1 |
Development of an Integrated Methodology to Estimate Groundwater Vulnerability to Pollution in Karst AreasMoreno Gómez, Miguel Alonzo 08 February 2022 (has links)
Groundwater is a very important resource since water volumes stored underground are much larger compared with those located at the surface, such as rivers and lakes. Aquifers supply a high percentage of freshwater for human consumption as well as supplying economic activities like industry, agriculture, and livestock production. Among them, karst aquifers stand out due to their special hydrologic characteristics and behaviour.
In karst aquifers, infiltration occurs faster in comparison with unconsolidated aquifers, due to high permeability features at the surface like dolines, karren, epikarst, and swallow holes that allow precipitating water to recharge the aquifer at higher rates. Nevertheless, these characteristics also increase the aquifer’s susceptibility to being affected by pollution generated by anthropogenic practices.
With a low natural pollutant degradation capacity, karst systems mostly experience problems related with water quality rather than water quantity. At present, this represents a significant challenge because a high percentage of the world population is settled on karst areas and is solely dependent upon karst aquifers to fulfil their necessary water supply.
A good example to represent this case is the Yucatan Peninsula. The Peninsula is a transboundary limestone platform, covering parts of Mexico, Belize, and Guatemala, whose characteristics do not allow surface streams to generate. Therefore, the karstic aquifer provides water for nearly 4.5 million inhabitants within Mexican territory; this estimation excludes water volumes used for economic activities. The anthropogenic impacts over this karst aquifer have generated problems for water intended for human consumption, furthered by weak environmental regulations that allow the disposal of wastewater without adequate treatment. In the Mexican state of Yucatan, roughly 10% of the population has access to public sewer services where wastewater is treated. Additionally, the use of fertilizers and pesticides is not regulated in agricultural areas, while pig farming is an increasing activity, which fails to keep the necessary standards for the proper disposal of pig slurry.
Similar situations can be found around the world, thus the development of plans and strategies to preserve karst groundwater quality that aim to find a balance between resource protection and regional development is increasingly necessary. One important tool emerged to support decisions regarding groundwater protection: the groundwater vulnerability concept. However, due to the hydrologic differences among detritus and karst aquifers, the vulnerability concept, which was first promoted for the former aquifer type, necessitated the development of a specialized vulnerability method to consider the natural characteristics of karst landscapes.
Nevertheless, due to the high heterogeneity and anisotropy present in karst systems several methodologies to estimate karst groundwater vulnerability have arisen. Current methodologies are theoretical approximations to differentiate areas where an assumed pollutant particle, released at the surface, is more likely to reach the aquifer due to the natural characteristics of the area. These methods have shown themselves to be useful in defining protection areas and in highlighting regions in which further studies can be performed. However, the high subjectivity and exclusion of anthropogenic influences as part of the analysis is a drawback for these methods.
In order to estimate karst groundwater vulnerability for current and future scenarios, an integrated approach is highly necessary. Since most of the methods focus solely on the travel time of a theoretical pollutant from the surface towards groundwater or to a spring, inclusion of pollutants residence time and concentration as parameters to estimate vulnerability is of the uttermost importance. To reach this goal, it is necessary to investigate current intrinsic-based methods in terms of their applicability and regional congruence in order to highlight advantages and probable misclassifications among them and to propose improvements.
Pollutant residence time and concentration can be estimated from modelling, which can highlight areas where pollution can represent a problem due to anthropogenic practices, such as wastewater disposal and water extraction fields influencing groundwater flow. Other problems to be contemplated are the data availability and the variable processes by which areas are classified as vulnerable or not. Evaluation of multiple criteria to define degrees of vulnerability is complicated, since several factors, such as subjectivity, data quality, scale, and regional conditions, will always be present.
