Eine Anpassung von Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungssystemen im ländlichen Raum kann aufgrund vielfältiger Herausforderungen wie demografischen, siedlungsstrukturellen und klimatischen Veränderungen erforderlich werden. Im Zuge dessen können auch die Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz der bestehenden Systeme gesteigert werden. Das Ziel dieser Arbeit ist die Ableitung von Handlungsempfehlungen zur Unterstützung der notwendigen Anpassungsprozesse der Abwasserentsorgung ländlicher Gemeinden. Dazu werden verschiedene Transformationspfade für Abwassersysteme aufgezeigt und analysiert. In dieser Arbeit wird ein softwaregestütztes Entscheidungs- und Optimierungssystem angewendet und evaluiert, dass optimale Anpassungsmöglichkeiten aufgezeigt. Das gemischt-ganzzahlige lineare Optimierungsmodell berechnet für jede Gemeinde in Abhängigkeit von dem ausgewählten Szenario und vorgegebenen Zielen den optimalen Transformationspfad mit seiner zeitlichen und räumlichen Umsetzung. In den Szenarien werden zukünftige Entwicklungen der Bevölkerung, der Siedlungsstruktur, des Wasserbedarfs, der Kosten technischer Anlagen und des Klimawandels berücksichtigt. Die Zielfunktion bildet sich aus der gewichteten Summe ökonomischer, ökologischer und sozialer Bewertungskriterien. Die beispielhafte Anwendung des Modells erfolgt für zwei repräsentative ländliche Modellkommunen in Rheinland-Pfalz. Durch eine detaillierte Auswertung und Evaluierung von ausgewählten Kombinationen von Szenarien und Bewertungskriterien kann das Spektrum an möglichen Transformationspfaden von der Erhaltung des zentralen Systems bis hin zu dezentralen und ressourcenorientierten Systemen aufgezeigt werden. Sensitivitätsbetrachtungen zeigen, dass die Auswahl und Gewichtung der Bewertungskriterien und die lokalen Randbedingungen der Gemeinde einen größeren Einfluss auf die resultierende Transformationspfade haben als die Auswahl der Szenarien. Der Zustand des Entwässerungssystems wie der Anteil alter Kanäle, ein großer Anteil Mischsystem, große Durchmesser und eine große Kanallänge pro Einwohner sowie eine niedrige Siedlungsdichte fördern dezentrale Strukturen und sind geeignete Voraussetzungen für einen Systemwechsel. Bei der Priorisierung der Ziele Flexibilität, Wasserbilanz und Wasserrecycling wird die Dezentralisierung eines Systems mit Kleinkläranlagen favorisiert. Ein ressourcenorientiertes System mit einer Grau- und Schwarzwassertrennung ist nur zukünftig vorteilhaft, wenn die Ziele Wasserrecycling, Nährstoffrecycling und/oder Energieeffizienz priorisiert werden. Wenn ein Systemwechsel vollzogen werden soll, müssen auch die Auswirkungen auf die Wasserversorgung und Abwasserreinigung untersucht werden. Es kann gezeigt werden, dass bei einer abnehmenden Bevölkerung dezentrale und ressourcenorientierte Systeme im ländlichen Raum eine Alternative darstellen. Zur Begleitung von Transformationsprozessen ist die Verwendung einer adäquaten Methodik zum Aufzeigen von verschiedenen Systemalternativen (z.B. mathematische Optimierung) zielführend.

