The aim of the diploma thesis is to describe the reduction of landslide hazard and risk taking into account the protective function of forests. Hazard assessment and risk analysis methods are needed to determine the risk reduction for the "current forest stand" and "existence of forest" situations.
Ausgangslage
In Anlehnung an KIENHOLZ et al. 1998 wird der Risikobegriff im Allgemeinen als Produkt aus der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Ereignisses und seiner Konsequenz in Form eines möglichen Schadensausmaßes bewertet. Darüber hinaus haben Schutzwälder eine großräumige Wirkung auf die Entstehungs-, Übergangs- und Endgebiete von Naturgefahren (PLANAT 2013).
Problemstellung
Zielsetzung
Wie zuverlässig sind die Rockyfor3D-Simulationsergebnisse unter Berücksichtigung des aktuellen Waldbestands und welche Szenarien lassen sich ableiten? Kann die Schutzwirkung, Nutzbarkeit und Dauerhaftigkeit des aktuellen Waldstammes nach dem „Protect Bio II“-Konzept nachgewiesen werden?
Sturz- und Steinschlagprozesse
Definition und Begriffserklärung
Die in der Norm definierte Grenze zwischen den Fraktionen Steinkörner und Blöcke mineralischer Böden bezieht sich üblicherweise auf einen Korndurchmesser von 0,2 m. Einen guten Überblick über die Definition des Begriffs bietet auch der aktuelle Artikel BOURRIER et al.
Ursachen und Auslösung
Mechanik des Sturzprozesses
Diese Bewegungsarten treten meist in Kombination auf und beeinflussen sich gegenseitig (AZZONI et al. 1991). Der Anteil der Rotationsenergie an der Gesamtenergie des fallenden Körpers ist in KÜHNE 2005 nach CHAU et al. angegeben.
Kontaktreaktionen von Steinschlagprozessen
- Topographie
- Blockeigenschaften
- Geotechnische Eigenschaften
- Vegetationswirkung
Der Einfluss lokaler Rauheiten und Oberflächenmerkmale (Vorsprünge, kleine Hindernisse, Blöcke und Steine) ist größer als bei runden Blöcken (HEINIMANN et al. 1998). Ist dies der Fall, kann der Sturz auf kurze Distanz gestoppt werden (HEINIMANN et al. 1998).
Schutzwald
Waldwirkung
In der Transitzone liegendes Totholz erhöht im Allgemeinen die Oberflächenrauheit und erhöht die Häufigkeit von Steinkontakten, was wiederum die Steinbildung verlangsamt (FREHNER et al. 2005, SCHWITTER et al. 1998). Dies geschieht durch Rotation und Translation des Wurzelsystems, Verformung und Vibration des Baumstammes und durch lokale Effekte, die von der Stammdurchdringung bis zum Stammbruch führen (DORREN et al. 2007, FOETZKI et al. 2004).
Anforderungsprofil Schutzwaldleistung
FREHNER et al. 2005). von Waldbeständen können im Allgemeinen die berechneten Eingaben zur Dimensionierung der technischen Daten verwenden. et al. 2005). Es gibt immer mehr Studien zum Waldeffekt im Verhältnis zur Steingröße. Dies ist von besonderer Bedeutung, da es nicht immer möglich ist, eine nachhaltige Maßnahme zur Aufrechterhaltung des Schutzes des Forstdienstes umzusetzen. Aal. 2005).
Modellierungsansätze
Geometrische Modelle
Der Gesamtgradient markiert die kürzeste Verbindung zwischen dem Freisetzungsbereich und dem Ablagerungsbereich einer Massenbewegung (siehe Kapitel 2.1.1, Abbildung 1). In der Praxis wird die Festratenmethode häufig als erste Näherung verwendet, um die maximale Reichweite möglicher Massenbewegungen abzuschätzen.
Prozessorientierte Felssturzmodelle
Verfahren, die auf dem Prinzip der einheitlichen Strömungsrichtung basieren, ermitteln die einzelnen Pfade in der Abstiegslinie entlang der benachbarten Pixel des Rastermodells. Nach diesem Ansatz wird die Nachfolgezelle zufällig ausgewählt, jedoch unter Berücksichtigung der Steigung und der bisherigen Richtung des Prozessabfalls (vgl. MEISZL 1998).
Geographische Beschreibung
Im Einzelnen kommen als Projekt- und Bearbeitungsgebiet die Nordosthänge des Gschwendnerbergs bis zur Trasse der A9 Pyhrnautobahn in Betracht, aus denen aufgrund der topografischen Rahmenbedingungen Steinschlagpotenzial zu erwarten war.
