Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2002.

The social implications of digital transformation in Ghana and other parts of Africa have not drawn much research attention despite the potential risks of digital change. This study assessed the state of digital transformation, the nature of digital inequality and the effects of digitization on digital inequality in Ghana. The study was carried out using the sequential explanatory mixed methodology. The researcher surveyed three thousand, one hundred and sixty-two (3162) people randomly selected from nine (9) administrative districts in Ghana's Savannah and Greater Accra regions. In addition, the researcher conducted in-depth personal interviews with six (6) purposively sampled key informants. This study revealed that Ghana is at the beginning stages of being digitally transformed. Mobile phones are widely available throughout the country, but computers are not as common. The available technologies are unevenly distributed. Digital transformation in Ghana is beginning to manifest in the structure of the Ghanaian economy, society, and government. However, there are persistent gender and geographic disparities in digital access, digital skills, and usages. Gendered digital inequalities are steeper than geographic disparities, and women in the Savannah region suffer the most digital disadvantages due to the interaction between gender and geography. Also, as the Internet becomes more widely available in Ghana, digital access gaps are closing but the digital skills and usage gaps are emerging, consistent with the tenets Resources and Appropriation theory. This study concludes that Ghana’s digital rapid transformation could exacerbate exiting social divides, especially gender inequalities if it is not operationalised and implemented more tactfully.:DEDICATION i ACKNOWLEDGEMENT ii ABBREVIATIONS iii ABSTRACT v TABLE OF CONTENT vi LIST OF TABLES xiv LIST OF FIGURES xvi CHAPTER ONE 1 GENNERAL INTRODUCTION 1 1.1 Chapter Overview 1 1.2 Background to the study 1 1.2 Research Problem 4 1.3 Purpose of the study 6 1.4 Objectives of the Study 6 1.5 Research Questions 7 1.6 Significance of the study 7 1.7 Organization of the Study 8 CHAPTER TWO 9 DEFINITION OF KEY CONCEPTS 9 2.1 Chapter overview 9 2.2 Digitization 9 2.3 Digitalization 11 2.4 Digital Transformation 13 2.5 The Digital Divide 16 2.6 Evolution of the Digital Divide 19 2.7 From Digital Divide to Digital Inequality 22 2.8 Chapter Summary 24 CHAPTER THREE 25 DIGITAL INEQUALITY 25 3.1 Chapter overview 25 3.2 Digital Inequality 25 3.3 Forms of Digital Inequality 28 3.3.1 Inequality in technical means (access) 28 3.3.2 Inequality in Autonomy (control) 28 3.3.3 Inequality in Skills (Usage) 29 3.3.4 Inequality in Social support (Network) 30 3.3.5 Inequality in purpose of use (outcome) 30 3.4 Determinants of Digital Inequalities 31 3.4.1 Demographic determinants 32 3.4.2 Economic Determinants 34 3.4.3 Social Determinants 35 3.4.4 Cultural Determinants 36 3.4.5 Personal Determinants 37 3.4.6 Material Determinants 38 3.4.7 Motivational Determinants 38 3.4.8 Urban-rural dimension 39 3.5 Chapter Summary 40 CHAPTER FOUR 41 THEORETICAL UNDERPINNINGS OF THE STUDY 41 4.1 Chapter overview 41 4.2 The Social Construction of Technology (SCOT) 41 4.2.1 Evolution and Development of SCOT 41 4.2.2 Elements of SCOT 43 4.2.2.2 Interpretative flexibility 44 4.2.2.3 Stabilization and Closure 45 4.2.2.4 Technological Frame 46 4.2.2.5 Wider social context 47 4.2.3 Dichotomy between technology constructionism and determinism 48 4.2.4 Limitations of SCOT 49 4.2.5 SCOT Research 50 4.3 Resources and Appropriation Theory 52 4.3.1 Origins and development of Resources and Appropriation theory (RAT) 52 4.3.2 Central arguments and concepts of RAT 53 4.3.3 Technology