Die Dissertation behandelt die Entwicklung von Methoden, um die Nachhaltigkeit der Bewirtschaftung von Wasserressourcen und deren Nutzung in einem alpinen Umfeld – sowohl heute als in Zukunft – zu testen, und dies im breiterem Kontext vom integrierten Wasserressourcenmanagement (IWRM). Diese Methoden situieren sich innerhalb eines Workflows, welcher die Struktur dieser Arbeit formt. Sie bieten die Möglichkeit zur Analyse einer räumlich und zeitlich differenzierten Wasserbilanz zwischen verfügbaren Wasserressourcen und verschiedenen Wasserbedarfsträgern im alpinen Kontext. Als Endresultat ergibt dies die Erstellung 1) einer Wasserbilanzierungskarte und 2) einer Wasserversorgungssystemvulnerabilitätskarte, welche kombiniert mit alpinen Naturgefahren eine Risikokarte ergibt. Um richtige Entscheidungen zwischen verschiedenen Aktionen auf der Einzugsgebietsebene machen zu können, müssen Entscheidungsträger die richtigen Tools zur Verfügung haben. Damit können derzeitige und zukünftige verfügbare Wasserressourcen, Wasserbedarf und resultierende Wasserdefizite und -überschüsse evaluiert und vorhersagt werden. Der Workflow wurde für das Pilotgebiet Kitzbühel in den Österreichischen Alpen entwickelt und getestet, welches 19 Gemeinden in 4 Einzugsgebieten beinhaltet. Er zielt aber auf eine Anwendbarkeit in den verschiedensten Gebirgsregionen der Welt.

In der Siedlungsentwässerung unterstützen numerische Simulationsmodelle Planung und Betrieb von Infrastruktureinrichtungen wie beispielsweise von Kanalisationssystemen, Kläranlagen, Infiltrations anlagen oder Regenwasserbehandlungsanlagen. Sie sind dabei ein geeignetes Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung wie umfangreiche Investitionsmittel am besten eingesetzt werden können. Alleine in Österreich wurden im Durchschnitt der Jahre 1993 bis 2000 jährlich ca. 780 Mio in die Abwasserentsorgung investiert.In dieser Dissertation werden unterschiedliche Quellen von Unsicherheiten (Unsicherheiten in den Eingangsdaten, in den Kalibrierungsdaten und in der Modellstruktur) und deren Einfluss auf die Ergebnisse unterschiedlicher Modelle analysiert. Weiters werden unterschiedliche Verfahren zur Analyse von Modellunsicherheiten aus verwandten Bereichen dargestellt und gezeigt, wie diese auf Anwendungen der Siedlungsentwässerung übertragen werden können. Der Fokus liegt dabei auf Bayesschen Methoden und deren numerische Lösung mittels Markov Ketten Monte Carlo Simulation.Es kann gezeigt werden, dass die Verfügbarkeit der Kalibrierungsdaten (räumliche Auflösung und Länge der Datenreihe) die Güte der Modellergebnisse deutlich beeinflusst. Bei zu geringer Datendichte kann ein scheinbar kalibriertes Modell seine Fähigkeit, außerhalb des Kalibrierungszeitraumes zutreffende Prognosen zu machen, völlig verlieren. Dies hängt stark mit Unsicherheiten in den Eingangsdaten hervorgerufen durch die räumliche Regenverteilung zusammen.Abschließend wird an den Beispielen der Kanalsysteme von Innsbruck und Linz (beide Österreich) gezeigt, wie Modelle der Siedlungsentwässerung kalibriert und verwendet werden, um die Erfordernisse für die Leistungsfähigkeit von Kanälen (ÖWAV Regelblatt 11) und Mischwasserbehandlung (ÖWAV Regelblatt 19) nachzuweisen.

