101 research outputs found
Numerische Modelluntersuchung der Ramingbachmündung
No full textAnlässlich umfangreicher Hochwasserschutzmaßnahmen für die Stadt Steyr in Oberösterreich wird ein physikalischer Modellversuch der Ramingbachmündung im Bereich einer Flusskrümmung der Enns durchgeführt. Anhand eines Vergleichs mit einem zweidimensionalen numerischen Modell wird untersucht, ob das an und für sich dreidimensionale Problem der Kurvenüberhöhung der Wasserspiegellagen in Flusskrümmungen auch von einem solchen Modell mit ausreichender Genauigkeit beschrieben werden kann. Als Software kommt HYDRO_AS-2D zum Einsatz, das zur Berechnung der Fließverhältnisse die zweidimensionalen, tiefengemittelten Flachwassergleichungen mittels der finite Volumen Methode näherungsweise löst; das unstrukturierte Drei- und Vierecksnetz wird mit SMS erstellt. Weiters werden Möglichkeiten der Zusammenarbeit numerischer und physikalischer Modelle aufgezeigt, und eine ungekoppelte hybride Modellierung in die Praxis umgesetzt, wobei die numerische Simulation verschiedener Ausbauvarianten der Enns mit anschließender Vorauswahl hinsichtlich ihrer Eignung für eine weitergehende Überprüfung im physikalischen Modell vorgenommen wird. Als mögliche Hochwasserschutzmaßnahmen kommen für das Untersuchungsgebiet zur Absenkung des Hochwasserspiegels eine Unterwasserabsenkung, eine Kurvenaufweitung, eine Sohlabsenkung, eine Inselabtragung und Hochwasserschutzdämme und Buhnen in Frage. Das Ziel der hybriden Modellierung ist, den Umbau des physikalischen Modells möglichst effizient zu gestalten.In relation to proposed comprehensive flood protection measures for the city of Steyr in Upper Austria, a physical model experiment is conducted in the area of a bend of the river Enns including the mouth of the Ramingbach. In addition, a two-dimensional numerical simulation of the same investigation area was carried out in order to test the capability of the numerical model to simulate the three-dimensional flow processes in the river bend. The applied software is the model HYDRO_AS-2D, a two-dimensional depth-averaging finite volume model, and SMS for the creation of the computational mesh and visualisation of the results. Further, options of combined application of numerical and physical models are presented and a so called hybrid modelling is proposed for practical application. The main aim of this hybrid approach is to identify and evaluate several flood protection measures with respect to their effectiveness and suitability. Subsequently, this smaller set of options will be investigated by a physical model. Possible flood protection measures are: lowering of the water level downstream the investigation area, broadening of the river bed, lowering of the river bed, excavation of an island and flood protection dykes and groynes. The goal is to redesign the physical model as efficiently as possible.eingereicht von: Hepp GeroldWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2010Zsfassung in engl. Sprach
Numerische Modelluntersuchung der Ramingbachmündung
No full textAnlässlich umfangreicher Hochwasserschutzmaßnahmen für die Stadt Steyr in Oberösterreich wird ein physikalischer Modellversuch der Ramingbachmündung im Bereich einer Flusskrümmung der Enns durchgeführt. Anhand eines Vergleichs mit einem zweidimensionalen numerischen Modell wird untersucht, ob das an und für sich dreidimensionale Problem der Kurvenüberhöhung der Wasserspiegellagen in Flusskrümmungen auch von einem solchen Modell mit ausreichender Genauigkeit beschrieben werden kann. Als Software kommt HYDRO_AS-2D zum Einsatz, das zur Berechnung der Fließverhältnisse die zweidimensionalen, tiefengemittelten Flachwassergleichungen mittels der finite Volumen Methode näherungsweise löst; das unstrukturierte Drei- und Vierecksnetz wird mit SMS erstellt. Weiters werden Möglichkeiten der Zusammenarbeit numerischer und physikalischer Modelle aufgezeigt, und eine ungekoppelte hybride Modellierung in die Praxis umgesetzt, wobei die numerische Simulation verschiedener Ausbauvarianten der Enns mit anschließender Vorauswahl hinsichtlich ihrer Eignung für eine weitergehende Überprüfung im physikalischen Modell vorgenommen wird. Als mögliche Hochwasserschutzmaßnahmen kommen für das Untersuchungsgebiet zur Absenkung des Hochwasserspiegels eine Unterwasserabsenkung, eine Kurvenaufweitung, eine Sohlabsenkung, eine Inselabtragung und Hochwasserschutzdämme und Buhnen in Frage. Das