Fachbereich Bauingenieurwesen
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Spatio-temporal measurements of turbulent free surface flows remain challenging with in situ point methods. This study explores the application of an inexpensive depth-sensing RGB-D camera, the Intel® RealSense™ D455, to capture detailed water surface measurements of a highly turbulent, self-aerated flow in the case of a stepped spillway. Ambient lighting conditions and various sensor settings, including configurations and parameters affecting data capture and quality, were assessed. A free surface profile was extracted from the 3D measurements and compared against phase detection conductivity probe (PDCP) and ultrasonic sensor (USS) measurements. Measurements in the non-aerated region were influenced by water transparency and a lack of detectable surface features, with flow depths consistently smaller than USS measurements (up to 32.5% less). Measurements in the clear water region also resulted in a “no data” region with holes in the depth map due to shiny reflections. In the aerated flow region, the camera effectively detected the dynamic water surface, with mean surface profiles close to characteristic depths measured with PDCP and within one standard deviation of the mean USS flow depths. The flow depths were within 10% of the USS depths and corresponded to depths with 80–90% air concentration levels obtained with the PDCP. Additionally, the depth camera successfully captured temporal fluctuations, allowing for the calculation of time-averaged entrapped air concentration profiles and dimensionless interface frequency distributions. This facilitated a direct comparison with PDCP and USS sensors, demonstrating that this camera sensor is a practical and cost-effective option for detecting free surfaces of high velocity, aerated, and dynamic flows in a stepped chute.
Ziel der Bundesregierung ist es, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2030 um mindestens 55 % im Vergleich zum Jahr 1990 zu reduzieren. Um dieses Ziel zu erreichen, muss auch der Verkehrssektor einen wesentlichen Beitrag leisten. Das Radfahren als moderne und nachhaltige Mobilitätsform ist dabei ein wichtiger Bestandteil der angestrebten Mobilitätswende. Für die Steigerung der Attraktivität des Fahrradfahrens sind nicht nur der Aus- und Neubau der Radinfrastruktur von Bedeutung. Auch die dauerhafte Bereitstellung sicherer Radwege in einem guten baulichen Zustand ist unerlässlich. Voraussetzung dafür ist eine reproduzierbare Zustandserfassung und -bewertung der bestehenden Radverkehrsinfrastruktur als Basis für die effiziente Durchführung von baulichen Erhaltungsmaßnahmen. Grundlagen dafür werden im aktuell laufenden Forschungsprojekt „Erfassung und Bewertung des baulichen Zustandes von städtischen Radverkehrsanlagen“ erarbeitet, das im Forschungsprogramm Stadtverkehr (FoPS) vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert wird. Auf Basis bautechnischer Begutachtungen wurden relevante Zustandsmerkmale zusammengestellt, die eine Bewertung des baulichen Zustandes von Radwegen, der Verkehrssicherheit und des Fahrkomforts ermöglichen. Die Ergebnisse fanden Eingang in die Entwicklung einer geeigneten Erfassungstechnik und den Aufbau eines Messfahrzeuges, das im September 2023 erstmals in verschiedenen Städten und Gemeinden zum Einsatz kam.
In recent years, the importance of the bicycle for everyday mobility has increased significantly in Germany. In order to increase the attractiveness of cycle traffic, the provision of safe cycle paths in a good structural condition is necessary in addition to the expansion and new construction of cycling infrastructure. Against this background, the Federal Ministry of Digital and Transport has been funding the research project “Recording and Assessment of the Structural Condition of Urban Cycle Paths” since September 2021. In cooperation with Schniering GmbH and the engineering office Feiler und Hänsel GbR, the University of Applied Sciences Aachen is working on the development of a suitable measurement and assessment procedure. The methods used so far in Germany to record and assess the condition of cycle paths are very much based on the established methods for road condition monitoring and assessment. However, the damage characteristics on cycle paths as well as their effects on road safety aspects, riding comfort and structural value preservation can only be compared with roads to a somewhat limited extent. For this reason, extensive structural assessments of cycle paths were carried out in the research project and a damage catalogue was developed for the recording and assessment of the condition of urban cycle paths. The relevant types of damage are assigned to the following characteristics groups: unevenness, rolling resistance, substance characteristics and vegetation. Based on the results, requirements for the measurement technology and its accuracy could be defined. The conceptual design of a measuring vehicle by the project partner Schniering GmbH will be completed this year and its use tested on various urban cycle paths.
