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Found 137 results.

Neuorientierung kommunaler Abfallgebuehren

Entwicklung eines Mehr-Komponenten-Modelles, bei dem die Abfallgebuehren nach Wahrscheinlichkeits- und Wirklichkeitsmassstaeben unter Beruecksichtigung von Kostenverursachung und Lenkungsaspekten errechnet werden. Die Umsetzung erfolgte ueber ein unter Windows programmiertes EDV-Programm. Diese Software wird unter dem GeSiMo, Gebuehrensimulationsmodell eingesetzt. Zielgruppen sind Anwender aus den Bereichen Gebietskoerperschaften, Enstorgungsfiemen und aus der Forschung und Lehre.

Determinanten der Strassenverkehrsunfaelle

Auf aggregiertem Niveau werden die Determinanten der Verkehrsunfaelle in einem dreistufigen Modell untersucht. Zunaechst wird die Personenverkehrsnachfrage in Abhaengigkeit von ueber zwanzig relevanten Determinanten modelliert und geschaetzt. Bei gegebener Verkehrsnachfrage und gegebener Unfallwahrscheinlichkeit wird die Hoehe der Unfallschwere (geringer, grosser Sachschaden; geringer oder grosser Personenschaden sowie Todesfolge) modelliert und geschaetzt. Eine besondere Bedeutung im Rahmen dieser Untersuchung hat die Entwicklung spezifischer oekonometrischer Software, insbesondere zur Einbeziehung sehr allgemeiner stochastischer Komponenten.

Schadensverhuetung durch fruehzeitige Fehlererkennung

Mit Hilfe dynamischer Prozessmodelle werden technische Prozesse auf das Auftreten von Stoerungen ueberwacht, um schwerwiegende Schaeden an Anlage und Umwelt zu vermeiden. Die Untersuchungen werden mit Hilfe von Modellbildung und Erprobung an Pilotanlagen durchgefuehrt. Es kommen Verfahren der modernen Systemtheorie und Wahrscheinlichkeitstheorie zur Anwendung.

Entwicklung von Fuzzy-Set-Theorie-basierten Verfahren für die Anwendung in einem Bodeninformationssystem

Methoden der Fuzzy-Set-Theorie können in unterschiedlichen bodenkundlichen Teildisziplinen den üblicherweise angewendeten Methoden der Klassifikation, Behandlung von Datenunsicherheiten und Modellierung deutlich überlegen sein, da sie bei geringeren Informationsverlusten einen flexibleren Umgang mit Parameterunschärfen erlauben. Derzeit besteht ein wachsender Bedarf an der Entwicklung von Verfahren, welche künftig die während der Datenverarbeitung in Bodeninformationssystemen auftretenden Informationsverluste minimieren, die Klassifikationsgüte erhöhen und eine direkte Qualitätsbeurteilung von Karten ermöglichen. In enger Kooperation mit Geologischen Landesämtern ist daher die Erarbeitung entsprechender, auf der Fuzzy-Set-Theorie basierender Verfahren zur automatisierten Bodenklassifikation nach der deutschen Bodenkundlichen Kartieranleitung sowie für die differenzierte Bewertung von Bodenfunktionspotentialen vorgesehen. Um die Ergebnisse hinreichend abzusichern und ihre Interpretationsfähigkeit zu gewährleisten, soll insbesondere die Überprüfung der verwendeten Fuzzy-Parameter und Operatoren im Zentrum der Arbeiten stehen. Unter Nutzung der auch in den Geologischen Landesämtern angewendeten geographischen Informationssysteme zur Durchführung des Vorhabens soll eine mögliche praktische Umsetzung der Ergebnisse im Rahmen von Bodeninformationssystemen untersucht werden.

Stochastische Analysis von Sprungprozessen

Wir verbinden Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie mit Methoden der Analysis um Sprungprozesse zu analysieren. Insbesondere betrachten wir Coupling von Prozessen.

