Die heutige Welt der Menschen wird durch große Dynamik geprägt. Eine Vielzahl verschiedener Prozesse entfaltet sich parallel und teilweise auf unsichtbare Weise miteinander verbunden. Nimmt man z.B. den Prozess der Globalisierung: Hier erleben wir ein exponentielles Wachstum der internationalen Verknüpfungen von der Ebene einzelner Menschen und bis zur Ebene der Kulturen. Solche Verknüpfungen führen uns zum Begriff der Komplexität. Diese wird oft als Produkt der Anzahl der Elemente eines Systems mal Umfang der Verknüpfungen im System verstanden. In anderen Worten, die Welt wird zunehmend komplexer, denn die Verknüpfungen nehmen zu. Komplexität wiederum ist ein Begriff für etwas unverstandenes, unkontrollierbares, etwas unbestimmtes. Genau wie bei einem Menschen: Aus einer Zelle wächst ein Mensch, dessen Verhalten wir im Detail nur schwer vorhersagen können. Immerhin besitzt sein Gehirn 1011 Elemente (Zellen). Wenn also diese dynamischen sozialen Prozesse zu höherer Komplexität führen, müssen wir auch mehr Unbestimmtheit erwarten. Es bleibt zu Hoffen, dass die Unbestimmtheit nicht existenzielle Grundlagen betrifft. Was die Komplexität der Technik angeht, so versucht man hier im Gegensatz zu den gesellschaftlichen Unsicherheiten die Unsicherheiten zu erfassen und gezielt mit ihnen umzugehen. Das gilt für alle Bereiche, ob nun Naturgefahrenmanagement, beim Bau und Betrieb von Kernkraftwerken, im Bauwesen oder in der Schifffahrt. Und so verschieden diese Fachgebiete auch scheinen mögen, die an diesem Symposium teilnehmen: Sie haben erkannt, das verantwortungsvoller Umgang mit Technik einer Berücksichtigung der Unbestimmtheit bedarf. Soweit sind wir in gesellschaftlichen Prozessen noch nicht. Wünschenswert wäre, dass in einigen Jahren nicht nur Bauingenieure, Maschinenbauer, Mathematiker oder Schiffsbauer an einem solchen Probabilistik- Symposium teilnehmen, sondern auch Soziologen, Politiker oder Manager... (aus dem Vorwort) --- HINWEIS: Das Volltextdokument besteht aus einzelnen Beiträgen mit separater Seitenzählung. / PREFACE: The world today is shaped by high dynamics. Multitude of processes evolves parallel and partly connected invisible. For example, the globalisation is such a process. Here one can observe the exponential growing of connections form the level of single humans to the level of cultures. Such connections guide as to the term complexity. Complexity is often understood as product of the number of elements and the amount of connections in the system. In other words, the world is going more complex, if the connections increase. Complexity itself is a term for a system, which is not fully understood, which is partly uncontrollable and indeterminated: exactly as humans. Growing from a single cell, the humans will show latter a behaviour, which we can not predict in detail. After all, the human brain consists of 1011 elements (cells). If the social dynamical processes yield to more complexity, we have to accept more indetermination. Well, one has to hope, that such an indetermination does not affect the basic of human existence. If we look at the field of technology, we can detect, that here indetermination or uncertainty is often be dealt with explicitly. This is valid for natural risk management, for nuclear engineering, civil engineering or for the design of ships. And so different the fields are which contribute to this symposium for all is valid: People working in this field have realised, that a responsible usage of technology requires consideration of indetermination and uncertainty. This level is not yet reached in the social sciences. It is the wish of the organisers of this symposium, that not only civil engineers, mechanical engineers, mathematicians, ship builders take part in this symposium, but also sociologists, managers and even politicians. Therefore there is still a great opportunity to grow for this symposium. Indetermination does not have to be negative: it can also be seen as chance.

