02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Application of a non-parametric classification scheme to catchment hydrology(2008) He, Yi; Bárdossy, András (Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil.)Classification has been considered a fundamental step towards improved catchment hydrology science. Catchments classification has been traditionally carried out via Linnaeus-type cluster analysis, mainly represented by hierarchical approaches and methods based on partitioning of hydrological data set. This paper proposes a new scheme where the classification procedure is based on similarity interpreted as distances between catchments. The similarity or distance is defined under the following premises: 1. similar catchments behave similarly; 2. similarity can be described with catchments' characteristics; and 3. hydrological models are able to capture catchments' similarity. If many sets of model parameters lead to similar model performance for two catchments, they are considered as similar catchments. To implement the proposed scheme, two procedures, namely multidimensional scaling (MDS) and local variance reduction (LVR), are undertaken to construct a configuration of n catchments' characteristics in Euclidean space using information about similar performance between the catchments. The MDS is used to determine the appropriate dimension of the Euclidean space and the LVR is used to obtain the transformation matrix and the coordinates in the transformed Euclidean space. This scheme avoids the idea of parametric regression-based regionalization approaches where a regression function is pre-defined between model parameters and catchment descriptors. In the aforementioned approach, the function that is selected is usually subjective and arbitrary and one can also argue that a priori function is neither able to represent the highly complex hydrological processes nor consider the interdependences amongst model parameters. The proposed scheme is initially tested with a research version of the HBV-IWS model on a number of catchments within the Rhine Basin. Additionally a modified Xinanjiang model is applied to the same catchments to check if the assumption of invariant catchment similarity holds true. Invariant catchment similarity here assumes the catchments genuinely carry their similarities independent of the model used for simulation. This test is also a backstop measure to determine if the models under consideration are capturing the underlying simplified hydrological processes in a rational manner. The scheme will be extended to regional calibration of rainfall runoff models as well as regional drought or flood studies once similarity within catchments has been established. The proposed scheme will eventually contribute to the PUB (Predictions in Ungauged Basins) initiative.Item Open Access Modellierung von Parkraumnachfrage und Parkraummanagement-Maßnahmen in einem makroskopischen Verkehrsmodell(2005) Böhnke, Britta; Kühne, Reinhart (Prof. Dr. rer. nat.)Auf Basis eines makroskopischen Verkehrsmodells wird ein Ansatz zur Abbildung der Wirkungen aus Parkraumnachfrage und Parkraummanagement-Maßnahmen entwickelt. Die Abbildung der Wirkungen erfolgt auf Ebene des Modellierungsschritts Umlegung, der durch das Wirkungsmodell Parken erweitert wird. Im Wirkungsmodell Parken werden Widerstände aus Parkraumkapazität, Parkgebühr, Parkhöchstdauer sowie Sonderparkberechtigungen bestimmt. Diese Widerstände beeinflussen in der Umlegungsrechnung die Verteilung der Fahrzeuge auf das Parkraumangebot sowohl je Fahrtzweck als auch in Abhängigkeit von der Zeit. Zur Abbildung zielnaher Verlagerungen der Parkraumnachfrage wird das Parkraumangebot nicht auf Ebene der Verkehrszellen, sondern auf Ebene der neu eingeführten Netzelemente Parkknoten und Parkstrecken abgebildet. Parkknoten fassen räumlich nah beieinander liegende Stellplätze zusammen, die von Art und Bewirtschaftung des Stellplatzangebots vergleichbar sind. Parkstrekken dienen der Abbildung der Widerstände aus Parkraumnachfrage und Parkraummanagement-Maßnahmen als Zugangswiderstand zum Parkknoten im Netzmodell bzw. in der Umlegungsrechnung. Die Wirkungsweise dieses Ansatzes wird ausführlich anhand zweier Beispiele demonstriert und diskutiert. Der vorgestellte Ansatz ist geeignet, die Wirkungen aus Parkraumnachfrage und Parkraummanagement-Maßnahmen in einem Verkehrsmodell für verkehrs- und stadtplanerische Aufgaben abzubilden.Item Open Access Parallele Numerische Simulation instationärer Probleme mit adaptiven Methoden auf unstrukturierten Gittern(2001) Lang, Stefan; Helmig, Rainer (Prof. Dr. Ing.)Ziel dieser Arbeit ist die Numerische Simulation von partiellen Differentialgleichungen mit den aktuellen Methoden: Mehrgitterverfahren, lokale Gitteradaption und Parallelität. Besonders Aspekte des Softwareengineerings und der Implementierung werden im Detail betrachtet. Diese Methoden werden durch paralleles I/0 und parallele Graphik zu einer skalierbaren Toolkette erweitert. Anhand von drei Gleichungstypen: Dichtegetriebene Grundwasserströmung, Zweiphasen-Strömung und Elastoplastizität wird die Leistungsfähigkeit der realisierten Simulationsplattform untersucht. Beispielsweise konnte bei einer Simulation auf 512 Prozessoren eine Beschleungiung von mehr als 300 erzielt werden.Item Open Access Numerical investigations of the role of hysteresis in heterogeneous two-phase flow systems(2008) Papafotiou, Alexandros; Helmig, Rainer (Prof. Dr.