Methoden zur Bestimmung der Reichweite von Murgängen

Mit dem Begriff Reichweite von Murgängen ist hier Ort, Länge und Form des Gebietes mit Feststoff- Ablagerungen gemeint; für grössere Murgänge in den Alpen betrifft dies in der Regel den Wildbachkegel. Obwohl Methoden zur Bestimmung der Reichweite von Murgängen wichtig sind für die Gefahrenbeurteilung, gibt es zur Zeit keine allgemein akzeptierten Verfahren. Es ist Ziel dieses Projektes, bestehende Ansätze zu testen und neue Methoden zu entwickeln. Folgende Methoden zur Bestimmung der Reichweiten werden betrachtet. Empirisch-statistische Ansätze beziehen sich auf Methoden, in welchen die Reichweite typischerweise mit morphometrischen Parametern des Fliessweges und dem Ereignisvolumen in Beziehung gebracht wird. Analytische Methoden sind solche welche auf einer vereinfachten mechanischen Beschreibung des Fliessverhaltens beruhen und wofür analytische Lösungen vorhanden sind. Kontinuum-basierte mechanische Simulationsmodelle für Murgänge erfordern numerische Verfahren zur Lösung der Differentialgleichungen. Ähnliche Ansätze wurden bisher entwickelt zur Bestimmung der Reichweite von Lawinen und Bergstürzen. Einige dieser Methoden konnten recht erfolgreich eingesetzt werden zur Vorhersage der Reichweite von Lawinen wo genügend Daten vorhanden sind um die Methoden zu eichen. Es wird erwartet, dass ähnliche Ansätze auch für die Reichweitenbestimmung von Murgängen entwickelt werden können. Das Hauptgewicht des Projektes liegt auf grösseren Ereignissen in den Alpen, das heisst Murgängen mit Geschiebefrachten von mehr als 5000 bis 10`000 m3. Als wichtige Grundlage für das Projekt werden bestehende Angaben über vergangene Murgangereignisse in Österrreich zusammengestellt und durch zusätzliche Erhebungen ergänzt. Die neu entwickelten Methoden zur Bestimmung der Reichweiten von Murgängen können ein nützliches und wichtiges Hilfsmittel sein zur Unterstützung der praktischen Gefahrenbeurteilung von Wildbacheinzugsgebieten.

Obgleich Murgänge, verglichen mit anderen Naturgefahren, relativ seltene Ereignisse sind, stellen sie eine wesentliche Bedrohung im Alpinen Lebensraum des Menschen dar. Die verheerenden Auswirkungen von Murgängen haben ihre Ursache im gleichzeitigen Auftreten von Niederschlagsereignissen mit der Mobilisation von größeren Mengen an Feststoffen. Für eine Gefahrenprävention ist es, neben einer Ursacheanalyse (Auslösebetrachtung), ebenso erforderlich Aussagen über die Mobilität von potentiellen Murgängen zu machen. Der Schwerpunkt dieses geförderten Projektes lag daher auf Methoden zur Bestimmung der Reichweiten (Mobilität) von Murgängen. In einem ersten Schritt wurde eine Datenbank über historische Wildbachereignisse in den Alpen eingerichtet. Diese Datenbank beinhaltet insgesamt 17 fluviatile Feststofftransportprozesse, 10 murartige Ereignisse sowie 106 Murgangsereignisse aus Österreich, der Schweiz und Südtirol. Basierend auf dieser Datenbank konnten bestehende Methoden zur Klassifizierung von Wildbachereignissen angewandt und diskutiert werden. Eine neue Klassifizierung von Ablagerungsmuster für Murgänge findet ebenfalls ihren Ursprung in dieser Datenbank, als auch weiterführende Analysen, welche einen semi-empirischen Zusammenhang zwischen Ablagerungsvolumen und Ablagerungsflächen zur Beschreibung der Mobilität eines Wildbachereignisses bestätigten. Dies führte maßgeblich zu einer quantitativen Methode zur Beschreibung der Mobilität eines Wildbachprozesses. Aufgrund empirischer Evidenz konnte eine Korrelation zwischen der Gerinneneigung sowie der Neigung des Wildbachkegels gefunden werden, wodurch eine Kennzahl zur Beschreibung der Mobilität mittels geomorphometrischen Angaben bestimmt werden konnte (Mobilitätskoeffizient). Für die praktische Anwendung des Konzeptes des Mobilitätskoeffizientes wurde ein Simulationsprogramm, mit dem Namen TopRunDF, entwickelt. Dieses Programm benützt die Flächen-Volumen Beziehung und einen D8- Algorithmus zur Bestimmung der Fliesspfade und kombiniert diesen mit einer Monte-Carlo Technik, welcher eine potenzielle Ausbreitung der Ablagerung in Abhängigkeit der Kegeltopographie simuliert. In einem weiteren Schritt wurde ein eindimensionaler dynamischer Ansatz zur Beschreibung der Reichweite mit den erhobenen Daten getestet und eine Sensitivitätsstudie der erforderlichen Eingangsparameter durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie wurde ein weiteres Simulationsprogramm zur Reichweitenbestimmung von Murgängen am Wildbachkegel entwickelt (TopFlowDF). Beide Simulationsprogramme (TopRunDF, TopFlowDF) wurden aufgrund bekannter Ereignisse evaluiert und sind auf www.debris-flow.at frei verfügbar.