Appropriation 55 4.3.4 Research on Technology Appropriation 59 4.3.5 Limitations of Resources and Appropriation theory 60 4.4 RAT and SCOT 61 4.5 Hypotheses Development 62 4.6 Chapter Summary 63 CHAPTER FIVE 64 DIGITAL TRANSFORMATION AND DIGITAL INEQUALITY IN AFRICA 64 5.1 Introduction 64 5.2 Digital Evolution in Sub-Saharan Africa 64 5.3 Africa’s Digital Agenda 66 5.4 Digital Transformation of Africa 71 5.5 The State of digital inequalities in Africa 75 5.6 Causes and Drivers of Digital Inequality in Africa 79 5.6.1 High incidence of poverty 79 5.6.2 Legacy inequalities 80 5.6.3 The dearth of basic ICT Infrastructure like electricity 81 5.6.4 Misguided ICT policies and weak regulation 83 5.6.5 Adverse digital incorporation 85 5.6.6 Covid-19 pandemic factor 87 5.6.7 Urbanism 88 5.7 Chapter Summary 89 CHAPTER SIX 90 COUNTRY CONTEXT: DIGITAL TRANSFORMATION IN GHANA 90 6.1 Chapter Overview 90 6.2 Why Ghana: Justifying the focus on Ghana 90 6.3 About Ghana: A Brief Country Profile 93 6.4 Ghana’s Digital Profile 95 6.5 Digital Transformation in Ghana 98 6.5.1 Digital transformation of businesses in Ghana 101 6.5.2 Digital transformation of society in Ghana 104 6.5.3 Digital Transformation of Government 107 6.6 Challenges and barriers to digital transformation in Ghana 110 6.7 Chapter Conclusion 115 CHAPTER SEVEN 117 RESEARCH METHODOLOGY 117 7.1 Introduction 117 7.2 Research Approach 117 7.3 Research Design 119 7.4 Measures 121 7.4.1 Construction of Indices 121 6.4.2 Major independent variables 124 7.5 Study Area 125 7.5.1 Study Area: Greater Accra Region 125 6.5.2 Study Area: Savanna Region 126 6.6 Study Population 128 6.7 Sampling Methods 129 6.7.1 Quantitative phase 129 7.7.2 Qualitative Phase 131 7.8 Data collection 132 7.8.1 Quantitative Phase: Questionnaire construction structure and content 133 7.8.2 Validity and Reliability 134 7.8.3 Questionnaire administration 135 7.8.4 Semi-structured in-depth interviews 136 7.9 Data Analysis 137 7.10 Research Ethics 138 7.11 Data Collection Challenges 140 7.12 Chapter Summary 141 CHAPTER EIGHT 142 FINDINGS AND ANALYSIS: DEMOGRAPHIC CHARACTERISTICS 142 8.1 Chapter Overview 142 8.2 Geographical Distribution 142 8.3 Sex Distribution of Respondents 144 8.4 Age Distribution 144 8.5 Educational Status of Respondents 146 8.6 Employment Status of Respondents 146 8.7 Ethnicity 148 8.8 Chapter Summary 149 CHAPTER NINE 150 FINDINGS AND ANALYSIS: STATE OF DIGITAL TRANSFORMATION IN GHANA 150 9.1 Chapter Overview 150 9.2 Digital Infrastructure 151 9.3 Digital Economy 153 9.4 Digital Government 155 9.5 Digital Society 157 9.6 Discussion of Findings 164 CHAPTER TEN 171 FINDINGS AND ANALYSIS: STATE OF DIGITAL INEQUALITY IN GHANA 171 10.1 Chapter Overview 171 10.2 Digital Access Divide (First level digital divide) 171 10.3 Digital Skills Divide (Second level digital divide) 182 10.4 Third-Level Digital Divide: Disparities in ICT usage 189 10.4.1 Frequency of internet use in the Greater Accra and Savannah Regions 190 10.4.2 Disparities in ICT Use in the Greater Accra and the Savannah Region 191 10.4.3 Frequency of internet use among females and males 194 10.4.4 Gender-based disparities in internet use 195 10.5 The Interaction of Gender, Geography and Digital inequality 198 10.6 Discussion of Findings 202 10.7 Chapter Summary 211 CHAPTER ELEVEN 212 FINDINGS & ANALYSIS: EFFECTS OF DIGITIZATION ON DIGITAL INEQUALITY IN GHANA 212 11.1 Chapter Overview 212 11.2 Effects of Internet availability on the digital access divide 212 11.3 Effects of Internet Availability on the Digital Skills divide 218 11.4 Effects of Internet availability on the digital usage 223 11.5 Chapter Summary 230 CHAPTER TWELVE 231 FINDINGS & ANALYSIS: IMPEDIMENTS TO DIGITAL TRANSFORMATION 231 12.1 Chapter Overview 231 12.2 Infrastructural Challenges 232 