-Ing.)Various groundwater applications often involve the flow of two immiscible fluids in heterogeneous porous media. In problems that involve the assessment of travel times of hazardous substances in the unsaturated zone or monitoring and predicting the fate of groundwater contaminations, efficient tools and approaches need to be developed to achieve accurate predictions of two-phase flow behavior in heterogeneous porous media. However, this is not an easy task, as heterogeneities -observed on different spatial scales- have a strong influence on the distribution of the fluid phases and therefore form a significant source of uncertainty. Moreover, the prediction of two-phase flow in heterogeneous porous media becomes complicated through alternating drainage and imbibition conditions taking place in the complex heterogeneous pore structure that lead to hysteresis effects in the capillary pressure-saturation relationship. Numerical simulations are widely used to predict hysteretic two-phase flow in heterogeneous porous media in lab or field applications. This approach, however, demands good knowledge on the hydraulic properties of the materials that form the heterogeneous structures involved in the application. Traditionally, the hydraulic properties and the hysteretic behavior of porous media are empirically determined on the local scale with lab experiments conducted on material samples. On the other hand, alternative methods suggest the direct determination of hydraulic properties, including hysteretic capillary pressure-saturation relationships, from a pore-scale consideration. This is done using available information on the pore structure of a material. Nevertheless, it remains unclear how accurate predictions can be in problems of hysteretic two-phase flow in porous media, even when advanced state-of-the-art methods are used on different scales for the determination of the hydraulic properties. The first part of this thesis deals with the implementation of two hysteresis concepts in a numerical model for the simulation of two-phase flow in heterogeneous porous media. Special attention is given on the combination of the hysteresis concepts with a capillary interface condition for the treatment of material interfaces and the approximation of saturation discontinuities due to heterogeneities. This provides an efficient and consistent approach for the prediction of hysteretic two-phase flow in heterogeneous porous media. In the second part, predictions made with the numerical implementations of the hysteresis concepts are compared to measurements from a 1-D monitored transient experiment, that involves successive alternating drainage and imbibition conditions. Conclusions related to the importance of hysteresis and the possibilities of the applied hysteresis concepts are drawn. Furthermore, the comparative study presents remarks on the beneficial combination of different approaches -from the modeling and the experimental viewpoint- that lead to reliable predictions on hysteretic two-phase flow. The last part of this work focuses on predictions of hysteretic two-phase flow made with hydraulic properties determined on different spatial scales. In this case, numerical simulations of drainage and imbibition are compared to experimental measurements in a 3-D heterogeneous structure. The hydraulic properties that are used as input for the numerical simulations are determined with two approaches: -On the local scale with multistep outflow/inflow experiments. -On the pore scale with advanced image analysis and lattice Boltzmann flow simulations in mapped sand geometries. The comparative study in this case reveals the possibilities for predictions of hysteretic two-phase flow made with hydraulic properties determined on different scales (local and pore scale), indicates sensitivities in such hydraulic properties, reveals the significant influence of material interfaces in heterogeneous structures and finally detects the apparent temporal- and spatial-scale dependency of non-wetting phase trapping effects during imbibition processes. Conclusions related to the observed hysteresis are drawn, considering the assumptions and the conceptual differences involved in the different approaches. Finally the comparison between simulations and experiment triggers a discussion on the potentials of our modeling approaches in the case of heterogeneous structures, shows how one needs to approach applications of hysteretic two-phase flow in heterogeneous porous media and what aspects must be taken into account when dealing with different scales.Item Open Access Tragverhalten und Bemessung von Befestigungen unter beliebiger Querbelastung in ungerissenem Beton(2005) Hofmann, Jan E.; Eligehausen, Rolf (Prof. Dr.