The diploma thesis discusses the current status of watercourse Kyjovka and a proposal for appropriate protection measures of the territory. The selected section starts at river-km 71,338 and ends at river-km 74,443. The selected part of the watercourse runs through the town of Koryčany. This thesis examines the selected section of Kyjovka split into two subsections. That allows for detailed presentation of several proposed appropriate measures to be applied at critical spots in the selected subsections. The calculation of the watercourse model and its capacity with the water level progresses for selected N(y.o.) flow rates were processed in HEC-RAS5.0.1. program. Proposed flood protection measures are incorporated in the drawings.

The thesis is focused on climate change impact in cities. In its first general section various nature-based adaptation solutions for urban areas are presented. Functional instances of finished implementations from city of Brno are named. The second, practical, section a particular proposal of nature-based solution for Brno by partial revitalization of Svratka river and its surrounding area is shown. The feasibility is supported by 1D and 2D numerical models. Crucial output of the work are technical drawings and flood simulation maps.

The work deals with the assessment of the stream Chribska Kamenice current state in the village Vsemily urban area. The aim of the project is the assessment of capacity and the current state of the stream-bed. Based on an assessment measure there has been designed the improvement suggestion of the current state and flood protection increasing in close neighbourhood.

The main aim of the diploma thesis was an assessment of the current state of the Svratka watercourse flowing largely through the urban area of the town of Jimramov, especially the adjacent parts of Sedliště and Benátky, and to a lesser extent through the suburban area below the municipality. The given section is 2,6 km long with the beginning in the river kilometer 131,10 and the end in the river kilometer 133,70. The capacity of flows and objels in the given period has been assessed (bridges, weirs, steps, etc.). Calculation water surface profiles have been made by usage of the 1D mathematical model HEC-RAS. Part of the work was to determine the current level of flood protection on the stream. The assessment is based on personal visit and photos taken as rekord. The thesis was complemented with hydroecological monitoring of the stream channel – the HEM analysis 2014. The final phase of the work deals with the conceptual design of a nature-friendly flood control measure to increase the protection of the adjacent area and improve the condition of the watercourse. Progress of individual levels and measures are based on hydrotechnical calculations.

The aim of the diploma thesis was to assess the curent state of the Svratka river and propose appropriate measures in accordance with the plans of Povodí Moravy, s.p. Locality of interest is located in the built-up area and non-urban area part of Herálec at river kilometer 163,9809-164,5189 and extends over the cadastral areas of Český Herálec, Herálec na Moravě and Svratka. The assessment of the river was performed on the flow series using the 1D mathematical model HEC – RAS version 5.0.6. On the basis of the results of the flow rate, was the locality od interest divided into four parts. For parts which are located in the urban, was designed a flood protection against of the 20 – year flow. For parts which are located in the non-urban area, was designed revitalization with the possibility of water retention in the landscape. The final design was verified by calculation in the same program HEC – RAS. The diploma thesis contains text part, calculation part and drawing part documenting the proposed measures.

