 168 REFERENCES 171 INDEX OF FIGURES 199 INDEX OF TABLES 201 APPENDICES 203 / In vielen Städten nehmen die Auswirkungen von Hochwasser auf Gebäude aufgrund immer extremerer Wetterereignisse, unkontrollierbarer Siedlungsbauten und der steigenden Vulnerabilität von Besitztümern stetig zu. Es existieren zwar bereits Ansätze zur Beurteilung von Wasserschäden an Gebäuden und Infrastrukturknotenpunkten. Doch ist es bisher schwierig, diese Methoden großräumig anzuwenden, da es an einer präzisen Klassifizierung und Charakterisierung von Gebäuden und anderen baulichen Anlagen fehlt. Zu diesem Zweck sollen in dieser Arbeit erstens ein Konzept für ein genaueres Verständnis der physischen Vulnerabilität von Gebäuden gegenüber Hochwasser dargelegt, zweitens ein methodisches Verfahren zur Kombination der bestehenden Methoden und Hilfsmittel mit dem Ziel einer großräumigen und hochauflösenden Analyse erarbeitet und drittens diese Methode an drei Pilotstandorten mit unterschiedlichem Ausbauzustand erprobt werden. Die Rahmenbedingungen des Konzepts grenzen die Begriffe der Vulnerabilität, der physischen Vulnerabilität und der physischen Anfälligkeit gegenüber Hochwasser ein und erörtern deren Beziehung zur sozialen und ökonomischen Vulnerabilität. Es werden die Merkmale der physischen Anfälligkeit von Gebäuden gegenüber Hochwasser als Bestandteil der Vulnerabilität definiert. Das methodische Verfahren umfasst drei Module: (i) Methoden zur Erstellung einer Gebäudetypologie, (ii) Methoden zur Bewertung der Anfälligkeit repräsentativer Gebäude jedes Gebäudetyps und (iii) die Kombination der beiden Module mit Hilfe technologischer Hilfsmittel. Das erste Modul zur Gebäudetypologie basiert auf der Klassifizierung von Fernerkundungsdaten und GIS-Analysen anhand von sieben Gebäudeparametern, die sich für die Klassifizierung von Gebäuden bezüglich ihres Risikopotenzials bei Hochwasser als wichtig erweisen. Daraus ergibt sich ein Ansatz zur Gebäudeklassifizierung. Die anschließende Ermittlung repräsentativer Gebäude beruht auf statistischen Analysen und Zugehörigkeitsfunktionen. Das zweite Modul zur Anfälligkeit repräsentativer Gebäude beruht auf der Ableitung von Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung. Es setzt die relevanten Gebäudemerkmale, darunter Höhe, Maße und Materialien, in Beziehung zum erwartbaren Schaden bei unterschiedlichen Wasserständen. Die Materialanfälligkeit wird aufgrund internationaler Studien zur Festigkeit von Baustoffen sowie durch Anwendung eines Fuzzy-Logic-Expertensystems eingeschätzt. Anschließend werden Wasserstand-Schaden-Funktionen unter Einbeziehung der Hauptgebäudekomponenten berechnet, die durch unterschiedliche Wasserstände in Mitleidenschaft gezogen werden können. Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung dienen hier dazu, den jeweiligen Wasserstand und die physischen Auswirkung in Beziehung zueinander zu setzen. Das dritte Modul stellt die zur Umsetzung der Methoden notwendigen Hilfsmittel vor. Zur Unterstützung des automatisierten Verfahrens dienen Hilfsmittel, die die Gebäudetypologie mit der Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung für Gebäude in Hochwassergebieten kombinieren. Die Methoden wurden anschließend in drei hochwassergefährdeten Pilotstandorten getestet: (i) in den Siedlungsgebieten von Barrio Sur in Magangué und (ii) von La Pena in Cicuco, zwei Überschwemmungsgebiete des Magdalenas in Kolumbien, und (iii) im Stadtgebiet von Dresden, das an der Elbe liegt. Das Testverfahren umfasst die Beschreibung der Datenverfügbarkeit und genauigkeit, die einzelnen Schritte zur Analyse der. Funktion von Wasserstand und physischer Einwirkung repräsentativer Gebäude sowie die Darstellung der räumlichen Verteilung der physischen Anfälligkeit für Hochwasser. In der Diskussion wird der Beitrag dieser Arbeit zur Beurteilung der Erkenntnisse der getesteten Methoden anhand der Ziele dieser Dissertation analysiert. Die Folgerungen beleuchten abschließend die Fortschritte und auch Grenzen der Forschung hinsichtlich methodischer und empirischer Entwicklungen sowie deren allgemeine Anwendbarkeit im Bereich des Hochwasserschutzes.:1 INTRODUCTION 1 1.1 Background 1 1.2 State of the art 2 1.3 Problem statement 6 1.4 Objectives 6 1.5 Approach and outline 6 2 CONCEPTUAL FRAMEWORK 9 2.1 