Multikriterielle Entscheidungsunterstützung in der risiko-basierten Instandhaltungsplanung am Beispiel der Verkehrswasserbauwerke

Altersstruktur und Zustand der Verkehrswasserbauwerke an den Bundeswasserstraßen machen einen gezielten Einsatz von Ressourcen zwingend notwendig. Die Verkehrswasserbauwerke werden bislang unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Bedeutung für den Schiffsverkehr sowie ihres Zustands bewertet und einer der Prioritätsstufen zugeordnet, sodass die Anzahl der Bauwerke mit hoher Priorität und der Instandhaltungsrückstau beständig steigt. Potenzielle Folgen für die Bevölkerung, die Wirtschaft und die Umwelt durch Funktionsausfall bzw. Bauwerksversagen bleiben in der Entscheidungsfindung bislang weitestgehend unberücksichtigt. Methoden wie bspw. standardisierte Risikobewertungen, Nachrechnungen oder Gutachten liefern präzise Ergebnisse für Einzelbauwerke, sind in der Umsetzung für einen großen Bau-werksbestand allerdings ressourcenintensiv und somit eher hinderlich bei der Beschleunigung von Entscheidungsprozessen. Eine vorausschauende Instandhaltungsplanung unter Berücksichtigung bauwerksspezifischer Risiken und langfristiger Entwicklungen für einen großen Bauwerksbestand gestaltet sich zunehmend komplex. Diese Dissertation stellt ein Planungsinstrument für die Instandhaltung von Verkehrswasserbauwerken vor, welches eine risiko-basierte Bewertung der Priorität in die Instandhaltungsplanung für einen großen Bauwerksbestand integriert sowie aktuelle und zukünftige Ressourcenbedarfe sowie Entwicklungen im Instandhaltungsrückstau quantifiziert. Da aufgrund der Zustandsentwicklungen der Verkehrswasserbauwerke zunehmend mit einem Funktionsausfall bzw. Bauwerksversagen zu rechnen ist, werden für jedes untersuchte Bauwerk mögliche Versagensfolgen für dieses Extremereignis erfasst. Dafür werden Geoinformationsdaten sowie Daten verschiedener statistischer Ämter ausgewertet. Mit einem angepassten hydraulischen Ansatz wird die Höhe einer Schwallwelle nach einem plötzlichen Bauwerksversagen berechnet. Die in der Ex-ante-Schadensanalyse neu ermittelten Daten werden als Kriterien für die risiko-basierte multikriterielle Entscheidungsanalyse herangezogen. Bei der verwendeten Outranking Methode werden die Ergebnisse aus paarweisen Vergleichen zwischen den Bauwerken in Präferenzwerte überführt und mithilfe der Aggregation der Präferenzwerte wird für jedes Bauwerk ein risiko-basierter Prioritätswert ermittelt. Für die Instandhaltungsplanung in Form einer Langzeitprognose werden Alterungsprozesse und Instandhaltungsmaßnahmen modelliert, sodass für jedes Bauwerk bestimmt werden kann, wann das Ende der Nutzungsdauer erreicht wird, welche Instandhaltungsmaßnahme notwendig ist und wie hoch der Investitionsbedarf ist. Da in einem großen Bauwerksbestand immer mehrere Bauwerke zeitgleich das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen, werden Bauwerke mit höheren Prioritätswerten bevorzugt in der Instandhaltungsplanung berücksichtigt. Das Planungsinstrument kann an unterschiedliche Rahmenbedingungen wie die Nutzungsdauer der Bauwerke oder das jährlich verfügbare Budget angepasst werden. In der Szenarioanalyse werden für die unterschiedlichen Instandhaltungspläne langfristige Trends im Bauwerksbestand und die Entwicklung des Instandhaltungsrückstaus aufgezeigt

Chemical composition of the organic matter in neolithic soil material as revealed by CPMAS 13C NMR spectroscopy, polysaccharide analysis, and CuO oxidation

The archaeological site in Murr, Upper Bavaria, was settled throughout the entire Neolithic period, between 5500 and 2700 BC. Various pits and a ditch found in the area are distinct from the surrounding loamy soil because of the dark brown color of their filling materials. Although several artifacts have been discovered, at the present stage of research neither the nature of the filling material nor the function of pits and the ditch are well understood. Thus, the organic matter composition of 30 filling layers from 11 Neolithic pits found in this settlement was investigated and compared with that of a nearby Luvisol profile and two A horizons from contemporary Phaeozems. All samples were subjected to C and N analysis, soil lightness measurements, solid-state 13C CPMAS nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and polysaccharide and lignin analysis. The organic carbon contents are higher in the Neolithic samples than in the Luvisol horizons, but they are generally lower than in the A horizons of contemporary phaeozemic soils developed from loess. The Neolithic samples have a much higher intensity in darkness than do the surrounding Luvisol horizons. The organic carbon content of the Neolithic samples correlates with the lightness value. Solid-state 13C NMR measurements revealed that this correlation is primarily because of their aromatic C content, which is considerably higher in the Neolithic samples than in the contemporary soils. Small polysaccharide amounts and no lignin-derived phenols were found in the Neolithic samples. Thus, the organic material filling the Neolithic pits is significantly different in overall chemical composition from the surrounding soil. It represents a highly altered, highly aromatic material showing no evidence of lignin degradation products and probably deriving from nonsoil origins.Peer reviewe