Wald weist gegenüber anderen Landnutzungen meist die günstigeren Wasserrückhalteigenschaften auf. Diese sind jedoch begrenzt. Ob zusätzlicher Wald in einem Einzugsgebiet zur Reduktion eines Hochwassers führt, hängt ab von der Vorwitterung, den Eigenschaften des Bodens, auf dem die Aufforstung etabliert wurde, Dauer und Intensität des hochwasserauslösenden Niederschlagsereignisses und Lage und Größe der Aufforstungsfläche im betrachteten Einzugsgebiet. Weiterhin spielt das Waldmanagement, welches in dieser Arbeit nur am Rande diskutiert wurde, eine bedeutende Rolle. Bei der Umwandlung einer anderen Landnutzung in Wald sind noch nicht alle Prozesse, die den Wasserrückhalt betreffen, ausreichend untersucht und beschrieben. Dies gilt besonders für die Änderungen in der hydraulischen Architektur der Böden. Es wurde dargestellt, dass aufwachsende Wälder schon nach wenigen Jahren die Porenverteilung besonders in den oberen Bodenhorizonten verändern. Obwohl experimentelle Felduntersuchungen besonders durch die Suche nach geeigneten Teststandorten schwierig sind, wären weitere Messergebnisse von anderen Böden mit anderen Baumarten hier wünschenswert. Eine modellhafte Beschreibung einer Landnutzungsänderung hin zu Wald in Bezug auf den Hochwasserrückhalt ist demnach mit hohen Unsicherheiten behaftet. Modelle bleiben dennoch die einzige Möglichkeit, Auswirkungen von Landnutzungsänderungen mit vertretbarem Aufwand quantifizierend abzuschätzen. Allgemein gilt bei der Anwendung hydrologischer Modelle zur Prognose von Auswirkungen veränderter Landnutzungen, dass bislang wenig quantitativ verwertbares Wissen über Änderungen im Boden besteht. Weder der Zielzustand noch der Verlauf der Transformation können hier sicher prognostiziert werden. Vernachlässigt man aber solche Prozesse, dürfen bei einer Ergebnisdiskussion auch nur die berücksichtigten Prozesse angeführt werden. Die Weiterentwicklung der Modelle mit gezielter paralleler Datenerhebung ist hier unabdingbar. Die zunehmenden Fragestellungen hinsichtlich veränderter Landnutzungssysteme erfordern auch innovative Formen der Parametrisierung und Kalibrierung der Modelle. Der zunehmende Grad an Prozessabbildungen in den Modellen darf die Parametrisierbarkeit nicht unmöglich machen. Eine adäquate Prozessabbildung ist jedoch der Schlüssel für die szenarienfähige Modellierung. Die Kommunikation der Ergebnisse muss deshalb eine hohe Transparenz mit der Benennung aller bekannten Unsicherheiten aufweisen, da Entscheidungen in der Landnutzung Konsequenzen über sehr lange Zeiträume hinweg nach sich ziehen. Die qualifizierte Prognose von Landnutzungsänderungen ist eine disziplinübergreifende Aufgabe. Hier wirken soziologische, ökonomische und ökologische Prozesse zusammen, deren Resultat die zukünftige Landnutzung ist. Eine weitere wichtige Schlussfolgerung der vorliegenden Arbeit ist daher, dass für die Umsetzung von Maßnahmen, zur Erhöhung des Wasserrückhaltes, wie hier der Aufforstung, ein breiter wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Konsens herrschen muss. Es braucht integrierte Ansätze zur disziplinübergreifenden Beschreibung von Auswirkungen veränderter Landnutzung. Trotz aller Unsicherheiten bei der wissenschaftlichen Beweisführung wird erwartet, dass bis zur Umsetzung der Hochwasserrisiko-Managementpläne „nachhaltige Flächennutzungen“ zur „Verbesserung des Wasserrückhaltes“ definiert sind. Besonders für die politischen Entscheidungsträger ist zur Entwicklung geeigneter Steuerelemente festzuhalten, das Hochwasserschutzmaßnahmen in der Fläche ihre hauptsächliche Wirkung nicht am Punkt der Implementierung entfalten, sondern erst weiter flussabwärts. Daher sind die bisherigen Förderinstrumente der EU-Agrarflächenförderung für den Hochwasserschutz in der Fläche nahezu nicht anwendbar. Es gilt hier sektorales Denken zu überwinden. Unterschiedliche Ansprüche an Landnutzungssysteme sind durch Lösungsansätze auszubalancieren, die die unterschiedlichen Landschaftsfunktionen berücksichtigen, von denen Wasserrückhalt ein Teil sein kann. Andere Schutzziele wie Naturschutz, Bodenschutz, Ziele der Wasserrahmenrichtlinie, Fragen eines ästhetischen Landschaftsbildes und nicht zuletzt Fragen der wirtschaftlichen Ansprüche an die einzelnen Flächen spielen hier eine wichtige Rolle. Bei der Entwicklung begründeter Zukunftsszenarien ist diese transdisziplinäre Herangehensweise unbedingt zu empfehlen. Hochwasserschutz kann aber nicht die Aufgabe haben, Hochwasserereignisse vollkommen auszuschließen. Schon heute ist bekannt, dass das Ausbleiben kleiner und mittlerer Hochwässer ökologische Konsequenzen hat. Vielmehr könnte in Gebieten, wie dem hier untersuchten, eine Erhöhung des Waldanteils dazu beitragen, die anthropogenen Störungen zu reduzieren und den Wasserrückhalt dahingehend zu erhöhen, dass hochwasserverschärfende Eingriffe in den Einzugsgebieten zurückgebaut werden.:Inhalt Erklärung des Promovenden 3 Danksagung 4 1 Einführung 6 1.1 Hintergrund und Motivation 6 1.2 Zielsetzung 8 1.3 Struktur 9 2 Zusammenfassende Darstellung der Publikationsinhalte 11 2.1 Vorstellung des Modells AKWA-M® 11 2.2 Einfluss des Waldes auf bodenhydraulische Eigenschaften 12 2.3 Bildung begründeter Waldmehrungsszenarien 13 2.4 Exkurs: Politischer Vollzug in sächsischen Hochwasserentstehungsgebieten 14 2.5 Synthese 15 3 Schlussfolgerungen 16 4 Literatur 18 Anhänge: Anhang 1: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A., DITTRICH I. (2007): Identification and model based assessment of the potential water retention caused by land-use changes, Advances in Geosciences 11: 49–56. Anhang 2: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A. (2009): Land-use effects on flood generation – considering soil hydraulic measurements in modelling, Advances in Geosciences 21: 99–107. Anhang 3: WAHREN A., FEGER K.H. (2010): Model-Based Assessment of Forest Land Management on Water Dynamics at Various Hydrological Scales – A Case Study, in: Bredemeier, M.; Cohen, S.; Godbold, D.L.; Lode, E.; Pichler, V.; Schleppi, P. (Eds.): Forest Management and the Water Cycle - An Ecosystem-Based Approach, Ecological Studies 212, Springer: 453-469 Anhang 4: WAHREN A., FRANK S., WALTHER P., SCHMIDT W., FEGER K.H. (2011): Erstellung eines Leitfadens für