Gefahrenkartierung Mattertal VS: Grundlagenbeschaffung und numerische Modellierung von Murgängen

Das Auftauen des Permafrostes im hochalpinen Gelände führt zu einer Abnahme der Kohäsion (Zusammenhangskraft) in alpinen Hängen. Dadurch entsteht in der Auftauschicht zusätzliches Lockermaterial. Dieses wird durch Erosionsprozesse in die Gerinne transportiert und kann zum Beispiel bei Starkniederschlägen zum Ausgangsmaterial für katastrophale Murgangereignisse werden. Siedlungsgebiete und Verkehrswege in den Alpentälern sind dadurch mit einer sich verändernden Gefahrenlage konfrontiert.

Instabile Hänge im Mattertal

Aktuelle Beobachtungen zeigen, dass tauender Permafrost und kollabierende Stirnpartien von rasch bewegenden Blockgletschern im Mattertal zu instabilen Hängen führen. Entsprechend viel Lockermaterial wird dort verlagert und Hang- und Gerinnetopographie verändern sich ständig und beträchtlich.

Abb. 1: Rückgang des Permafrosts führt vermehrt zu lockerem Gesteinsmaterial.

Angewandtes Forschungsprojekt

Bereits sind Forschungsaktivitäten von verschiedenen Gruppen im Mattertal im Gang. Im Auftrag des Kanton Wallis führt die WSL ein angewandtes Forschungsprojekt durch, um Murgangereignisse zu modellieren und die Gerinne zu überwachen. Dabei spielt das von der WSL entwickelte numerische Massenbewegungsmodell RAMMS (rapid mass movements simulation) eine wichtige Rolle. Die aus den Modellierungen gewonnen Erkenntnisse über die Gefahrenzonen werden für die Planung zukünftiger Schutzmassnahmen im Mattertal eingesetzt.

Datengrundlagen

Digitale Geländemodelle bilden die Grundlage für die RAMMS-Simulationen von gravitativen Massenbewegungen (Lawinen, Murgänge und Steinschlag) und für die Beurteilung von Geländeveränderungen. Bis heute stehen für die Untersuchung der von Alpinen Naturgefahren gefährdeten Gebiete (über 2000 m ü.M.) in der Schweiz keine hochaufgelösten Geländemodelle zur Verfügung. Deshalb prüfen wir verschiedene Verfahren und die daraus resultierenden Geländedaten auf ihre Eignung für die Weiterverwendung in der Gefahrenanalyse. 

Das Modul Murgang im numerischen Massenbewegungsmodell RAMMS wird anhand von Ereignisdaten kalibriert. Zu diesem Zweck wurde die ehemalige automatische Murgangbeobachtungsstation am Dorfbach an die aktuellen Verhältnisse angepasst und neu aufgebaut. Die Station, bestehend aus zwei Hauptstationen, erfasst in zwei Gerinneabschnitten die Fliessgeschwindigkeit und die Abflusshöhen und hält Ereignisse mit einer Videokamera für die nachträgliche Charakterisierung fest.

Die Station liefert Grundlagendaten, um die Ereignisse detailliert zu dokumentieren, wobei bereits abgelaufene Ereignisse soweit wie möglich rekonstruiert werden. Zusammen mit einer Beurteilung des Einzugsgebietes lassen sich so Szenarien ableiten, welche für die Gefahrenanalyse verwendet werden. Die generierten Ereignisdaten fliessen wiederum in die Optimierung des numerischen Massenbewegungsmodells RAMMS ein, wobei dies vor allem in den Bereichen der Entrainment- und Bulking-Prozesse (Mitführen von Sedimenten und Volumenvergrösserung) erweitert und verbessert werden soll. Als Grundlage dafür werden neben den Ereignisdaten Ablagerungs- und Erosionsprozesse im Gerinne detailliert analysiert. Dies geschieht über neue Messverfahren - beispielsweise Laser -  sowie über wiederholte Erfassungen der Terrainoberfläche in ausgewählten Gerinneabschnitten. 

Abb. 4: Automatische Murgangbeobachtungsstation am Dorfbach (links) und hochaufgelöster Geländeausschnitt generiert mit Airborne Laserscanning.

Numerische Modellierung und Gefahrenkartierung

Die Szenarienberechnungen aus den numerischen Simulationen mit RAMMS bilden eine der Grundlagen für die Gefahrenkartierung. Die ermittelten Intensitäten und resultierenden Ausbruchstellen und Fliesswege geben wichtige Hinweise für die Zonierung der verschiedenen Gefahrenstufen. Diese Informationen werden mit der Geländebeurteilung unter Einbezug der stummen Zeugen, sowie den Chronikdaten zu einer Gefahrenkarte Murgang verarbeitet. Aus ihr lassen sich Schutzdefizite ableiten und Massnahmen planen.

Auftraggeber

• Gemeinde Randa und St. Niklaus
  
• Kanton Wallis, Dienststelle für Wald und Landschaft (Monitoring und numerische Simulationen)

Kontakt

• Christoph Graf