In most municipal wastewater treatment plants (MWWTPs) that employ activated sludge systems for nitrogen (N) removal, aeration accounts for approximately 50–60 % of all electricity consumption. Deammonifikation (DEA) is well-recognized as an energy–efficient technology although its mainstream implementation is still questionable. The aim of the presented work was to determine the operational window of various deammonifying sludges (S1–S7) in NRW from side of MWWTPs with respect to the operational factors temperature (8–50 °C), pHvalue (3.5–10.5), and COD/N ratio (0.5–6). Efficiencies up to 3 mg N L⁻¹h⁻¹were achievable even below 15 °C except for S6. All of the sludges except S6 achieved an elimination rate of more than 2.08–16 mg N L⁻¹ h⁻¹ in the main stream pH range (7–8). At a COD/N ratio > 1.5, the metabolism of DEA was disturbed. Although N/DN was suspected to have occurred at higher COD/N ratio, no increase in elimination rate was observed for most of the sludges. All the sludges fulfilled the minimum requirement of N-elimination rate (2.08 mg N L⁻¹h⁻¹ ), which leads to a comparable reactor volume to conventional WWTP. A large-scale implementation of a main stream DEA in full stream cannot yet be recommended on the basis of these results but semi-technical trials.
Im November 2011 wurde vom Rat der Landeshauptstadt Düsseldorf ein Konzept beschlossen, das neben dem hier beschrieben Sanierungskonzept auch betriebliche Maßnahmen umfasst und nun dem Stadtentwässerungsbetrieb als Grundlage für weiteres Handeln dient. Die Entwicklung und Begründung dieses Konzepts, beginnend mit einem Vorläufer aus dem Jahr 1986, werden beschrieben. Ziel ist es, die Substanz der Düsseldorfer Kanalisation langfristig zu erhalten bei Akzeptanz durch die Bevölkerung. Der Netzzustand in Düsseldorf hebt sich positiv vom Bundesdurchschnitt ab.
Die bauliche Substanz eines Kanalnetzes ist eine wichtige Kenngröße zur mittelfristigen Planungsunterstützung und zur Entwicklung von Sanierungsstrategien. Verschiedene Ansätze zur Substanzklassifizierung wurden bereits in der Vergangenheit entwickelt. Es existiert bisher aber noch kein allgemeingültiger Standard. In diesem Artikel werden die Ergebnisse des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundvorhabens „Entwicklung eines Standards zur Bewertung und Klassifizierung der baulichen Substanz von Kanalisationen“ (SubKanS) vorgestellt. Ausgehend von den Anforderungen und Erwartungen der Netzbetreiber an eine solche Klassifizierung wird die Abnutzung einer Haltung auf Basis von Einzelzuständen nach Schadensart und -ausprägung mit unterschiedlicher Gewichtung ermittelt und eine Substanzklasse zugeordnet. Die Kalibrierung der Modellparameter und Zuordnungsregeln erfolgte auf Basis von Experteneinschätzungen und statistischen Auswertungen von ca. 100 000 Haltungen.
Die Länge des bundesdeutschen Kanalnetzes betrug 2016 gemäß einer Umfrage der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) 594.334 Kilometer (Berger et al., 2020). Der spezifische Wiederbeschaffungswert des Kanalnetzes wird in diesen Untersuchungen mit 1.794 Euro/Meter angegeben. Bezogen auf die Ge samtlänge des bundesdeutschen Kanalnetzes ergibt sich somit eine Größenordnung von 1,1 Billionen Euro allein als Wieder beschaf fungswert für die Abwasserkanäle. Wird die Altersverteilung im Kanalnetz betrachtet, so sind rund 33 % der Kanäle älter als 50 Jahre, 15 % älter als 75 Jahre und 8 % sogar älter als 100 Jahre. Insgesamt besteht ein kurz bis mittelfristiger Sanierungsbedarf auf etwa einem Fünftel der Gesamtlänge des öf fentlichen Kanalnetzes (Berger et al., 2020). Hinzu kommt, dass eine fortschreitende Alterung von Abwassersystemen zu beobachten ist und damit die Anpassung der Investitionen zum Werterhalt der Ab wasseranlagen und zur Sicherstellung ihrer Funktionalität notwendig sein wird
