Link zu WSL Hauptseite Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
 

Murgangbeobachtungsstation im Illgraben bei Leuk (VS)

Murgang 28.6.2000 im Illgraben

28. Juni 2000 (Bild: C. Graf, WSL)

 
debris-flow front 1 July 2008 at Illgraben, VS, Switzerland



1. Juli 2008 (Bilder: WSL, automatische Kamera)

Seit dem Jahr 2000 beobachtet die WSL spontan auftretende Murgänge am Illgraben, einem aussergewöhnlich aktiven Einzugsgebiet nahe der Ortschaft Susten (Leuk) im Kanton Wallis. Die Beobachtungsstation verfügt sowohl über standardmässige wie auch spezifische Messinstrumente, mit deren Hilfe Informationen gesammelt werden, die unser Verständnis von Murgangprozessen verbessern sollen.

Mitarbeitende zahlreicher Schweizer und ausländischer Universitäten nutzen am Illgraben gesammelte Daten zusammen mit neuen Beobachtungen, um zu einem besseren Verständnis von Murgängen und deren Bildung zu kommen. Im Jahr 2007 richtete man für die Gemeinde ein mehrstufiges Warnsystem ein, das Alarm auslöst, wenn die Anwohner aus dem aktiven Gerinne evakuiert werden sollen, und zugleich die lokale Sicherheitskommission benachrichtigt.

Häufige Murgangaktivitäten am Illgraben

Das Illgraben-Einzugsgebiet reicht von der Spitze des Illhorns bis zum Zusammenfluss mit der Rhone. Die steilen Hänge im oberen Einzugsgebiet sind mit geologischen Gesteinsformationen und -strukturen unterlagert, die rasche, durch Erdrutsche und Steinschlag ausgelöste Massenbewegungen sowie die Entstehung grosser Geschiebeablagerungen in steilen Rinnen begünstigen. Die räumliche Beschaffenheit des Einzugsgebietes konzentriert Wasserabflüsse auf den Geschiebeablagerungen, wo sich Murgänge entweder infolge der direkten Aufnahme von durch Abflüsse bewirkten Geschiebeablagerungen oder schmaler Erdrutsche bilden, deren Volumen durch die Aufnahme von Ablagerungen aus Wildbachbetten wächst. Murgänge entstehen typischerweise nach Starkregen, der infolge von Gewittern oder Wetterfronten auftritt. Im Schnitt werden jährlich drei bis fünf Murgänge sowie zusätzliche Murhochwasser beobachtet.

Forschung am Illgraben

Die ursprüngliche Forschungsstation am Illgraben, bestehend aus Radar- und Ultraschallsensoren für die Abflusshöhenmessung und Geofonen an Betonsperren für die Bestimmung der Fliessgeschwindigkeit sowie eine Videoüberwachung wurde von  Hürlimann et al., 2003 beschrieben. Eine grosse Murgangwaage und zusätzliche Sensoren wurden in den Folgejahren installiert (McArdell et al., 2007). Spezielle Messaktionen, die oft im Rahmen von Projekten externer Partner durchgeführt wurden, ermöglichten ein besseres Verständnis von gewissen Aspekten bei Murgangprozessen wie zum Beispiel Erosion und Sedimentation in Gerinnesohlen (Berger et al., 2011a, Schürch et al., 2011), die Nutzung von Infraschall zur Detektion von Murgängen (Kogelnig et al., 2014) sowie die Anwendung moderner seismologischer Methoden zur Erforschung der Bildung von Murgängen und ihre Propagation entlang des Gerinnes (Burtin et al., 2014). Das Murgang-Aufnahme-Modul des Murgang-Abfluss-Modells vom RAMMS-Softwarepaket (Frank et al., 2015) beruht auf sorgfältigen wiederholten Lasermessungen, die Forscher der Universität Durham an einem Arm des Illgraben-Gerinnes vorgenommen haben (Schürch et al., 2011). In Zusammenarbeit mit der Geobrugg AG wurden flexible Ringnetzbarrieren in der Gerinnesohle am Illgraben installiert. Man nutzte die Ergebnisse dieses Projekts (Wendeler et al., 2006, 2008; Wendeler, 2016), um die Konstruktion flexibler Murgangbarrieren zu verbessern.