Die heutige Welt der Menschen wird durch große Dynamik geprägt. Eine Vielzahl verschiedener Prozesse entfaltet sich parallel und teilweise auf unsichtbare Weise miteinander verbunden. Nimmt man z.B. den Prozess der Globalisierung: Hier erleben wir ein exponentielles Wachstum der internationalen Verknüpfungen von der Ebene einzelner Menschen und bis zur Ebene der Kulturen. Solche Verknüpfungen führen uns zum Begriff der Komplexität. Diese wird oft als Produkt der Anzahl der Elemente eines Systems mal Umfang der Verknüpfungen im System verstanden. In anderen Worten, die Welt wird zunehmend komplexer, denn die Verknüpfungen nehmen zu. Komplexität wiederum ist ein Begriff für etwas unverstandenes, unkontrollierbares, etwas unbestimmtes. Genau wie bei einem Menschen: Aus einer Zelle wächst ein Mensch, dessen Verhalten wir im Detail nur schwer vorhersagen können. Immerhin besitzt sein Gehirn 1011 Elemente (Zellen). Wenn also diese dynamischen sozialen Prozesse zu höherer Komplexität führen, müssen wir auch mehr Unbestimmtheit erwarten. Es bleibt zu Hoffen, dass die Unbestimmtheit nicht existenzielle Grundlagen betrifft. Was die Komplexität der Technik angeht, so versucht man hier im Gegensatz zu den gesellschaftlichen Unsicherheiten die Unsicherheiten zu erfassen und gezielt mit ihnen umzugehen. Das gilt für alle Bereiche, ob nun Naturgefahrenmanagement, beim Bau und Betrieb von Kernkraftwerken, im Bauwesen oder in der Schifffahrt. Und so verschieden diese Fachgebiete auch scheinen mögen, die an diesem Symposium teilnehmen: Sie haben erkannt, das verantwortungsvoller Umgang mit Technik einer Berücksichtigung der Unbestimmtheit bedarf. Soweit sind wir in gesellschaftlichen Prozessen noch nicht. Wünschenswert wäre, dass in einigen Jahren nicht nur Bauingenieure, Maschinenbauer, Mathematiker oder Schiffsbauer an einem solchen Probabilistik- Symposium teilnehmen, sondern auch Soziologen, Politiker oder Manager... (aus dem Vorwort) --- HINWEIS: Das Volltextdokument besteht aus einzelnen Beiträgen mit separater Seitenzählung. / PREFACE: The world today is shaped by high dynamics. Multitude of processes evolves parallel and partly connected invisible. For example, the globalisation is such a process. Here one can observe the exponential growing of connections form the level of single humans to the level of cultures. Such connections guide as to the term complexity. Complexity is often understood as product of the number of elements and the amount of connections in the system. In other words, the world is going more complex, if the connections increase. Complexity itself is a term for a system, which is not fully understood, which is partly uncontrollable and indeterminated: exactly as humans. Growing from a single cell, the humans will show latter a behaviour, which we can not predict in detail. After all, the human brain consists of 1011 elements (cells). If the social dynamical processes yield to more complexity, we have to accept more indetermination. Well, one has to hope, that such an indetermination does not affect the basic of human existence. If we look at the field of technology, we can detect, that here indetermination or uncertainty is often be dealt with explicitly. This is valid for natural risk management, for nuclear engineering, civil engineering or for the design of ships. And so different the fields are which contribute to this symposium for all is valid: People working in this field have realised, that a responsible usage of technology requires consideration of indetermination and uncertainty. This level is not yet reached in the social sciences. It is the wish of the organisers of this symposium, that not only civil engineers, mechanical engineers, mathematicians, ship builders take part in this symposium, but also sociologists, managers and even politicians. Therefore there is still a great opportunity to grow for this symposium. Indetermination does not have to be negative: it can also be seen as chance.

