Analyse von Murgangsgeschwindigkeiten aufgrund Kurvenüberhöhung
Hintergrund
und Motivation
Skizze zur Kurvenüberhöhung (Christian Scheidl, WSL)
Ein
risikobasierter Umgang mit Naturgefahren bedingt eine fundierte Kenntnis des potentiell gefährlichen Prozesses. Für
Murgänge gilt die Ermittlung der dynamischen Prozessparameter, wie Fließhöhe,
Fließgeschwindigkeit oder der Maximalabfluss als wesentlich, da sie helfen eine
genauere Aussage über die Mobilität und den damit verbundenen Gefährdungsgrad
eines Murganges anzugeben. Eine Möglichkeit zur Bestimmung von dynamischer
Fließparametern liefern Spuren im Gelände (sogenannte stumme Zeugen) welche von
bereits abgegangenen Murgängen zeugen. Wichtige
Informationen über maximale Fließgeschwindigkeiten können beispielsweise
aufgrund sichtbarer Kurvenüberhöhungen im Gerinne abgeleitet werden. Solch eine
Kurvenüberhöhung zeigt sich in gekrümmten Gerinneabschnitten, wenn aufgrund der
zentrifugalen Beschleunigung der bewegten Masse die Fließhöhe der Innenkurve
geringer ist als die Fließhöhe der Außenkurve.
Ziel dieses
Projektes ist es, das Phänomen der Kurvenüberhöhung in Experimenten
nachzustellen. Von den Ergebnissen wird eine Verbesserung der Methodik zur
Erhebung von Fließparametern im Gelände erwartet. Weiters sollen die Resultate
zu präziseren Eingangsparametern von dynamischen Simulationsmodellen zur
Bestimmung der Reichweiten und Anprallkräften von Murgängen beitragen.
Das Projekt wird
vom österreichischen Wissenschaftfonds finanziert und im Rahmen eines Mobilitätsstipendiums (J3089) von Dr. Christian Scheidl als Gastwissenschaftler
an der WSL durchgeführt. Die gesamte Projektzeit beläuft sich auf 18 Monate und
wird von Dr. Dieter Rickenmann sowie Dr. Brian McArdell betreut.
Das physikalische
Model im Labor der WSL
Übersicht der Versuchsanlage (Foto: Christian Scheidl, WSL)
Murgänge
sind gravitative Massenbewegungen. Das physikalische Modell ist daher einer
Rutsche ähnlich, bestehend aus einem Startbehälter und einer Messstrecke in der
das Material abfliesst . Der Startbehälter, sinngemäss am oberen Ende der
Rutsche, enthält das Murgangsmaterial, welches infolge der
Schwerkraft nach Öffnen des Behälters durch die Messstrecke fliesst. Die
Messstrecke besteht aus einem halbkreisförmigen Rohr mit einem Durchmesser von
0.17 m und hat eine Länge von 9 m. Im Sinne der Aufgabenstellung des
Projektes weist die Messstrecke zwei Kurven auf - mit Radien von 1.5 m (obere
Kurve) bzw. 1.0 m (untere Kurve). Um der Komplexität eines Murganges
Rechnung zu tragen, werden Materialmischungen (Feststoffe und Wasser) für die
Laborversuche variiert. Durch Änderung der geometrischen Rahmenbedingungen des
Labormodells (Neigungen, Kurvenradien und Kurvenlängen) soll eine große
Bandbreite an natürlichen topographischen Gegebenheiten abdeckt werden.
Aussichten und
Kooperationen
Die Resultate der
Laborexperimente werden anschließend mit den Fliessparametern von beobachteten
Murgängen in bestehenden Feldforschungsstationen in der Schweiz sowie in Österreich und Spanien verglichen,
und zum Testen bestehender Gleichungen zur Ermittlung der maximalen Fließgeschwindigkeit
aufgrund von Kurvenüberhöhungen verwendet.
