Das Ohde-Kolloquium 2018 mit der traditionellen Überschrift — Aktuelle Themen in der Geotechnik – wird wieder in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau an der Technischen Universität Dresden veranstaltet. Damit werden die beiden Wirkungsstätten von Professor Johann Ohde gewürdigt, mit denen er seine Lehr- und Forschungstätigkeit verknüpft hat. Die Beiträge des diesjährigen Kolloquiums können grob in drei Themengruppen unterteilt werden: • Bodenverhalten • Feld- und Modellversuche • Numerik und Anwendungen Die meisten Themen sind eng mit der Komplexität des Bodenverhaltens verbunden. In Abhängigkeit ihres Zustandes und einer aufgebrachten Belastung können Böden verschiedene Zustandsformen – gasförmig, flüssig und fest. Insbesondere der Übergang vom Feststoff zur Flüssigkeit (Bodenverflüssigung, hydraulischer Grundbruch, usw.) ist mit einem hohen Schadenspotenzial für Bauwerke und Menschen verbunden. Modellversuche im Labor und Monitoring im Feld sind für das Verständnis und die rechtzeitige Erkennung der Gefahrenzustände unumgänglich. Inwieweit die jetzigen Prognosen ausgereift sind, zeigen die numerischen Berechnungen für ausgewählte Anwendungen.:Bewertung von Scherversuchen aus Vergleichsuntersuchungen an feinkornigem Boden -- Erik Schwiteilo, Ivo Herle Experimentelle Untersuchungen zur Rissinitiation hydraulisch belasteter feinkörniger Böden -- Helen Günther Verdichtung und Zustandsbeschreibung gemischtkörniger Böden -- Carsten Lauer, Jens Engel Zur Strukturentwicklung granularer Materialien in Scherversuchen -- Max Wiebicke, Edward Andò, Gioacchino Viggiani, Ivo Herle Ein erweitertes Bounding Surface Modell für die Anwendung auf allgemeine Spannungspfade im Sand -- Katharina Bergholz Anwendung der Dimensionsanalyse zur Untersuchung des Erosionsdurchbruches in feinkornigen Boden -- Johannes Welsch, Ivo Herle Laborversuche und Berechnungen zur Ermittlung der wirksamen Wandschubspannungen im Hole-Erosion-Test zur Bestimmung der Erosionsparameter bindiger Böden -- Manuel Hark Beurteilung der Verflüssigungsneigung grobkörniger Böden -- Bozana Bacic Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit der Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen -- Torsten Wichtmann 1g Modellversuche mit granularen Säulen in organischen Böden -- Marcel Ney, Frank Rackwitz Bodenverdichtung - Experimentelle und numerische Untersuchungen -- Holger Pankrath Herausforderungen für die Spezialtiefbau-Forschung -- Wolfgang Wehr Zur Prognose von Ersatzfedersteifigkeiten von Tiefgründungssystemen am Beispiel der Itztalbrücke -- Thomas Meier Dynamische numerische Berechnungen zur Bewertung der Standsicherheit von Erddämmen unter Erdbebeneinwirkung -- Jamal Hleibieh, Ivo Herle CFD Simulation von Fluidstromung in Gesteinskluften mit OpenFOAM -- Maxim Finenko, Heinz Konietzky

Am 22. Dezember 2015 sind die Hochwasserrisikomanagementpläne für die Flusseinzugsgebiete der Elbe und der Oder in Kraft getreten. Diese Pläne dienen dazu, die nachteiligen Folgen von Hochwasser aus oberirdischen Gewässern zu verringern, soweit dies möglich und verhältnismäßig ist. Dafür legen sie angemessene Ziele und Maßnahmen fest, die verschiedene Handlungsfelder von der Risikovermeidung über Hochwasserwarnung und -schutz bis hin zur Regeneration und zur Überprüfung des Risikomanagements nach Hochwasserereignissen umfassen. Da die Hochwasserrisikomanagementpläne für die Flusseinzugsgebiete der Elbe und der Oder relativ allgemein gefasst sind, werden sie durch das vorliegende Maßnahmenprogramm konkretisiert. Dieses bezieht sich ausschließlich auf Hochwasser aus oberirdischen Gewässern. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass aus den Hochwasserrisikomanagementplänen und dem Maßnahmenprogramm keine Rechtsansprüche hergeleitet werden können. Es handelt sich ausschließlich um eine behördliche Fachplanung. Die Publikation umfaßt einen Textteil mit 21 Seiten und drei Anhänge (mit 11, 318 und 2 Seiten). Redaktionsschluss: 01.12.2015

Die Veröffentlichung fasst die Ergebnisse der Pilotstudie zur Stärkung der kommunalen Fachkompetenz für eine naturnähere Gewässerunterhaltung zusammen. Es zeigte sich eine hohe Bereitschaft der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der kommunalen Verwaltung, eine naturnahe Gewässerunterhaltung umzusetzen. Durch die kontinuierliche Zusammenarbeit mit dem Regionalkoordinator vom Deutschen Verband für Landschaftspflege und einem kompetenten Ingenieurbüro konnten interkommunale Netzwerkstrukturen geschaffen werden. Problematisch sind unzureichende Finanz- und Personalkapazitäten, die geringe Priorität der Gewässerunterhaltung bei den kommunalen Gesamtaufgaben sowie teilweise fehlende Akzeptanz bei Anliegern für naturnahe Unterhaltungsmaßnahmen. Die Veröffentlichung richtet sich an kommunale sowie freistaatliche Entscheidungsträger. Sie soll als Gedankenanstoß für erforderliche Veränderungsprozesse bei der zukünftigen Organisation und fachlich-inhaltlichen Ausgestaltung der Gewässerunterhaltung verstanden werden. Redaktionsschluss: 23.03.2023

In dieser Bürgerinformation erfahren Sie, warum der Polder Löbnitz (Nordsachsen) notwendig ist, welche Baumaßnahmen zum Projekt gehören, welche schon fertig sind und wie ein Polder funktioniert. Redaktionsschluss: 28.02.2019

Viele Menschen arbeiten daran, dass immer ausreichend Trinkwasser in der bestmöglichen Qualität und zu sozialverträglichen Preisen zur Verfügung steht. Die Landestalsperrenverwaltung steht ganz am Anfang der Kette. Der Staatsbetrieb speichert Oberflächenwasser und gibt es als Rohwasser an Wasserwerke ab. Redaktionsschluss: 31.05.2016