Der vorliegende Tagungsband erscheint als Band 1 der neuen Schriftenreihe Wasser Infrastruktur Ressourcen, in der die Fachgebiete Siedlungswasserwirtschaft und Ressourceneffiziente Abwasserbehandlung der TU Kaiserslautern künftig ihre wissenschaftlichen Aktivitäten und Ergebnisse gemeinsam publizieren werden. Für den Start dieser Schriftenreihe erscheint die Sammlung der Beiträge zur Gemeinschaftstagung aqua urbanica trifft RegenwasserTage bestens geeignet. Die Fachbeiträge beleuchten mit Regenwasser in urbanen Räumen ein Themenfeld, das seit mehr als 25 Jahren im Fokus der Forschungsaktivitäten des Herausgebers steht und ein zentrales Element der beiden in diesem Jahr zusammengeführten Tagungen seit vielen Jahren darstellt. Die Regenwassertage finden 2018 zum 17. Mal statt. Die aqua urbanica wird seit 2011 von den sechs siedlungswasserwirtschaftlichen Schwesterinstitutionen der eawag-ETH Zürich, der Hochschule für Technik Rapperswil, der TU Graz, der Universität Innsbruck, der Universität Stuttgart und der TU Kaiserslautern in Kooperation mit den nationalen Organisationen DWA, ÖWAV und VSA veranstaltet. Die Gemeinschaftstagung widmet sich dem verantwortungsvollen Umgang mit Regenwasser als zentraler Baustein zur Sicherstellung leistungsfähiger kommunaler Entwässerungssysteme. Mit der Fokussierung auf Regenwasser in urbanen Räumen soll den besonderen Herausforderungen Rechnung getragen werden, die aus dem zukunftsgerechten Umgang mit Regenwasser in Siedlungsgebieten erwachsen. Die kommunale Überflutungsvorsorge als Starkregenrisikomanagement, der Schutz der Gewässer vor Belastungen aus Regenwetterabflüssen und der Erhalt des lokalen Wasserhaushalts erfordern eine interdisziplinäre, kooperative Bearbeitung. Sie müssen mit ihren Zielkonflikten auch im Lichte großer Ungewissheiten zukünftiger Entwicklungen bearbeitet werden. Das gilt in besonderem Maße für die in den letzten Jahren beobachtete Häufung extremer Niederschlagsereignisse als mögliche Folge des Klimawandels. Zur Sicherstellung des durch die EN 752 europaweit vorgegebenen Überflutungsschutzes in urbanen Räumen braucht es ein leistungsfähiges Entwässerungssystem, das von mehreren Generationen geschaffen wurde und das es auch weiterhin zu erhalten und zu optimieren gilt. Die genannten Anliegen sind gleichermaßen Themen mit hoher Wertigkeit sowohl bei den umwelt- und kommunalpolitisch Verantwortlichen als auch in der öffentlichen Wahrnehmung. In Verbindung mit den Anforderungen der EU-Wasserrahmenrichtlinie und dem dort verankerten Verschlechterungsverbot für den Zustand der Gewässer gilt es, die oberirdischen Gewässer und das Grundwasser soweit möglich vor Stoffeinträgen durch Regenwetterabflüsse zu schützen. Nach Möglichkeit sollte nur noch nicht behandlungsbedürftiges oder entsprechend vorgereinigtes Regenwasser eingeleitet bzw. zur Versickerung gebracht werden. Dafür kommen innerhalb der bisher eher zentral ausgerichteten Entwässerungskonzepte zunehmend auch intelligente dezentrale und möglichst naturnahe Maßnahmen zum Einsatz. Das sich daraus ergebende Spannungsfeld soll im Rahmen der Tagung möglichst breit betrachtet und diskutiert werden. Mit den Themenschwerpunkten • Ansätze für ein zukunftsfähiges Starkregenrisikomanagement • Lösungsansätze für eine wassersensible Stadtentwicklung • Bewertung der Gewässerbelastungen durch Regenwetterabflüsse • Methoden und Anlagen der Regenwasserbehandlung bietet die Gemeinschaftstagung aqua urbanica trifft RegenwasserTage interessierten Teilnehmern aus Behörden, Kommunen und Verbänden, Hochschulen und Ingenieurbüros einen Überblick über die aktuellen Entwicklungen und den derzeitigen Stand im Umgang mit Regenwasser. Dabei werden Herausforderungen für die moderne Siedlungsentwässerung aufgegriffen und Erfahrungen aus geplanten und realisierten Projekten vorgestellt und diskutiert. Damit soll auch der Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis gefördert und verstärkt werden.