Ausgleichsmaßnahmen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in den Hochwasserentstehungsgebieten Sachsens, Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55: 155-165. Anhang 5: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H. (2012): Potentials and limitations of natural flood retention by forested land in headwater catchments: evidence from experimental and model studies, J. Flood Risk Management 5, 321–335. / Forests show, compared to other land uses, in many cases good water retention potential. This is however limited. Whether additional forest area in a catchment leads to a reduction of flooding depends on the pre-event atmospheric conditions, the soil characteristics at the afforested site, the duration and intensity of the rain storm event, and location and size of the afforested area. Further, the forest management, which is only briefly discussed in this thesis, plays an important role. Many water retention related processes occurring during the transformation of a landuse into forest are not yet sufficiently investigated an described. This applies especially to the changes in the hydraulic architecture of the soil. It was shown that after a few years growing forests have already changed the pore distribution, especially in the upper soil horizons. However, further research under different soil and tree type would be desirable. Therefore, a model-based description of land use change towards forest with regard to flood retention comprises uncertainties which should be taken into consideration. Nevertheless, models are the only possibility to assess land use change effects with justifiable expenditure. In general, the application of hydrological models comprised sparse useful information about changes in the soil due to a changed land use. Neither the target state nor the progression of the transformation can be predicted with certainty. Further development of models with parallel observations and data gathering is essential. With increasing number of questions regarding modified land use systems, a need arises for innovative forms of parameterisation and model calibration. The increasing degree of process mapping in models may make parameterability difficult, however, adequate process mapping is the key to scenario capable modelling. The communication of results must therefore include a high degree of transparency in the definition of all known uncertainties, because decisions have long lasting consequences. A qualified prediction of land use changes is a cross-disciplinary task. Ecological, economical, and sociological processes together form the future land use distribution. An important conclusion from this thesis is that the implementation of measures targeting increased water retention requires must result in a consensus with society and economics. Integrated approaches and transdisciplinary assessment of impacts of land use modifications are needed. Although, the uncertainties in model-based land use change assessment are high, there is a need for the definition of “sustainable land use” and “increase of water retention” for the flood risk management plans. Adapted land use as a component of integrated flood risk management has a major constraint: the benefits of water retention in the landscape are mostly not directly noticeable at the place where a measure is implemented. This is highly important for stakeholders and decision makers. However, given that most of the land available for afforestation is a private property, it may be necessary to provide subsidies to encourage landowners to increase the percentage of forested land. Competitive land use system requirements need to be balanced with approaches dealing with different landscape functions. Water retention is part of this functioning. Other protection aims like nature protection, soil protection, aims of the Water Framework Directive, aesthetic land use pattern but also the agrar-economic production play an important role. Well-founded future land use scenarios should use this transdisciplinary view. Finally, it is also important to keep in mind that floods belong to a healthy river runoff regime. Floods are an important part of the natural hydrological cycle, and therefore the goal of watershed management should not be to eliminate them entirely. Additional forest can help to re-establish the natural water retention potential in anthropogenically disturbed river basins and to decrease the human-made contribution to flood generation.:Inhalt Erklärung des Promovenden 3 Danksagung 4 1 Einführung 6 1.1 Hintergrund und Motivation 6 1.2 Zielsetzung 8 1.3 Struktur 9 2 Zusammenfassende Darstellung der Publikationsinhalte 11 2.1 Vorstellung des Modells AKWA-M® 11 2.2 Einfluss des Waldes auf bodenhydraulische Eigenschaften 12 2.3 Bildung begründeter Waldmehrungsszenarien 13 2.4 Exkurs: Politischer Vollzug in sächsischen Hochwasserentstehungsgebieten 14 2.5 Synthese 15 3 Schlussfolgerungen 16 4 Literatur 18 Anhänge: Anhang 1: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A., DITTRICH I. (2007): Identification and model based assessment of the potential water retention caused by land-use changes, Advances in Geosciences 11: 49–56. Anhang 2: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H., MÜNCH A. (2009): Land-use effects on flood generation – considering soil hydraulic measurements in modelling, Advances in Geosciences 21: 99–107. Anhang 3: WAHREN A., FEGER K.H. (2010): Model-Based Assessment of Forest Land Management on Water Dynamics at Various Hydrological Scales – A Case Study, in: Bredemeier, M.; Cohen, S.; Godbold, D.L.; Lode, E.; Pichler, V.; Schleppi, P. (Eds.): Forest Management and the Water Cycle - An Ecosystem-Based Approach, Ecological Studies 212, Springer: 453-469 Anhang 4: WAHREN A., FRANK S., WALTHER P., SCHMIDT W., FEGER K.H. (2011): Erstellung eines Leitfadens für Ausgleichsmaßnahmen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in den Hochwasserentstehungsgebieten Sachsens, Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55: 155-165. Anhang 5: WAHREN A., SCHWÄRZEL K., FEGER K.H. (2012): Potentials and limitations of natural flood retention by forested land in headwater catchments: evidence from experimental and model studies, J. Flood Risk Management 5, 321–335.

