Holdings: Analyse und Evaluierung der praktischen Anwendung von topo-bathymetrischen LiDAR Daten in alpinen Gewässern

Analyse und Evaluierung der praktischen Anwendung von topo-bathymetrischen LiDAR Daten in alpinen Gewässern: Identifizierung morphologischer Strukturen; Erkenntnisse aus der numerischen Strömungs- und Geschiebetransportsimulation

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Bibliographic Details
Main Author:	Baumgartner, Katharina 1981- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Innsbruck innsbruck university press [2021]
Edition:	1. Auflage
Series:	Series Forum Umwelttechnik und Wasserbau vol. 29
Subjects:	Geländemodellierung Gewässer Flussmorphologie Hydrologie Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	U, 321 Seiten Illustrationen 22 cm
ISBN:	9783991060338

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG ......................................................................................................... E KURZFASSUNG ......................................................................................................... G ABSTRACT ............................................................................................................... I SYMBOL UND ABKUERZUNGSVERZEICHNIS .............................................................. K 1 EINLEITUNG 1 1.1 VORBEMERKUNG ......................................................................................... 1 1.2 MOTIVATION ................................................................................................ 2 1.3 GLIEDERUNG UND AUFBAU DER DISSERTATION .............................................. 5 2 GRUNDLAGEN 7 2.1 ALLGEMEINES ................................................................................................ 7 2.2 DATENERFASSUNG DES GEWAESSERBETTES MIT EINER HETEROGENEN STRUKTURENVIELFALT ...................................................................................... 8 2.2.1 GEWAESSERVERMESSUNG .................................................................... 8 2.2.2 TECHNIK DER AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE (ALB) ................. 9 2.2.3 UEBERSICHT GAENGIGER ALB-SENSOREN .............................................. 12 2.2.4 GRENZEN DER ALB-TECHNIK FUER ALPINE FLIESSGEWAESSER MIT KOMPLEXEN STRUKTUREN ................................................................. 14 2.3 FORSCHUNGSERFAHRUNG UND THEMATISCHE ABGRENZUNG ............................ 15 2.4 2D-NUMERISCHE MODELLIERUNG ................................................................. 19 2.4.1 ALLGEMEINES ................................................................................... 19 2.4.2 HYDRAULIK ...................................................................................... 19 2.4.3 FLIESSWIDERSTAND ............................................................................. 22 2.4.4 TURBULENZMODELL .......................................................................... 23 2.4.5 NUMERISCHE LOESUNGSVERFAHREN .................................................... 24 2.4.5.1 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG ........................................ 24 2.4.5.2 ZEITLICHE DISKRETISIERUNG .............................................. 26 INHALTSVERZEICHNIS 2.4.6 GESCHIEBETRANSPORT ........................................................................ 29 2.4.6.1 ALLGEMEINES ..................................................................... 29 2.4.6.2 GESCHIEBETRANSPORTFORMEL NACH MEYER-PETER UND MUELLER .............................................................................. 31 2.4.6.3 GESCHIEBETRANSPORTFORMEL NACH MPM/HUNZIKER . . 34 2.5 GEWAESSERMORPHOLOGIE UND -OEKOLOGIE ......................................................... 41 3 UNTERSUCHUNGSGEBIET MAREITERBACH 47 3.1 ALLGEMEIN .................................................................................................... 47 3.2 CHARAKTERISTIK DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES ............................................ 