Klimatische Rahmenbedingungen
Es werden durchschnittlich 1.688 Sonnenstunden pro Jahr und eine relative Sonnenscheindauer von 42,4 Prozent erreicht. Die mittlere jährliche Niederschlagsverteilung zeigt ein ausgeprägtes sommerliches Niederschlagsmaximum von 165 mm im Juli und ein Nebenmaximum von 107 mm im Dezember.
Regionalgeologischer Überblick
Die Autobahntrasse verläuft im Verschränkungsbereich der fluvioglazialen Schuttmassen mit den terrassierten Schotter- und Dolomitschottermassen, sowie im fortgeschrittenen Bereich von. Hangaufwärts und entlang des Grates finden sich immer wieder Felsaufschlüsse des Hauptdolomits, die die weiche Gesteinsdecke durchbrechen und teilweise kleinere, freistehende Felsaufschlüsse und Rippen in etwa 10-15 m Höhe bilden.
Beschreibung der Vegetation
- Natürliche Waldgesellschaft
- Aktuelle Waldgesellschaft
- Windwurfflächen und Sturmschäden
- Gefahrenzonenplan, Waldentwicklungsplan und
Darüber hinaus besteht am Gschwendnerberg im Bereich des Untersuchungsgebietes ein Liegenschaftsschutzgebiet und Wald gemäß Waldentwicklungsplan (WEP). Zum anderen erfolgt die Ermittlung der Schutzwaldfunktion mit dem Steinschlagpotential im Gschwendnerberg und aus dem Interesse b an der Wirkung des Schutzes des Waldeigentums in.
Technische Schutzmaßnahmen
Im vorliegenden Projekt basiert die Gefährdungspotentialabschätzung und Basisdatenerfassung teilweise auf der Erstellung eines Naturgefahrenwarnplans durch die 3G Gruppe Geotechnik Graz ZT GmbH (3G 2012). Als weitere Grundlage dienten digitale Plandatenbanken, Bestandsdaten und BEV-Daten der ASFINAG.
Feldaufnahmen
Bodenparameter
Die zusammengefassten Polygone stellen Flächen nach Art der Bodenbedeckung (Glättung) und gleichmäßiger Oberflächenrauheit (vgl. Abbildung 16) dar, die durch Rn- und Rg-Werte ausgedrückt werden (vgl. Die Erfassung der Oberflächenrauheit erfolgt bergab nicht wie beschrieben (siehe Punkt 3 in Abbildung 18), sondern aufgrund klarerer.
Waldbestand
Die Wurzelzahlen der Beispielkreise in Tabelle 6 beziehen sich auf diese korrigierten, einheitlichen elliptischen Bereiche und sind daher besser vergleichbar. Die Lage der Testkreise im Untersuchungsgebiet sowie weitere Orte zur Überprüfung der Zuordnung der Waldpolygone sind in der Abbildung dargestellt.
Steinschlagaktivität und Stumme Zeugen
Geröll, sondern auch anhand der Vegetation und Spuren in der Bodenbedeckung entlang des Fallweges (vgl. u. a. KALBERER 2006, GSTEIGER 1993). Für eine genaue Bestimmung ist daher der Einsatz dendrochronologischer Methoden zur Aufspürung versteckter Gesteinsspuren erforderlich (vgl. KALBERER 2006, KÜHNE 2005, GSTEIGER 1993). Bei einer Modellvalidierung in Kapitel 5.3 und bei der Risikobewertung (siehe Kapitel 5) werden die Erkenntnisse der geomorphologischen Indikatoren sowie der Einschlagspuren und Baumschäden berücksichtigt.
Gesteinseigenschaften
Allerdings wird die Deutung der Steinschlagwunden an den Stämmen durch vermehrtes Wachstum, Überlaufen und Ausbeulen der Rinde im Verlauf der Heilung erschwert. Basierend auf der regionalen geologischen Beschreibung (Kapitel 3.3) bilden triasischer Hauptdolomit und untergeordnete Wettersteinkalke und Dolomite die überhängende Gesteinsreihe am Gschwendnerberg. Nach NEUBAUER ZT 2012 führt die Konstellation der maßgebenden Trennflächensätze zu ungünstigen räumlichen Lagen im Verhältnis zu den freistehenden Wandfluchten.
Pauschalgefällemethode zur Reichweitenermittlung
Darüber hinaus wird auf Basis der Eindrücke aus den Ortsbegehungen auch davon ausgegangen, dass häufige Ereignisse (vgl. auch auf Basis der Eindrücke aus den Ortsbegehungen) nicht zwangsläufig von den Ausgrabungsflächen ausgehen, sondern viele Blöcke im dazwischen liegenden Stufengelände.