12.3 Operationalization and implementation of digitalization policies 234 12.4 High Cost of ICTs 237 12.5 Socio-cultural challenges 240 12.6 Digital Inequality 243 12.7 Cyber-security and privacy concerns 245 12.8 Low awareness and low patronage of government applications 248 12.9 Non-inclusion of vulnerable persons and groups 250 12.11 Chapter Summary 253 CHAPTER THIRTEEN 254 SUMMARY, CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS 254 13.1 Chapter overview 254 13.2 Summary of the study 254 13.3 Conclusion 258 13.4 Recommendations: Towards a digital transformation strategy for Ghana 261 APPENDIXES 292

Im Rahmen von Sicherheitsanalysen kommen Szenarien zur Anwendung, die eine Verletzung der geologischen Barriereintegrität in einem Endlager beschreiben. Während bei der normalen Entwicklung eines Endlagers im Steinsalz von dem langzeitig sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle ausgegangen wird, beschreiben die Szenarien die sogenannte "gestörte" Entwicklung. Das Anhydritszenario hebt auf den Lösungszufluss entlang der Anhydritklüfte und die sich ergebenden Konsequenzen für den Isolationsbereich ab. Obwohl untertägige Untersuchungen gezeigt haben, dass die meisten geologischen Klüfte geschlossen bzw. mit Mineralisationen gefüllt waren, muss in der Störfallanalyse das Anhydritszenario betrachtet werden. Es ist deshalb unverzichtbar, im Rahmen der Integritätsbewertung der geologischen Barriere das gebirgsmechanisch-hydraulische Verhalten des Hauptanhydrits zu bewerten. Die Bedingungen für das Eintreten des Anhydritszenarios müssen untersucht und dafür standortunabhängige Methoden und Kriterien entwickelt werden. In der Arbeit werden die lithologisch-tektonischen Bedingungen untertägiger Hauptanhydritaufschlüsse in unterschiedlichen Salzbergwerken in Thüringen und Sachsen-Anhalt beschrieben und untereinander verglichen. In zwei Gruben in unterschiedlicher Teufe wurden die Spannungsänderungen und Konvergenzen bei der Auffahrung von 2 Messkammern im Hauptanhydrit ermittelt. Vergleichbare Untersuchungen fanden am Grauen Salzton statt, der über Strecken aufgeschlossen war. Unter Verwendung von Bohrkernen fanden umfangreiche Laborversuche zur Festigkeit, Deformierbarkeit und hydraulischen Dichtheit des Anhydrits und Salztons statt. Nach einer umfassenden Analyse der historischen Ereignisse am Staßfurter Sattel vor etwa 100 Jahren wurden die Voraussetzungen für einen Lösungszufluss bewertet und das Szenario nachgerechnet. Es stellte sich heraus, dass die minimale Druckeinspannung eine fundamentale Bedeutung für die hydraulische Integrität besitzt. Für die In-situ-Spannungsmessungen im Anhydrit und benachbarten Steinsalz wurde eine neue Hydrofrac-Messsonde mit seismoakustischer Rissortung gebaut sowie für die Bohrlochschlitzmessungen im Steinsalz eine neuartige Auswertebeziehung unter Berücksichtigung der Tangentialspannungsrelaxation am Bohrlochrand entwickelt. Weiterhin wurde eine einfach anwendbare Methode zur Bestimmung der Permeabilität aus instationären Druckstoßtests eingeführt. In Labortests an Gesteinswürfeln unter drei unterschiedlichen Hauptnormalspannungen konnten Kenntnisse zur Rissbildung und den hydraulischen Eigenschaften gewonnen und Kriterien für die Bewertung der Barrierenintegrität abgeleitet werden. Im Bergwerk Bernburg erfolgten auf dieser Basis In-situ-Tests zur Ermittlung der Rissausbreitung und dem damit verbundenen Fluidfluss unter konstanten Gebirgsspannungen sowie in Abhängigkeit von der Entfernung des Messortes zu einer Abbaufront. Für die abschließenden Schlussfolgerungen und die Festlegung übertragbarer Kriterien wurden ausgewählte Untersuchungen im Labor und in situ unter Verwendung des Fließgesetzes nach Darcy sowie des kubischen Fließgesetzes hydraulisch-mechanisch gekoppelt modelliert.

