Skredrisiko for transportinfrastruktur. Bård Romstad, Trude Rauken og Asbjørn Aaheim CICERO Senter for klimaforskning

Transkript

1 Skredrisiko for transportinfrastruktur Bård Romstad, Trude Rauken og Asbjørn Aaheim CICERO Senter for klimaforskning

2 Otta, Sel kommune Kartet viser områder hvor geologene har kartlagt skredfare, men hva betyr dette? For infrastruktureier? For lokale myndigheter? For deg?

3 Risiko og beslutninger Tilpasning til dagens og fremtidens klima generelt, og skredhendelser spesielt, handler i stor grad om beslutningstaking Beslutninger for infrastruktur tas på mange nivå Grunneiere, infrastruktureiere, lokal-, regional- og nasjonal forvaltning Risiko bør uttrykkes på en måte som er relevant for beslutningsprosessen

4 Beslutningsrelevant risikomodell Vegvesenets prioriteringsmodell for sikringstiltak er et godt eksempel på et beslutningsrelevant verktøy Tar inn over seg frekvens og konsekvens, og er tilpasset etatens styringsmål I InfraRisk-prosjektet har en målsetning vært utvikle en skredrisikomodell for infrastruktur som kan: Basere seg på faresonekart, i stedet for registrerte hendelser Tillate fleksible og justerbare risikoindikatorer Presentere modellresultatene i kartet

5 Risiko beskriver konsekvens R = H x E x V H: Hazard Sannsynligheten for at en gitt (uønsket) hendelse inntreffer E: Elements at risk «Verdiene» som potensielt kan påvirkes av hendelsen V: Vulnerability Verdienes sårbarhet for hendelsen

6 Relevante risikoindikatorer De fleste relevante risikoindikatorer kan utledes fra følgende basisindikatorer Hvor skjer det? («elements at risk») Hvor ofte skjer det der? (hendelsesfrekvens) Hvor ofte fører det til stengning? (stengningsfrekvens) Hvor lenge stenger det? (stengningslengde)

7 Realistisk/tilgjengelig datagrunnlag Informasjon om skredfare kommer ofte i form av: Faresonekart (med attributter: skredtype og frekvens) Kartlag med transportnettverk finnes for hele landet Attributter: type, ruteangivelse, trafikkmengde,

8 GIS-analyse (Hvor skjer det?) «Elements at Risk»-tabellen beskriver hver enkelt overlapp mellom faresone og infrastruktur. Der elementet overlapper med flere faresoner opprettes en rad per overlapp. Element Faresone Element type Faresone type Returperiode Element lengde (m) Strekning ÅDT Omkjøringstid (timer) E4 HZ1 Vei Snøskred RuteA E5 HZ2 Vei Flomskred RuteA E6 HZ3 Vei Flomskred RuteA E7 HZ4 Vei Steinsprang RuteB E8 HZ5 Vei Steinsprang RuteB E9 HZ1 Vei Snøskred RuteA E9 HZ2 Vei Flomskred RuteA Denne tabellen gjør oss i stand til å modellere en hendelsesfrekvens for hvert enkelt infrastrukturelement

9 Rammeverk for risikoanalyse Prosesstyper: Flomskred Snøskred Steinsprang osv Objekttyper: Jernbane Europa-/riksveg Fylkesveg osv Verdityper: Vegdekke/Jernbanespor ($) Fundament ($) Autovern/Signalanlegg++ ($) Opprydding ($) Personforsinkelse ($) Godsforsinkelse ($) Stengningsfrekvens Stengningstid Vi kan fritt definere verdityper og knytte disse til objekttypene. Verditypene trenger ikke å være fysiske og trenger heller ikke å kunne uttrykkes økonomisk. F.eks. definerer vi «Stengningsfrekvens» og «Stengningslengde» som verdityper (som vi ønsker at skal være så lave som mulig)

