Chapter 1 gives a general introduction into plastic polymer and microplastics including concepts, sources and distribution in the environment, microplastic sampling and analytical methods, and sampling area descriptions. Chapter 2 represents all methods and followed equipment used in the thesis. A double-filtration procedure preferable to Raman microscopy technique was developed to collect marine microplastics in brackish water from Can Gio and seawater from the East Sea. Chapter 3 is a comprehensive guideline on IR and Raman spectra interpretation of PE, PP, PVC, PS, PMMA, and polymer textiles, which is especially useful if the automatic library is not available. This chapter represents how to identify polymer type, predict sources and chemical behaviours of microplastics with the smallest size of 15 μm based on microscopic and spectroscopic data. Also, this chapter evaluates the sample handling workflows for salt, water and sand samples. Chapter 4 demonstrates the change in microplastic pollution from 250 MPs/L in Saigon urban canals (the center of Ho Chi Minh City), through UNESCO Can Gio Mangrove Biosphere Reserve (10 – 20 MPs/L), to estuaries of Saigon-Đong Nai River, Soai Rap River, Long Tau River (Ganh Rai Gulf), and eventually to the East Sea (3 – 5 MPs/L). Chapter 5 highlights the correlation of microplastic properties and compositions in beach sand and seawater in the coastal environment, particularly at Can Gio 30 April Tourist Beach. This is a pilot study to identify the differences and similarities in morphologies and compositions of microplastics accumulated in beach sand and distributed in seawater, thereby, concluding sources and transport routes of microplastics in the coastal environment. The results show that microplastics accumulated at concentrations from 0 to 92.56 MPs/kg from the surface to 20-cm sand layers. The seawater at Can Gio Beach and Đong Tranh Cape contained 6.44 and 3.75 MPs/L of microplastics, respectively. White polyethylene fragments predominated, and all the microplastics comprised small secondary microplastics with a minimum size of 25 µm and a maximum size of 260 µm for fragments and a length of 640 µm for fibers. The proportions of PE, PP, PS and PMMA were similar. The differing percentages of other compositions in sand and seawater are attributed to the morphology and density of the microplastics. Chapter 6 deals with the detection and determination of microplastics in Vietnamese sea salts. As a result, there was a higher fluctuation in microplastic amount amongs non-branded salts compared with branded salts. An average of 133.62 MPs/kg salt, corresponding to 487.71 microplastics entering the human body per year via salt consumption. More importantly, this chapter provides a convincing evidence for microplastic contamination in marine salts from the seawater. There are similarities in percentage, shape, size and colour of microplastics, especially PE, PET and PP extracted from sea salt and seawater collected in 3 different regions in Southern Vietnam (Can Gio Reserve and Vung Tau).:Chapter 1. Introduction 1.1. Synthetic polymers and plastic products 1.1.1. Overview of polymers and plastics 1.1.2. Plastic applications and global productions 1.1.2.1. Conventional plastics 1.1.2.2. Bioplastics 1.1.3. The life cycle of plastics and plastic pollution 1.2. Microplastics – definitions, sources and fate 1.2.1. Definition and classification of microplastics 1.2.2. Sources and pathways of microplastics into the environments 1.2.3. Global distribution and behaviours of microplastics in the environment 1.2.3.1. Physical behaviours: temporal and spatial accumulations 1.2.3.2. Chemical behaviours: Degradation and Adsorption 1.2.3.3. Biobehaviours: Ingestion, Translocation and Biodegradation 1.3. Effects and bioavailability of plastics on ecosystems, creatures and humans 1.3.1. Aquatic ecosystem 1.3.2. Terrestrial ecosystem 1.3.3. Food safety and human healths 1.4. Microplastic sampling techniques and analytical methods 1.4.1. Microplastic sampling techniques 1.4.1.1. Water sampling 1.4.1.2. Sediment sampling 1.4.2. Sample preparations for microplastic analysis 1.4.2.1. Matrix removal – oxidation and tissue digestion 1.4.2.2. Microplastic separation – density flotation and filtration 1.4.3. Microplastic qualification and quantification methods 1.4.3.1. Visual identification methods 1.4.3.2. Spectroscopic identification methods 1.4.3.3. Destructive thermal techniques 1.4.3.4. Summarized