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- Bauingenieurwesen (BAU) (715) (remove)
Dieses Fachbuch dient als Planungswerkzeug für nachhaltiges Bauen im Wohnungsbau, sowohl bei Neubauten als auch beim Bauen im Bestand. Es werden alle relevanten Kriterien erläutert, die beim nachhaltigen Bauen zu beachten sind. Neben konkreten Maßnahmen zur Zielerreichung wird erläutert, wie die vorgestellten Kriterien bei einer Nachhaltigkeitszertifizierung mit dem Deutschen Gütesiegel für nachhaltiges Bauen (DGNB) und dem Qualitätssiegel Nachhaltiger Wohnungsbau (NaWoh) einbezogen und bewertet werden. Jedes Kapitel bietet zusammenfassende Checklisten, mit denen anstehende Bau- und Modernisierungsaufgaben systematisch angegangen werden können.
Dieses Essential beleuchtet die zentralen Aspekte und Abläufe bei der Entwicklung nachhaltiger Immobilien. Von der Zustandsanalyse über die Projektidee bis hin zur Wirtschaftlichkeitsanalyse werden wichtige Schritte und Konzepte erläutert, um eine langlebige, ökologische und sozialverträgliche Immobilie zu gestalten, die zugleich wirtschaftlichen Erfolg verspricht.
Potential and risks of water reuse in Brandenburg (Germany) – an interdisciplinary case study
(2024)
For Brandenburg, a region in Germany with increasing water shortage and drought events, water reuse can counteract competition scenarios between drinking water supply, agricultural irrigation, and industrial use. Centralized and decentralized sources for reclaimed water are found to potentially substitute 245 or 28% of irrigation water, respectively, in agriculture production in Brandenburg. For such a reuse scenario, the
fate of organic micropollutants is examined for diatrizoate (DZA) and carbamazepine (CBZ). Retention in local sandy soil and transfer into roots and leaves of arugula are analyzed in lysimeter studies and greenhouse pot experiments. Vertical transport was found for DZA and accumulation in or on arugula roots with a root concentration factor of 1,925+34% but a low bioconcentration factor due to intrinsic molecule properties. CBZ was not found to be mobile in the sandy soil but accumulates in arugula roots and leaves by factors of 70+7% and 155+12%, respectively. Further research on potential plant uptake and groundwater enrichment for more substances is highly recommended as well as tertiary wastewater treatment prior to water reuse.
Wastewater generation model to predict impacts of urine separation on wastewater treatment plants
(2024)
Wastewater treatment plants (WWTPs) are under increasing pressure to enhance resource efficiency and reduce emissions into water bodies. The separation of urine within the catchment area may be an alternative to mitigate the need for costly expansions of central WWTPs. While previous investigations assumed a spatially uniform implementation of urine separation across the catchment area, the present study focuses on an adapted stochastic wastewater generation model, which allows the simulation of various wastewater streams (e.g., urine) on a household level. This enables the non-uniform separation of urine across a catchment area. The model is part of a holistic modelling framework to determine the influence of targeted urine separation in catchments on the operation and emissions of central WWTPs, which will be briefly introduced. The wastewater generation model is validated through an extensive sampling and measurement series.
Results based on observed and simulated wastewater quantity and quality for a catchment area of 366 residents for two dry weather days indicate the suitability of the model for wastewater generation and transport modelling. Based on this, four scenarios for urine separation were defined. The results indicate a potential influence of spatial distribution on the peaks of total nitrogen and total phosphorus.
Wastewater Generation Model to Predict Impacts of Urine Separation on Wastewater Treatment Plants
(2023)
Wastewater treatment plants are under increasing pressure to enhance resource efficiency and reduce emissions into water bodies. Separation of urine within the catchment area may be an alternative to mitigate the need for costly expansions of central wastewater treatment plant. While previous investigations assumed a spatially uniform implementation of urine separation across the catchment area, the present study introduces a modelling framework which allows to determine the influence of targeted urine separation on the operation and emissions of central wastewater treatment plants. The framework includes an adapted stochastic wastewater generation model, the Stormwater Management Model, and Activated Sludge Model No. 3 with Bio-P module (SIMBA#). The entire application is embedded in the R programming language. The model is validated by an extensive sampling and measurement campaign. Preliminary results based on observed and simulated wastewater generation and transport for a catchment area of 436 residents indicate the suitability of the model for wastewater generation and transport modelling, but also show further need for calibration.