Current models that assess infrastructure failure risk are "linear," and therefore, only consider the direct influence attributed to each factor that defines risk. These models do not consider the undeniable relationships that exist among these parameters. In reality, factors that define risk are interdependent and influence each other in a "non-linear" fashion through feedback effects. Current infrastructure failure risk assessment models are also static, and do not allow infrastructure managers and decision makers to evaluate the impacts over time, especially the long-term impact of risk mitigation actions. Factors that define infrastructure failure risk are in constant change. In a strategic manner, this research proposes a new risk-based infrastructure management framework and supporting system, Risk-Based Dynamic Infrastructure Management System (RiskDIMS), which moves from linear to non-linear risk assessment by applying systems engineering methods and analogs developed to address non-linear complex problems. The approach suggests dynamically integrating principal factors that define infrastructure failure risk using a unique platform that leverages Geospatial Information System services and extensions in an unprecedented manner. RiskDIMS is expected to produce results that are often counterintuitive and unexpected, but aligned to our complex reality, suggesting that the combination of geospatial and temporal analyses is required for sustainable risk-based decision making. To better illustrate the value added of temporal analysis in risk assessment, this study also develops and implements a non-linear dynamic model to simulate the behavior over time of infrastructure failure risk associated with an existing network of levees in New Orleans due to diverse infrastructure management investments. Although, the framework and RiskDIMS are discussed here in the context of levees, the concept applies to other critical infrastructure assets and systems. This research aims to become the foundation for future risk analysis system implementation. / Master of Science