workflow from samples to the results on microplastics 1.4.3.5. Data expression Chapter 2. Materials and Methods 2.1. Materials 2.2. Microscopy-spectroscopy for microplastic quantification and qualification 2.3. Quality assurances (QA) and quality controls (QC) 2.4. Collected and interviewed data on the study areas 2.5. Water samples 2.6. Sand samples 2.7. Marine salt samples Chapter 3. The comprehensive guideline on micro-spectroscopic interpretation and sample preparations for microplastic analysis 3.1. Abstract 3.2. Visual characterizations of microplastics 3.3. Interpretation of IR and Raman spectra for plastic identification 3.4. The specificity of spectroscopies for identifying polymer type and chemical behaviours of sampled microplastics 3.4.1. Poly-Ethylene (PE) 3.4.2. Poly-Propylene (PP) 3.4.3. Poly-Vinyl Chloride (PVC) 3.4.4. Poly-Styrene (PS) 3.4.5. Poly Methyl Metacrylate (PMMA) 3.4.6. Poly-Ethylene Terephthalate (PET) 3.4.7. Poly-Amides-6, Nylon-6 (PA-6) 3.4.8. Similarity in Raman bands of pure plastics and sampled microplastics 3.5. The evaluation of sample treatment procedures 3.5.1. Salt samples 3.5.2. Sand samples 3.5.3. Water samples Chapter 4. Assessing microplastic prevalence and spatial dispersion from Saigon urban river network to East Sea by µ-Raman spectroscopy 4.1. Abstract 4.2. Microplastic pollution in the freshwater at Saigon urban canals 4.3. Microplastic pollution in the seawater at Can Gio Biosphere Reserve 4.4. Spatial and vertical dispersion of microplastics in the East Sea of Vietnam 4.5. Conclusions Chapter 5. Comparison of Microplastic Pollution in Beach Sediment and Seawater at UNESCO Can Gio Mangrove Biosphere Reserve 5.1. Abstract 5.2. Microplastic pollution in the sand at Can Gio Beach 5.2.1. Spatial variation in the microplastic amounts along the tidal lines 5.2.2. The abundance and composition of microplastics accumulated in sand layers 5.3. Microplastic pollution in seawater at Can Gio Beach and Đong Tranh Cape 5.4. Comparison of microplastic pollution between seawater and beach sand 5.5. Conclusions and recommendations Chapter 6. Microplastic contamination in Vietnamese sea salts 6.1. Abstract 6.2. The microplastics abundance in commercial sea salts 6.3. Microplastic pollution in the seawater taken at salt pans in Vietnam 6.4. Microplastic contamination in the sea salt collected at salt pans in Vietnam 6.5. Comparison of characteristics of microplastics in the seawater and sea salt 6.6. The enhanced toxicity of microplastics-contaminated salt consumption 6.7. Conclusions and recommendations Final Conclusions and Future Recommendations List of references Appendix Statistical data Photos taken on the sampling trips

Sustainable water management practices for cultivation of bioenergy crops requires a sound understanding of how the different components of the soil-vegetation-atmosphere continuum influence water fluxes at stand scale. In addition, depth to groundwater can influence water accessibility to plants and could potentially determine tree water-use. This dissertation assesses how the meteorological factors and soil hydrological site parameters influence the magnitude of transpiration along a groundwater accessibility gradient in the floodplains of the Morava river, in Slovakia. Specifically, this study examines the influence of the soil texture, soil moisture, and matric potential and the meteorological variables in the transpiration of poplar short rotation coppices stands (Populus spp.) established on loamy sands textured soils, across three sites with high groundwater level, low groundwater level and fluctuating groundwater level. The study was conducted throughout 90 days during two monitoring periods, 2019 and 2021. The first analysis (Section 3.1) examines the meteorological and soil water conditions in combination with the sapflow and transpiration dynamics, between July 3 and September 30, 2019. This study found significant differences in tree and stand transpiration among the study sites. The site with higher groundwater accessibility and the site with fluctuating groundwater level presented larger transpiration rates mainly determined by optimal meteorological conditions, soil water availability and access to groundwater. Contrasting findings were obtained during the analysis of the monitoring period 2021, carried out between July 3 and September 30, 2021. In the monitoring period 2021 (Section 3.5), the sites with fluctuating groundwater level and low