.... Das Wissen über die Baustoffe allein reicht nicht aus, um sichere Bauwerke zu errichten. Auch das Wissen über das Verhalten von Baustrukturen unter Einwirkungen ist dafür notwendig. Der Lehrstuhl für Statik, der sich hauptsächlich dieser Thematik widmet, darf mit Recht als Vorreiter an der Fakultät Bauingenieurwesen bei der Untersuchung von Sicherheitsfragen für Bauwerke gelten.... (aus dem Vorwort)

.... Das Wissen über die Baustoffe allein reicht nicht aus, um sichere Bauwerke zu errichten. Auch das Wissen über das Verhalten von Baustrukturen unter Einwirkungen ist dafür notwendig. Der Lehrstuhl für Statik, der sich hauptsächlich dieser Thematik widmet, darf mit Recht als Vorreiter an der Fakultät Bauingenieurwesen bei der Untersuchung von Sicherheitsfragen für Bauwerke gelten.... (aus dem Vorwort)

The design of hydropower projects requires a comprehensive planning process in order to achieve the objective to maximise exploitation of the existing hydropower potential as well as future revenues of the plant. For this purpose and to satisfy approval requirements for a complex hydropower development, it is imperative at planning stage, that the conceptual development contemplates a wide range of influencing design factors and ensures appropriate consideration of all related aspects. Since the majority of technical and economical parameters that are required for detailed and final design cannot be precisely determined at early planning stages, crucial design parameters such as design discharge and hydraulic head have to be examined through an extensive optimisation process. One disadvantage inherent to commonly used deterministic analysis is the lack of objectivity for the selection of input parameters. Moreover, it cannot be ensured that the entire existing parameter ranges and all possible parameter combinations are covered. Probabilistic methods utilise discrete probability distributions or parameter input ranges to cover the entire range of uncertainties resulting from an information deficit during the planning phase and integrate them into the optimisation by means of an alternative calculation method. The investigated method assists with the mathematical assessment and integration of uncertainties into the rational economic appraisal of complex infrastructure projects. The assessment includes an exemplary verification to what extent the Random Set Theory can be utilised for the determination of input parameters that are relevant for the optimisation of hydropower projects and evaluates possible improvements with respect to accuracy and suitability of the calculated results. / Die Auslegung von Wasserkraftanlagen stellt einen komplexen Planungsablauf dar, mit dem Ziel das vorhandene Wasserkraftpotential möglichst vollständig zu nutzen und künftige, wirtschaftliche Erträge der Kraftanlage zu maximieren. Um dies zu erreichen und gleichzeitig die Genehmigungsfähigkeit eines komplexen Wasserkraftprojektes zu gewährleisten, besteht hierbei die zwingende Notwendigkeit eine Vielzahl für die Konzepterstellung relevanter Einflussfaktoren zu erfassen und in der Projektplanungsphase hinreichend zu berücksichtigen. In frühen Planungsstadien kann ein Großteil der für die Detailplanung entscheidenden, technischen und wirtschaftlichen Parameter meist nicht exakt bestimmt werden, wodurch maßgebende Designparameter der Wasserkraftanlage, wie Durchfluss und Fallhöhe, einen umfangreichen Optimierungsprozess durchlaufen müssen. Ein Nachteil gebräuchlicher, deterministischer Berechnungsansätze besteht in der zumeist unzureichenden Objektivität bei der Bestimmung der Eingangsparameter, sowie der Tatsache, dass die Erfassung der Parameter in ihrer gesamten Streubreite und sämtlichen, maßgeblichen Parameterkombinationen nicht sichergestellt werden kann. Probabilistische Verfahren verwenden Eingangsparameter in ihrer statistischen Verteilung bzw. in Form von Bandbreiten, mit dem Ziel, Unsicherheiten, die sich aus dem in der Planungsphase unausweichlichen Informationsdefizit ergeben, durch Anwendung einer alternativen Berechnungsmethode mathematisch zu erfassen und in die Berechnung einzubeziehen. Die untersuchte Vorgehensweise trägt dazu bei, aus einem Informationsdefizit resultierende Unschärfen bei der wirtschaftlichen Beurteilung komplexer Infrastrukturprojekte objektiv bzw. mathematisch zu erfassen und in den Planungsprozess einzubeziehen. Es erfolgt eine Beurteilung und beispielhafte Überprüfung, inwiefern die Random Set Methode bei Bestimmung der für den Optimierungsprozess von Wasserkraftanlagen relevanten Eingangsgrößen Anwendung finden kann und in wieweit sich hieraus Verbesserungen hinsichtlich Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse ergeben.