-Ing.)In der vorliegenden Arbeit wurde das Tragverhalten von Verbunddübeln unter beliebiger Querbelastung anhand theoretischer, numerischer und experimenteller Untersuchungen untersucht. Die Ergebnisse beschränken sich dabei auf Verankerungen ohne Rückhängebewehrung im ungerissenen Beton. In Abschnitt 2 wurden zunächst die bisherigen Untersuchungen verschiedener Autoren zusammengefasst und das CC-Verfahren für die Bemessung querbelasteter Verankerungen vorgestellt. Ergänzend hierzu wurden Versuche am Bauteilrand und in der Bauteilecke durchgeführt, bei denen ein Versagen infolge Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite auftrat. Die Ergebnisse zeigen, dass das CC Verfahren auch für diese Fälle angewandt werden kann, wenn die zentrische Zugtragfähigkeit am Bauteilrand und in der Bauteilecke entsprechend abgemindert wird. Die bisherigen Versuche wurden anschließend in Abschnitt 3 in einer Datenbank zusammengefasst und ausgewertet und den vorhandenen Forschungsbedarf abzugrenzen. In Abschnitt 4 wurde ein auf der linear elastischen Bruchmechanik, der elastischen Bettung und der Theorie der Querpressung basierendes Berechnungsmodell für Befestigungen unter Querlast entwickelt. Mit diesem Modell ist es möglich die Bruchlast, die theoretische Erstrisslast, den Rissverlauf sowie eine idealisierte Last-Verschiebungskurve für die Versagensart Betonkantenbruch zu bestimmen. Hierfür sind jedoch unterschiedliche ebene Rissprobleme zu lösen für die in der Literatur nur bedingt Lösungen angegeben sind. Um die zugehörigen Spannungsintensitätsfaktoren dieser ebenen Rissprobleme zu ermitteln wurden diese mit Hilfe numerischer Berechnungen und der COD-Methode bestimmt. Für eine ausführliche Parameterstudie wurde das entwickelte bruchmechanische Modell in einem Programm umgesetzt, so dass für die Berechnung einer Verankerung nur die Eingabe der wichtigsten Randbedingungen erforderlich ist. Um das in Abschnitt 4 entwickelte bruchmechanische Modell für beliebige Anwendungsfälle zu verifizieren wurden numerische (Abschnitt 5) und experimentelle (Abschnitt 6) Untersuchungen mit Einzel- und Gruppenverankerung am Bauteilrand und in der Bauteilecke durchgeführt. In der Regel wurden sowohl die Rissbilder als auch die Bruchlasten brauchbar durch das bruchmechanische Modell erfasst, wenn die Verankerungen infolge Betonkantenbruch versagten. Die wichtigsten Ergebnisse der bruchmechanischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen sind im folgenden zusammengefasst: - Der Einfluss des Durchmessers und der Verankerungstiefe nimmt mit zunehmendem Randabstand ab. - Die Bruchlasten steigen an, wenn der Lasteinleitungsbereich eingespannt ausgebildet wird. Dieser Einfluss ist von der Dübelsteifigkeit abhängig und für größer werdende Verhältnisse hef / dnom geringer. - Der Einfluss der Bauteilecke und des Achsabstandes s2 wird durch das CC Verfahren brauchbar erfasst. - Wird für die Tragfähigkeit einer Dübelgruppe die doppelte Betonkantenbruchlast der vorderen Dübelreihe angenommen, muss diese für Verhältnisse s1/c1 < 0,75 abgemindert werden, da die Last hauptsächlich über die hinteren Dübel abgetragen wird. In den numerischen Berechnungen ist für Verankerungen mit s1/c1 < 0,7 daher am vorderen Dübel kein Riss sichtbar. - Bei Verankerungen mit hintereinander liegenden Dübeln und Lochspiel wird die Bruchlast des hinteren durch die Rissbildung des vorderen Dübels beeinflusst. Für Verhältnisse s1/c1 > 2,0 entspricht die Gruppentragfähigkeit der Betonkantenbruchlast der hinteren Dübelreihe. Für Verhältnisse s1/c1 < 2,0 muss die Tragfähigkeit der hinteren Dübel linear abgemindert werden, bis die Bruchlast der vorderen Dübel erreicht wird. - Der Einfluss der Bauteildicke wird durch das CC-Verfahren leicht überschätzt. - Für parallel zum Rand belastete Verankerungen hängt die Bruchlast stark von der zu erwartenden Pressung vor den Bolzen und dem Verhältnis von Spaltkraft zu Zugkraft ab. Die theoretischen und experimentellen Untersuchungen zeigen, dass diese hauptsächlich vom Durchmesser, dem Randabstand und der Betondruckfestigkeit abhängt. - Versuche mit Verbunddübeln, die entgegen den Rand belastet werden zeigen, dass diese stets