05M2018 - MOReNet: Modellierung, Optimierung und Regelung von Netzwerken heterogener Energiesysteme mit volatiler erneuerbarer Energieerzeugung, Teilprojekt 4: Entwicklung mathematischer Methoden, die eine integrierte, effiziente und echtzeitfähige Optimalsteuerung erlauben

Die stetig wachsende dezentrale Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien, evtl. sogar gekoppelt mit lokalen Energiespeichern, führt zu verkoppelten dynamischen Systemen, in denen um Größenordnungen mehr Komponenten gesteuert und optimiert werden müssen als dies traditionell der Fall ist. Dieser Paradigmenwechsel bedeutet, dass existierende Methoden für den Betrieb, sowie die Regelung und Steuerung, zunehmend an ihre Grenzen geraten. Ohne die Erarbeitung und den Einsatz neuer mathematischer Methoden der Optimierung und Optimalen Steuerung ist die Energiewende nicht zu bewerkstelligen. Im Rahmen von MOReNet werden daher neue mathematische Ansätze und algorithmische Lösungsverfahren für die Optimale Steuerung und die vorausschauende Regelung solcher Systeme entwickelt. Die Herausforderung besteht dabei in der Berücksichtigung folgender Aspekte: stark verkoppelte und durch diskrete Schaltvorgänge beinflussbare Netzstrukturen elektrischer Energieversorgungssysteme, inhärent nichtlineare Multi-Skalen- Dynamik und sicherheitsrelevante Beschränkungen sowie Volatilität und Stochastizität sowohl der erneuerbaren Einspeisung als auch des Verbrauchs von Haushalten und Industrie. Durch effiziente numerische Lösung geeigneter Optimalsteuerungsprobleme soll es ermöglicht werden, die unverzichtbaren Optimierungspotentiale verschiedener Speicher-, Verbrauchs- und Erzeugungsvorgänge für Netzbetreiber und Energieversorger nutzbar zu machen. Auf der mathematischen Ebene steht hierbei die Formulierung geeigneter gemischt-ganzzahliger Optimalsteuerungsprobleme und die Berücksichtigung stochastischer Unsicherheiten, die Entwicklung geeigneter echtzeitfähiger numerischer Lösungsverfahren, welche insbesondere via Dekomposition eine verteilte modellbasierte dezentrale Implementierung erlauben, sowie die Lösung des Zustandsrekonstruktionsproblems im Fokus. Das Teilprojekt KIT untersucht vorrangig Fragen der effizienten Implementierung und die Berücksichtigung stochastischer Unsicherheiten.

Tsunami Intensitätskarten

Tsunamis kommen nicht nur im Meer vor, sondern in seltenen Fällen auch in Schweizer Seen. Hier entstehen Tsunamis vor allem durch Bergstürze und Über- oder Unterwasserrutschungen, die oft, aber nicht zwingend durch ein Erdbeben ausgelöst werden. Hinweise auf historische und prähistorische Bergstürze und Rutschungen, die Flutwellen ausgelöst haben, wurden in den Sedimenten zahlreicher Schweizer Seen gefunden. Dabei handelt es sich um chaotisch durchmischte Ablagerungen, die sich von normalen Sedimenten unterscheiden. Dank der Möglichkeit, ihr Alter zu bestimmen, können sie im Nachhinein einem Ereignis zugeordnet werden. Bekannt sind mehrere solche Ereignisse (z.B. 563 n. Chr. am Genfersee (Welle 13 m in Genf) oder 1601 am Vierwaldstättersee (Welle 4 m in Luzern)). Das Forschungsprojekt sieht in einem multidisziplinären Ansatz (Limnogeologie, Seismologie, Geotechnik, Hydraulik Naturgefahren) vor, die Entwicklungsmechanismen und die Fortpflanzung von Tsunamiwellen auf Schweizer Seen zu erforschen. Einerseits sollen die erwarteten Wahrscheinlichkeiten für Tsunamis auf den Schweizer Seen abgeschätzt werden. Andererseits sollen die Wellenmodellierungen auf den Seen über das Ufer hinaus in das angrenzende Umland ergänzt werden. Das erwartete Ausmass der Überflutungen soll dabei in Intensitätskarten dargestellt werden, analog zu den Überflutungs-Intensitätskarten durch klassische Hochwasser. Diese Intensitätskarten sollen anschliessend den Kantonen zur Verfügung gestellt werden. Projektziele: Abschätzung der Wahrscheinlichkeit von Tsunamis und Erstellung von Tsunami-Überflutungs-Intensitätskarten für den Uferbereich von Schweizer Seen. Durch die Analyse von Seesedimenten können die früheren Tsunamis datiert und deren Frequenz und Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden. Für die Erarbeitung der Intensitätskarten werden Modellierung der Wellenentwicklung und -fortpflanzung auf dem See und der Überflutungsprozesse an Land durchgeführt. Die Kartierung der Intensitäten erfolgt aus den Modellresultaten nach bestehender Methodik analog zur Kartierung klassischer Hochwasser.