This thesis is dedicated to the study of the turbulent fluid flow in rough-walled rock fractures. Fracture models were generated from 3D scans of fractured rock samples, while fluid flow was simulated numerically by means of FVM-based open-source CFD toolbox OpenFOAM, employing the high-performance computing cluster for the more demanding 3D models. First part of the thesis addresses the issue of fracture geometry. Realistic 2D and 3D fracture models were constructed from 3D scans of upper and lower halves of a fractured rock sample, taking both shear displacement and contact spots into account. Furthermore, we discuss the shortcomings of the available fracture aperture metrics and propose a new aperture metric based on the Hausdorff distance; imaging performance of the new metric is shown to be superior to the conventional vertical aperture, especially for rough fracture surfaces with abundant ridges and troughs. In the second part of the thesis we focus on the fluid flow through the rock fracture for both 2D and 3D cases. While previous studies were largely limited to the fully viscous Darcy or inertial Forchheimer laminar flow regimes, we chose to investigate across the widest possible range of Reynolds numbers from 0.1 to 10^6, covering both laminar and turbulent regimes, which called for a thorough investigation of suitable turbulence modeling techniques. Due to narrow mean aperture and high aspect ratio of the typical fracture geometry, meshing posed a particularly challenging problem. Taking into account limited computational resources and a sheer number of model geometries, we developed a highly-optimised workflow, employing the steady-state RANS simulation approach to obtain time-averaged flow fields. Our findings show that while flow fields remain mostly stationary and undisturbed for simpler contactless geometries, emergence of contact spots immediately triggers a transition to non-stationary flow starting from Re ∼ 10^2, which is reflected by the streamline tortuosity data. This transition disrupts the flow pattern across the fracture plane, causing strong channeling and large separation bubbles, with area of the latter being much larger than the generating contact spots. Adverse influence of the contact spots on the overall permeability is strong enough to override any benefits of aperture increase during shear and dilation. Contactless 3D models can to a certain degree be approximated by their 2D counterparts. Lastly, we investigate the influence of both shearing and contact spots on the overall permeability and friction factor of the fracture, drawing a parallel to the well-studied area of turbulent flow in rough-walled pipes and ducts. Unlike the latter, 3D curvilinear fracture geometries exhibit a gapless laminar–turbulent transition, behaving as a hydraulically rough channel in the turbulent range as the shear displacement increases.