Die klimabedingte Zunahme extremer Wetterereignisse ist eine der Herausforderungen in der gegenwärtig durch Krisen geprägten Zeit. Gefahren gehen von großräumigen Hochwasserereignissen und von kleinräumigen Überflutungen innerhalb besiedelter Bereiche aus. Ursache sind ausgeprägte Extremniederschläge. Das Schadpotenzial hängt maßgeblich von den lokalen Bedingungen ab. Ein Starkregen richtet im Flachland mit versickerungsfähigen Böden wesentlich weniger Schäden an als im Bereich eines Kerbtalgewässers, wenn dort die Hochwasserwelle auf bebaute Talbereiche trifft. Auch sind die Folgen einer als urbane Sturzflut bezeichneten Überflutung in dicht besiedelten Räumen in der Regel dramatischer als bei ländlich geprägten Siedlungsstrukturen. Aber nicht nur dem Problem „zu viel Wasser“, sondern auch der zunehmenden Herausforderung „zu wenig Wasser“ muss sich die Wasserwirtschaft stellen. Trockenheit und Hitze führen vor allem in Innenstädten immer häufiger zu Bedingungen, in denen das Leben und Arbeiten zur Belastung wird. Vielerorts sinkende Grundwasserspiegel stellen die Bewirtschaftung natürlicher Wasserressourcen und nicht zuletzt die öffentliche Wasserversorgung in Deutschland vor bislang weitgehend unbekannte Herausforderungen. Einen absoluten Schutz gegen Überflutungen und vor Hitzeperioden gibt es nicht. Wir müssen Vorsorge betreiben, um die Belastungen zu begrenzen. In der letzten Zeit hat dafür der Begriff der „Resilienz“ im wasserwirtschaftlichen Kontext eine besondere Bedeutung gewonnen. Dazu erforderliche Konzepte greifen die Wassertage Münster im Jahr 2023 auf. Zu den Maßnahmen der wasserbewussten Stadtentwicklung zählen beispielsweise die gezielte Versickerung und Verdunstung von Niederschlagswasser oder die Ableitung von Oberflächenabflüssen bei seltenen Starkregen in weniger kritische Bereiche. Thematisiert wird auch der Umgang mit (Ab-)Wasser als Ressource. Hierbei werden die Bedeutung und Chancen der Wasserwiederverwendung betrachtet.
Im Zuge des Klimawandels wird der landwirtschaftliche Bewässerungsbedarf auch in Deutschland zukünftig steigen. Die EU-Verordnung 2020/741 stellt Mindestanforderungen an die Wiederverwendung weitergehend aufbereiteten kommunalen Abwassers zur landwirtschaftlichen Bewässerung, um die Nutzung natürlicher Wasserressourcen hierfür zu begrenzen. Die EU-Verordnung wird am 26. Juni 2023 Gültigkeit erlangen und soll in Deutschland in das Wasserhaushaltsgesetz eingebettet und um eine neue Bundesverordnung ergänzt werden. Zentrales Element der Wasserwiederverwendung wird der für jeden Einzelfall zu erstellende Risikomanagementplan sein, der der Minimierung möglicher hiermit verbundener Risiken dient. Als Hilfestellung für die praktische Umsetzung von Wasserwiederverwendung wird die DWA die Merkblattreihe M-1200 veröffentlichen.
The construction sector is one of the largest consumers of raw materials and energy, as well as a producer of CO2 in the European Union. To reduce environmental pollution and to preserve raw materials and energy, resource-efficient building elements must be designed. Even if laws demand resource-efficient product design in the building sector, there is no independent evaluation system for the resource efficiency of building elements (e.g., walls, roofs, floors). Such an evaluation should take the whole life cycle into account. The measurement of reusability and recyclability is therefore necessary. This article, therefore, describes the development of an evaluation system for reusability and recyclability to be included in resource efficiency assessment. Existing approaches and the special requirements of the building sector are considered. Finally, a practical example shows that the developed system is suitable for the assessment of reusability and recyclability. It can be used for the comparison of different construction methods or for the comparison of specific designs or products; thus, the evaluation system is helpful for architects as well as for product designers.
This report examines the strength of young and early age concrete that has been systematically exposed to horizontal, sinusoidal vibrations with varying vibration parameters. Specimens were subjected to vibrations of predefined vibration times (4–14 h) and the compressive strength was determined after a period of 28 days. It was found that the different parameters have no critical influence on compressive strength and that vibration prior to initial setting of the concrete can increase its strength. Additional information to examine the reasons for this increase was obtained by further investigations (nuclear magnetic resonance, x-ray diffraction, and thermogravimetric analysis).