Um zu einem besseren Verständnis der Bildung von Geschiebeablagerungen und der Mobilisierung von Murgängen zu gelangen, wurden verschiedene Forschungsprojekte initiiert, darunter Untersuchungen über die Kopplung von Abhangsrinnen-Sedimenten (Schlunegger et al., 2009), die Beobachtung von Gesteinrutschen (Caduff et al., 2014) und der Bildung von Geschiebeablagerungen in Rinnen (Berger et al, 2012, Bennett et al., 2012, 2013), die sodann mobil werden und aus denen Murgänge entstehen. Die langfristige Chronologie der Erdrutsche und eine Analyse des Wildbach-Einzugsgebiets (Bennett et al., 2013), die in Zusammenarbeit mit Prof. Peter Molnar von der ETH Zürich erstellt wurden, könnten auch zur Entwicklung eines relativ einfachen Modells verwendet werden, welches zahlreiche Aspekte der Bildung von Murgängen im Illgraben erklärt (Bennett et al., 2014). Mehr...

Mehrstufiges Alarmsystem am Illgraben

Im Frühjahr 2007 wurde ein Warnsystem im Illgraben installiert, das Alarmmeldungen für die Gemeinde Leuk (Kanton Wallis) ausgeben soll. Dem System kamen Erfahrungen zugute, die bei am Illgraben durchgeführten Forschungsprojekten gewonnen wurden (Badoux et al., 2009). Das Gesamtkonzept umfasst die Verbreitung von Informationen an Anwohner und Touristen, wiederholte Beobachtungen potenzieller Problemzonen im Gerinne und Einzugsgebiet sowie das eigentliche Alarmsystem mit Sirenen und Warnlampen. Wenn ein Murgang ausgelöst wird, detektieren Sensoren im Einzugsgebiet den Prozess automatisch, lösen Alarm an verschiedenen Punkten entlang des Gerinnes aus und leiten Informationen an lokale Gefahrenmanager weiter. Je nach Ereignistyp (Murgang, Murhochwasser, Hochwasser) kann die Zeitspanne zwischen der Detektion im Einzugsgebiet und der Ankunft der Murgangswellen in den bewohnten Gebieten des Fächers bis zu 15 Minuten betragen. In den ersten zwei Beobachtungsjahren löste das System 28 Alarme aus, von denen 6 durch Murgänge, 21 durch Hochwasser oder Murhochwasser verursacht wurden. Es gab nur einen falschen Alarm (Badoux et al., 2009). Die jüngere Forschung (Abancó et al., 2012) trägt dazu bei, die Interpretation der Daten sowie die Qualität der von den Gefahrenmanagern genutzten Informationen weiter zu verbessern und letztendlich die Verlässlichkeit und Genauigkeit der Warnsysteme weiter zu erhöhen. Mehr...

Videoclip über einen Teil der Installationen

Kontakt

Koordination der wissenschaftlichen Aktivitäten
Warnsystem und Standortmanagement

Publikationen

Abancó, C.; Hürlimann, M.; Fritschi, B.; Graf, C.; Moya, J., 2012:Transformation of ground vibration signal for debris-flow monitoring and detection in alarm systems. Sensors 12: 4870-4891 

Badoux, A.; Graf, C.; Rhyner, J.; Kuntner, R.; McArdell, B.W., 2009: A debris-flow alarm system for the Alpine Illgraben catchment: design and performance. Nat. Hazards 49: 517-539.

Bennett, G.L.; Molnar, P. Eisenbeiss, H.; McArdell, B.W., 2012: Erosional power in the Swiss Alps: charcterization of slope failure in the Illgraben. Earth Surf. Process. Landf. 37: 1627-1640.