10 Parameterisering av modellen Prosesstype: Flomskred Objekttype: Europaveg For hver kombinasjon av objekttype og verditype kan vi definere en elementverdi (med enhet). For hver kombinasjon av prosesstype og verditype definerer vi en sårbarhet (hvordan verditypen påvirkes av en hendelse) Kombinasjonen av elementverdi og sårbarhet gir den forventede skaden pr hendelse (E V i formelen for risiko) Verditype Elementverdi* Enhet Sårbarhet Forventet skade pr hendelse pr enhet Veidekke kr meter 0.23 kr Vegfundament kr meter 0.04 kr 720 Opprydding kr kr Personforsinkelse kr 135 ÅDT_lette/24*omkjøringstid 4.91 kr 662 Godsforsinkelse kr 791 ÅDT_tunge/24*omkjøringstid 4.91 kr Stengningsfrekvens *kroneverdier i 2005-kr, men velg dine egne verdier hvis du ikke er fornøyd

11 Parameterisering av elementverdi Verditype Estimert verdi per elementtype Skalering Stengningsfrekvens Oppgis som antall stengninger per år - Stengningstid Oppgis som antall timer med stengning per år - Økt reisetid Kostnader ved økt reisetid Forsinket godstransport Kostnader ved forsinket godstransport Veidekke/jernbanespor Kostnaden ved å reparere ødelagt veidekke/jernbanespor Fundament Kostnaden ved å reparere ødelagt vei- eller jernbanefundament Autovern/kabler/ledninger Kostnaden ved å erstatte skadet autovern langs vei og kabler/ledninger langs jernbane Opprydning Opprydningskostnader etter en hendelse Alle veier: Jernbane: Alle veier: Jernbane: Europa-/riksvei: Fylkesvei: Kommunal vei: Privat vei: Andre veier: Jernbane: Europa-/riksvei: Fylkesvei: Kommunal vei: Privat vei: Jernbane: Europa-/riksvei: Fylkesvei: Kommunal vei: Jernbane: 135 NOK/kjøretøy/time 90 NOK/person/time 791 NOK/tungt kjøretøy/time 72 NOK/tonn/time NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter NOK/meter 660 NOK/meter 660 NOK/meter 330 NOK/meter NOK/meter Alle elementtyper: NOK - Trafikkmengde og omkjøringstid Trafikkmengde og omkjøringstid Lengden på elementet Lengden på elementet Lengden på elementet *kroneverdier i 2005-kr, men velg dine egne verdier hvis du ikke er fornøyd

12 Parameterisering av sårbarhet Definert en skadefunksjon: P(D) = α D β 1 φ + 1 α, 0 D β Vegdekke: sårbarhet for flomskred Eksempel: vegdekke sårbarhet for flomskred 25 % av registrerte hendelser medfører skade på vegdekke (α=0.25) Maksimal skade er 100 % (β=1) Antar at de fleste skadelige hendelser medfører skade nær maksimum (ϕ=0.1) Sårbarheten får vi ved å løse funksjonen med hensyn på P og integrere: V = 1 D(P)dd 1 α = αα φ + 1 = = 0.23

13 Parameterisering av sårbarhet Flomskred og stengingslengde: 46 % av registrerte hendelser fører til stengning (α=0.46) Maksimal skade satt til 48 timer (β=48) Eksponenten (ϕ) er satt slik at funksjonen i så stor grad som mulig tilpasses frekvensfordelingen for registrerte hendelser (ϕ=3.5 de fleste hendelser fører til liten skade) Stengningslengde: sårbarhet for flomskred Sårbarhet: V = (0.46*48)/4.5 = 4.9 Her indikerer altså sårbarheten forventet antall timer stenging pr hendelse (En pirkete leser vi se at β strengt tatt er en del av elementverdien og burde vært holdt utenfor funksjonen)

14 Parameterisering av sårbarhet Hvorfor bruke en skadefunksjon og ikke bare estimere sårbarheten direkte? Ofte vet vi bare andelen hendelser som fører til skade (α), ikke hvor stor skade de medfører Men vi har ofte grunnlag for å anta hva maksimal skade er (β), og også hvordan skadene fordeler seg (ϕ) Stengningslengde: sårbarhet for flomskred Siden skadefunksjonen beskriver den forventede fordelingen av skader gir den også informasjon om usikkerheten i sårbarhetsestimatet