groundwater level indicated statistically higher transpiration rates than the site with higher accessibility to groundwater. This research found that the higher transpiration rates may be attributable to soil moisture and accessibility to groundwater. By contrast, the adverse meteorological conditions limited the magnitude of transpiration at the site with higher groundwater level. The examination of the soil physical properties, specifically soil texture and its influence on soil water retention capacity is analyzed on Sections 3.3.2 and 3.8.1. This research found that the sandy texture of the soils in the study area favored a rapid water infiltration at greater soil depths. The accumulation of water at deeper layers may have served as supply for the planted trees. While this characteristic was critical for the site with lower groundwater level, a greater proportion of silt and clay particles on the site with high groundwater level and fluctuating groundwater level were key for improving the soil water retention capacity. The results of this assessment highlight that soil physical properties are critical for water availability for tree water uptake. This research discusses that for reducing the uncertainty in upscaling transpiration from tree to stand level, the determination of water conducting area in poplar trees is critical. Nevertheless, additional uncertainty is brought by the spatial variability of soil physical and hydrological properties. Therefore, this research concludes that upscaling transpiration from tree to larger scales should include not only biometric tree and stand characteristics but it should consider soil spatial properties and their influence on water availability for plants. The overall findings of the dissertation conducted in sandy soils across sites with different groundwater accessibility demonstrated that soil site related factors, namely soil water availability and groundwater accessibility, are critical for tree transpiration and potentially growth at the study sites. Furthermore, a combined assessment of meteorological, soil and groundwater conditions is crucial for the determination of transpiration at larger scales and for the implementation of sustainable bioenergy plantations.:Table of Contents 1. Introduction 1 1.1. Motivation 1 1.1.1. Plant Transpiration is a Critical Flux within the Hydrologic Cycle 1 1.1.2. Main Factors Influencing Transpiration 1 1.2. Research Background 2 1.2.1. Overview of Methods for Estimating Plant Transpiration 2 1.2.2. Methods for Upscaling Plant Transpiration to Stand Transpiration 7 1.2.3. Water Use of Poplar as Short Rotation Coppices 7 1.3. Scope of the work 12 1.3.1. Aim of the Doctoral Thesis 12 1.3.2. Research Hypotheses 13 1.4. Structure of the Thesis 14 2. Materials and Methods 16 2.1. Study Area 16 2.2. Selection of the Experimental Sites 18 2.3. Instrumentation and Continuous Measurements 20 2.3.1. Overview of the Monitoring Periods 2019 and 2021 20 2.3.2. Soil Monitoring 21 2.3.3. Weather Station 23 2.3.4. Sap Flow Measurements with the Heat Ratio Method (HRM) 23 2.3.5. Estimation of Water Conducting Area 28 2.3.6. Estimation of the Leaf Area Index from Sentinel images 30 2.4. Upscaling Method from Sensor to Tree 30 2.5. Data and Statistical Analysis 31 2.5.1. Statistical Analyses 31 2.6. Upscaling Method from Tree to Stand Scale 32 3. Results 33 3.1. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2019 33 3.1.1. Meteorological Conditions 33 3.1.2. Groundwater Conditions 34 3.2. Tree-based Transpiration 35 3.3. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2019 40 3.3.1. Site S5-N (higher groundwater level) 40 3.3.2. Site S4-D (low groundwater level) 42 3.3.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 45 3.4. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2019 46 3.4.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2019 50 3.4.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2019 54 3.5. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2021 56 3.5.1. Meteorological Conditions 56 3.5.2. Groundwater Conditions 56 3.6. Tree-based Transpiration 58 3.7. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2021 62 3.7.1. Site S5-N (higher groundwater level) 62 3.7.2. Site S4-D (low groundwater level) 65 3.7.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 66 3.8. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2021 69 3.8.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2021 71 3.8.