Die Rückführung von Prozesswasser aus der Faulschlammentwässerung kommunaler Kläranlagen führt insbesondere durch dessen hohe Ammoniumkonzentration zu einer stofflichen Rückbelastung der Abwasserbehandlung. Zur separaten Prozesswasserbehandlung wurde auf der Hauptkläranlage Münster eine großtechnische Membrankontaktorenanlage mit Vorbehandlung installiert. Es wurden Stickstoffentfernungsleistungen von durchschnittlich ca. 74 % erreicht. Betriebserfahrungen zeigen, dass neben pH-Wert, Temperatur und Volumenstrom insbesondere die Feststoffabscheidung durch die Vorbehandlung des Prozesswassers einen maßgeblichen Einfluss auf den stabilen Betrieb der Membrankontaktorenanlage hat. Mit den Membrankontaktoren konnte aus dem Prozesswasser Stickstoff als Ammoniumsulfatlösung mit einem mittleren Stickstoffanteil von ca. 2,7 % N zurückgewonnen werden.
Vorgehensweise zur Bewertung der Absetzwirkung von Regenbecken auf Basis eines „Beckenfaktors“
(2023)
In Germany, the current sectoral urban planning often leads to inefficient use of resources, partly because municipalities lack integrated planning instruments and argumentation strength toward politics, investors, or citizens. The paper develops the ResourcePlan as (i) legal and (ii) a planning instrument to support the efficient use of resources in urban neighborhoods. The integrative, multi-methodological approach addresses the use of natural resources in the building and infrastructural sectors of (i) water (storm- and wastewater) management, (ii) construction and maintenance of buildings and infrastructure, (iii) urban energy system planning, and (iv) land-use planning. First, the development as legal instrument is carried out, providing (i) premises for integrating resource protection at all legal levels and (ii) options for implementing the ResourcePlan within German municipal structures. Second, the evaluation framework for resource efficiency of the urban neighborhoods is set up for usage as a planning instrument. The framework provides a two-stage process that runs through the phases of setting up and implementing the ResourcePlan. (Eco)system services are evaluated as well as life cycle assessment and economic aspects. As a legal instrument, the ResourcePlan integrates resource protection into municipal planning and decision-making processes. The multi-methodological evaluation framework helps to assess inter-disciplinary resource efficiency, supports the spatial identification of synergies and conflicting goals, and contributes to transparent, resource-optimized planning decisions.
From 2023, new minimum standards for the reuse of treated wastewater will apply in the EU. Internationally, water reuse has already been a relevant issue for some time. Rising water demand worldwide, also as a result of global climate change, is increasing the scarity of freshwater resources in some areas. Reclaimed water is increasingly considered as a valuable substitute for natural water resources. Even before the new EU regulation came into force, DWA has published an extensive report covering a variety of aspects to be considered within the scope of non-potable water reuse. This article provides an overview of that DWA Topics issue “Non-Potable Water Reuse – Development, Technologies and International Framework Conditions for Agricultural, Urban and Industrial Uses”.
Verockerung wasserbaulicher Filteranlagen: Stand der Wissenschaft und notwendige Untersuchungen
(2022)
In den letzten Jahrzehnten kam es in Einzelfällen zu schweren Schäden an wasserbaulichen geotextilen Filteranlagen infolge der Verstopfung durch ausgeflockte ockerhaltige Produkte. Durch eine starke Verminderung der Durchlässigkeit der Geokunststoffe in Kombination mit einem hohen hydrostatischen Druck wurden unter anderem die Deckschichten verschiedener Deckwerke in den tidebeeinflussten Wasserstraßen Ems und Weser angehoben und beschädigt. Bisher wurden die Milieubedingungen, d.h. Grundwasser- und Oberflächenwasserbeschaffenheit sowie Aquifer- und Deckwerksmaterial, unter denen die Ockerbildung in geotextilen und mineralischen Filteranlagen auftritt, noch nicht systematisch untersucht. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden im ersten Schritt aus theoretischen Untersuchungen und Datenanalysen von Grundwasser- und Oberflächenwasseruntersuchungen Kriterien zur Bewertung der Verockerungsneigung abgeleitet. Diese Kriterien bzw. DOCP (decisive ochre clogging parameters) zeigen in den Ästuaren Ems, Weser und Elbe Beträge an, die Verockerungserscheinungen begünstigen bzw. ermöglichen. Auf Basis dieser Untersuchungen werden im zweiten Schritt Randbedingungen für zukünftige systematische in-situ Untersuchungen an wasserbaulichen Filteranlagen sowie im experimentellen Modell abgeleitet.