15 Parameterisering av sårbarhet Observerte (blå) og modellerte (rød) skader for stengningstid snøskred Det grå området viser hvordan usikkerheten i estimatet for sårbarhet minker med forventet hendelsesfrekvens (jo flere hendelser, jo mer sannsynlig er det at den gjennomsnittlige skaden blir omtrent som estimert)

16 Sårbarhet vei (4x6 kombinasjoner) Verditype Skredtype α β φ V Kommentar Veier Veidekke Steinsprang Verdien for α er basert på SVVs skreddatabase, β er Veidekke Jordskred i de fleste tilfeller satt til 1 (total skade), mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige Veidekke Flomskred skadefordelingen. Veidekke Snøskred Fundament Steinsprang Verdien for α er basert på SVVs skreddatabase, β er Fundament Jordskred i de fleste tilfeller satt til 1 (total skade), mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige Fundament Flomskred skadefordelingen. Fundament Snøskred Autovern Steinsprang Verdien for α er basert på SVVs skreddatabase, β er Autovern Jordskred i de fleste tilfeller satt til 1 (total skade), mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige Autovern Flomskred skadefordelingen. Autovern Snøskred Opprydning Steinsprang Vi antar at alle hendelser fører til opprydningebehov. Opprydning Jordskred For snøskred antar vi også at nesten alle hendelser fører til skade nær maksimum (1 dags arbeid for 2 Opprydning Flomskred personer og 1 maskin). For de andre skredtypene antar vi at kostnadene svært små for de fleste Opprydning Snøskred hendelsene, men at maksimumskaden er større. Stengningsfrekvens Steinsprang Verdien for α er basert på SVVs skreddatabase Stengningsfrekvens Jordskred (delvise stengninger er ikke inkludert). Maksimumskaden, β, er satt til 1 og φ er satt til en Stengningsfrekvens Flomskred lav verdi slik at fordelingen blir bimodal (enten stengt, eller ikke). Stengningsfrekvens Snøskred Stengningstid Steinsprang Parametrene er satt ved å tilpasse funksjonen til det Stengningstid Jordskred kumulative frekvensfordelingen av stengninger i SVVs skreddatabase. En maksimal stengningstid på Stengningstid Flomskred timer ble antatt. NB: Sårbarheten for stengningstid på vei er også Stengningstid Snøskred brukt for alle stengningskostnader på vei.

17 Sårbarhet bane (4x6 kombinasjoner) Verditype Skredtype α β φ V Kommentar Jernbane Spor Steinsprang Verdien for α er basert på JBVs skreddatabase, β er Spor Jordskred satt til 1 (total skade) for alle verdityper, mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige Spor Flomskred skadefordelingen. Spor Snøskred Fundament Steinsprang Verdien for α er basert på JBVs skreddatabase, β er Fundament Jordskred satt til 1 (total skade) for alle verdityper, mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige Fundament Flomskred skadefordelingen. Fundament Snøskred Kabler Steinsprang Kabler Jordskred Kabler Flomskred Kabler Snøskred Opprydning Steinsprang Vi antar at alle hendelser fører til opprydningebehov, Opprydning Jordskred men at kostnadene er svært små for de fleste hendelsene. Den maksimale skaden antas å være Opprydning Flomskred mellom 1 og 3 (dagers arbeid for 2 personer og 1 maskin). Opprydning Snøskred Stengningsfrekvens Steinsprang Verdien for α er basert på JBVs skreddatabase. Stengningsfrekvens Jordskred Maksimumskaden, β, er satt til 1 og φ er satt til en lav verdi slik at fordelingen blir bimodal (enten Stengningsfrekvens Flomskred stengt, eller ikke). Stengningsfrekvens Snøskred Stengningstid Steinsprang Verdien for α er basert på JBVs skreddatabase, β er Stengningstid Jordskred satt til 48 (timer), mens φ er basert på antakelser om den sannsynlige skadefordelingen. Stengningstid Flomskred NB: Sårbarheten for stengningstid på jernbane er også brukt for alle stengningskostnader for Stengningstid Snøskred jernbane.