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2021 72 4. Discussion 74 5. Synthesis and Future Perspectives 79 5.1. Tree Water Use in Relation to Soil and Meteorological Drivers 79 5.2. Scaling-up tree transpiration to stand level based on sapflow methods 80 5.3. Research Perspectives 81 5.4. Final Remarks 82 6. References 84 7. Appendix 96 / Nachhaltige Wassermanagementpraktiken für den Anbau von Bioenergiepflanzen erfordern ein fundiertes Verständnis dafür, wie die verschiedenen Komponenten des Kontinuums Boden-Vegetation-Atmosphäre die Wasserflüsse auf Bestandsebene beeinflussen. Darüber hinaus kann die Tiefe des Grundwassers die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen beeinflussen und möglicherweise den Wasserverbrauch der Bäume bestimmen. In dieser Dissertation wird untersucht, wie meteorologische Faktoren und bodenhydrologische Standortparameter das Ausmaß der Transpiration entlang eines Grundwasserzugangsgradienten in den Auen des Flusses Morava in der Slowakei beeinflussen. Konkret wird in dieser Studie der Einfluss der Bodentextur, der Bodenfeuchte und des Matrixpotenzials sowie der meteorologischen Variablen auf die Transpiration von Pappel-Kurzumtriebsplantagen (Populus spp.) auf lehmigen Sandböden an drei Standorten mit hohem, niedrigem und schwankendem Grundwasserspiegel untersucht. Die Studie wurde über einen Zeitraum von 90 Tagen in zwei Beobachtungszeiträumen (2019 und 2021) durchgeführt. Die erste Analyse (Abschnitt 3.1) untersucht die meteorologischen und Bodenwasser-bedingungen in Kombination mit der Saftfluss- und Transpirationsdynamik zwischen dem 3. Juli und dem 30. September 2019. Diese Studie ergab signifikante Unterschiede in der Transpiration von Bäumen und Beständen an den Untersuchungsstandorten. Der Standort mit höherer Grundwasserverfügbarkeit und der Standort mit schwankendem Grundwasserspiegel wiesen größere Transpirationsraten auf, die hauptsächlich durch optimale meteorologische Bedingungen, Bodenwasserverfügbarkeit und Grundwasserzugang bestimmt wurden. Bei der Analyse des Überwachungszeitraums 2021, der zwischen dem 3. Juli und dem 30. September 2021 durchgeführt wurde, wurden gegensätzliche Ergebnisse erzielt. Im Beobachtungszeitraum 2021 (Abschnitt 3.5) wiesen die Standorte mit schwankendem Grundwasserspiegel und niedrigem Grundwasserspiegel statistisch höhere Transpirationsraten auf als die Standorte mit besserer Grundwasserverfügbarkeit. Diese Untersuchung ergab, dass die höheren Transpirationsraten auf die Bodenfeuchtigkeit und die Zugänglichkeit zum Grundwasser zurückzuführen sein könnten. Im Gegensatz dazu begrenzten die ungünstigen meteorologischen Bedingungen das Ausmaß der Transpiration am Standort mit höherem Grundwasserspiegel. Die Untersuchung der physikalischen Bodeneigenschaften, insbesondere der Bodentextur und ihres Einflusses auf das Wasserrückhaltevermögen des Bodens, wird in den Abschnitten 3.3.2 und 3.8.1 analysiert. Die Untersuchung ergab, dass die sandige Textur der Böden im Untersuchungsgebiet eine schnelle Wasserinfiltration in größeren Bodentiefen begünstigt. Die Ansammlung von Wasser in tieferen Schichten diente möglicherweise der Versorgung der gepflanzten Bäume. Während diese Eigenschaft für den Standort mit niedrigem Grundwasserspiegel entscheidend war, war ein größerer Anteil an Schluff- und Tonpartikeln auf dem Standort mit hohem Grundwasserspiegel und schwankendem Grundwasserspiegel der Schlüssel zur Verbesserung der Wasserrückhaltekapazität des Bodens. Die Ergebnisse dieser Bewertung zeigen, dass die physikalischen Eigenschaften des Bodens für die Wasserverfügbarkeit für die Wasseraufnahme der Bäume entscheidend sind. In dieser Forschungsarbeit wird erörtert, dass die Bestimmung der wasserführenden Fläche in Pappelbäumen von entscheidender Bedeutung ist, um die Unsicherheit bei der Hochskalierung der Transpiration vom Baum auf die Bestandsebene zu verringern. Zusätzliche Unsicherheiten ergeben sich jedoch aus der räumlichen Variabilität der physikalischen und hydrologischen Eigenschaften des Bodens. Daher kommt diese Forschungsarbeit zu dem Schluss, dass bei der Hochskalierung der Transpiration von Bäumen auf größere Maßstäbe nicht nur biometrische Baum- und Bestandsmerkmale berücksichtigt werden sollten, sondern auch die räumlichen Bodeneigenschaften und ihr Einfluss auf die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen. Die Gesamtergebnisse der Dissertation, die auf Sandböden an Standorten mit unterschiedlicher Grundwasserverfügbarkeit