Dieses Lehrbuch führt in die Grundlagen der Immobilienbewertung ein. Studierende lernen sowohl die normierten Verfahren nach Immobilienwertermittlungsverordnung (ImmoWertV) als auch zwei sog. nicht normierte Verfahren zur Wertermittlung kennen. 23 Kurzvideos zum Vorgehen bei den einzelnen Methoden der Wertermittlung und Beispielrechnungen veranschaulichen den Lehrstoff und unterstützen beim Lernen. Das Lehrbuch ist in der Springer Vieweg Reihe "erfolgreich studieren" erschienen.
Ab 2023 gelten in der EU neue Mindeststandards für die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser – und damit auch in Deutschland. International ist die Wasserwiederverwendung schon länger ein relevantes Thema. Weltweites Bevölkerungswachstum und ein damit einhergehender steigender Wasserbedarf sowie die Folgen des globalen Klimawandels verringern zunehmend die Verfügbarkeit von Süßwasserressourcen. Aufbereitetes Abwasser kann ein wertvoller Ersatz für natürliche Wasserressourcen sein. Der aktuelle DWA-Themenband „Non-Potable Water Reuse – Development, Technologies and International Framework Conditions for Agricultural, Urban and Industrial Uses“ behandelt das breite Spektrum der Wasserwiederverwendung für Nutzungen, bei denen keine Trinkwasserqualität erforderlich ist. Der vorliegende Beitrag bietet einen Überblick über die im Themenband beschriebene Herangehensweise an die Wasserwiederverwendung und die damit verbundenen Herausforderungen.
Prozesswasser aus der Faulschlammentwässerung von kommunalen Kläranlagen stellt eine zusätzliche stoffliche Belastung der Anlage in Form von Stickstoff dar. Die Hauptkläranlage Münster betreibt zur Stickstoffentfernung und -rückgewinnung aus Prozesswasser eine innovative Membrankontaktorenanlage im großtechnischen Maßstab. Im Rahmen dieser Studie werden Auswirkungen auf die Leistung und den Betrieb der Membran sowie die Verwertung des produzierten Düngers untersucht. Erste Ergebnisse zeigen Stickstoffentfernungsleistungen von ca. 85 % und eine regionale Verwertbarkeit des produzierten Düngers.
Dieses Lehrbuch vermittelt Studierenden des Bauwesens volks- und betriebswirtschaftliche Zusammenhänge sowie die Grundlagen der Finanzierung, Investitions- und Liquiditätsplanung im Bauunternehmen.
Ein durchgängiges begleitendes Fallbeispiel aus der Baubranche veranschaulicht in Form von 39 Lernvideos und Erklärvideos den Lehrstoff und erläutert typische Problemstellungen in Bauunternehmen.
The Gaulwerk hydropower plant (HPP) has a design discharge of 3.5 m3/s and generates about 6.5 GWh per year. The HPP has been in operation since 1963 and uses the flow of two alpine streams. The HPP impounds a 300 m long reservoir with a 6.50 m high weir. The storage is completely filled with sediments and is classified as a valuable habitat for fauna and flora. Due to the sedimentation, the area upstream of the reservoir head inundates about two to three times per year during small flood events, leading to complaints from affected landowners and adjacent municipalities. To investigate sustainable solutions, a study of alternatives has been carried out in which three alternatives to im-prove both the sediment and flood situation are being investigated. In addition, the residual flow release will be adjusted and fish facilities realized in all alternatives. The paper will summarize the analysis of the alternatives encompassing the (1)
flood situation, (2) sediment management, (3) reha-bilitation measures of the hydraulic structures and their costs and (4) the environmental impact.
Against the background of the world population growth, accompanied by increasing water demand on the one hand and at least regionally decreasing freshwater resources as a consequence of climate change on the other hand, reclaimed water is increasingly considered as a valuable substitute for natural water resources. DWA has recently published an extensive report covering a variety of aspects to be considered within the scope of non-potable water reuse. This article provides an overview of and excerpts from DWA Topics “Non-Potable Water Reuse – Development, Technologies and International Framework Conditions for Agricultural, Urban and Industrial Uses”.