Ziel der hybriden Modellierung ist, den Umbau des physikalischen Modells möglichst effizient zu gestalten.In relation to proposed comprehensive flood protection measures for the city of Steyr in Upper Austria, a physical model experiment is conducted in the area of a bend of the river Enns including the mouth of the Ramingbach. In addition, a two-dimensional numerical simulation of the same investigation area was carried out in order to test the capability of the numerical model to simulate the three-dimensional flow processes in the river bend. The applied software is the model HYDRO_AS-2D, a two-dimensional depth-averaging finite volume model, and SMS for the creation of the computational mesh and visualisation of the results. Further, options of combined application of numerical and physical models are presented and a so called hybrid modelling is proposed for practical application. The main aim of this hybrid approach is to identify and evaluate several flood protection measures with respect to their effectiveness and suitability. Subsequently, this smaller set of options will be investigated by a physical model. Possible flood protection measures are: lowering of the water level downstream the investigation area, broadening of the river bed, lowering of the river bed, excavation of an island and flood protection dykes and groynes. The goal is to redesign the physical model as efficiently as possible.eingereicht von: Hepp GeroldWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2010Zsfassung in engl. Sprach
The TAP Programme in New York City — One Year On
No full textLast summer we published an article about the work of INCube Inc. ‐ a consumer‐led consultancy in New York that helps former psychiatric patients create their own jobs in businesses they have founded themselves. Such a lot of interest was created by this article ‐ and by the founder of INCube, Mimi Kravitz, at the Life in the day Annual Conference ‐ that we have decided to follow up on the development of this work. The first article presents the first results of the TAP (Technical Assistance Program for Recipients) programme.The unique features of the programme are described and discussed in detail ‐ the author is the programme director, Gerold Schwarz. The second article by Liz Ruddle of Milton Keynes MIND is an account of a visit to the programme in New York and her thoughts about INCube from a UK standpoint.</jats:p
Numerische Modelluntersuchung einer Flusskrümmung an der Enns: Hydrodynamisch-numerische Simulation einer hydraulisch komplexen Situation
No full textAssessing the Impact of Storm Drains at Road Embankments on Diffuse Particulate Phosphorus Emissions in Agricultural Catchments
No full textThis study presents a simple mapping key suitable for quick and systematic assessments of the types of agricultural and civil engineering structures present in a certain agricultural catchment as well as the impact they may have on the spatial distribution of critical source areas. An application of this mapping key to three small sub-catchments of a case study catchment with an area of several hundred square kilometres (one-stage cluster sampling) in Austria clearly reveals that road embankments with subsurface drainage can exert a major influence on emissions and transport pathways of sediment-bound pollutants like particulate phosphorus (PP). Due to this, the semi-empirical, spatially distributed PhosFate model is extended to separately model PP emissions into surface waters via storm drains along road embankments. Furthermore, the overall share of road embankments with subsurface drainage on all road embankments in the case study catchment is inferred with the help of a Bayesian hierarchical model. The combination of the results of these two models shows that the share of storm drains at road embankments on total PP emissions ranges from about one fifth to one third in the investigated area
Überlegungen zur Wirksamkeit der ÖPUL 2014 Maßnahme "Vorbeugender Oberflächengewässerschutz auf Ackerflächen" zur Verringerung von Phosphoremissionen im Kontext von Einzugsgebieten
No full text
Reduktion von Bias und Erhöhung der Transparenz im Zuge der maßstabsübergreifenden Ausweisung kritischer Herkunftsgebiete