Der Zugang zu wirtschaftsstrategischen Bodenschätzen ist für moderne Industriegesellschaften von essenzieller Bedeutung. Für Deutschland besteht für die Versorgung mit nichtenergetischen Rohstoffen wie Stahlveredlern und Seltenen-Erden eine weitgehende Importabhängigkeit. Vorhandene heimische Lagerstätten weisen eine komplexe geologische Struktur mit geringen Abbaumächtigkeiten in großen Teufen auf. Um diese Lagerstätten nutzen zu können, soll ein untertagetaugliches Positionierungs- und Navigationssystem, UPNS4D+, für die Erkundung der Lagerstätte entwickelt und als Demonstrationssystem gebaut werden. Das Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie ist Teil des Entwicklerkonsortiums. Es ist zuständig für die markscheiderische und bergmännische Nutzbarkeit der mit dem Erkundungssystem gewonnen Daten. Entsprechend dem aktuellen Arbeitsfortschritt werden im vorliegenden Beitrag die Lösungen für die Kluftflächen- und die Haufwerksanalyse vorgestellt. Die teilautomatisierte Haufwerksanalyse dient der Detektion großer Partikel und deren Lagebestimmung in einem relativen Koordinatensystem. / Access to strategic mineral resources is essential for modern industrial societies. Germany is largely dependent on imports of non-energy raw materials such as steel refiners and rare earth elements. Existing indigenous deposits have a complex geological structure with low extraction thickness in large depths. In order to use these deposits, an underground positioning and navigation system, namely UPNS4D+, as a demonstration system has to be developed for deposit exploration. As part of the developer consortium, the Institute for Mining Surveying and Geodesy of the TU Bergakademie Freiberg is responsible for the utilization of the acquired data in the field of mining. According to the current work status, in this paper the solutions for rock fracture analysis and grain size analysis are presented. The partly automated grain size analysis is used for the detection of large particles and their position in a relative coordinate system.

The shear behaviour of rough rock joints was investigated by both laboratory testing and numerical simulation. The most powerful servo-controlled direct shear box apparatus in the world with normal forces up to 1000 kN, shear loading up to 800 kN and frequencies up to 40 Hz under full load was used to investigate the shear strength of schistose rock blocks with dimensions of up to 350 x 200 x 160 mm in length, width and height, respectively. The experiments were performed to study the behaviour of rough rock joints under constant normal load, constant normal stiffness and dynamic boundary conditions. The joint surface of rock specimen was scanned 3-dimensional at the initial stage before shearing by new 3D optical-scanning equipment. The 3D-scanner data were used to estimate the joint roughness coefficient (JRC) and to reconstruct rough surface of rock discontinuities in numerical models. Three dimensional numerical models were developed using FLAC3D to study the macro and micromechanical shear behaviour of the joints. Numerical simulation results were compared to experimental results. Three dimensional characteristic of the joint surface including micro-slope angle, aperture, contact area and normal stress distribution were determined and analyzed.

Increasing of the oil recovery is an essential task of the reservoir engineers. Many highly fractured carbonate reservoirs with low matrix porosity and low matrix permeability in the world have been depleted with low ultimate recovery due to the improper management. To obtain higher oil recovery and an optimum oil production, a three dimensional geological model for the reservoir is needed. The reservoir model should be calibrated via the history matching process which makes the model reliable for forecasting and development planning. An investigation has been carried out to find the most sensitive parameter which affects the matching between the real production data and the simulated production data. After the calibration of the model, some prediction scenarios have been run to realize the future performance of the reservoir. Three wells have been suggested and included in the simulation as producers in some prediction cases and as gas injectors in another other case. The results show that the three producers with low production rate will assist in increasing the recovery and by converting those to gas injectors will assist more especially when the oil production rate is higher. An oil field in Kurdistan region has been selected for this research.