Undichte Abwassersysteme sind in unserer urbanisierten Welt allgegenwärtig, und aufgrund ihrer versteckten Infrastruktur und der schwierigen Überwachung bleiben ihre Leckagen oft in der Anfangsphase unbemerkt. Trotz der umfangreichen technologischen Entwicklung bei den Kanalinspektionsmethoden und den dazugehörigen Techniken ist die Überwachung von Abwasserkanälen auf städtischer Ebene nach wie vor kostspielig und schwierig. Daher werden ein Empfehlungsverfahren und eine Methodenklassifizierung benötigt, um einen nachhaltigen und kosteneffizienten Kanalinspektionsplan auf Stadtebene zu erstellen. In diesem Zusammenhang kann diese Studie im Wesentlichen in drei Teile gegliedert werden. Zunächst wurde eine umfassende Literaturstudie zu den verfügbaren Kanalinspektionsmethoden durchgeführt, um ein umfassenderes Verständnis für deren Wirkungsbereich und technischen Grad zu erhalten. Darüber hinaus wurden diese Inspektionsmethoden auf der Grundlage ihres Wirkungsbereichs in drei Stufen eingeteilt, wobei Stufe 1 die Methoden mit dem größten Wirkungsbereich umfasst, wie z. B. die Verschlechterungsmodellierung, die ein umfassendes und dennoch zuverlässiges Verständnis der Integrität des Abwassersystems ermöglicht. Stufe 2 bietet intermediäre Inspektionsmethoden wie Wärmebildaufnahmen aus der Luft und geoelektrische Inspektionstechniken, die eine zerstörungsfreie Inspektion, der von Stufe 1 vorgeschlagenen Bereiche ermöglichen. Bei den Methoden der Stufe 3 handelt es sich in erster Linie um Inspektionstechniken in der Rohrleitung, die häufig eine Rohrentwässerung erfordern und im Gegenzug für eine hohe Erkennungsgenauigkeit kostspielig zu implementieren sind. Zweitens wurde als Beitrag zu den Tier-1-Methoden das Vulnerability Hotspot Mapping entwickelt, ein GIS-gestütztes Modell, das die am häufigsten von den Entleerungsmodellen verwendeten Faktoren berücksichtigt und Bereiche des Abwassersystems anbietet, die besonders anfällig für Leckagen sind. Die Validierungs- und Sensitivitätsanalysen ergaben, dass die Fließgeschwindigkeit, das Rohralter und die Oberflächenvegetation die sinnvollsten Faktoren für das Modell sind. Darüber hinaus ergab das lineare Modell einen Wirkungsgrad von 76 % und einen mittleren quadratischen Fehler von 0,918, während es durch den Random-Forest-Algorithmus mit 400 Bäumen verbessert wurde, was auf das Potenzial der Schwachstellen-Kartierung als frühzeitige Methode zur Kanalinspektion auf Stadtebene hinweist. Drittens wurden die Tier-2-Methoden aktualisiert, indem das Potenzial der elektrischen Widerstandstomographie und der Mise-la-masse-Techniken als geoelektrische und zerstörungsfreie Methoden hervorgehoben wurde, die experimentell in einem Holzrahmen mit einer Matrix aus Sensoren und Elektroden getestet wurden. Der Versuchsbehälter besteht aus drei Schichten von Elektroden in gesättigten und ungesättigten Zonen, in denen verschiedene Leckageszenarien durchgeführt wurden, um die Sichtbarkeit von Leckagen mit diesen Methoden zu untersuchen. Trotz der Fähigkeit dieser Methoden zur Leckageerkennung wurde festgestellt, dass die elektrische Widerstandstomographie eine höhere Leckageerkennungsempfindlichkeit als die Mise à la masse hat, während sie eine geringere Flexibilität bietet, was ein wichtiger Punkt bei der Methodenauswahl ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Mise à-la-masse empfindlicher auf das Vorhandensein von Leckagen reagiert als auf Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen, was zu einem Pearson's r und R2 von 0,8 bzw. 0,7 im Vergleich zu den während der Leckageszenarien gesammelten Daten führte. Insgesamt schlägt diese Studie vor, dass mindestens zwei (vorzugsweise drei) Inspektionstechniken, die zu verschiedenen Ebenen gehören, eingesetzt werden sollten, um einen nachhaltigen Inspektionsplan auf Stadtebene zu haben. Der vorgeschlagene Ansatz hilft dabei, ein Gleichgewicht zwischen Kosten und Präzision sowie ein Gleichgewicht zwischen Zeit und Einwirkungsbereich herzustellen, was einen dezentralisierten und nachhaltigen Inspektionsplan ermöglicht.:List of Abbreviations .......................................................................................... IX List of Peer-Reviewed Publications on the Ph.D. Topic .................................. X List of Co-authored Peer-Reviewed Publications on the Ph.D. Topic ............ X 1 General Introduction........................................................................... 1 1.1 Background ....................................................................................................... 1 1.2 Aim and Objectives .......................................................................................... 3 1.3 Structure of the Document ............................................................................. 3 2 Towards a Decentralized Solution for Sewer Leakage Detection .............................................................................................. 8 2.1 Introduction ...................................................................................................... 10 2.2 Sewer inspection methods (SIMs) overview ................................................. 11 2.2.1 Tier-one (T-I) ................................................................................................................. 11 Deterioration models ....................................................................................................... 12 Hotspot mapping .............................................................................................................. 14 2.2.2 Tier-two (T-II) methods ............................................................................................... 15 Aerial thermal imaging (ATI) ............................................................................................ 15 Ground penetration radar (GPR) .................................................................................... 16 Electrical resistivity tomography (ERT) ........................................................................... 17 Mise-à-la-masse method (MLM)...................................................................................... 