durchgeführt wurde, haben gezeigt, dass bodenbezogene Faktoren, nämlich die Verfügbarkeit von Bodenwasser und die Grundwasserverfügbarkeit, für die Transpiration von Bäumen und möglicherweise auch für deren Wachstum an den Untersuchungsstandorten entscheidend sind. Darüber hinaus ist eine ganzheitliche Bewertung, die meteorologische, Boden- und Grundwasserbedingungen kombiniert, von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung der Transpiration in größerem Maßstab und für die Umsetzung nachhaltiger Bioenergie-Plantagen:Table of Contents 1. Introduction 1 1.1. Motivation 1 1.1.1. Plant Transpiration is a Critical Flux within the Hydrologic Cycle 1 1.1.2. Main Factors Influencing Transpiration 1 1.2. Research Background 2 1.2.1. Overview of Methods for Estimating Plant Transpiration 2 1.2.2. Methods for Upscaling Plant Transpiration to Stand Transpiration 7 1.2.3. Water Use of Poplar as Short Rotation Coppices 7 1.3. Scope of the work 12 1.3.1. Aim of the Doctoral Thesis 12 1.3.2. Research Hypotheses 13 1.4. Structure of the Thesis 14 2. Materials and Methods 16 2.1. Study Area 16 2.2. Selection of the Experimental Sites 18 2.3. Instrumentation and Continuous Measurements 20 2.3.1. Overview of the Monitoring Periods 2019 and 2021 20 2.3.2. Soil Monitoring 21 2.3.3. Weather Station 23 2.3.4. Sap Flow Measurements with the Heat Ratio Method (HRM) 23 2.3.5. Estimation of Water Conducting Area 28 2.3.6. Estimation of the Leaf Area Index from Sentinel images 30 2.4. Upscaling Method from Sensor to Tree 30 2.5. Data and Statistical Analysis 31 2.5.1. Statistical Analyses 31 2.6. Upscaling Method from Tree to Stand Scale 32 3. Results 33 3.1. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2019 33 3.1.1. Meteorological Conditions 33 3.1.2. Groundwater Conditions 34 3.2. Tree-based Transpiration 35 3.3. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2019 40 3.3.1. Site S5-N (higher groundwater level) 40 3.3.2. Site S4-D (low groundwater level) 42 3.3.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 45 3.4. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2019 46 3.4.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2019 50 3.4.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2019 54 3.5. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2021 56 3.5.1. Meteorological Conditions 56 3.5.2. Groundwater Conditions 56 3.6. Tree-based Transpiration 58 3.7. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2021 62 3.7.1. Site S5-N (higher groundwater level) 62 3.7.2. Site S4-D (low groundwater level) 65 3.7.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 66 3.8. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2021 69 3.8.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2021 71 3.8.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2021 72 4. Discussion 74 5. Synthesis and Future Perspectives 79 5.1. Tree Water Use in Relation to Soil and Meteorological Drivers 79 5.2. Scaling-up tree transpiration to stand level based on sapflow methods 80 5.3. Research Perspectives 81 5.4. Final Remarks 82 6. References 84 7. Appendix 96

... Es ist sicher gut und nützlich, sich in diesem Zusammenhang einmal mit der Wassernutzung vergangener Jahrzehnte und Jahrhunderte zu beschäftigen, wie ich sie an Hand der Weißeritz dargestellt habe. Die vielfältige Nutzung des Wassers in der Vergangenheit nötigt uns Respekt ab, bereichert unser Wissen, verpflichtet uns aber gleichzeitig die Wasserressourcen sinnvoll einzusetzen sowie für eine Pflege des Flusses und seiner Ufer Sorge zu tragen. Das Thema - Staustufen, Mühlgräben ... - ist sehr vielgestaltig. Eine umfassende Darstellung war im Freitaler Stadtgebiet unter Einbeziehung der Talsperren, von Interesse. ... (aus der Einleitung)

In diesem Beitrag wird das am Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung eV. (IÖR) entwickelte Informations- und Entscheidungsunterstützungssystem „Weißeritz-Info“ vorgestellt, das der Aufbereitung und Bereitstellung von Informationen zum Hochwasserrisikomanagement für das Einzugsgebiet der Weißeritz dient. Zielgruppen sind sowohl Bürger und Landnutzer als auch Entscheidungsträger in Kommunen, Behörden und Verbänden. Erstellt wurde das WebGIS-basierte System für die Initiative „Weißeritz-Regio“, einem Verbund von 26 Institutionen, die seit Ende 2003 auf informeller Basis zusammenarbeiten, um die Hochwasservorsorge im Flussgebiet zu verbessern.

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