Steinsprangsimulering: vurdering av nye 3D programvarer

Transkript

1 Steinsprangsimulering: vurdering av nye 3D programvarer Thierry Oppikofer Freddy X. Yugsi Molina, Luzia Fischer Teknologidagene Statens Vegvesen 12. oktober 2011, Trondheim 1

2 Bakgrunn Plan for skredfarekartlegging fra NVE i samarbeid med NGU: Påpeker at dagens farekartene i Norge er ikke opp til internasjonale standarder Definerer behov for framtidig farekartlegging Definerer prioriteter Farekartleggingsmetoden må forbedres Gjennomgang av internasjonal brukte metoder og simuleringsprogramvarer Testområde: Norddal kommune (Møre og Romsdal) Krever bedre dokumentasjon av feltobservasjoner og parameterne brukt i modellering 2

3 Prioriteter for farekartlegging Bebodde områder som befinner seg innenfor steinsprangutløpesone gitt i aktsomhetskartet Flyfotoanalyse med ekspertvurdering Historiske hendelser fra den nasjonale skredhendelsesdatabasen Resultater fra spørreundersøkelsen til kommunene Devoli et al. (2011) 3

4 Prioriteter for farekartlegging Eksempel: Norddal kommune (Møre og Romsdal) 4

5 Steinsprangsimulering 2D programvarer (langs valgte profiler): CRSP 4.0 RocFall (Rocscience) Rockfall (Dr. Spang) ROFMOD 4.1 3D programmvarer (basert på digital høydemodell) RAMMS Rockfall Analyst Rockyfor3D Rotomap 3D programmvarer (ikke offentlig tilgjengelig) Hy-Stone Stone Zinggeler-Geotest 5

6 Eksempel: Rockyfor3D Modellen beregner skredbaner av individuelle fallende steiner i 3D Kombinasjon av fysisk-baserte, deterministiske algoritmer med stokastiske metoder Steinsprangbanen er beregnet som en sekvens av klassisk parabolske fritt fall og spretter på overflaten, samt støt mot trær Parametrer: Blokkdimensjoner og form, massetetthet Ruhet av overflate, overflatetype Skogtetthet, trestammediameter, tretype Støt mot trær, ferske avsetninger, nedslagskrater osv. 6

7 Nødvendige feltobservasjoner Mulige steinsprang kildeområder Skråninger som diffuse kilder (inkl. volumer av blokker) Lokale ustabiliteter (inkl. mekanisme, volum, antall blokker) Sprekkesystemer (inkl. orientering, avstand, ruhet) Utløpeområder Kartlegging av alle parameterne brukt i utløpemodellering Basert på feltobservasjoner, flybilder og høydemodeller Innmåling av blokkstørrelser i avsetningene Kartlegging av ytterste blokker Bestemmelse av scenarioer Validering av modellering med feltobservasjoner 7

8 Syltefjellet (Møre og Romsdal) >200 m høy fjellvegg ovenfor bebygd område Opp til 500 personer utsatt 8

9 Syltefjellet: kildeområder Diffuse kildeområder (ingen lokalisert ustabilitet) Blokkstørrelser basert på sprekkesystemer og avsetninger Gjennomsnitt: m Firkantet til ellipsoidisk form 9

10 Syltefjellet: kildeområder Lokale ustabiliteter avgrenset av (åpne) sprekker 38 m bred, 26 m høy, opp til 29 m dyp Volumen: >10000 m 3 Sprekkes opp i utallige blokker Lavere sannsynlighet, større konsekvenser Høyere sannsynlighet for enkle blokker 10

11 Syltefjellet: utløpsområde 11

12 Syltefjellet: modellparametrer Blokkstørrelse: : m 3 / max.: m 3 Blokkform: firkantig / ellipsoidisk Terrengruhet og overflatebeskaffelse som kartlagt Med / uten skog 1, 5 eller 100 iterasjoner pr. kildecelle DHM oppløsninger: 1, 2, 5 eller 10 m 12

13 Syltefjellet: første resultater Gjennomsnittlig blokkstørrelse Ellipsoidisk form Uten skog DHM: 2 m 1 iterasjon (27861 simuleringer) Kinetisk energi (95%) Flygehøyde (95%) Antall passasjer 13

14 Syltefjellet: første resultater Gjennomsnittlig blokkstørrelse Ellipsoidisk form Med skog DHM: 2 m 1 iterasjon (27861 simuleringer) Redusert rekkevidde pga skog 14

15 Syltefjellet: første resultater Maksimal blokkstørrelse Ellipsoidisk form Med skog DHM: 2 m 1 iterasjon (27861 simuleringer) Skog påvirker mindre utløpedistanse pga høyere kinetisk energi av store blokker 15

16 Syltefjellet: første resultater Maksimal blokkstørrelse Ellipsoidisk form Med skog DHM: 10 m 1 iterasjon (1100 simuleringer) 10m DHM oppløsning har liten innflytelse på utløpedistanse, men gir mindre detaljer 16

17 Videre planer Vurdere ulike sannsynligheter for ulike kildeområder For diffuse kildeområder og lokale ustabiliteter Basert på feltobservasjoner Basert på kinematiske analyse av DHM, probabilistiske og statistiske modeller Kombinere sannsynligheter med utløpemodellering Detaljerte scenarioer for ulike sannsynligheter (for eksempel: 10, 100 og 1000 år) Forbedring av grunnlagsdata, bl.a. skredhendelserdatabase Utarbeidelse av en konkret veileder til kartlegging av steinsprangfare i Norge 17

18 Mer informasjon Devoli, G., Eikenæs, O., Taurisano, A., Hermanns, R.L., Fischer, L., Oppikofer, T., Bunkholt, H. (2011). Plan for skredfarekartlegging - Delrapport steinsprang, steinskred og fjellskred. NVE rapport 15/2011, Norges vassdrags- og energidirektorat, Oslo, Norway. Dorren, L.K.A. (2011). Rockyfor3D revealed description of the complete 3D rockfall model, Technical report, EcorisQ, Saint Hilaire du Touvet, France, Oppikofer, T., Fischer, L., Hermanns, R.L., Devoli, G., Bunkholt, H., Taurisano, A., Eikenæs, O. (2011). Rockfall hazard mapping in Norway how to prioritise areas? in: Mölk, M., Melzner, S., Sausgruber, T., Tartarotti, T. (Eds.), Proc. Interdisciplinary Rockfall Workshop Austrian Service for Torrent and Avalanche Control, Innsbruck, Volkwein, A., Schellenberg, K., Labiouse, V., Agliardi, F., Berger, F., Bourrier, F., Dorren, L.K.A., Gerber, W., Jaboyedoff, M. (2011). Rockfall characterisation and structural protection a review. Natural Hazards and Earth System Sciences, 11,