18 Soil Sampling ..................................................................................................................... 18 2.2.3 Tier-three (T-III) methods ........................................................................................... 20 General approaches ......................................................................................................... 20 Laser scanning ................................................................................................................... 21 Visual inspection ............................................................................................................... 21 Acoustic methods ............................................................................................................. 22 Ultrasonic inspection ........................................................................................................ 24 Multi-sensor robots .......................................................................................................... 24 Electromagnetic Inspection ............................................................................................. 26 Thermography Inspection ............................................................................................... 26 Tracer Test ......................................................................................................................... 27 VII 2.3 Discussion.......................................................................................................... 30 2.4 Conclusion and outlook ................................................................................... 33 2.5 References ......................................................................................................... 34 3 Vulnerability Hotspot Mapping (VHM) of Sewer Pipes based on Deterioration Factors .................................................................... 42 3.1 Introduction ...................................................................................................... 43 3.2 Materials and Methods.................................................................................... 44 3.2.1 Overview of the sewer deterioration factors. .......................................................... 45 Pipe Age .............................................................................................................................. 46 Pipe Material ...................................................................................................................... 47 Sewer Type ......................................................................................................................... 48 Flow Velocity ...................................................................................................................... 48 Node Degree...................................................................................................................... 49 Surface Vegetation ............................................................................................................ 50 Criticality class and weighting matrix ............................................................................. 50 3.3 Case study ......................................................................................................... 52 3.4 Results and discussions ................................................................................... 54 3.4.1 Network assessment .................................................................................................. 54 3.4.2 Validation and sensitivity analysis ............................................................................ 56 3.5 Summary and conclusion ................................................................................ 61 3.6 Reference........................................................................................................... 63 4 Laboratory Application of the Mise-à-la-Masse (MALM) for Sewer Leakage Detection as an intermediary inspection method. ................................................................................................ 67 4.1 Introduction ...................................................................................................... 68 4.2 Methodology ..................................................................................................... 70 4.2.1 Mise-à-la-Masse method (MALM) .............................................................................. 70 4.2.2 Experimental setup ..................................................................................................... 70 4.2.3 Measurement principles ............................................................................................ 72 4.2.4 Assessed Scenarios ..................................................................................................... 73 4.3 Results and discussions ................................................................................... 74 VIII Inhaltsverzeichnis 4.3.1 Contour Visualization ................................................................................................. 74 First Leakage scenario ...................................................................................................... 74 Other leakage scenarios .................................................................................................. 75 4.3.2 Trend Analyses ............................................................................................................ 77 Leakage proximity ............................................................................................................. 77 Vertical Assessment .......................................................................................................... 78 4.3.3 Data Validation and Sensitivity Analyses ................................................................. 