Ecohydraulics includes the role of physical processes such as hydraulics, sediment transport, and geomorphology in ecological systems. In recent decades, a number of numerical models were developed for simulating hydraulic, hydromorphological, and ecological processes. There are very few model systems existing which could simulta-neously simulate hydromorphodynamic processes, habitat quality distributions, and population status. Therefore, this research work aims to develop an ecohydraulic model system which combines advanced numerical methods and ecological theories to explore the dynamics and interplay between fluvial processes in rivers and the quality of physical habitat for fish and their density distribution. The main objective of this study is to develop fish habitat suitability and fish popula-tion models as well as to incorporate these models into a hydromorphodynamic soft-ware. The fish habitat suitability models assess habitat quality based on abiotic pa-rameters, namely flow velocity, depth, substrate, and temperature (if relevant), all of which are derived from the 2D hydromorphodynamic numerical model system TE-LEMAC. The relationships between these parameters and habitat features are repre-sented as habitat suitability curves. Four different methods are used to combine these curves into global indices of habitat quality. The quality of habitat can therefore be predicted for a given stretch of river under certain flow conditions. Two different sim-ulation models of population dynamics of fish are developed. The first model is con-verted from a logistic population concept, where model parameters are related to the time-dependent fish habitat conditions (e.g. weighted usable areas and overall suita-bility index). The second model is based on an age structured model concept with numbers as the only state vector. Age-specific fecundities and survival rates depend on the habitat qualities defined. The hydromorphodynamic, habitat, and population models are linked together in one model system. The practical applicability of the developed system to ecohydraulics modelling was explored through three case studies and compared with as well as validated using available observed data. On the basis of the calculated results, the model system is proven to be efficient in describing population dynamics of the European grayling (Thymallus thymallus. L.) in the Aare River in Switzerland. Satisfactory predictions of the long-term population evolution of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), brown trout (Salmo trutta) and flannelmouth sucker (Catostomus latipinnis) in the Colorado River in the United States were obtained. Furthermore, the effects of the Da-Wei Power Plant in the Jiao-Mu River in China on the schizothorax (Schizothorax) and schizothorax (Racoma) fish species were investigated. The efficiency of fish stocking strategies was evaluated and optimal fish stocking numbers were also pro-posed. The developed ecohydraulic model system provided very promising results, which highlighted the fundamental role of the temporal variability of hydromorpho-logical parameters in structuring populations of fish species. Simulating population trends in anticipation of any changes in water management mode, using the software developed in this study can provide decision-makers with useful information to opti-mise their management measures.     «

Ecohydraulics includes the role of physical processes such as hydraulics, sediment transport, and geomorphology in ecological systems. In recent decades, a number of numerical models were developed for simulating hydraulic, hydromorphological, and ecological processes. There are very few model systems existing which could simulta-neously simulate hydromorphodynamic processes, habitat quality distributions, and population status. Therefore, this research work aims to develop an ecohydraulic model...     »