Die Zusammenarbeit von Menschen in Projekten ist geprägt von ihren persönlichen Erfahrungen und Interessen im jeweiligen Umfeld. Dieses Umfeld − nennen wir es hier „System“ − hat wiederum eigene Interessen und befindet sich in einem erweiterten Umfeld. Dieses Systemumfeld kann bis zum Erreichen des Universums ausgedehnt werden. Die Notwendigkeit in großen Bauvorhaben, mit der Komplexität umgehen zu können, setzt die Kenntnisse der Zusammenhänge und den Willen zum systemorientierten Handeln voraus. In einem Bauprojekt ist eine endliche Menge von handelnden Personen mit ihren jeweiligen Rollen, Aufgaben und Abhängigkeiten in den sie umgebenden Systemen (Organisationen) vorhanden. Im Wesentlichen werden die Hauptfunktionen in Projekten durch Bauherr, Planer und der ausführenden Firma dargestellt. Eine besondere Rolle kommt hier dem Bauherrn bzw. seinen Erfüllungsgehilfen im Projektmanagement zu. Projektmanager haben als einzige die Chance, von Anfang bis Ende den gesamten Projektlebenszyklus zu erleben. Als Teil ihrer Aufgaben kümmern sie sich um die Zieldefinitionen für Organisation, Qualitäten und Quantitäten, Termine, Kosten und rechtliche Rahmenbedingungen und steuern die durch die Bauherren beauftragten Planer und ausführenden Firmen. Die heute bei großen Bauvorhaben vorkommenden „fungierenden Bauherren“ und die „öffentlichen Bauherren“ bestehen aus Bauherrenorganisationen mit einer Vielzahl von Akteuren. Hieraus erwächst die Notwendigkeit, die zahlreichen Beteiligten mit ihren verschiedenen Organisationen in Bezug auf die verschieden gelagerte Interessenlage zu koordinieren und zielorientiert zu führen. Durch die notwendige Integration der weiteren Systemkreise von Planern und ausführenden Firmen entstehen neue, zusätzliche Steuerungsaufgaben, und die Komplexität des Projektes steigt in Dimensionen, die ohne systemorientierten Ansatz nur schwer zu durchschauen und somit kaum noch zu bewältigen ist. Zur Klärung der Fragen, welche Gestalt die Komplexität in großen Bauvorhaben annehmen und wie ein Projektmanager mit diesen Herausforderungen umgehen kann, zielte die Arbeit auf die Erforschung der Grundlagen von Komplexität und die Analyse ihrer Auswirkungen auf das Bauprojektmanagement. Das entstandene Modell basiert auf zwölf charakterisierenden Eigenschaften komplexer adaptiver Systeme und bildet hieraus fünf Merkmale für den systemischen Aufbau und Ablauf von Bauvorhaben. Berücksichtigt wird, wie die Elemente und Teilsysteme zueinander stehen, und obwohl sie unterschiedliche Charakteristika bzw. Zustände aufweisen können, dennoch ein gemeinsames Verhalten erzeugen und eine Identität zum Umfeld herausbilden können. Hierzu sind neben Struktur und Veränderungen in einem komplexen System auch die Wahrnehmungen und das Verhalten der Beteiligten sowie die Umwelt eines Projektes maßgebend. Im Rahmen einer Expertenbefragung mit vierzig standardisierten Interviews, die mit Vertretern der drei Systemkreise Bauherr, Planer und ausführende Firma geführt wurden, konnte im ersten Schritt das Wissen über Komplexität und die Zusammenhänge zum Baumanagement herausgearbeitet werden. Diese Erkenntnisse wurden ergänzt um die Analyse verschiedener Bewertungsschemata und auf dieser Basis zehn Indikatoren herausgebildet, die sich in fünf Subsystemen eines Bauvorhabens darstellen. Jeder Indikator wurde in Bezug auf die fünf Merkmale der Komplexität in Bauvorhaben untersucht, und Teilaspekte wurden zur Bewertung herangezogen. Es erfolgt eine relative Bewertung mit einer Einstufung von 1 bis 5 (sehr geringe bis sehr hohe Komplexität). Das Modell liefert im Ergebnis Komplexitätsgrade der einzelnen Indikatoren, der Merkmale und letztlich des gesamten Bauvorhabens. Eine anwendungsorientierte Fallstudie mit anschließenden Optimierungsansätzen und darauf aufbauenden Präventionsvorschlägen verifizieren den Modellansatz. In der vorliegenden Arbeit konnte dargestellt werden, wie die unzureichende Wahrnehmung von Komplexität im Bereich des Projektmanagements, gerade zu Beginn eines Projektes, die Steuerung eines Projektes erschweren und Störungen im Projekt zur Folge haben. Das Ergebnis kann das Projektmanagement bei der Erfüllung seiner komplexen Aufgaben unterstützen und Entscheidungshilfen zur Prävention leisten. Die Modellierung erfolgt unter dem Bewusstsein, dass die getroffene Auswahl den Stand der Forschung darstellt, ohne jedoch einen Anspruch auf Vollständigkeit oder Unveränderlichkeit zu erheben. Weiteren Forschungsvorhaben im Aufgabenfeld des Projektmanagements können die beschriebenen Ansätze dienlich sein, um ergänzende Ansätze zu einem besseren Umgang mit Baumaßnahmen zu finden.