Vorhaben: Modellbildung für die Seismizität konventioneller Gasfelder, Vorhaben: Geomechanische Modellierung von Fluidbewegungen und Seismizität in produzierenden geothermischen Reservoiren

In dem Verbundprojekt SECURE sollen skalenübergreifende und vielseitig anwendbare Vorhersage- und Charakterisierungswerkzeuge für die nachhaltige Nutzung von Gasspeicher-, konventionellen und unkonventionellen Kohlenwasserstoff-Lagerstätten sowie geothermischen Reservoiren unter Produktion entwickelt werden. Zur Beschreibung der Entwicklung von Mikrorissen werden wahrscheinlichkeitsbasierte Ansätze konsequent implementiert, wodurch auch die Inversion nach Parametern ermöglicht wird, welche z.B. die Stabilität und Integrität der Reservoirsysteme beschreiben. In vielen Geothermiereservoiren tritt Seismizität auf, welche im Allgemeinen auf Änderungen des Porenfluiddrucks zurückgeführt wird. Die genauen physikalischen Vorgänge sind bisher jedoch nicht ausreichend verstanden. Insbesondere stellt sich die Frage, weshalb Seismizität auch in Geothermiereservoiren auftritt, in denen kein Hydrofracking durchgeführt wurde, also in Gebieten mit sehr geringer natürlicher Hintergundseismizität und ausreichend guter Durchlässigkeit. In diesem Projekt werden wir mithilfe 3D poro-elasto-plastischer Computersimulationen neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Seismizität und Fluidbewegungen in einem geothermischen Reservoir zusammenhängen. Wir werden systematische Simulationen durchführen, um die Schlüsselparameter zu bestimmen, die das Auftreten von plastischen Bruchprozessen und Seismizität innerhalb eines geologisch komplexen Reservoirs beeinflussen. Die neu gewonnenen Erkenntnisse sollen mit realistischen Fallstudien überprüft werden. Daraus resultierend erhalten wir eine Reihe von möglichen Reservoir-Spannungszuständen, die in anderen Teilen des SECURE Projekts verwendet werden. Zudem werden wir unsere Simulationen zur Klärung der Frage verwenden, inwieweit ein Inversionsansatz in diesem Zusammenhang möglich ist und geophysikalische Beobachtungen direkt dazu verwendet werden können, um den Spannungszustand im Reservoir zu ermitteln.

Vorhaben: Minerallösung und Mineralfällung im Porenraum, Vorhaben: Reaktionskinetik auf der Bohrkern-Skala

Im Verbundprojekt RESKIN analysieren wir die Rolle der Kinetik chemischer Reaktionen für die langfristige Nutzungs- und Sicherheitsanalyse von Reservoirgesteinen. Hierfür ist ein mechanistisches Verständnis der Reaktionskinetik auf verschiedenen Skalen notwendig. In Arbeitspaket AP1 des Verbundes fokussieren wir auf die Mechanismen der Kinetik von Fluid-Festkörper-Reaktionen auf der Skala der Kristalloberflächen, Porenwände und Poren in Reservoir- und Barrieregesteinen. Wir untersuchen den Einfluss von Korngrenzen, Kristalldefekttypen, -dichte und chemischer Kristallzusammensetzung auf die skalenabhängige Reaktionskinetik und die Entwicklung initialer Porenmuster auf der Calcitoberfläche. Die Auswertung erfolgt mit dem innovativen Ratenspektrenkonzept, das quantitative Ergebnisse zu den mechanismenbezogenen Ratenbeiträgen liefert. Gemeinsam mit Ergebnissen auf der Porenskala (AP3) und der Porenstrukturskala (AP4) bilden die Resultate aus diesem Arbeitspaket das kinetische Rückgrat für die Aufskalierung des reaktiven Transports in Reservoirgesteinen (AP5). Mit kinetischen Monte Carlo (KMC) - Simulationen analysieren wir die Kinetik der Auflösung von Calcitzementen mit variablen Mg-Gehalten. Begleitet werden diese Untersuchungen mit einem experimentell-analytischen Ansatz. Die komplementäre Verwendung von Rasterkraft- und Ramangekoppelter Interferometriemikroskopie deckt hochortsaufgelöst mit großen Gesichtsfeldern die Längenskala über 6 Größenordnungen ab, d.h. vom nm- bis in den mm-Bereich. Ein Schwerpunkt liegt auf definiert variierten Reservoirbedingungen (AP2), die wichtig für die Wasserstoff-Speicherung sind. Die Vorhersagen der Simulationsrechnungen werden durch die Experimente getestet und daraus folgende Erkenntnisse fließen in die Optimierung des KMC-Codes ein. Mit diesem Ansatz entwickeln wir die Fähigkeit zur Prognose von Stoffumsatzraten. Das Ergebnis sind Ratenverteilungen, die die skalenabhängige und quantitative kinetische Signatur der Reaktionen repräsentieren.