Steinschlagmodell Rockyfor3D
- Modellkomponenten
- Eingangsdaten des Modells
- Initialeinstellungen bei Simulationsstart
- Ausgabedaten des Modells
Anhand der Fahrspuren, des Steindurchmessers, des BHD sowie der Anzahl und Verteilung der Bäume pro Stein kann eine Trefferwahrscheinlichkeit berechnet werden Zelle. Waldbestand – nrtrees,asc, dbhmean.asc, dbhstd.asc, conif_percent.asc Die erste Option ist eine Einzelbaumdarstellung. Die zweite Variante verwendet die vier Rasterdatensätze, um die Anzahl der Protokolle pro Datensatz darzustellen Hektar, der mittlere Durchmesser auf Brusthöhe (BHD), die Standardabweichung des BHD und der durchschnittliche Anteil an Nadelbäumen am Gesamtbestand in jeder Zelle (DORREN 2012b).
Gefahrenpotential
Ereignisdokumentation
Beurteilung des Gefahrenpotentials
Szenarien
Schadenspotential
Simulationsergebnisse und Modellvalidierung
Evaluierung der Eingangsdaten
Die Informationen sind daher in erster Linie als probabilistische Berechnungsgrundlage für die Risikobewertung zu verstehen (vgl. Kapitel 6.2). Die Auswertung der Bodenparameter (Oberflächenrauheit, Dämpfung) ist mit der Identifizierung von Polygonen mit gleichen Eigenschaften bei der Standortbesichtigung verbunden (siehe Kapitel 4.1.1). Das Geländemodell (DEM siehe Kapitel 4.4.2) stellt eine Abstraktion des aktuellen Geländes mit einer Auflösung von 2 m dar.
Evaluierung der Simulationsergebnisse
Bei dem aktuellen Waldbestand ist bei einem 100-jährigen Ereignis entlang der gesamten Autobahn im Untersuchungsgebiet mit Steinschlag zu rechnen. Bei der aktuellen Waldausdehnung könnte ein 100-jähriges Ereignis entlang der gesamten Autobahn im Untersuchungsgebiet einen Steinschlag von bis zu einem theoretischen Simula-Durchmesser verursachen. Aufgrund des Fehlens größerer Mulden im östlichen Bereich des Untersuchungsgebiets sind die simulierten Flugbahnen erwartungsgemäß flacher und gleichmäßiger verteilt.
Methoden zur Beurteilung der Waldwirkung
Grobbeurteilung
Basierend auf der Methodik in KALBERER 2011 wird für Steindurchmesser unter 60 cm ab einer Walddurchgangsentfernung von 50 m von einer relevanten Schutzwirkung der Waldbedeckung ausgegangen. Es wird davon ausgegangen, dass die Schutzwirkung der Waldbedeckung relevant ist und der Einsatz der Maßnahme und Wirkungsbewertung nach dem Schema zur Maßnahmen- und Wirkungsbewertung nach KALBERER 2011 (vgl. Kapitel 5.4) daher als sinnvoll angesehen werden kann. Im Zusammenhang mit dem Nachweis der Schutzwirkung der Waldbedeckung (Kapitel 5.4.2 und 5.4.3) erfolgt daher keine gesonderte Bewertung der Schluchten.
Nachweis der Schutzwirkung
- Tragsicherheit
- Gebrauchstauglichkeit
- Dauerhaftigkeit
Nach KALBERER 2011 ist die Standsicherheit dann gegeben, wenn alle Einwirkungen die Tragfähigkeit des Waldbestandes nicht überschreiten. Die Tragfähigkeit dieses Profils kann nur als „mäßig“ angesehen werden und die Tragfähigkeit des Profils 4 wird entlang von Rinnen mit kaum Beständen und auf kürzeren Transitwegen mit kleineren Bestandshäufigkeiten eingeschätzt. Nach KALBERER 2011 müssen die Anforderungen an die bauliche Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit dauerhaft und dauerhaft gegeben sein.
Wirkungsbeurteilung
- Durchgangsfrequenz
- Analyse der Waldwirkung
Abbildung 39 zeigt die Verringerung der Abflusshäufigkeit aufgrund des aktuellen Waldbestandes in einem allgemeinen Szenario (10–30 Jahre). Die Verringerung der Türhäufigkeit aufgrund des aktuellen Waldbestands wird als Prozentsatz der modellierten Türhäufigkeiten ohne Wald angegeben. Die Verringerung der Durchgangsfrequenz ist auf die zunehmende Ablagerung ha stromabwärts entlang der Flugbahn zurückzuführen.
Grundlagen der Risikoanalyse
- Systemabgrenzung
- Gefahrenanalyse
- Expositionsanalyse
- Konsequenzanalyse
Zwar gibt es Auswirkungen von Waldbeständen auf nachgelagerte Aktivitäten (siehe Kapitel 2.1.2), diese können jedoch nicht direkt quantifiziert werden. Die Breiten gefährdeter Abschnitte des Prozessgebiets werden anhand von Intensitäts- und Übergangswahrscheinlichkeitskarten definiert (siehe Anhang, Kapitel 9). Die Breiten bedrohter Querschnitte des Prozessraumes werden anhand von Intensitäts- und Übergangswahrscheinlichkeitskarten definiert (vgl. Anlage).