Die kollaborative Mobilität, unter der sinngemäß das Teilen von Mobilitätsangeboten („Nutzen statt Besitzen“) mit Unterstützung durch Location-Based-Services verstanden wird, stellt den theoretischen Überbau dieser Arbeit dar. Hierunter fallen auch bereits bekannte Mobilitätskonzepte, z. B. Fahrgemeinschaften, Mitfahrerparkplätze und Carsharing. Der Begriff Location-Based-Services umfasst zeit-räumliche Dienstleistungen auf Basis der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Die Berufspendler mit Wohnort in ländlichen Räumen sind mit zunehmenden Mobilitätsproblemen, z. B. steigenden Mobilitätskosten und einem zunehmend unattraktiveren ÖPNV-Angebot konfrontiert. Gleichwohl sind soziale und berufliche Gründe sowie der Besitz von Immobilien die größten Hemmnisse, den Wohn- oder Arbeitsort zu wechseln. Die Koordination solcher Berufspendler stellt wegen des Wunsches nach Flexibilität und den zeitlich-räumlichen Gegebenheiten eine große Herausforderung dar. Mit der Verbreitung von Smartphones, dem einhergehenden Mobilitätswandel im Sinne der kollaborativen Mobilität und den hiermit verknüpften Entwicklungen der Sharing-Economy liegen mithilfe von Location-Based-Services technische Rahmenbedingungen vor, mit denen auch eine spontane Koordination von Fahrgemeinschaften möglich ist („Fahrgemeinschaftsbörsen der dritten Generation“). In der vorliegenden Arbeit werden daher die Potenziale und Ansatzpunkte für eine kollaborative Alltagsmobilität der PKW-Pendler am Beispiel von Mitfahrerparkplätzen, Fahrgemeinschaften und Location-Based-Services sowie die Wirkung der betrachteten Beispiele untersucht (Ziele). Zur Eingrenzung werden als Untersuchungsgruppe die täglichen, berufsbedingten Autopendler im Bundesland Rheinland-Pfalz, das stark ländlich geprägt ist, herangezogen. Hierzu werden Datengrundlagen zur Abschätzung eines Fahrgemeinschaftspotenzials der täglichen Autopendler in Rheinland-Pfalz geschaffen, ein zugehöriges Analysewerkzeug auf Basis einer GIS-Datenbank entwickelt und angewendet sowie eine Wirkungsanalyse von Mitfahrerparkplätzen und Location-Based-Services durchgeführt. Dazu werden auch eigene empirische Grundlagen mithilfe einer Internet-Befragung zur Exploration des Themenfeldes Pendlerverkehr sowie durch Pendlerinterviews und Verkehrsmengenerhebungen auf ausgewählten Mitfahrerparkplätzen in Rheinland-Pfalz erarbeitet. Hiermit wird erstmals die Wirkung von Mitfahrerparkplätzen seit ihrer Einführung in Rheinland-Pfalz untersucht. Im Mittel weisen Mitfahrerparkplätze einen Einzugsbereich von rund 10 km auf, im Median von rund 7,4 km. Fahrgemeinschaften, die Mitfahrerparkplätze in Rheinland-Pfalz benutzen, umfassen im Mittel 3,15 Personen je PKW. Mitfahrerparkplätze und Fahrgemeinschaften werden bei langen Arbeitswegen im Bereich von 50 km (für den einfachen Weg) überdurchschnittlich genutzt. Dabei liegen die Mitfahrerparkplätze in der Regel innerhalb des ersten Fünftels der einfachen Fahrtstrecke.

Die Klebetechnologie spielt heutzutage eine sehr bedeutende Rolle bei der Realisierung von Werkstoffverbunden unterschiedlichster Art. Hierbei sind die mechanischen und strukturellen Eigenschaften der Klebverbunde unter Einsatzbedingungen bemerkenswert. Diese Merkmale werden erheblich durch die Art der Klebstoffbestandteile und ihre Wechselwirkung beeinflusst. In dieser Arbeit kommen unterschiedliche Test-Verfahren zum Einsatz, um die mechanischen und strukturellen Eigenschaften von gefüllten Klebstoffen zu untersuchen. Als Basiswerkstoff werden Klebstoffe auf Epoxid- und Polyurethan-System verwendet. Zur Untersuchung des Einflusses der inneren Oberflächen von Füllstoffen auf die oben genannten Eigenschaften finden zwei Gruppen von Füllstoffen auf Calciumcarbonat- und Kieselerde-Basis Verwendung. Die Bewertung der Bruchflächen erfolgt durch die Digital-Mikroskopische-Analyse und Raster-Elektronen-Mikroskopie (REM). Die aus den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die mechanischen und strukturellen Kennwerte des Polymer-Metall-Verbundes, insbesondere des Elastizitätsmoduls, der Zugfestigkeit, des mittleren und maximalen Schälwiderstands sowie der Bruchzähigkeit durch die Wechselwirkung zwischen den inneren Oberflächen der verwendeten Füllstoffe und der Polymermatrix erheblich beeinflusst werden können.