This work presents the results from the application of eight karst groundwater vulnerability methods to the Yucatan karst and outcomes from solute transport. Important considerations are explained in order to improve the workflow for intrinsic groundwater vulnerability assessment. Possible parameters, to be included as part of vulnerability analysis, are evaluated by modelling, demonstrating the importance of anthropogenic impacts for current vulnerability scenarios. Results obtained in this research are displayed as the basis for an Integrated Karst Aquifer Vulnerability (IKAV) method proposed as an alternative for vulnerability studies.
|
2 |
Impact of psychological trauma on the development of psychotic symptoms: relationship with psychosis pronenessSpauwen, Janneke, Krabbendam, Lydia, Lieb, Roselind, Wittchen, Hans-Ulrich, van Os, Jim 25 March 2013 (has links) (PDF)
Background. The reported link between psychological trauma and onset of psychosis remains controversial.
Aims. To examine associations between self-reported psychological trauma and psychotic symptoms as a function of prior evidence of vulnerability to psychosis (psychosis proneness).
Method. At baseline, 2524 adolescents aged 14-24 years provided self-reports on psychological trauma and psychosis proneness, and at follow-up (on average 42 months later) participants were interviewed for presence of psychotic symptoms.
Results. Self-reported trauma was associated with psychotic symptoms, in particular at more severe levels (adjusted OR1.89,95% CI1.16-3.08) and following trauma associated with intense fear, helplessness or horror. The risk difference between those with and without self-reported trauma at baseline was 7% in the group with baseline psychosis proneness, but only 1.8% in those without (adjusted test for difference between these two effect sizes: χ2=4.6, P=0.032).
Conclusions. Exposure to psychological trauma may increase the risk of psychotic symptoms in people vulnerable to psychosis.
|
3 |
Impact of psychological trauma on the development of psychotic symptoms: relationship with psychosis pronenessSpauwen, Janneke, Krabbendam, Lydia, Lieb, Roselind, Wittchen, Hans-Ulrich, van Os, Jim January 2006 (has links)
Background. The reported link between psychological trauma and onset of psychosis remains controversial.
Aims. To examine associations between self-reported psychological trauma and psychotic symptoms as a function of prior evidence of vulnerability to psychosis (psychosis proneness).
Method. At baseline, 2524 adolescents aged 14-24 years provided self-reports on psychological trauma and psychosis proneness, and at follow-up (on average 42 months later) participants were interviewed for presence of psychotic symptoms.
Results. Self-reported trauma was associated with psychotic symptoms, in particular at more severe levels (adjusted OR1.89,95% CI1.16-3.08) and following trauma associated with intense fear, helplessness or horror. The risk difference between those with and without self-reported trauma at baseline was 7% in the group with baseline psychosis proneness, but only 1.8% in those without (adjusted test for difference between these two effect sizes: χ2=4.6, P=0.032).
Conclusions. Exposure to psychological trauma may increase the risk of psychotic symptoms in people vulnerable to psychosis.
|
4 |
Error-Tolerant Reasoning in the Description Logic ELLudwig, Michel, Peñaloza, Rafael 20 June 2022 (has links)
Developing and maintaining ontologies is an expensive and error-prone task. After an error is detected, users may have to wait for a long time before a corrected version of the ontology is available. In the meantime, one might still want to derive meaningful knowledge from the ontology, while avoiding the known errors. We study error-tolerant reasoning tasks in the description logic EL. While these problems are intractable, we propose methods for improving the reasoning times by precompiling information about the known errors and using proof-theoretic techniques for computing justifications. A prototypical implementation shows that our approach is feasible for large ontologies used in practice.
|
5 |
Methodology for high resolution spatial analysis of the physical flood susceptibility of buildings in large river floodplains / Methodik für eine räumlich hochauflösende Analyse der physischen Anfälligkeit von Gebäuden gegenüber Hochwasser in großen Flussgebieten / Metodología para un análisis espacial a resolución detallada de la suceptibilidad física de las contrucciones causada por inundaciones en grandes planicies de inundaciónBlanco-Vogt, Ángela 19 May 2016 (has links) (PDF)
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.
|
6 |
Methodology for high resolution spatial analysis of the physical flood susceptibility of buildings in large river floodplainsBlanco-Vogt, Ángela 17 December 2015 (has links)
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
|
Page generated in 0.0374 seconds