Full text linkSogenannte kritische Herkunftsgebiete sind ein etabliertes Konzept, wenn es um die Eindämmung diffuser Gewässerbelastungen geht. Es beruht auf der Idee, dass nur ein begrenzter Teil eines Flusseinzugsgebiets wesentlich zu einer stofflichen Belastung der zugehörigen Oberflächengewässer beiträgt. Kennzeichnend für kritische Herkunftsgebiete sind daher hohe Stoffemissionen und ein hoher Anbindungsgrad an Oberflächengewässer. Obwohl dieses Konzept grundsätzlich auf unterschiedlichste stoffliche Belastungen angewendet werden kann, ist es im Fall von Schwebstoffen und sedimentgebundenen Stoffen wie partikulärem Phosphor besonders relevant.Die Hauptmotivation für seine Anwendung stellt die Einbeziehung ökonomischer Prinzipien inder Wassergütewirtschaft dar. Empfohlene Anpassungen der landwirtschaftlichen Praxis, die auf eine Verbesserung der Wasserqualität abzielen, gehen oft zu Lasten der Ernteerträge und werden daher von den zuständigen Behörden häufig mit finanziellen Anreizen begleitet. Selbst wenn solche Behörden bereit sind, das Konzept der kritischen Herkunftsgebiete anzuwenden, ist eine detaillierte Ausweisung auf beispielsweise der Feldebene schwierig, weshalb sich diese Behörden oft an die Flusseinzugsgebietsebene halten, die einfacher zu handhaben ist und in der Regel ausreichend Daten für die Anwendung der Wahrscheinlichkeitstheorie als Entscheidungsgrundlage aufweist.Der hohe Bedarf an Daten und Rechenressourcen sowie fehlendes Prozessverständnis verhindern oft eine detaillierte Ausweisung kritischer Herkunftsgebiete. Ein gestaffelter Ansatz, der räumlich aggregierte mit räumlich verteilten Modellen kombiniert, ist jedoch eine mögliche Lösung für dieses Problem. Diese Arbeit konzentriert sich daher auf die Reduktion von Bias und Erhöhung der Transparenz im Zuge der maßstabsübergreifenden Ausweisung kritischer Herkunftsgebiete,indem sie (i) ein einfaches Bayessches hierarchisches Modell zur Vorhersage von Sedimentfrachten auf Flusseinzugsgebietsebene entwickelt, das sich für die Einbindung in räumlich aggregierteFlusseinzugsgebietsmodelle eignet, (ii) einen Weg aufzeigt, wie man die Verbesserung eines semi-empirischen, räumlich verteilten Phosphoremissions- und Transportmodells mit Hilfe einer Kartierungskampagne und eines weiteren Bayesschen hierarchischen Modells vorantreiben kann,um den Einfluss kulturtechnischer Maßnahmen auf diffuse partikuläre Phosphoremissionen in landwirtschaftlichen Einzugsgebieten zu bewerten, und (iii) eine Methode zur Ausweisung kritischer Herkunftsgebiete auf Feldebene für Flusseinzugsgebiete mit einer Größe von mehreren hundert Quadratkilometern entwickelt, die auf den Ergebnissen potenziell unterschiedlicher räumlich verteilter Modelle basiert und in der Möglichkeitstheorie verankert ist.Da diese Arbeit hauptsächlich in einem Umfeld operiert, in dem bestimmte Daten nur äußerst spärlich vorhanden sind, wodurch insbesondere die frequentistische Wahrscheinlichkeitstheorie, die sich auf Punktschätzungen konzentriert, nur eine sehr begrenzte Orientierungshilfe darstellt,macht sie in erheblichem Maß von der Bayesschen Wahrscheinlichkeitstheorie und der Möglichkeitstheorie Gebrauch. Insbesondere letztere passt perfekt zum Vorsorgeprinzip der EU Wasserrahmenrichtlinie und kann in einem sich ständig wandelnden Umfeld an der Schnittstelle von Wirtschaft, menschlichem Verhalten, Umwelt und technischem Fortschritt Orientierungbieten.Critical source areas are a well-established concept in the field of diffuse water pollution control.It is based on the idea that only a limited share of a river catchment area significantly contributes to a pollution load of the corresponding surface waters. Characteristics of critical source areas are therefore high pollutant emissions and a high connectivity to surface waters. While this concept is basically applicable to many different pollutants, it is particularly relevant in the case of suspended solids and sediment-bound pollutants like particulate phosphorus.The primary motivation for its application lies in the inclusion of economic principles in water quality management. Recommended changes in agricultural practices aimed at improving water quality often come at the expense of reduced crop yields and thus are commonly monetarily incentivised by responsible authorities. Even when such authorities are willing to adopt the concept of critical source areas, their detailed designation at, for example, the field level is difficult, hence why these authorities often stick to the catchment level, which is easier to handle and often holds enough data for the application of probability theory as a