infolge Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite versagen. - Die Ergebnisse zu Verankerungen unter Torsionsbelastung zeigen, dass die Bruchlast des senkrecht zum Rand belastet Ankers nicht durch den entgegen den Rand belasteten Anker beeinflusst wird, auch wenn dieser deutlich höher Lasten aufnimmt. - Der Bruchrisswinkel einer Verankerung ist vom Randabstand, dem Dübeldurchmesser sowie den Achs- und Eckabständen abhängig. Für große Durchmesser und kleine Randabstände wird dieser flacher ebenso wie für kleine Achs- und Eckabstände. - Bei Verankerungen mit hintereinander angeordneten Dübeln ist für kleine Verhältnisse s1 /c1 der Rissverlauf am vorderen Dübel steiler (40° bis 60°) als der einer entsprechenden Einzelverankerung (30° bis 40°).Item Open Access Beitrag zur experimentellen Bestimmung der Wartezeitfunktion bei Leistungsuntersuchungen im spurgeführten Verkehr(2009) Schmidt, Christine; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Die Eisenbahnbetriebswissenschaft befasst sich unter anderem damit, den Zusammenhang zwischen Auslastung einer Infrastruktur und Betriebsqualität zu beschreiben und daraus Empfehlungen für eine optimale Auslastung abzuleiten. Zwei sehr übliche Ansätze in der Eisenbahnbetriebswissenschaft sind die Simulation und die analytischen Methoden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren weiterentwickelt, mit dem zwischen beiden Ansätzen eine Brücke geschlagen wird: Mit Hilfe von Simulationen wird eine funktionale Beziehung zwischen Auslastung und Wartezeiten hergestellt - die Wartezeitfunktion. Aus der Wartezeitfunktion wird anschließend der optimale Leistungsbereich bestimmt wie ihn [Hertel 1992] beschreibt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Bestimmung der Wartezeitfunktion. Es werden für die einzelnen Arbeitsschritte jeweils verschiedene Algorithmen vorgestellt, an Fallbeispielen getestet und daraus Empfehlungen für ein verbessertes Verfahren abgeleitet. Dieses Verfahren zeichnet sich durch zwei Vorteile aus: Zum einen wird durch Automatisierung einiger manuell sehr aufwändiger Schritte der Arbeitsaufwand stark gesenkt, zum anderen lassen sich nun – je nach Struktur des untersuchten Teilnetzes – sehr viel besser abgesicherte Ergebnisse erzielen. Die wichtigsten Verbesserungen sind die Folgenden: - Zur Bestimmung der maximalen Leistungsfähigkeit wird ein neuer Ansatz entwickelt, der auch für Teilnetze anwendbar ist. Er basiert darauf, bestimmte Indikatoren über einen weiten Auslastungsbereich hinweg zu beobachten. Im Bereich der maximalen Leistungsfähigkeit tritt ein charakteristisches Verhalten des jeweiligen Indikators auf. Besonders geeignet ist der Indikator "Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsbelastung". - Die Fahrpläne sollten mit dem hier vorgestellten Algorithmus "Zufällige Fahrpläne" verdichtet werden. Dieser arbeitet mit einem Parameter (der Zeitscheibe), mit dem ein Bezug zum Variationskoeffizienten der Ankunftsverteilungen und damit der "Ordnung" des Betriebsprogramms hergestellt werden kann. Planmäßige Wartezeiten sollten bei der Fahrplanverdichtung grundsätzlich vermieden werden. - Das bisher verwendete Approximationsverfahren wird durch ein anderes Verfahren ersetzt (hier "logarithmische Approximation" genannt), das durchweg geeigneter ist und plausiblere Ergebnisse liefert. Damit hat das Verfahren zur Leistungsuntersuchung nach Hertel einen entscheidenden Schritt in Richtung Praxistauglichkeit vollzogen. Darüber hinaus werden in dieser Arbeit einige Ansätze für zukünftige Entwicklungen aufgezeigt.Item Open Access Behavior and testing of fastenings to concrete for use in seismic applications(2006) Hoehler, Matthew Stanton; Eligehausen, Rolf (Prof. Dr.-Ing.)This dissertation investigates the behavior in concrete of cast-in and post-installed fastenings under earthquake conditions and provides background for the development of seismic qualification methods and performance assessment criteria for fasteners. Chapters 1 and 2 define the problem and provide the context for the research. Chapter 3 puts existing literature related to the behavior and testing of fasteners under earthquake conditions into a cohesive framework. This chapter also reviews and summarizes normative standards for the design and testing of fasteners for seismic applications. Chapter 4 investigates the conditions to which fasteners may be subjected during an earthquake so that realistic boundary conditions for testing can be established. It is shown that fasteners used to connect structural and nonstructural elements to a reinforced concrete structure experience both crack cycling and load cycling at dynamic rates during an earthquake. Based on theoretical considerations and numerical studies, this chapter establishes typical values for crack widths and the number