79 Data Validation .................................................................................................................. 79 Sensitivity Analyses ........................................................................................................... 80 4.3.4 Application in practice ................................................................................................ 82 4.4 Summary and Conclusion ............................................................................... 83 4.5 References ......................................................................................................... 85 5 Conclusions and Outlooks .................................................................. 88 5.1 Discussion and Conclusions ............................................................................ 88 5.2 Outlooks ............................................................................................................ 89 6 Supplementary Information ............................................................... 92 / Leaky sewer systems are present in our urbanized world and due to their hidden infrastructure and monitoring challenges, their leakages tend to remain unnoticed often at initial stages. Despite an extensive technological development in sewer inspection methods and their implemented techniques, sewer monitoring at the city scale remains costly and challenging. Therefore, a recommendation procedure and method classification are needed to have a sustainable and cost-effective sewer inspection plan at the city scale. In this context, this study can be mainly divided into three parts. First, an extensive study literature was conducted on available sewer inspection methods to have a wider understanding on their area of impacts and technicality levels, Furthermore, these inspection methods were categorized into three tiers based on their area of impact where Tier-1 consists of largest area of impact methods such as deterioration modelling, which provide a vast yet reliable understanding of the sewer system integrity. Tier-2 offers intermediatory inspection methods such as aerial thermal imagery and geo-electrical inspection techniques, which can provide a non-destructive inspection on areas suggested from Tier-1 techniques. Following the area of impact, Tier-3 methods are mostly in-pipe inspection techniques, which often demand pipe dewatering and are costly to implement in returns of a high detection precision. Second, as a contribution to Tier-1 methods, Vulnerability Hotspot Mapping was developed, which is a GIS-based model according to the most frequently used factors by deterioration models and offers areas of the sewer system more prone to leakage. The validation and sensitivity analyses revealed that flow velocity, pipe age, and surface vegetation are the most sensible factors to the model respectively. Furthermore, the linear model resulted in 76% of efficiency and mean squared error of 0,918 while it was improved with random forest algorithm with 400 trees, which points out the vulnerability mapping potential as an early sewer inspection method at the city scale. Third, Tier-2 methods were updated by emphasizing on the potential of Electrical Resistivity Tomography and Mise à-la-masse techniques as geo-electrical and non-destructive methods, which were experimentally tested within a wooden frame with a matrix of sensors and electrodes implemented. The experimental tank consists of three layers of electrodes in saturated and unsaturated zones, when various leakage scenarios were conducted to investigate on leakage visibility by these methods. Despite the capability of these methods for leakage detection, it was assessed that Electrical Resistivity Tomography has higher leakage detection sensibility than Mise à-la-masse while offering less mobility, which is a considerable point in method selection process. Moreover, it was observed that Mise à-la-masse is more sensitive to leakage presence rather than humidity and temperature variations and resulted in 0.8 and 0.7 in Pearson’s r and R2 respectively in comparison to sampled data during the leakage scenarios. All over, this study suggests that at least two (preferably 3) inspection techniques belonging to different tiers should be implemented to have a sustainable inspection plan at the city scale. The proposed approach helps to have a balance between cost and precision as well as an equilibrium between time and area of impact, which provides a decentralized and sustainable inspection plan.:List of Abbreviations .......................................................................................... IX List of Peer-Reviewed Publications on the Ph.D. Topic .................................. X List of Co-authored Peer-Reviewed Publications on the Ph.D. Topic ............ X 1 General Introduction........................................................................... 1 1.1 Background ....................................................................................................... 1 1.2 Aim and Objectives .......................................................................................... 3 1.3 Structure of the Document ............................................................................. 3 2 Towards a Decentralized Solution for Sewer Leakage Detection .............................................................................................. 8 2.1 Introduction ...................................................................................................... 10 2.2 Sewer inspection methods (SIMs) overview ................................................. 11 2.2.1 Tier-one (T-I) ................................................................................................................. 