Flood vulnerability 10 2.2 Physical flood vulnerability 12 2.3 Physical flood susceptibility 14 3 METHODOLOGICAL FRAMEWORK 23 3.1 Module 1: Building taxonomy for settlements 24 3.1.1 Extraction of building features 24 3.1.2 Derivation of building parameters for setting up a building taxonomy 38 3.1.3 Selection of representative buildings for a building susceptibility assessment 51 3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings 57 3.2.1 Identification of building components 57 3.2.2 Qualification of building material susceptibility 62 3.2.3 Derivation of a depth-physical impact function 71 3.3 Module 3: Technological integration 77 3.3.1 Combination of the depth-physical impact function with the building taxonomic code 77 3.3.2 Tools supporting the physical susceptibility analysis 78 3.3.3 The users and their requirements 79 4 RESULTS OF THE METHODOLOGY TESTING 83 4.1 Pilot site “Kleinzschachwitz” – Dresden, Germany – Elbe River 83 4.1.1 Module 1: Building taxonomy – “Kleinzschachwitz” 85 4.1.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Kleinzschachwitz” 97 4.1.3 Module 3: Technological integration – “Kleinzschachwitz” 103 4.2 Pilot site “La Peña” – Cicuco, Colombia – Magdalena River 107 4.2.1 Module 1: Building taxonomy – “La Peña” 108 4.2.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “La Peña” 121 4.2.3 Module 3: Technological integration– “La Peña” 129 4.3 Pilot site “Barrio Sur” – Magangué, Colombia – Magdalena River 133 4.3.1 Module 1: Building taxonomy – “Barrio Sur” 133 4.3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Barrio Sur” 141 4.3.3 Module 3: Technological integration – “Barrio Sur” 147 4.4 Empirical findings 151 4.4.1 Empirical findings of Module 1 151 4.4.2 Empirical findings of Module 2 155 4.4.3 Empirical findings of Module 3 157 4.4.4 Guidance of the methodology 157 5 DISCUSSION 161 5.1 Discussion on the conceptual framework 161 5.2 Discussion on the methodological framework 161 5.2.1 Discussion on Module 1: the building taxonomic approach 162 5.2.2 Discussion on Module 2: the depth-physical impact function 164 6 CONCLUSIONS AND OUTLOOK 167 6.1 Conclusions 167 6.2 Outlook 168 REFERENCES 171 INDEX OF FIGURES 199 INDEX OF TABLES 201 APPENDICES 203 / El impacto de las inundaciones sobre los edificios en zonas urbanas es cada vez mayor debido a la intensificación de los fenómenos meteorológicos extremos, asentamientos no controlados o no planificados y su creciente vulnerabilidad. Hay métodos disponibles para evaluar los daños por inundación en edificios e infraestructuras críticas. Sin embargo, es muy difícil implementar estos métodos sistemáticamente en grandes áreas debido a la falta de clasificación y caracterización de estructuras construidas en resoluciones detalladas. Para superar este obstáculo, este trabajo se enfoca, en primer lugar, en desarrollar un marco conceptual para comprender la vulnerabilidad y susceptibilidad física de edificios por inudaciones, en segundo lugar, en desarrollar un marco metodológico para la combinación de los métodos y herramientas para una análisis de alta resolución y en tercer lugar, la prueba de la metodología en tres sitios experimentales, con distintas condiciones de desarrollo. El marco conceptual se enfoca en comprender la vulnerabilidad y susceptibility de las edificaciones frente a inundaciones, y su relación con la vulnerabilidad social y económica. En él se describen las principales características físicas de la susceptibilidad de edificicaiones como un componente de la vulnerabilidad. El marco metodológico consta de tres módulos: (i) métodos para la derivación de topología de construcciones, (ii) métodos para evaluar la susceptibilidad de edificios representativos y (iii) la integración de los dos módulos a través herramientas tecnológicas. El primer módulo de topología de construcciones se basa en una clasificación de datos de sensoramiento rémoto y procesamiento SIG para la extracción de siete parámetros de las edficaciones. Este módulo parece ser aplicable para una clasificación de los edificios en relación con los posibles impactos de las inundaciones. El resultado es una taxonomía de las edificaciones y una posterior identificación de edificios representativos que se basa en análisis estadísticos y funciones de pertenencia. El