of crack opening and closing cycles during an earthquake for use in fastener qualification tests. Cumulative damage based cycle counting methods are used to develop tension and shear load cycling time-histories for fasteners. Chapters 5, 6 and 7 present and discuss the results of experimental investigations of fastener behavior under seismic conditions. Chapter 5 deals with fastener performance in wide cycled cracks when full crack closure occurs, i.e. when the cracks are pressed closed as could occur during a moment reversal in a member. This chapter describes in detail the load-displacement response of various fastener failure modes during extreme crack cycling. Chapter 6 presents results from tests with pulsating tension loads. Tests with cast-in headed bolts are used to develop an equation to predict head slip during tension load cycling. Tests with post-installed fasteners investigate the performance of various load-transfer mechanisms during tension cycling at near-ultimate load. Chapter 7 focuses on the behavior of fasteners under high (earthquake relevant) loading rates. Under certain conditions some fasteners can exhibit a lower ultimate capacity at high loading rate than at quasi-static loading rate or may undergo a change in failure mode. Chapter 8 demonstrates that some existing design guidelines have an insufficient margin of safety to avoid brittle fastener failure. This chapter also shows that the deformation capacity of anchors designed for ductile steel failure can be controlled using the margin of safety between steel failure and brittle failure. Finally, Chapter 9 makes recommendations to improve qualification testing methods and assessment criteria for fasteners used for earthquake applications.Item Open Access Strategien zur numerischen Modellierung transienter Impaktvorgänge bei nichtlinearem Materialverhalten(2004) Erhart, Tobias; Ramm, Ekkehard (Prof. Dr.-Ing.)Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Spezialfall der Festkörpermechanik, bei dem Strukturen kurzzeitig einer hoch konzentrierten Belastung ausgesetzt sind. Derartige transiente Impaktvorgänge treten in der zivilen und militärischen Schutztechnik, der dynamischen Bodenverdichtung, dem Fahrzeugcrash oder der Befestigungs- und Abbautechnik auf und sind durch unterschiedliche Nichtlinearitäten wie z.B. große Deformationen und Verzerrungen, stark nichtlineares Materialverhalten, reibungsbehafteten Kontak zwischen mehreren Körpern und Ausbreitung von Spannungswellen gekennzeichnet. Ziel dieser Arbeit ist es, ein stimmiges Gesamtkonzept zur numerischen Simulation solch hochdynamischer Prozesse zu entwickeln, mit dem eine realitätsnahe quantitative Beschreibung der komplexen physikalischen Abläufe möglich ist. Die Bereitstellung und Zusammenführung unterschiedlicher Verfahren aus den Bereichen Adaptivität, Konstitutivmodelle, Elementtechnologie, effiziente Zeitdiskretisierung und Kontakt ist notwendig, um letztendlich praxisrelevante Ingenieuraufgaben aus dem Bereich transienter Impaktvorgänge zuverlässig berechnen und Vorhersagen für industrielle Anwendungen treffen zu können.Item Open Access Numerical simulation of CO2 sequestration in geological formations(2007) Bielinski, Andreas; Helmig, Rainer (Prof. Dr.-Ing.)CO2 sequestration in geological formations is regarded as a measure for reducing the emissions of this greenhouse gas into the atmosphere. With this method, carbon dioxide is captured at large point sources, e.g. coal-fired power plants, and injected into subsurface reservoirs for long-term storage. Such formations can be exploited gas or oil reservoirs or saline aquifers. The latter have the advantage that they are abundant in many places and provide large storage volumes. In this study, the topic of CO2 sequestration in saline aquifers is addressed using numerical methods. A model concept is developed, taking into account a CO2-rich phase, a brine phase and the rock matrix as a rigid porous medium. The focus is on the correct description of the fluid properties including super- and subcritical properties of the CO2-rich phase. Mutual dissolution of the components in the phases and the effect of the salt content in the aqueous phase on dissolution behavior and fluid properties are considered. Non-isothermal effects are taken into account. Advective and diffusive flow processes are included into the model concept. Multi-phase behavior is considered using relative permeability and capillary pressure functions. The set-up of the mathematical model and its numerical implementation in the numerical simulator MUFTE-UG are described in detail. Various simulations show the capability of the developed model and give insight into principle processes that occur during CO2 sequestration in geological formations. The short-term carbon dioxide