49 3.3 DATENAUFNAHME AN DER MAREIT .................................................................. 54 3.3.1 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRISCHE AUFNAHME ............................ 54 3.3.2 FELDARBEITEN - MAREITERBACH ........................................................ 56 4 DATENGRUNDLAGE UND BEDEUTUNG FUER DIE MODELLANWENDUNG 59 4.1 ALLGEMEINES ................................................................................................. 59 4.2 KONZEPT UND METHODEN ........................................................................... 62 4.2.1 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE (ALB) ......................................... 62 4.2.1.1 ROHPUNKTWOLKE ZUR ANWENDBAREN PUNKTWOLKE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET MAREITERBACH ............................ 62 4.2.1.2 ALB-DATENQUALITAET ...................................................... 66 4.2.1.3 REFRAKTIONSKORREKTUR ...................................................... 68 4.2.2 SOHLMATERIAL ................................................................................. 72 4.2.2.1 DATENERHEBUNGSMETHODEN ............................................ 74 4.2.2.2 LINIENZAHLANALYSE UND AUSWERTUNG ............................. 74 4.2.2.3 SIEBANALYSE (VOLUMENPROBE) UND AUSWERTUNG .... 77 4.2.3 WAHL DER KORNKLASSEN .................................................................. 77 4.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN DER ALB-DATEN ............................................ 79 4.3.1 ERGEBNIS DER KLASSIFIZIERTEN ALB-PUNKTWOLKE ......................... 79 4.3.2 EVALUIERUNG DER ALB-DATENQUALITAET MIT AUSGEPRAEGTER FLUSSMORPHOLOGIE ........................................................................... 80 4.3.3 EVALUIERUNG DER REFRAKTIONSKORREKTUR ...................................... 82 4.4 ERGEBNISSE UND ANALYSEN DES SOHLMATERIALS ......................................... 85 4.4.1 UEBERSICHT ........................................................................................ 85 4.4.2 ERGEBNIS DER KORNVERTEILUNGEN .................................................. 86 4.4.3 VARIABILITAET DER KORNVERTEILUNGEN ............................................... 87 4.4.4 WAHL DER KORNKLASSEN .................................................................. 90 R INHALTSVERZEICHNIS 4.5 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION ....................................................... 93 5 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE IN DER NUMERISCHEN STROEMUNGSMODELLIERUNG 97 5.1 ALLGEMEINES ................................................................................................ 97 5.2 KONZEPT UND METHODEN ............................................................................. 101 5.2.1 NUMERISCHE STROEMUNGSMODELLIERUNG - HYDRO_AS-2D .... 101 5.2.2 ERSTELLUNG VON BERECHNUNGSNETZEN .............................................. 103 5.2.3 UNTERSUCHTE ABFLUSSSZENARIEN ....................................................... 108 5.2.4 METHODE DER KALIBRIERUNG ............................................................. 109 5.2.5 VALIDIERUNG ...................................................................................... 111 5.2.6 METHODIK DER AUSWERTUNG ............................................................. 111 5.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN IN DER NUMERISCHEN STROEMUNGSMODELLIERUNG 115 5.3.1 EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER RAUHEITSZONENVERTEILUNGEN AUF DIE NUMERISCHE STROEMUNGSMODELLIERUNG MIT FLAECHIGEM WASSERSPIEGEL ................................................................................... 115 5.3.1.1 EINHEITLICHE RAUHEITSZONEN ........................................... 115 5.3.1.2 VERSCHIEDENE RAUHEITSZONEN ....................................... 120 5.3.2 AUSWIRKUNGEN UNTERSCHIEDLICHER NETZTOPOLOGIEN IN MORPHOLOGISCH STRUKTURIERTEN FLIESSGEWAESSERN ........................... 