The design of hydropower projects requires a comprehensive planning process in order to achieve the objective to maximise exploitation of the existing hydropower potential as well as future revenues of the plant. For this purpose and to satisfy approval requirements for a complex hydropower development, it is imperative at planning stage, that the conceptual development contemplates a wide range of influencing design factors and ensures appropriate consideration of all related aspects. Since the majority of technical and economical parameters that are required for detailed and final design cannot be precisely determined at early planning stages, crucial design parameters such as design discharge and hydraulic head have to be examined through an extensive optimisation process. One disadvantage inherent to commonly used deterministic analysis is the lack of objectivity for the selection of input parameters. Moreover, it cannot be ensured that the entire existing parameter ranges and all possible parameter combinations are covered. Probabilistic methods utilise discrete probability distributions or parameter input ranges to cover the entire range of uncertainties resulting from an information deficit during the planning phase and integrate them into the optimisation by means of an alternative calculation method. The investigated method assists with the mathematical assessment and integration of uncertainties into the rational economic appraisal of complex infrastructure projects. The assessment includes an exemplary verification to what extent the Random Set Theory can be utilised for the determination of input parameters that are relevant for the optimisation of hydropower projects and evaluates possible improvements with respect to accuracy and suitability of the calculated results. / Die Auslegung von Wasserkraftanlagen stellt einen komplexen Planungsablauf dar, mit dem Ziel das vorhandene Wasserkraftpotential möglichst vollständig zu nutzen und künftige, wirtschaftliche Erträge der Kraftanlage zu maximieren. Um dies zu erreichen und gleichzeitig die Genehmigungsfähigkeit eines komplexen Wasserkraftprojektes zu gewährleisten, besteht hierbei die zwingende Notwendigkeit eine Vielzahl für die Konzepterstellung relevanter Einflussfaktoren zu erfassen und in der Projektplanungsphase hinreichend zu berücksichtigen. In frühen Planungsstadien kann ein Großteil der für die Detailplanung entscheidenden, technischen und wirtschaftlichen Parameter meist nicht exakt bestimmt werden, wodurch maßgebende Designparameter der Wasserkraftanlage, wie Durchfluss und Fallhöhe, einen umfangreichen Optimierungsprozess durchlaufen müssen. Ein Nachteil gebräuchlicher, deterministischer Berechnungsansätze besteht in der zumeist unzureichenden Objektivität bei der Bestimmung der Eingangsparameter, sowie der Tatsache, dass die Erfassung der Parameter in ihrer gesamten Streubreite und sämtlichen, maßgeblichen Parameterkombinationen nicht sichergestellt werden kann. Probabilistische Verfahren verwenden Eingangsparameter in ihrer statistischen Verteilung bzw. in Form von Bandbreiten, mit dem Ziel, Unsicherheiten, die sich aus dem in der Planungsphase unausweichlichen Informationsdefizit ergeben, durch Anwendung einer alternativen Berechnungsmethode mathematisch zu erfassen und in die Berechnung einzubeziehen. Die untersuchte Vorgehensweise trägt dazu bei, aus einem Informationsdefizit resultierende Unschärfen bei der wirtschaftlichen Beurteilung komplexer Infrastrukturprojekte objektiv bzw. mathematisch zu erfassen und in den Planungsprozess einzubeziehen. Es erfolgt eine Beurteilung und beispielhafte Überprüfung, inwiefern die Random Set Methode bei Bestimmung der für den Optimierungsprozess von Wasserkraftanlagen relevanten Eingangsgrößen Anwendung finden kann und in wieweit sich hieraus Verbesserungen hinsichtlich Genauigkeit und Aussagekraft der Berechnungsergebnisse ergeben.