plume propagation during the injection process is investigated. The long-term behavior is studied in another example considering the dissolution of a CO2 plume in the subsurface over a period of 100 years. Furthermore, non-isothermal processes are investigated in a simulation example. This work provides a tool which is capable of reproducing and predicting many of the processes that occur during CO2 sequestration in geological formations. It can be used for principle studies as well as for the field cases that this technology is going to be applied to. It provides the foundation for further extensive research into many open questions to be addressed in the future.Item Open Access Modernization criteria assessment for water resources planning; Klamath Irrigation Project, U.S.(2008) Freeman, Beau J.; Bárdossy, András (Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing.)Agricultural irrigation is the largest consumer of diverted surface water and groundwater resources in the world, with major regions becoming critically water deficit. Agriculture in the western United States (US) and elsewhere has reached the point where the demands from irrigators, domestic users, and various commercial interests for allocated quantities and qualities are beyond acceptable levels for environmental needs in many river basins. Despite decades of investment in irrigation projects by governments, foreign lending agencies, and development banks in numerous countries, irrigation performance remains unsatisfactorily low and in many places progress is being reversed due to water logging, salinization, over-drafting of aquifers, environmental degradation, and infrastructure deterioration. Maintaining current irrigation practices will lead to worsening environmental and economic consequences. To restore healthy ecosystems and sustain irrigated agriculture, irrigation modernization should be promoted as a key component of basin-level water management to effectively balance competing water needs. Improvements in the technical and economic efficiency of irrigation water use through modernization increase the quantity and quality of freshwater available in a river basin. Significant public and private investments in modernization will be required to facilitate the precise control and monitoring of reallocated flows at different levels of irrigation systems, especially on a real-time basis, and thus provide excellent water delivery service to water districts, end-users, and other commercial and environmental stakeholders. This doctoral study investigates a specific problem that many irrigation professionals and water resources planners will face in the future: how to effectively analyze and make an assessment of irrigation modernization project-alternatives. Selecting the best modernization strategy to pursue from potential project-alternatives in water resources planning is a complex decision-making process. Irrigation modernization alternatives and their impacts involve a variety of diverse stakeholders in the selection of preferred engineering solutions based on subjectively defined criteria (quantitative and qualitative). As a consequence, technical feasibility, environmental, social/community, institutional, political, and economic factors have to be properly assessed as part of water resources planning. This research introduces a strategic decision analysis methodology for the definition, evaluation, ranking, and selection of appropriate modernization strategies in an engineering case study of the Klamath Irrigation Project (89,000 ha). In 2001 a combination of events occurred there that led to one of the most prominent conflicts over water supplies in the U.S. Due to stricter flow requirements put in place to protect fish species and a critical drought, irrigation water was unexpectedly withheld from the majority of farms in the Project, resulting in major economic losses, calling the basis for environmental restrictions into question, and generating intense political controversy. The composite programming approach is applied to develop a project ranking index based on standardized indicators – effective for analyzing the trade-offs associated with balancing technical and water conservation considerations with eco-system health, economics, and risk. This modernization criteria assessment requires defining the management objectives according to the nature of the internal processes and agro-hydrological features of the system, selection of alternative engineering solutions, selection of appropriate decision criteria relevant to the specific water-related problems, and the assignment of desirable and critical threshold values pertinent to each criterion. Input data consist of hydrologic, agronomic, engineering, economic, and political/policy information.