11 Deterioration models ....................................................................................................... 12 Hotspot mapping .............................................................................................................. 14 2.2.2 Tier-two (T-II) methods ............................................................................................... 15 Aerial thermal imaging (ATI) ............................................................................................ 15 Ground penetration radar (GPR) .................................................................................... 16 Electrical resistivity tomography (ERT) ........................................................................... 17 Mise-à-la-masse method (MLM)...................................................................................... 18 Soil Sampling ..................................................................................................................... 18 2.2.3 Tier-three (T-III) methods ........................................................................................... 20 General approaches ......................................................................................................... 20 Laser scanning ................................................................................................................... 21 Visual inspection ............................................................................................................... 21 Acoustic methods ............................................................................................................. 22 Ultrasonic inspection ........................................................................................................ 24 Multi-sensor robots .......................................................................................................... 24 Electromagnetic Inspection ............................................................................................. 26 Thermography Inspection ............................................................................................... 26 Tracer Test ......................................................................................................................... 27 VII 2.3 Discussion.......................................................................................................... 30 2.4 Conclusion and outlook ................................................................................... 33 2.5 References ......................................................................................................... 34 3 Vulnerability Hotspot Mapping (VHM) of Sewer Pipes based on Deterioration Factors .................................................................... 42 3.1 Introduction ...................................................................................................... 43 3.2 Materials and Methods.................................................................................... 44 3.2.1 Overview of the sewer deterioration factors. .......................................................... 45 Pipe Age .............................................................................................................................. 46 Pipe Material ...................................................................................................................... 47 Sewer Type ......................................................................................................................... 48 Flow Velocity ...................................................................................................................... 48 Node Degree...................................................................................................................... 49 Surface Vegetation ............................................................................................................ 50 Criticality class and weighting matrix ............................................................................. 50 3.3 Case study ......................................................................................................... 52 3.4 Results and discussions ................................................................................... 54 3.4.1 Network assessment .................................................................................................. 54 3.4.2 Validation and sensitivity analysis ............................................................................ 56 3.5 Summary and conclusion ................................................................................ 61 3.6 Reference........................................................................................................... 63 4 Laboratory Application of the Mise-à-la-Masse (MALM) for Sewer Leakage Detection as an intermediary inspection method. ................................................................................................ 67 4.1 Introduction ...................................................................................................... 68 4.2 Methodology ..................................................................................................... 70 4.2.1 Mise-à-la-Masse method (MALM) .............................................................................. 70 4.2.2 Experimental setup ..................................................................................................... 70 4.2.3 Measurement principles ............................................................................................ 72 4.2.4 Assessed Scenarios ..................................................................................................... 73 4.3 Results and discussions ................................................................................... 