Risikoberechnung
- Risikoermittlung Direkttreffer
- Risikoermittlung Auffahrunfall
- Risikoermittlung Verschüttung
- Risikoermittlung Verfügbarkeit
Gemäß Abschnitt 6.1.4 wird hinsichtlich der Verfügbarkeit zwischen den Schadensarten „Nachereignissperre“ und „Vorsorgliche Sperrung“ unterschieden. Diese Schadensmuster beschreiben die Fahrspurverfügbarkeit und bestimmen das Risiko von Staus und Umleitungskosten. Das Schadensbild „Vorsorglicher Verschluss“ wird jedoch nicht als relevant für Sturzereignisse eingestuft und daher nicht berechnet.
Interpretation der Risikoanalyse
Risikoermittlung
- Risikozunahme bei zunehmender
- Risikozunahme aufgrund der räumlichen
- Risikozunahme nach Faktor (Ansatz 3)
Dieser Faktor berechnet die Risikoerhöhung anhand der Anzahl der simulierten Blöcke, die die Autobahn erreichen, abhängig von der Waldsituation („mit“ und „ohne“ Wald). Wenn der Waldbestand reduziert wird und man von der „kein Wald“-Situation ausgeht, nimmt die Ereignishäufigkeit entsprechend zu, und das Ereignis tritt nun zweimal oder öfter in 30 Jahren auf und erreicht die Autobahn. Das Risiko seltener und sehr seltener Ereignisse wird für die Situation „ohne“ Wald anhand eines Faktors ermittelt.
Risikoreduktion
Anteil der einzelnen Schadensbilder am Kollektiv .. veranschaulicht die Summe der kollektiven Risiken aller Szenarien ), mit dem aktuellen Waldbestand und der Situation „ohne“ Waldbestand. Anteil der einzelnen Schadensbilder am Gesamtrisiko. Dargestellt ist die Summe der Gesamtrisiken aller Szenarien ), mit dem aktuellen Waldbestand und der Situation „ohne“ Waldbestand. Die Quantifizierung der Schutzwirkung von Waldbeständen ist jedoch ein aktuelles Forschungsthema (z. B. DORREN 2013, PERZL et al. 2012). Die Bewertung der Schutzwirkung von Waldbeständen und die Risikoanalyse dieses Diploms.
Projektunterlagen
FORSTTECHNISCHER DIENST FÜR REGENFALL- UND FESTZÄUNE (2012): Karte der Gefahrengebiete der Gemeinde Sankt Pankraz; Umsetzung der im Juli 2012 bei der Bauleitung des Raumes Steyr-Enns erhobenen Text- und Plan- und Gefahrenkarten und Lawinenerfassungsbögen. Gutachten - Geologisches Geotechnisches Gutachten - Autobahnspitze Phyrn Oberösterreich - Steiermark, Windischgarsten-Spital/P-Liezen-BZW Ardning-Selzthal, Salzburg, BVFS Bautechnische Versuchs- und Versuchsanstalt Salzburg, Salzburg. Auftraggeber Forstdienst für Lawinen und Lawinenverbauung, Sektion Oberösterreich, Umsetzungsinstitut für Lawinen und Lawinenschutz, Universität für Bodenkultur Wien.
Naturgefahren – Schweizerische Eidgenossenschaft, Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, Bundesamt für Umwelt; www.bafu.admin.ch/naturrisiken, da:. Expertengespräch – Bundesamt für Umwelt BAFU, Spezialist für Steinschlag und Schutzwald, Sektion Erdrutsche, Lawinen und Schutzwald, Bern. PLANAT (2013): Nationale Plattform Naturgefahren, Bundesamt für Umwelt – BAFU, Schweizerische Eidgenossenschaft, Bern, abgerufen unter www.planat.ch.
Introduction
Evaluation of the protective effect of forest
Figure: Reduction in the frequency of rock fall trajectories Stability factors (growth form, target protection diameter) Restoration of forest stands. The proposed population of falling rocks and should reach a breast height diameter (BHD) of more than . 2011 the minimum required transition to achieve a protective function for stone di- If the stone diameter is more than 60 cm, the transition.
Hazard assessment
The simulation results of the maximum kinetic energy depend on the different block sizes of each scenario. The maximum energies are based on the representation of the 95% quantile of all simulated blocks. The following figures represent the difference of the simulation results with Rockyfor3D due to the maximum kinetic energies.
Risk assessment
The purpose of the risk analysis is to quantify the risk reduction effect of the current forest plot. Calculating risk reduction by investigating the frequency and payback period of rockfall events due to the effect of protective forest effects. The table below presents the main results calculated from the current forest collection.