18 Resultater Eksempelstudie fra Otta i Sel kommune Kartlagte faresoner for flomskred, steinsprang og snøskred

19 Resultater på kartet Kritiske punkter: De 5 elementene som bidrar mest til stengningsfrekvensen

20 Resultater i tabellform -Forventer kun 2.2 skred mot infrastrukturen, 0.28 stengninger og 3.6 timer stengning pr år. -Forventede årlige kostnader er dermed også lave (ca NOK) -Merk at omkring halvparten av hendelsene er på kommunale/private veier (rader med «blank» i tabellen, ikke vist i kartet) der det ikke er antatt noen stengningskostnader. -Usikkerhet fra sårbarhetsfunksjon (50års tidshorisont): +50%/-36% Den positive feilmarginen fra frekvensestimatet er stor (+400%) fordi vi kun vet hva returperioden er ved faresonens nedre grense (jfr revidert αβ-modell) Rute Hendelse Stengning (timer pr år) Stengning Opprydning Reparasjon Sum Snøskred kr kr kr 684 kr E6-S kr kr 852 kr 65 kr FV kr 457 kr 195 kr 14 kr 666 FV kr 51 kr 17 kr 1 kr 70 FV kr 391 kr 178 kr 13 kr 582 RV kr kr 934 kr 71 kr BANE kr 683 kr 56 kr 474 kr (blank) kr - kr kr 47 kr Flomskred kr kr kr kr E6-N kr kr kr kr E6-S kr kr 390 kr kr FV kr kr kr kr FV kr 546 kr 470 kr kr FV kr 74 kr 386 kr kr FV kr 122 kr 90 kr 491 kr 702 RV kr kr kr kr BANE kr kr kr kr (blank) kr - kr kr kr Steinsprang kr kr kr kr E6-S kr kr 562 kr 449 kr FV kr 42 kr 129 kr 70 kr 241 FV kr 5 kr 11 kr 6 kr 22 FV kr 36 kr 117 kr 64 kr 217 RV kr kr 616 kr 492 kr BANE kr 525 kr 101 kr 193 kr 820 (blank) kr - kr kr kr Sum kr kr kr kr

21 Resultater nasjonal analyse -Analyse av skredrisiko (steinsprang, jordskred, flomskred og snøskred) for hele det norske hovedvegnettet -Basert på registrerte hendelser i perioden Trafikkdata er hentet fra vegdatabanken, men for omkjøringstid har vi antatt en gjennomsnittlig verdi på 2 timer Fylke Hendelsesfrekvens Stengningsfrekvens Stengningstid Totale kostnader Akershus kr Oppland kr Vestfold kr Aust Agder kr Nord Trøndelag kr Buskerud kr Vest Agder kr Sør Trøndelag kr Møre og Romsdal kr Troms kr Finnmark kr Telemark kr Rogaland kr Nordland kr Sogn og Fjordande kr Hordaland kr Sum kr

22 Resultater nasjonal analyse Frekvens (pr år) Stengningstid Kostnader Skredtype Hendelse Stengning (timer pr år) Stengning Opprydning Reparasjon Sum Snøskred kr kr kr kr Flomskred kr kr kr kr Steinsprang kr kr kr kr Jordskred kr kr kr kr Sum kr kr kr kr Total hendelsesfrekvens på 1050 per år for landet som helhet (ca 30% av dataene i skreddatabasen måtte utelates) 223 stengninger per år Total stengningstid på omkring 3000 timer per år Totale kostnader fra de fire skredtypene 90 MNOK/år (2005-kr) Stengningskostnader står for omkring 70 %

23 Oppsummering Risikomodellen er velegnet for å visualisere og analysere fordelingen av risiko i et område Risikoen kan sammenfattes langs ulike dimensjoner: per skredtype, infrastrukturtype, verditype og på tvers av verdityper der disse er på samme enhet (typisk økonomisk verdi) Enkelt å endre parameterene i modellen og resultatet vises umiddelbart Man kan også enkelt definere nye verdityper som er aktuelle for en gitt problemstilling

24 Åpne spørsmål Kunnskap om konsekvensene av ekstremværhendelser for veg og bane er fortsatt begrenset, spesielt når det kommer til stengninger, redusert fremkommelighet og ringvirkninger av dette Sannsynligvis er infrastrukturens sårbarhet for skred større enn det som kommer frem når vi kun bruker registrerte skredhendelser som datagrunnlag (vi utelater bl.a. stengning pga fare for skred)