74 VIII Inhaltsverzeichnis 4.3.1 Contour Visualization ................................................................................................. 74 First Leakage scenario ...................................................................................................... 74 Other leakage scenarios .................................................................................................. 75 4.3.2 Trend Analyses ............................................................................................................ 77 Leakage proximity ............................................................................................................. 77 Vertical Assessment .......................................................................................................... 78 4.3.3 Data Validation and Sensitivity Analyses ................................................................. 79 Data Validation .................................................................................................................. 79 Sensitivity Analyses ........................................................................................................... 80 4.3.4 Application in practice ................................................................................................ 82 4.4 Summary and Conclusion ............................................................................... 83 4.5 References ......................................................................................................... 85 5 Conclusions and Outlooks .................................................................. 88 5.1 Discussion and Conclusions ............................................................................ 88 5.2 Outlooks ............................................................................................................ 89 6 Supplementary Information ............................................................... 92

This research was aimed to evaluate the possibility of using satellite precipitation products (SPPs) and Numerical Weather Prediction (NWP) of precipitation for better hydrologic simulations and flood forecasting in the trans-boundary Chenab River Basin (CRB) in Pakistan. This research was divided into three parts. In the first part, two renowned SPPs, i.e., global precipitation mission (GPM) IMERG-F v6 and tropical rainfall measuring mission (TRMM) 3B42 v7, were incorporated in a semidistributed hydrological model, i.e., the soil and water assessment tool (SWAT), to assess the daily and monthly runoff pattern in Chenab River at the Marala Barrage gauging site in Pakistan. The results exhibit higher correlation between observed and simulated discharges at monthly timescale simulations rather than daily timescale simulations. Moreover, results show that IMERG-F is superior to 3B42 by indicating higher R2, higher Nash–Sutcliffe efficiency (NSE), and lower percent bias (PBIAS) at both monthly and daily timescale. In the second part, three latest half-hourly (HH) and daily (D) SPPs, i.e., 'IMERG-E', 'IMERGL', and 'IMERG-F', were evaluated for daily and monthly flow simulations in the SWAT model. The study revealed that monthly flow simulation performance is better than daily flow simulation in all sub-daily and daily SPPs-based models. Results depict that IMERGHHF and IMERG-DF yield the best performance among the other latency levels of SPPs. However, the IMERG-HHF based model has a reasonably higher daily correlation coefficient (R) and lower daily root mean square error (RMSE) than IMERG-DF. IMERG-HHF displays the lowest PBIAS for daily and monthly flow validations and it also represents relatively higher values of R2 and NSE than any other model for daily and monthly model validation. Moreover, the sub-daily IMERG based model outperformed the daily IMERG based model for all calibration and validation scenarios. IMERG-DL based model demonstrates poor performance among all of the SPPs, in daily and monthly flow validation, with low R2, low NSE, and high PBIAS. Additionally, the IMERG-HHE model outperformed IMERG-HHL. In the third and last part of this research, coupled hydro-meteorological precipitation information was used to forecast the 2016 flood event in the Chenab River Basin. The gaugecalibrated SPP, i.e., Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP_Gauge), was selected to calibrate the Integrated Flood Analysis System (IFAS) model for the 2016 flood event. Precipitation from the Global Forecast System (GFS) NWP, with nine different lead times up to 4 days, was used in the calibrated IFAS model. This study revealed that the hydrologic simulations in IFAS, with global GFS forecasts, were unable to predict the flood peak for all lead times. Later, the Weather Research and Forecasting (WRF) model was used to downscale the precipitation forecasts with one-way and two-way nesting approaches. It was found in this study that the simulated hydrographs in the IFAS model, at different lead times, from the precipitation of two-way WRF nesting exhibited superior performance with the highest R2, NSE and the lowest PBIAS compared with one-way nesting. Moreover, it was concluded that the combination of GFS forecast and two-way WRF nesting can provide high-quality precipitation prediction to simulate flood hydrographs with a remarkable lead time of 96 h when applying coupled hydrometeorological flow simulation.

Mit der Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion gewinnen Pumpstationen für die Be- und Entwässerung landwirtschaftlicher Nutzflächen zunehmend an Bedeutung. Zur Beseitigung schädlicher Bodennässe werden offene Gräben oder Dränrohrleitungen angelegt, welche das Wasser bei nicht vorhandener Vorflut einem Entwässerungsschöpfwerk zuleiten. Dieses Schöpfwerk fördert das Wasser aus einem Speicherraum (Mahlbusen) in den Vorfluter. In der DDR sind zahlreiche derartige Entwässerungsschöpfwerke vorhanden. (...)