Bennett, G.L.; Molnar, P.; McArdell, B.W.; Schlunegger, F.; Burlando, P., 2013: Patterns and controls of sediment production, transfer and yield in the Illgraben. Geomorphology 188: 68-82.

Bennett, G.L.; Molnar, P.; McArdell, B.W.; Burlando, P., 2014: A probabilistic sediment cascade model of sediment transfer in the Illgraben. Water Resour. Res. 50: 1225-1244.

Berger, C.; McArdell, B.W.; Schlunegger, F., 2011a: Direct measurement of channel erosion by debris flows, Illgraben, Switzerland. J. Geophys. Res. 116, F01002, doi: 10.1029/2010JF001722: 18 p.

Berger, C.; McArdell, B.W.; Schlunegger, F., 2011b: Sediment transfer patterns at the Illgraben catchment, Switzerland: Implications for the time scales of debris flow activities. Geomorphology 125: 421-432.

Burtin, A.; Hovius, N.; McArdell, B.W.; Turowski, J.M.; Vergne, J., 2014: Seismic constraints on dynamics links between geomorphic processes and routing of sediment in a steep mountain catchment. Earth Surf. Dyn. 2: 21-33.

Caduff, R.; Kos, A.; Schlunegger, F.; McArdell, B.W.; Wiesmann, A., 2014: Terrestrial radar interferometric measurement of hillslope deformation and atmospheric disturbances in the Illgraben debris-flow catchment, Switzerland. IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 11, 2: 434-438.

Frank, F.; McArdell, B.W.; Huggel, C.; Vieli, A., 2015: The importance of entrainment and bulking on debris flow runout modeling: Examples from the Swiss Alps. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 15, 11: 2569-2583.

Hürlimann, M.; Rickenmann, D.; Graf, C., 2003: Field and monitoring data of debris-flow events in the Swiss Alps. Can. Geotech. J. 40: 161-175.

Kogelnig, A.; Hübl, J.; Suriñach, E.; Vilajosana, I.; McArdell, B.W., 2014: Infrasound produced by debris flow: propagation and frequency content evolution. Nat. Hazards 70, 3: 1713-1733.

McArdell, B.W.; Bartelt, P.; Kowalski, J., 2007:
Field observations of basal forces and fluid pore pressure in a debris flow. Geophys. Res. Lett. 34, L07406, doi:10.1029/2006GL029183: 4 pp.

Schlunegger, F.; Badoux, A.; McArdell, B.W.; Gwerder, C.; Schnydrig, D.; Rieke-Zapp, D.; Molnar, P., 2009: Limits of sediment transfer in an alpine debris-flow catchment, Illgraben, Switzerland. Quat. Sci. Rev. 28: 1097-1105.

Schürch, P.; Densmore, A.L.; Rosser, N.J.; McArdell, B.W., 2011: Dynamic controls on erosion and deposition on debris-flow fans. Geology 39: 827-830.

Wendeler, C.; McArdell, B.; Rickenmann, D.; Volkwein, A.; Roth, A.; Denk, M., 2006: Field testing and numerical modeling of flexible debris flow barriers. In: Ng, C.W.W.; Zhang, L.M.; Wang, Y.H. (eds) Physical Modelling in Geotechnics - 6th ICPMG '06. Vol. 2. London, Taylor & Francis. 1573-1578.

Wendeler, C.; McArdell, B.; Volkwein, A.; Denk, M.; Gröner, E., 2008: Debris flow mitigation with flexible ring net barriers - field tests and case studies. WIT Trans. Eng. Sci. 60: 23-31.

Wendeler, C., 2016:
Debris-Flow Protection Systems for Mountain Torrents - Basic Principles for Planning and Calculation of Flexible Barriers. WSL Report. 44: 297 pp. (PDF)

 

Spacer