segundo módulo consiste en el análisis de susceptibilidad de las construcciones representativas a través de funciones de profundidad del impacto físico. Las cuales relacionan los principales componentes de la construcción, incluyendo sus alturas, dimensiones y materiales con los impactos físicos a diferentes niveles de agua. La susceptibilidad del material se calcula con base a estudios internacionales sobre la resistencia de los materiales y un análisis a través de sistemas expertos difusos. Aquí, las funciones de profundidad de impacto físico son considerados como un medio para la interrelación entre el nivel del agua y los impactos físicos. El tercer módulo proporciona las herramientas necesarias para la aplicación de la metodología. Estas herramientas tecnológicas consisten en la arquitectura para la alimentación de los datos relacionados a la tipología de construcciones con las funciones de profundidad del impacto físico apoyado en procesos automáticos. La metodología es probada en tres sitios piloto: (i) en el Barrio Sur en Magangué y (ii) en la barrio de La Peña en Cicuco situado en la llanura inundable del Río Magdalena, Colombia y (iii) en barrio Kleinzschachwitz de la ciudad de Dresden, situado a orillas del río Elba, en Alemania. Las pruebas de la metodología abarca la descripción de la disponibilidad de los datos y la precisión, los pasos a seguir para obtener las funciones profundidad de impacto físico de edificios representativos y la presentación final de la distribución espacial de la susceptibilidad física frente inundaciones El discusión analiza las aportaciones de este trabajo y evalua los resultados de la metodología con relación a los objetivos. Las conclusiones del trabajo, muestran los aportes y limitaciones de la investigación en términos de avances metodológicos y empíricos y la aplicabilidad general de gestión del riesgo de inundaciones.:1 INTRODUCTION 1 1.1 Background 1 1.2 State of the art 2 1.3 Problem statement 6 1.4 Objectives 6 1.5 Approach and outline 6 2 CONCEPTUAL FRAMEWORK 9 2.1 Flood vulnerability 10 2.2 Physical flood vulnerability 12 2.3 Physical flood susceptibility 14 3 METHODOLOGICAL FRAMEWORK 23 3.1 Module 1: Building taxonomy for settlements 24 3.1.1 Extraction of building features 24 3.1.2 Derivation of building parameters for setting up a building taxonomy 38 3.1.3 Selection of representative buildings for a building susceptibility assessment 51 3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings 57 3.2.1 Identification of building components 57 3.2.2 Qualification of building material susceptibility 62 3.2.3 Derivation of a depth-physical impact function 71 3.3 Module 3: Technological integration 77 3.3.1 Combination of the depth-physical impact function with the building taxonomic code 77 3.3.2 Tools supporting the physical susceptibility analysis 78 3.3.3 The users and their requirements 79 4 RESULTS OF THE METHODOLOGY TESTING 83 4.1 Pilot site “Kleinzschachwitz” – Dresden, Germany – Elbe River 83 4.1.1 Module 1: Building taxonomy – “Kleinzschachwitz” 85 4.1.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Kleinzschachwitz” 97 4.1.3 Module 3: Technological integration – “Kleinzschachwitz” 103 4.2 Pilot site “La Peña” – Cicuco, Colombia – Magdalena River 107 4.2.1 Module 1: Building taxonomy – “La Peña” 108 4.2.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “La Peña” 121 4.2.3 Module 3: Technological integration– “La Peña” 129 4.3 Pilot site “Barrio Sur” – Magangué, Colombia – Magdalena River 133 4.3.1 Module 1: Building taxonomy – “Barrio Sur” 133 4.3.2 Module 2: Physical susceptibility of representative buildings – “Barrio Sur” 141 4.3.3 Module 3: Technological integration – “Barrio Sur” 147 4.4 Empirical findings 151 4.4.1 Empirical findings of Module 1 151 4.4.2 Empirical findings of Module 2 155 4.4.3 Empirical findings of Module 3 157 4.4.4 Guidance of the methodology 157 5 DISCUSSION 161 5.1 Discussion on the conceptual framework 161 5.2 Discussion on the methodological framework 161 5.2.1 Discussion on Module 1: the building taxonomic approach 162 5.2.2 Discussion on Module 2: the depth-physical impact function 164 6 CONCLUSIONS AND OUTLOOK 167 6.1 Conclusions 167 6.2 Outlook 168 REFERENCES 171 INDEX OF FIGURES 199 INDEX OF TABLES 201 APPENDICES 203