123 5.3.3 ALB VERSUS QUERPROFILVERMESSUNG .............................................. 127 5.3.4 HYDRAULISCHE KALIBRIERUNG DER STROEMUNGSSITUATION .................. 129 5.3.5 VALIDIERUNG DER ERGEBNISSE .......................................................... 133 5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION .......................................................... 135 6 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE IN DER NUMERISCHEN GESCHIEBETRANSPORTMODELLIERUNG 141 6.1 ALLGEMEINES .................................................................................................. 141 6.2 KONZEPT UND METHODEN ............................................................................. 145 6.2.1 GRUNDPRINZIPIEN DER FORMVERLUSTE .............................................. 145 6.2.2 ABSCHAETZUNG MORPHODYNAMISCHER UMLAGERUNGEN ..................... 148 6.2.3 GESCHIEBETRANSPORTMODELL - HYDRO_FT-2D ........................... 149 6.2.4 GESCHIEBEHYDRAULISCHER MODELLIERUNGSANSATZ .............................. 155 6.2.4.1 VORGEHENSWEISE BEI DER NUMERISCHEN GESCHIEBETRANSPORTMODELLIERUNG ................................. 155 6.2.4.2 MODELLGRUNDLAGEN .......................................................... 157 S INHALTSVERZEICHNIS 6.2.4.3 BERECHNUNGSNETZ FUER DIE GESCHIEBEHYDRAULISCHE MODELLIERUNG .................................................................... 157 6.2.4.4 BERECHNUNGSPARAMETER, ANFANGS UND RANDBEDINGUNGEN ........................................................... 159 6.2.4.5 PARAMETERANALYSE ........................................................... 168 6.2.5 AUSWERTEMETHODE FUER DIE GESCHIEBETRANSPORTMODELLIERUNG . . 171 6.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN .......................................................................... 173 6.3.1 ERGEBNIS MORPHODYNAMISCHER UMLAGERUNG .................................. 173 6.3.2 KORNGROESSENVERTEILUNG IN DER GEWAESSERSOHLE ............................... 180 6.3.3 HYDRO UND SEDIGRAPHEN ................................................................. 183 6.3.4 RAUHEITSPARAMETRISIERUNG .............................................................. 186 6.3.5 ERGEBNIS DER NUMERISCHEN GESCHIEBETRANSPORTMODELLIERUNG . 188 6.3.5.1 ERGEBNIS DER KALIBRIERUNG - GESCHIEBEHYDRAULISCHER MODELLIERUNGSANSATZ ........................................................ 188 6.3.5.2 EINFLUSSANALYSE DER MODELLSPEZIFISCHEN PARAMETER . . 205 6.3.5.3 EINFLUSSANALYSE DER GE WAESSER SPEZIFISCHEN PARAMETER 209 6.3.6 EINFLUSS DER GEOMETRISCHEN GENAUIGKEIT AUF DIE GESCHIEBEMODELLIERUNG .................................................................... 214 6.3.7 UNSICHERHEITEN IN DER GESCHIEBETRANSPORTMODELLIERUNG VON ALPINEN FLIESSGEWAESSERN MIT ALB-DATEN ..................................... 218 6.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION ........................................................... 221 7 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE - GEWAESSERMORPHOLOGISCHE STRUKTUREN 229 7.1 ALLGEMEINES ................................................................................................... 229 7.2 KONZEPT UND METHODEN ............................................................................. 232 7.2.1 BESCHREIBUNG VON FLIESSGEWAESSERLEBENSRAEUMEN ........................... 232 7.2.2 BESTIMMUNG VON FLUVIALEN UND NON-FLUVIALEN GEWAESSERSTRUKTUREN ....................................................................... 232 7.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN .......................................................................... 236 7.3.1 FLIESSGEWAESSER LEBENSRAUM .............................................................. 236 7.3.2 FLUVIALE UND NON-FLUVIALE GEWAESSERSTRUKTUREN ........................... 237 7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION ........................................................... 262 8 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 269 8.1 UEBERBLICK ...................................................................................................... 269 8.2 ZUSAMMENFASSENDE SCHLUSSFOLGERUNGEN .................................................... 270 T INHALTSVERZEICHNIS 8.3 AUSBLICK ........................................... .......................................................... 279 LITERATURVERZEICHNIS 283 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 309 TABELLENVERZEICHNIS 319