Membrane contactors are a promising alternative for nitrogen removal and recovery from process water compared
to other physicochemical and biological sidestream treatment processes. Münster wastewater treatment plant (WWTP) is the first municipal WWTP in Germany operating a full-scale membrane contactor
system to improve the nitrogen elimination and recovery efficiency. Factors influencing the operation and membrane performance are investigated in an accompanying research project. Additional operational aspects of the applied membrane modules are investigated in detail using a bench-scale membrane contactor. First results of the full-scale application demonstrate a high nitrogen removal efficiency of >95%.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „Ressourcenplan im Quartier – R2Q“ startete im Frühjahr 2019 ein großer Forschungsverbund aus Hochschulen, wissenschaftlichen Instituten, Praxispartnern und einer Kommune, um die Verwendung der Ressourcen Wasser, Fläche, Baustoffe und Energie in Quartieren zu bilanzieren und zu bewerten, damit ihre effiziente Verwendung im Quartier mit Hilfe neuer rechtlicher Festsetzungen zukünftig gewährleistet werden kann.
Bauatlas NRW: Analyse regionaler Potenziale für die Kreislaufführung von mineralischen Bauabfällen
(2020)
Regionale Verwertungspotentiale für mineralische Bauabfälle im Hoch- und Tiefbau. Digitale Konferenz
(2020)
Field Investigation on Hydroabrasion in High-Speed Sediment-Laden Flows at Sediment Bypass Tunnels
(2020)
Wear due to sediment particles in fluid flows, also termed hydroabrasion’ or simply ‘abrasion’, is an omnipresent issue at hydraulic structures as well as in bedrock rivers. However, interactions between flow field, particle motion, channel topography, material properties and abrasion have rarely been investigated on a prototype scale, leaving many open questions as to their quantitative interrelations. Therefore, we investigated hydroabrasion in a multi‐year field study at two Swiss Sediment Bypass Tunnels (SBTs). Abrasion depths of various invert materials, hydraulics and sediment transport conditions were determined and used to compute the abrasion coefficients kv of different abrasion models for high‐strength concrete and granite. The results reveal that these models are useful to estimate spatially averaged abrasion rates. The kv‐value is about one order of magnitude higher for granite than for high‐strength concrete, hence, using material‐specific abrasion coefficients enhances the prediction accuracy. Three‐dimensional flow structures, i.e., secondary currents occurring both, in the straight and curved sections of the tunnels cause incision channels, while also longitudinally undulating abrasion patterns were observed. Furthermore, hydroabrasion concentrated along joints and protruding edges. The maximum abrasion depths were roughly twice the mean abrasion depths, irrespective of hydraulics, sediment transport
conditions and invert material.
Der Behandlung von Niederschlagsabflüssen aus Trennsystemen kommt zur Zielerreichung eines wirksamen Gewässerschutzes eine wesentliche Rolle zu. Konventionelle, zentrale Anlagen behandeln den Abfluss vor der Einleitung in das Gewässer. Zunehmend an Bedeutung gewonnen haben dezentrale Anlagen, die den Abfluss am Entstehungsort behandeln. Unterschiedlich belastete Oberflächenabflüsse können somit den wasserrechtlichen Anforderungen entsprechend gezielt behandelt werden. Voraussetzung zur Anwendung ist der Nachweis der vergleichbaren Reinigungsleistung zu zentralen Anlagen. In-situ Gütemessungen der Zu- und Ablauffrachten einer Behandlungsanlage ermöglichen eine datenbasierte Bewertung der Anlagenwirksamkeit.
The in-situ performance of large decentralised stormwater treatment systems is investigated by means of continuous turbidity measurements. Turbidity measurements are used as a surrogate to continuously estimate Total Suspended Solid (TSS) concentrations. TSS event loads are calculated at the inlet and outlet of two stormwater treatment systems, which both are installed at the outlet of catchments with high pollution potential. The event-specific performance is defined as ratio between TSS loads of inflow and outflow. Based on measurement data obtained, the overall TSS load retention efficiency is about 32 %.
The stormwater management model SWMM of the US EPA is widely used to analyse, design or optimise urban drainage systems. To perform advanced analysis and visualisations of model data this technical note introduces the R package swmmr. It contains functions to read and write SWMM files, initiate simulations from the R console and to convert SWMM model files to and from GIS data. Additionally, model data can be transformed to produce high quality visualisations. In accordance with SWMM’s open source policy the package can be obtained through github.com or the Comprehensive R Archive Network (CRAN).