Im Rahmen von Sicherheitsanalysen kommen Szenarien zur Anwendung, die eine Verletzung der geologischen Barriereintegrität in einem Endlager beschreiben. Während bei der normalen Entwicklung eines Endlagers im Steinsalz von dem langzeitig sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle ausgegangen wird, beschreiben die Szenarien die sogenannte "gestörte" Entwicklung. Das Anhydritszenario hebt auf den Lösungszufluss entlang der Anhydritklüfte und die sich ergebenden Konsequenzen für den Isolationsbereich ab. Obwohl untertägige Untersuchungen gezeigt haben, dass die meisten geologischen Klüfte geschlossen bzw. mit Mineralisationen gefüllt waren, muss in der Störfallanalyse das Anhydritszenario betrachtet werden. Es ist deshalb unverzichtbar, im Rahmen der Integritätsbewertung der geologischen Barriere das gebirgsmechanisch-hydraulische Verhalten des Hauptanhydrits zu bewerten. Die Bedingungen für das Eintreten des Anhydritszenarios müssen untersucht und dafür standortunabhängige Methoden und Kriterien entwickelt werden. In der Arbeit werden die lithologisch-tektonischen Bedingungen untertägiger Hauptanhydritaufschlüsse in unterschiedlichen Salzbergwerken in Thüringen und Sachsen-Anhalt beschrieben und untereinander verglichen. In zwei Gruben in unterschiedlicher Teufe wurden die Spannungsänderungen und Konvergenzen bei der Auffahrung von 2 Messkammern im Hauptanhydrit ermittelt. Vergleichbare Untersuchungen fanden am Grauen Salzton statt, der über Strecken aufgeschlossen war. Unter Verwendung von Bohrkernen fanden umfangreiche Laborversuche zur Festigkeit, Deformierbarkeit und hydraulischen Dichtheit des Anhydrits und Salztons statt. Nach einer umfassenden Analyse der historischen Ereignisse am Staßfurter Sattel vor etwa 100 Jahren wurden die Voraussetzungen für einen Lösungszufluss bewertet und das Szenario nachgerechnet. Es stellte sich heraus, dass die minimale Druckeinspannung eine fundamentale Bedeutung für die hydraulische Integrität besitzt. Für die In-situ-Spannungsmessungen im Anhydrit und benachbarten Steinsalz wurde eine neue Hydrofrac-Messsonde mit seismoakustischer Rissortung gebaut sowie für die Bohrlochschlitzmessungen im Steinsalz eine neuartige Auswertebeziehung unter Berücksichtigung der Tangentialspannungsrelaxation am Bohrlochrand entwickelt. Weiterhin wurde eine einfach anwendbare Methode zur Bestimmung der Permeabilität aus instationären Druckstoßtests eingeführt. In Labortests an Gesteinswürfeln unter drei unterschiedlichen Hauptnormalspannungen konnten Kenntnisse zur Rissbildung und den hydraulischen Eigenschaften gewonnen und Kriterien für die Bewertung der Barrierenintegrität abgeleitet werden. Im Bergwerk Bernburg erfolgten auf dieser Basis In-situ-Tests zur Ermittlung der Rissausbreitung und dem damit verbundenen Fluidfluss unter konstanten Gebirgsspannungen sowie in Abhängigkeit von der Entfernung des Messortes zu einer Abbaufront. Für die abschließenden Schlussfolgerungen und die Festlegung übertragbarer Kriterien wurden ausgewählte Untersuchungen im Labor und in situ unter Verwendung des Fließgesetzes nach Darcy sowie des kubischen Fließgesetzes hydraulisch-mechanisch gekoppelt modelliert.

The shear behaviour of rough rock joints was investigated by both laboratory testing and numerical simulation. The most powerful servo-controlled direct shear box apparatus in the world with normal forces up to 1000 kN, shear loading up to 800 kN and frequencies up to 40 Hz under full load was used to investigate the shear strength of schistose rock blocks with dimensions of up to 350 x 200 x 160 mm in length, width and height, respectively. The experiments were performed to study the behaviour of rough rock joints under constant normal load, constant normal stiffness and dynamic boundary conditions. The joint surface of rock specimen was scanned 3-dimensional at the initial stage before shearing by new 3D optical-scanning equipment. The 3D-scanner data were used to estimate the joint roughness coefficient (JRC) and to reconstruct rough surface of rock discontinuities in numerical models. Three dimensional numerical models were developed using FLAC3D to study the macro and micromechanical shear behaviour of the joints. Numerical simulation results were compared to experimental results. Three dimensional characteristic of the joint surface including micro-slope angle, aperture, contact area and normal stress distribution were determined and analyzed.

No description available.