Der Schwerpunkt dieser Dissertation ist die numerische Simulation anaerober Faulprozesse in landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Zu diesem Zweck wurde das allgemein anerkannte Anaerobic Digestion Model No.1 (ADM1) zusammen mit einer entsprechenden Simulationssoftware verwendet. Durch die Anwendung des ADM1 konnten mit entsprechenden Modifikationen und Anpassungen des Modells verschiedene Aspekte untersucht und simuliert werden. Den Kern dieser Arbeit bilden fünf wissenschaftliche Aufsätze (Papers), in denen die Ergebnisse dieser Untersuchungen zusammengefasst sind.

Das Recht der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung ist ein Konglomerat aus öffentlichrechtlichen und zivilrechtlichen Normen. Diese Gemengenlage von öffentlichem und privatem Recht ist in gewisser Weise ein Wesensmerkmal des Rechts der Daseinsvorsorge in Österreich. Diese Gemengenlage macht eine präziserechtswissenschaftliche Aufbereitung schwierig. Diese Schwierigkeit wird noch dadurch verstärkt, dass es sich beim Recht der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung um eine Summe von Normen unterschiedlicher Rechtsqualität handelt. Neben Gesetzen und Verordnungen kommen zahlreiche (technische) „Normen“ hinzu, die zum Teil rechtlich nur schwer erfassbar sind, in der Praxis aber, nicht zuletzt unterstützt durch die Judikatur des OGH – eine große faktische Bedeutung haben.Im Folgenden soll versucht werden, eine Übersicht für Praktiker zu erstellen, die weniger auf rechtsdogmatische Details, als vielmehr auf Probleme der Rechtsanwendung konzentriert ist. Die vorliegende Studie will einen Überblick über die rechtlichen Strukturen und Probleme geben. Da die Errichtung und Instanthaltung von Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsanlagen sehr situations- und damit einzelfallbezogen ist, kann eine rechtswissenschaftliche Darstellung auch nicht alle Probleme, die sich in der Praxis ergeben aufgreifen. Das juristische Regelwerk ist sehr komplex und detailliert. Eine Darstellung aller Details dieses Rechtsbereichs würde zum einen den Rahmen dieser Darstellung sprengen, wäre zum anderen aber für den juristischen Laien auch verwirrend. Daher soll hier nur ein Überblick über die wichtigsten rechtlichen Institutionen und Verfahren gegeben werden, wobei versucht wird, den roten Faden sichtbar zu behalten.

Ausgehend von einer Variation der Geometrie einer asymmetrischen Düse im Wasserschloss einer Hochdruckwasserkraftanlage wird mit Hilfe von 3D-numerischen Berechnungen der Einfluss auf die beiden richtungsabhängigen Verlustbeiwerte des Drosselorgans untersucht. Die daraus gewonnenen Hypothesen dienen als Grundlage für ein Bemessungskonzept, welches die zukünftige Wahl der Geometrie erleichtern und eine entsprechende Optimierung beschleunigen soll. Zusätzlich wird durch den direkten Vergleich der 3D-numerischen Verfahren (ANSYS-CFX Version 13) mit dem physikalischen Modellversuch (Maßstab 1:25) im Zuge eines Validierungsexperiments das Vertrauen in die numerischen Methoden gestärkt.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Möglichkeit, die erosionsbedingte Sanierung von alpinen und voralpinen kiesführenden Flussstrecken mit energetischer Nutzung zu kombinieren. Dabei ist eine Symbiose aus Sohlstabilisierung, ökologischer Aufwertung und Wasserkraftnutzung möglich. Das dafür entwickelte Wasserkraftwerkskonzept trägt den Namen Fließgewässerkraftwerk. Die Grundidee des Fließgewässerkraftwerkes liegt in der energetischen Nutzung einer Flussstrecke unter Erhaltung des Fließgewässercharakters, der neben anderen Faktoren durch die Fließgeschwindigkeitund die Dynamik der Wasserspiegellagen gekennzeichnet ist. Durch eine optimierte Anordnung von bewährten wasserbaulichen Bauteilen und durch entsprechende betriebliche Maßnahmen können die Erhaltung des Fließgewässercharakters und die Sohlstabilisierung erreicht und mit einerenergetischen Nutzung in Einklang gebracht werden.