basis for decisions.Demanding data and computational resource requirements as well as lacking process knowledge often prevent the designation of critical source areas at larger scales. However, a tiered approach combining lumped catchment models with spatially-distributed models is a possible solution tothis. This thesis therefore focuses on reducing bias and increasing transparency in the designation process of critical source areas across scales by (i) developing a parsimonious Bayesian hierarchical model to predict river sediment yields at catchment scale suitable to incorporate into lumped catchments models, (ii) showing a way how to push the enhancement of a semi-empirical, spatially distributed phosphorus emission and transport model with the help of a small mapping campaign and another Bayesian hierarchical model in order to assess the impact of agricultural as well ascivil engineering structures on diffuse particulate phosphorus emissions in agricultural catchments,and (iii) developing a method for the designation of critical source areas at field level within catchments of several hundred square kilometres based on the results of potentially diverse spatially distributed models and rooted in the theory of possibility.As this thesis mainly operates in a sparse data environment where particularly frequentist probability theory focusing on point estimates only provides limited guidance, it makes consider a bleuse of Bayesian probability theory and the theory of possibility. Especially the latter fit sperfectly to the precautionary principle of the European Union Water Framework Directive andcan provide guidance in an ever changing environment at the interface of economics, human behaviour, environment and technological progress
Uncertainty contributions to low-flow projections in Austria
Full text linkThe main objective of the paper is to understand the
contributions to the uncertainty in low-flow projections resulting from
hydrological model uncertainty and climate projection uncertainty. Model
uncertainty is quantified by different parameterisations of a conceptual
semi-distributed hydrologic model (TUWmodel) using 11 objective functions in
three different decades (1976–1986, 1987–1997, 1998–2008), which allows for disentangling the effect of the objective function-related uncertainty and temporal stability of model parameters. Climate projection uncertainty is
quantified by four future climate scenarios (ECHAM5-A1B, A2, B1 and
HADCM3-A1B) using a delta change approach. The approach is tested for 262
basins in Austria.
The results indicate that the seasonality of the low-flow regime is an
important factor affecting the performance of model calibration in the
reference period and the uncertainty of Q95 low-flow projections in the
future period. In Austria, the range of simulated Q95 in the reference
period is larger in basins with a summer low-flow regime than in basins with
a winter low-flow regime. The accuracy of simulated Q95 may result in a
range of up to 60 % depending on the decade used for calibration.
The low-flow projections of Q95 show an increase of low flows in the
Alps, typically in the range of 10–30 % and a decrease in the
south-eastern part of Austria mostly in the range −5 to −20 % for the
climate change projected for the future period 2021–2050, relative the reference
period 1978–2007. The change in seasonality varies between scenarios, but
there is a tendency for earlier low flows in the northern Alps and later low
flows in eastern Austria. The total uncertainty of Q95 projections is
the largest in basins with a winter low-flow regime and, in some basins the
range of Q95 projections exceeds 60 %. In basins with summer low flows, the total uncertainty is mostly less than 20 %. The ANOVA
assessment of the relative contribution of the three main variance components
(i.e. climate scenario, decade used for model calibration and calibration
variant representing different objective function) to the low-flow projection
uncertainty shows that in basins with summer low flows climate scenarios
contribute more than 75 % to the total projection uncertainty. In basins
with a winter low-flow regime, the median contribution of climate scenario,
decade and objective function is 29, 13 and 13 %,
respectively. The implications of the uncertainties identified in this paper
for water resource management are discussed
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