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG . E KURZFASSUNG . G ABSTRACT . I SYMBOL UND ABKUERZUNGSVERZEICHNIS . K 1 EINLEITUNG 1 1.1 VORBEMERKUNG . 1 1.2 MOTIVATION . 2 1.3 GLIEDERUNG UND AUFBAU DER DISSERTATION . 5 2 GRUNDLAGEN 7 2.1 ALLGEMEINES . 7 2.2 DATENERFASSUNG DES GEWAESSERBETTES MIT EINER HETEROGENEN STRUKTURENVIELFALT . 8 2.2.1 GEWAESSERVERMESSUNG . 8 2.2.2 TECHNIK DER AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE (ALB) . 9 2.2.3 UEBERSICHT GAENGIGER ALB-SENSOREN . 12 2.2.4 GRENZEN DER ALB-TECHNIK FUER ALPINE FLIESSGEWAESSER MIT KOMPLEXEN STRUKTUREN . 14 2.3 FORSCHUNGSERFAHRUNG UND THEMATISCHE ABGRENZUNG . 15 2.4 2D-NUMERISCHE MODELLIERUNG . 19 2.4.1 ALLGEMEINES . 19 2.4.2 HYDRAULIK . 19 2.4.3 FLIESSWIDERSTAND . 22 2.4.4 TURBULENZMODELL . 23 2.4.5 NUMERISCHE LOESUNGSVERFAHREN . 24 2.4.5.1 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG . 24 2.4.5.2 ZEITLICHE DISKRETISIERUNG . 26 INHALTSVERZEICHNIS 2.4.6 GESCHIEBETRANSPORT . 29 2.4.6.1 ALLGEMEINES . 29 2.4.6.2 GESCHIEBETRANSPORTFORMEL NACH MEYER-PETER UND MUELLER . 31 2.4.6.3 GESCHIEBETRANSPORTFORMEL NACH MPM/HUNZIKER . . 34 2.5 GEWAESSERMORPHOLOGIE UND -OEKOLOGIE . 41 3 UNTERSUCHUNGSGEBIET MAREITERBACH 47 3.1 ALLGEMEIN . 47 3.2 CHARAKTERISTIK DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES . 49 3.3 DATENAUFNAHME AN DER MAREIT . 54 3.3.1 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRISCHE AUFNAHME . 54 3.3.2 FELDARBEITEN - MAREITERBACH . 56 4 DATENGRUNDLAGE UND BEDEUTUNG FUER DIE MODELLANWENDUNG 59 4.1 ALLGEMEINES . 59 4.2 KONZEPT UND METHODEN . 62 4.2.1 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE (ALB) . 62 4.2.1.1 ROHPUNKTWOLKE ZUR ANWENDBAREN PUNKTWOLKE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET MAREITERBACH . 62 4.2.1.2 ALB-DATENQUALITAET . 66 4.2.1.3 REFRAKTIONSKORREKTUR . 68 4.2.2 SOHLMATERIAL . 72 4.2.2.1 DATENERHEBUNGSMETHODEN . 74 4.2.2.2 LINIENZAHLANALYSE UND AUSWERTUNG . 74 4.2.2.3 SIEBANALYSE (VOLUMENPROBE) UND AUSWERTUNG . 77 4.2.3 WAHL DER KORNKLASSEN . 77 4.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN DER ALB-DATEN . 79 4.3.1 ERGEBNIS DER KLASSIFIZIERTEN ALB-PUNKTWOLKE . 79 4.3.2 EVALUIERUNG DER ALB-DATENQUALITAET MIT AUSGEPRAEGTER FLUSSMORPHOLOGIE . 80 4.3.3 EVALUIERUNG DER REFRAKTIONSKORREKTUR . 82 4.4 ERGEBNISSE UND ANALYSEN DES SOHLMATERIALS . 85 4.4.1 UEBERSICHT . 85 4.4.2 ERGEBNIS DER KORNVERTEILUNGEN . 86 4.4.3 VARIABILITAET DER KORNVERTEILUNGEN . 87 4.4.4 WAHL DER KORNKLASSEN . 90 R INHALTSVERZEICHNIS 4.5 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION . 93 5 AIRBORNE LIDAR BATHYMETRIE IN DER NUMERISCHEN STROEMUNGSMODELLIERUNG 97 5.1 ALLGEMEINES . 97 5.2 KONZEPT UND METHODEN . 101 5.2.1 NUMERISCHE STROEMUNGSMODELLIERUNG - 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GEWAESSERMORPHOLOGISCHE STRUKTUREN 229 7.1 ALLGEMEINES . 229 7.2 KONZEPT UND METHODEN . 232 7.2.1 BESCHREIBUNG VON FLIESSGEWAESSERLEBENSRAEUMEN . 232 7.2.2 BESTIMMUNG VON FLUVIALEN UND NON-FLUVIALEN GEWAESSERSTRUKTUREN . 232 7.3 ERGEBNISSE UND ANALYSEN . 236 7.3.1 FLIESSGEWAESSER LEBENSRAUM . 236 7.3.2 FLUVIALE UND NON-FLUVIALE GEWAESSERSTRUKTUREN . 237 7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION . 262 8 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 269 8.1 UEBERBLICK . 269 8.2 ZUSAMMENFASSENDE SCHLUSSFOLGERUNGEN . 270 T INHALTSVERZEICHNIS 8.3 AUSBLICK . . 279 LITERATURVERZEICHNIS 283 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 309 TABELLENVERZEICHNIS 319
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