Öffentlich Private Partnerschaften (PPP) werden als Mittel zur Mobilisierung brach liegender Grundstücke thematisiert. Eine zentrale Rolle spielt der Begriff der „Initialbrachfläche“. Erfährt die Initialbrache einen öffentlichen Nutzungszweck mit Hilfe einer PPP, hat dies positive Auswirkungen auf benachbarte Brachen in einem definierten Umfeld. Am Beispiel des Chemnitztales mit seinem hohen Brachenbestand wurde ein PPP Projekt konzipiert. Es wird weiterhin eingegangen auf Aspekte privaten und privatwirtschaftlichen Engagements für Altstandorte und Brachen, z.B. unter dem Schlagwort Corporate Social Responsibility. Darüber hinaus wird die naturschutzrechtliche Eingriffsregelung angesprochen: Ausgleich für Flächeninanspruchnahme soll künftig verstärkt zugunsten der Renaturierung von Altstandorten erfolgen. Schließlich wird die technische Neuentwicklung eines Geokunststoff Gabions vorgestellt, bei dem Bauschutt aus Flächenrecyclingprojekten als Füllmaterial eingesetzt wird. Als Einsatzbereich des transportablen Geokunststoff Gabions wird ein mobiles Hochwasserschutzsystem skizziert.

From the Proceedings of the 1974 Meetings of the Arizona Section - American Water Resources Assn. and the Hydrology Section - Arizona Academy of Science - April 19-20, 1974, Flagstaff, Arizona / Population pressures on the land resources of Arizona have led to the sale and development of areas subject to flooding and because of the inadequacy of land use controls, the area is open to various land speculation schemes and unplanned subdivision growth. A floodplain delineation project was conducted for the planning department of Cochise County, Arizona, in which imagery acquired by earth resources technology satellite (ERT-1) and by high-altitude aircraft was employed. Parameters of the analysis included soils and geomorphology, vegetation, hydrologic calculations, and historical data. Floodplain soils lack developed b horizons, as compared to older, more mature soils not subject to flooding. General soil maps can only be used as guidelines, but a detailed soil survey can add significantly to the accuracy of image interpretations. Erosion-affected soil tones in areas adjacent to active channels proved beneficial in that the heightened contrast served to enhance resolution of vegetation-type boundaries. Hydrologic calculations were done based on valley cross-sections surveyed at two-to-three mile intervals. The historic data input into the system of floodplain delineation is dependent on the location of high-water marks and on obtaining a record of the amount of rainfall which resulted in the high-water mark.

From the Proceedings of the 1974 Meetings of the Arizona Section - American Water Resources Assn. and the Hydrology Section - Arizona Academy of Science - April 19-20, 1974, Flagstaff, Arizona / Tumamoc Hill, an 869-acre (352 ha) desert area near Tucson, Arizona, is being considered as a controlled- access environmental site. Water affects the site's geology, soils, vegetation, wildlife, and archaeology. The Hill is drained by three small watersheds. The largest is rapidly urbanizing upstream. Hydrologic aspects include potential flooding and erosion hazards. These may be reduced simply, economically, and wisely in a land-use plan. Upstream development increases storm runoff volumes, and flood peaks, and frequencies routed through the site, and threatens existing downstream urban development. Return periods of channel-overflow floods become shorter with urbanization. The region may be managed to reduce hydrologic hazards by three procedures: widen channels, install low checkdams, and vegetate drainageways. These methods will slow down runoff velocities, and increase cross -sectional area of flow and roughness coefficient. More water would also be available for vegetation and wildlife. The land-use plan should include environmental education programs. These would present important effects of water on the natural ecology, and hydrologic aspects of watershed urbanization.