Ökohydraulik als transdisziplinäre Forschungsdisziplin beschäftigt sich mit den Interaktionen zwischen Hydraulik und Ökosystem, indem hydraulische und ökologische Systembeschreibungen miteinander verknüpft werden. In den vergangenen Jahrzehnten wurde eine Vielzahl von numerischen Modellen zur Beschreibung von hydraulischen, hydromorphologischen und ökologischen Prozessen entwickelt. Jedoch existieren kaum Systeme, die die hydromorphologischen Prozesse mit Habitateignungsverteilung oder einem Populationsbestand koppeln. Daher ist es notwendig die ökohydraulischen Modellierungsansätze zu verbessern, um aus der Verknüpfung von hydraulischen Modellen und ökologischen Modellierungsansätzen auf die Dynamik und das Zusammenspiel zwischen fluvialen Prozessen und der Fischhabitatqualität zu schließen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Entwicklung zweier Modelle. Eines zur Erfassung der Fischhabitateignung und ein weiteres zur Beschreibung der Fischpopulation. Zudem wurden beide Modelle in ein bestehendes hydrodynamisches Simulationsmodell integriert. Das Modell zur Erfassung der Fischhabitateignung gibt Auskunft über die Habitatqualität, dies erfolgt auf Basis abiotischer Parameter wie der Fließgeschwindigkeit, Fließtiefe und Sohlsubstratbeschaffenheit. Die hydromorphologischen Ergebnisse wurden mittels TELEMAC-2D gewonnen. Der funktionale Zusammenhang der hydromorphologischen Parameter und der Habitateigenschaften lässt sich durch Habitateignungskurven beschreiben. Im Rahmen der Untersuchungen wurden vier unterschiedliche Kombinationsmethodiken für die Gewinnung eines globalen Habitatqualitätsindex getestet. So lässt sich für einen gegebenen Flussabschnitt mit klar definierten Strömungsbedingungen die Habitatqualität bestimmen. Des Weiteren wurden zwei Simulationsmodelle zur Beschreibung Populationsentwicklung entwickelt. Das erste Modell leitet sich von einem logitischen Populationsmodell ab. Bei diesem Modell werden zeitabhängige Fischhabitatbedingungen (z. B. gewichtete nutzbare Fläche und Geamteignungsindex) an die Modellparameter gekoppelt. Das zweite Modell basiert auf einem Altersstrukturmodellkonzept mit Nummern als einzigem Zustandsvektor. Die altersspezifischen Fruchtbarkeits- und Überleberaten hängen von der jeweiligen Habitatqualität ab. Das hydromorphologische Model, Fischhabitats-, und Fischpopulationsmodel sind in ein Gesamtmodellsystem eingebettet worden. Die praktische Anwendung erfolgte anhand dreier Fallstudien. Dies ermöglichte die entwickelten ökohydraulischen Modellierungsansätze untereinander zu vergleichen und anhand der erhobenen Messdaten zu validieren. Die erste Fallstudie beschäftigt sich mit der Beschreibung der Äschenpopulation im Fluss Aare in der Schweiz. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die entwickelten Modelle in der Lage sind eine Beschreibung der Populationsdynamik der europäischen Äsche (Thymallus thymallus. L) zu liefern. Im zweiten Anwendungsfall, der die Langzeitauswirkungen auf Populationsentwicklung infolge flussbaulichen Maßnahmen am Colorado (US) untersucht, konnten für die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss), die Bachforelle (Salmo trutta) und den Lappenmaul-Saugkarpfen (Catostomus latipinnis) zufriedenstellende Prognosen erstellt werden. Der dritte Anwendungsfall gelegen am Jiao-Mu in Da-Wei (China) beschäftigt sich mit dem Einfluss des Kraftwerks auf die Spezies der schizothorax (Schizothorax) und der schizothorax (Racoma). Die geplanten Fischbesatzmaßnahmen wurden auf ihre Wirksamkeit hin untersucht und optimiert, um die optimale Anzahl an Besatzfischen zu bestimmen. Das entwickelte ökohydraulische Modellierungssystem liefert vielversprechende Ergebnisse, allen voran wird der Einfluss der zeitlich variablen hydromorphologischen Parameter auf die Fischpopulationsstruktur deutlich. Die simulierten Populationsentwicklungstendenzen reagieren auf jegliche Veränderungen in der Wasserbewirtschaftung. Entscheidungsträger können auf diese Weise mit hilfreichen Informationen versorgt werden, um eine optimale Lösung erarbeiten zu können.     «

Ökohydraulik als transdisziplinäre Forschungsdisziplin beschäftigt sich mit den Interaktionen zwischen Hydraulik und Ökosystem, indem hydraulische und ökologische Systembeschreibungen miteinander verknüpft werden. In den vergangenen Jahrzehnten wurde eine Vielzahl von numerischen Modellen zur Beschreibung von hydraulischen, hydromorphologischen und ökologischen Prozessen entwickelt. Jedoch existieren kaum Systeme, die die hydromorphologischen Prozesse mit Habitateignungsverteilung oder einem Pop...     »