In der Arbeit werden Möglichkeiten des Einsatzes von Digitalen Geländemodellen (DGM) im Kontext des Hochwasserrisikomanagements aufgezeigt, wobei die Anwendung hochauflösender Laserscandaten im Fokus steht. Zunächst wird die Notwendigkeit der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit Hochwassergefahren hervorgehoben. Dies schließt die Betrachtung der Bedeutung von Geodaten (insbesondere DGM) im Hochwasserrisikomanagement ein. Es folgt eine Darstellung der verwendeten Daten, begleitet von einer Zusammenstellung von Methoden zur großflächigen Erfassung des Georeliefs und einer kurzen Einführung in die Hochwassermodellierung. Die wissenschaftlichen Arbeitsziele werden im Kontext eines interdisziplinären Projektes zur Hochwasserrisikoforschung definiert, in welchem DGM erstmals auch als dynamische Komponente des Risikosystems aufgefaßt werden. Die Arbeitsziele umfassen in diesem Zusammenhang die Entwicklung von automatisierten Methoden zur Gewinnung von Informationen über Deiche, insbesondere über deren genaue Lage und Höhe, und zur Modellierung von Deichgeometrien. Nach der Umsetzung und Erprobung der Verfahren in einem Geoinformationssystem wird der Prototyp einer Softwareanwendung vorgestellt, der eine automationsgestützte und nutzerfreundliche Realisierung der entwickelten Methoden erlaubt. Der Teil Deichmodellierung in Digitalen Geländemodellen beschreibt theoretische Grundlagen zur Realisierung eines speziell auf Hochwasserschutzdeiche ausgerichteten Geoinformationssystems. Es wird der Begriff des Digitalen Deichmodells (DDM) eingeführt und dessen Modellstruktur sowie Möglichkeiten zu Datenerfassung und -pflege mittels hochauflösender Laserscan-DGM erläutert. Weiterhin werden bestehende Methoden der Objekterkennung in DGM zum Zweck der Deichdetektion und -extraktion adaptiert und ein neues Verfahren entwickelt, das speziell die geometrischen Spezifika von Deichen berücksichtigt. Mit den vorgestellten Verfahren wird deren weitgehend automatisierte Erfassung und Kartierung ermöglicht. Das DDM wird derart konzipiert, daß sowohl Rückbau, Verlegung als auch die Erhöhung von Deichen im Modell umsetzbar sind. Damit wird letztlich die Simulationsfähigkeit bzw. Veränderlichkeit eines DGM als Basis für Hochwassersimulationen realisiert. Im Kapitel Vereinfachte GIS-basierte Überflutungssimulationen wird ein Konzept zur vereinfachten GIS-basierten Folgenabschätzung von Deichbrüchen vorgestellt. Dafür werden bestimmte Modellannahmen getroffen und zur Überflutungsmodellierung herangezogen. Die Ergebnisse werden im Rahmen der Modellannahmen kritisch als Möglichkeit der Abschätzung von im Extremfall zu erwartenden Wasserständen in Überschwemmungsgebieten bewertet. Nach der Dokumentation der praktischen Umsetzung der vorgestellten Verfahren werden die Ergebnisse diskutiert und Ausblicke zur nötigen bzw. möglichen weiteren Forschungsarbeiten gegeben. Der Anhang der Arbeit enthält Karten und eine Dokumentation des Programms Diketools, das als Prototyp einer Deichmodellierungssoftware implementiert wurde. / This study examines possibilities of using Digital Terrain Models (DTM) in the context of flood risk management. Thereby the focus lies on the application of high-resolution laserscan data. First the necessity of the scientific examination of flood hazards is underlined which implies the consideration of geodata (especially DTM). This is followed by an overview of methods of large-area data acquisition of the earth surface as well as a short introduction into flood modelling. The scientific objectives of this study are defined within the context of a multidisciplinary research project which for the first time considers DTM as a dynamic component in the flood risk system. The objectives resulting from this point of view comprise the development of automated methods of acquiring information on dikes. Here the exact locations of dikelines and their crest levels are of special interest. The modelling of new dike geometries and their implementiation into existing DTM data is also included. Chapter 4 (Deichmodellierung in Digitalen Geländemodellen, engl.: Dike Modelling in Digital Terrain Models) describes the theoretical fundamentals of the realisation of an information system focused on flood protection dikes. Here the term Digital Dike Model (DDM) is introduced. Accordingly its model structure is defined and possibilities of data retrieval and data management by means of high-resolution laserscan terrain models are shown. The detection and extraction of dikes is accomplished by the adaption of existing object-extraction methods. Also a new procedure has been developed which accounts for dike-specific geometrical characterisations. The presented methods enable the automated identification and mapping of dikes. The Digital Dike Model has been designed to allow the removal and relocation of dikes as well as their heightening within the model. Hereby the desired changeability of Digital Terrain Models is realised as a basis for flood simulations. In Chapter 5 (GIS-basierte Überflutungssimulationen, engl.: Simplified GIS-based Flood Modelling) a concept for a simplified estimation of dike-breach induced floodings by means of GIS-based procedures is presented. This implies the definition of certain model assumptions which are adopted when performing flood simulations. The results are discussed and the use of this method for estimating maximum flood impacts is evaluated. These parts of the thesis are followed by the discussion of the results. In the end an outlook for further research is given. The appendix of this work includes maps and a documentation of the Diketools which has been implemented as a prototype of a dike-modelling software.