Verwendung von Kanalnetzcharakteristiken zur Ableitung von optimierten punkt-basierten Monitoringsystemen - INCIDENT

Der Schutz von Oberflächen- und Grundwasserkörpern gegen potentielle Verunreinigungen (z.B. Xenobiotika) hat an Bedeutung entscheidend zugenommen. Der Einfluss dieser Substanzen auf Umwelt und Mensch können nach wie vor nicht umfassend erfasst werden und liegen daher im Fokus aktueller Forschung. Ein signifikantes Gefährdungspotential geht von Leckagen in Kanalnetzen aus. Aufgrund der hohen Bandbreite an Kanalzuständen (z.B. Alter) und den einhergehenden verschiedenen Schadbildern von Kanalrohren, birgt die zeitlich und räumlich hochvariable Exfiltration von Schadstoffen ein zunehmendes Kontaminationsrisiko. Kanalnetzleckagen und die zeitlich-räumliche Verteilung der Schadstoffe in vadoser und gesättigter Zone hängen sowohl von Untergrundeigenschaften als auch der geometrischen Struktur der Kanalnetze ab. Aufgrund der primär vertikalen Fließprozesse in der ungesättigten Zone, nehmen wir an, dass kanalnetzbürtige Schadstofffahnen von multiplen, kleinskaligen Kanalnetzdefekten die Grundwasseroberfläche als eindimensionale, horizontale Linienquellen erreichen. Aufgrund von sich überlagernden Prozessen und externen Stressoren ist es nicht praktikabel, jeden individuellen Kanaldefekt zu detektieren. Wir gehen davon aus, dass zur Ableitung und Ausweisung von potentiell durch Kanalleckagen gefährdeten Gebieten die Erfassung von Linienquellen und den daraus resultierenden Schadstofffahnen durch Grundwassermonitoring zielführend ist. Oft unterliegen urbane Grundwassermonitoringsysteme finanziellen und örtlichen Einschränkungen. Daher ist es nötig, die Anzahl und räumliche Verteilung der zur hinreichenden Erfassung von kanalbürtigen Schadstoffen benötigten Grundwasserbeobachtungsstellen zu evaluieren. Wir behaupten, dass (neben Untergrundeigenschaften) v.a. die Kanalnetzgeometrie einen signifikanten Einfluss auf die Schadstoffverteilung hat. Folglich sollte es möglich sein, kanalbürtige Schadstofffahnen mit Hilfe der kombinierten Nutzung von Grundwassermonitoring, Kanalnetzwerk- und Gebietseigenschaften zu erfassen und zu lokalisieren. Mittels der Eigenschaften und der räumlichen Verteilung von Linienquellen (hier Kanalnetzwerk) wird es überdies möglich sein, bereits existierende, punkt-basierte Monitoringsysteme (hier im Grundwasser) zu optimieren. Die zentrale Zielstellung dieses Antrags ist die Quantifizierung der Vorhersagefähigkeit, mit welcher ein gegebenes Grundwassermonitoringsystem Kanalnetzabschnitte als Quellen für Untergrundverunreinigungen unter Nutzung von Monte-Carlo- Modellansätzen zu lokalisieren vermag. Konzepte der Mehrzieloptimierung ermöglichen damit die Ableitung optimierter Grundwassermonitoringkonzepte für gegebene Kanalnetzstrukturen mit einer definierten Genauigkeit bzw. tolerierbaren Unsicherheit.

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