Oberflächennahe Rutschungen aufgrund von
Starkniederschlägen
Christian Rickli
-
Eidg. Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf ZH
Inhalt
• Einleitung/Prozess
• Feldstudien
• Ergebnisse
Flühli 2005
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Schadenereignisse mit flachgründigen Rutschungen
1984:
Melchtal, Alptal, Gersau
1987:
Obergoms, Urserental, Bedretto,
Rigi-Nordlehne
1990:
Moléson, Gantrisch, Ybrig
1997:
Sachseln (15.8.)
1999:
Verschiedene Regionen der
Schweiz (AGN 2000)
2002:
Napf (16.7.), Appenzell (1.9.),
Surselva (16.11.)
2003:
Kanton Zug (8.6.)
2005:
weite Teile nördl. Alpen und
Voralpen (20.-23.8.): Napf,
Entlebuch, Prättigau
2007:
verschiedene Gebiete der
Schweiz (Juni – August)
200?:
?
Entlebuch 2005
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Flachgründige Rutschungen – Ereignis vom August 2005
Napf 2002
Kantonsforstamt Zug
BAFU
2007
Appenzell
2002
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Flachgründige Rutschungen – Ereignis vom Juni 2007, Kt. Schwyz
Napf 2002
Kantonsforstamt Zug
Oberiberg
BAFU
2007
2007
Appenzell
2002
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Typische Merkmale von flachgründigen Rutschungen
• Mächtigkeit: 0.5 bis 2.0 m
• Volumen: ca. 30 - 500 m3
• Bewegung: translationsförmig, schnell (m/min –
m/s), oft Übergang zu
Hangmure
• Auslösung: Starkniederschläge
• Gefahr: plötzliches
Auftreten, grosse
Druckkräfte, schwierig zu
prognostizieren
Ausmasse
max. Länge: 40.0 m
max. Breite: 30.5 m
max. Tiefe: 1.0 m
Volumen: ca. 400 m3
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Rehetobel 2002
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Flachgründige Rutschung in Bewegung
t0+3 sec.
W. Gerber, WSL
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Flachgründige Rutschung in Bewegung
t0+6 sec.
W. Gerber, WSL
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Flachgründige Rutschung in Bewegung
t0+10 sec.
W. Gerber, WSL
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Auslösung von oberflächennahen Rutschungen: Einflussgrössen
Niederschlag:
• Menge (mm)
• Intensität (mm/h)
Gelände:
Vegetation:
• Neigung
• Wirkung auf
• Exposition
Bodeneigenschaften
• Morphologie
• Mechanische Armierung
durch Wurzelwerk
?
t
tf
G
Boden/Geologie:
• Festigkeit (Scherwinkel, Kohäsion)
• Durchlässigkeit
• Verwitterung
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Untersuchung von flachgründigen Rutschungen
Ziele:
• Dokumentation und Analyse von flachgründigen
Rutschprozessen
• Einflussfaktoren Auslösung, Verlagerung von
Rutschmaterial (Hangmuren), Erkenntnisse
St. Antönien 2005
bezüglich Gefahrenbeurteilung
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Methodik
- Definition von Untersuchungsperimetern in den betroffenen
Regionen
- Dokumentation/Analyse aller
Rutschungen innerhalb der
Perimeter mit Volumen ≥ 30 m3
- Grundlagen zu den Perimetern
(Vegetation, DHM, Geologie…)
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Untersuchungen: Ereignisse 2005, 2002 und 1997
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Perimeter
Jahr
Fläche
(km2)
Anz.
Rutsche
Regen
Entlebuch
2005
5.1
47
236mm
in 4d
Prättigau
2005
4.7
50
145mm
in 4d
Napf
2005
1.6
36
236mm
in 4d
Napf
2002
2.5
51
60mm
in 3h
Appenzell
2002
10.2
82
150mm
in 12h
Sachseln
1997
8.2
256
150mm
in 2h
total
32.3
522
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Ergebnisse: Einfluss Hangneigung
Entleuch_05
Prättigau_05
Napf_05
Napf_02
Appenzell_02
Sachseln_97
Anteil Rutschungen (%)
60
40
20
0
<=15
>15 20
>20 25
>25 30
>30 35
>35 40
>40 45
>45 50
>50
Neigung (°)
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Volumen der flachgründigen Rutschungen
Erklärung Darstellung
Werteverteilung:
75%
2005
2005
90%
2005
Volumen (m3)
Extreme Werte
Median, 50%
25%
10%
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Geländeform
Entlebuch 05
Prättigau 05
Napf 05
Napf 02
Appenzell 02
Sachseln 97
Anteil Rutschungen (%)
80
60
40
20
0
1
2
3
4
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
5
6
7
8
9
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Hydrologie der Standorte bei den Rutschungen
Feuchtigkeit
(Zeigerpflanzen)
frisch, feucht
nass
80
60
40
20
sachs
app
napf02
napf05
praet
0
entle
Anteil Rutschungen (%)
100
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Anzeichen früherer Rutschaktivität
Anzeichen:
• Ausbruchnischen
• Ablagerungsbuckel
• Zeichen der Vegetation
mit beobachteten Anzeichen
ohne Anzeichen
Anteil Rutschungen
100%
80%
60%
40%
20%
0%
entle05
praet05
napf05
napf02
app02
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
sachs97
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Ruschungen im Wald und im Freiland
Wald
Nichtwald
70
Rutschaktivität (N/km2)
60
50
40
30
20
10
0
entle05 praet05 napf05
napf02
app02 sachs97
Nur Neigungsbereiche von 20 bis 50° für die Berechnung der Rutschaktivität (N/km2) berücksichtigt!
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Waldzustand und Rutschaktivität (Sachseln 1997)
Rutschaktivität (N/km2)
150
Waldzustand
Beschreibung
Fläche
Anzahl
(ha)
Rutsche
gut
wenig Lücken,
Baumarten und
Bestandesgefüge
standortsgemäss
163
13
mässig
Bestandeslücken,
Baumarten und
Bestandesgefüge
nicht standortsgemäss
184
52
schlecht
ehem. Schadenflächen,
aufgelöste
Bestände
66
71
414
136
120
90
60
30
0
gut
mässig schlecht
Waldzustand
Total
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Waldzustand und oberflächennahe Rutschungen
Grosse Runs SZ, 2007; M. Ammann
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07
Einfluss Nutzung im Freiland auf Rutschaktivität (Sachseln 1997)
100
Rutschaktivität (N/km2)
80
60
40
20
Nutzungskategorien
Freiland
Fläche
Rutsche
(ha)
(n)
1
Mähwiesen, stärker
genutzt
66
4
2
Mähwiesen, mässig
genutzt
9
4
3
Mähwiesen, schwächer
genutzt
3
1
4a
Kuhalp, stärker genutzt
56
35
4b
Kuhalp, schwächer
genutzt
102
41
5
Rinderalp
6
4
6
vergandend
106
49
7
Schafweide
26
2
8
nicht genutzt
34
4
414
144
Total
0
1
2
3 4a 4b 5
6
7
8
Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Wildbäche
Tagung “Bodenerosion in den Alpen”, 13./14.09.07

C. Rickli, ppt, 4.65 MB