Der verschärfte Wettbewerb auf den globalisierten Märkten, wachsender Termindruck sowie steigende Qualitätsanforderungen machen das betriebsspezifische Know-how bei der Anfertigung von Betriebsmitteln zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor. Durch die in Werkzeug- und Formenbaubetrieben traditionell anzutreffende Werkstattorganisation wird dieses Wissen individuell durch die Erfahrungen der Facharbeiter gehalten, woraus eine geringe Transparenz der Fertigungsabläufe sowie ein hoher Anteil manueller Tätigkeiten bei der Arbeitsplanung resultiert. Zur Standardisierung und Automatisierung von Fertigungsabläufen ist folglich die Akquisition internen Erfahrungswissens erforderlich, die sowohl bei organisationalen als auch IT-orientierten Wissensmanagement-Ansätzen als hochaufwändig gilt. Anhand vorhandener globaler Modelle wurde in dieser Arbeit ein Ansatz entwickelt, der mit Hilfe maschineller Lernverfahren eine automatisierte Wissensakquisition ermöglicht. Auf Grundlage der abgeleiteten Wissensbedarfe „Werkzeuge“ und „Schnittwerte“ und den besonderen Randbedingungen bei der NC-Programmierung mit Hilfe eines grafisch interaktiven CAM-Systems wurden Verfahren konzipiert, die eine automatisierte Akquisition, Standardisierung und regelbasierte Repräsentation von Erfahrungswissen auf Basis einer großen Anzahl an Fallbeispielen ermöglicht. Die entworfenen Lernverfahren wurden prototypisch implementiert und ihre Funktionsfähigkeit anhand einer Datenbasis mit 24.000 realen Fallbeispielen (1 Fallbeispiel entspricht 1 Operation/NC-Programm) nachgewiesen. Die Plausibilität des akquirierten Wissens sowie seine automatisierte Verarbeitung mit Hilfe moderner kommerzieller CAM-Systeme wurde abschließend durch die NC-Programmierung eines Beispielwerkstücks unter Verwendung einer kommerziellen CAM-Software demonstriert. / The intensive competitive environment on globalized markets, the growing deadline pressure caused by shortened product life cycles as well as increasing quality requirements emphasize the company-specific know-how as a decisive competitive factor for toolmakers. Due to the traditional shop floor organization within toolmaking companies, this knowledge is individually held by experiences of the single skilled worker which a low transparency of manufacturing processes as well as a high degree of manual activities at the operation planning process results from. In that form of representation the existing manufacturing knowledge of the company can not be, independent of individual people, integrated in the value-adding process and hence can not be used consequently. Therefore the standardization and automation of manufacturing processes requires the acquisition of internal experience-based knowledge, what is deemed to be a complex task in organizational as well as in IT-based approaches. Based on existing global models the present work develops an approach that enables an automated acquisition of knowledge using methods of data mining based on an amount of real sample data. For that purpose, methods for the automatic extraction, preparation and structured storage of sample data sourced from a commercial CAM system were developed and prototypically implemented. Based on the specified knowledge demands, „milling tools“ and „cutting data“ as well as the special environment of the shop-floor oriented NC programming by using a graphically interactive CAM system, adequate learning methods were conceived that enable an automated acquisition, standardization and rule based representation of experiential knowledge. The conceived methods were prototypically implemented and their functional capability was verified on the basis of the mentioned amount of real sample data. The plausibility of the acquired knowledge as well as its automated processing capability within modern CAM systems was finally proved by the NC programming of a sample part using the CAM software hyperMILL®.