Radarkartlegging av potensielle løsneområder for steinskred på rv. 70 forbi Oppdølsstranda

Transkript

1 Radarkartlegging av potensielle løsneområder for steinskred på rv. 70 forbi Oppdølsstranda ÅKNES RAPPORT ÅKNES/TAFJORD BEREDSKAP IKS, ØDEGÅRDSVEGEN 176, N-6200 STRANDA ORG.NR.: NO MVA

2 Sammendrag Rapport nr.: Åknes Tittel: Radarkartlegging av potensielle løsneområder for steinskred på rv. 70 forbi Oppdølsstranda Forfattere: Lene Kristensen og Lars Harald Blikra, Åknes/Tafjord Beredskap Arbeid utført av Oppdragsgiver: Fylke Tore Bergeng, Åge Kjølås og Lene Kristensen Statens vegvesen Tore Humstad og Ivar Hol Møre og Romsdal Rapport dato Antall sider 15 Sammendrag: Åknes/Tafjord Beredskap har på oppdrag fra Statens vegvesen utført radarkartlegging langs deler av Oppdølstranda. Problemer med skred på rv. 70 mellom Oppdølsstranda og Sunndalsøra har medført et ønske om å undersøke om større fjellpartier eller blokker er i bevegelse. Bakkebasert radar er en bra metode til overvåking av fjellskred og kartlegging av bevegelsesmønsteret. Radarmålingene i de 4 områdene har gitt en god dekning over de potensielle ustabile fjellpartiene som er prioritert fra Statens Vegvesen. Sammenligning mellom vårkampanjen og høstkampanjen viser ingen tegn til at det er store ustabile fjellpartier med bevegelse, men radarkartleggingen indikerer flere mindre områder med bevegelse. Disse områdene er viktig å følge opp med feltbefaring, der en også må vurdere muligheten for at noen av områdene er påvirket av støy fra vegetasjon/trær. Radarkartleggingen langs Oppdølstranda har gitt verdifull kunnskap om potensialet til bakkebasert radar til kartlegging av større fjellsider med skredproblem. Både dette prosjektet og erfaringene med bruk av radar i andre prosjekter i Norge og andre land understreker sterkt det store potensialet denne metoden har for påvising av ustabile fjellparti. Den store fordelen sammenlignet med andre målemetoder er at en får dekket store arealer, men fremdeles er det viktig å kombinere radarkartlegging med andre metoder for verifisering av mulige områder med bevegelse. Slike uavhengige målemetoder vil også være viktig for testing og evaluering av bakkebasert radar for mulige fremtidige bruk i Statens vegvesen. For å få bedre utnyttelse av kartleggingen, og for å bli sikrere på tolking av data, blant annet mulige problemer med støy vil det være en fordel med flere målekampanjer i SIDE 2 AV 15

3 Innhold SAMMENDRAG... 2 INNHOLD... 3 INNLEDNING... 4 METODIKK... 4 INTERFEROMETRI... 4 OPPLØSNING PÅ MÅLINGER... 4 UTFORDRINGER OG BEGRENSNINGER... 5 MÅLEOMRÅDER... 5 MÅLEKAMPANJER... 6 INSTALLASJON AV RADAR... 7 UHELL MED RADAR... 7 RESULTAT FRA DE FIRE VEISTREKNINGENE... 8 OMRÅDE A... 8 OMRÅDE B OMRÅDE C OMRÅDE D OPPSUMMERING OG KONKLUSJONER REFERANSER SIDE 3 AV 15

4 Innledning Åknes/Tafjord Beredskap har på oppdrag fra Statens vegvesen utført radarkartlegging langs deler av Oppdølstrand. Gjentatte steinsprang og steinskred på rv. 70 mellom Oppdølsstranda og Sunndalsøra har medført et ønske om å undersøke om større fjellpartier eller blokker er i bevegelse. Bakkebasert radar er en bra metode til overvåking av fjellskred og kartlegging av bevegelsesmønster. Metoden benyttes av Åknes/Tafjord Beredskap på Åknes og Mannen. Radarkartleggingen på rv. 70 er også en test av om metoden kan være anvendelig til å identifisere bevegelse i mindre partier eller blokker. Kartleggingen og en eventuell påvising av ustabile område vil danne et grunnlag for Statens vegvesen til å gjøre fysiske tiltak, for eksempel renskning eller fanggjerder. Utførelsen av arbeidet følger opprinnelig tilbud fra Åknes/Tafjord beredskap av og senere endringsordre av Metodikk Interferometri Radar interferometri er en målemetode hvor to eller flere avstandsmålinger fra radaren til et objekt trekkes fra hverandre og hvor differensen viser eventuell bevegelse (Ellegi srl, 2009). Selve avstandsmålingen er imidlertid ikke presis nok til at gi millimeter presisjon, og i stedet nyttas fase informasjon på den elektromagnetiske bølge til å beregne endring i avstand. Det betyr at bevegelsen kun kan differensieres i et intervall tilsvarende bølgelengden til signalet. Med de antenner som er benyttet i Sunndalsøra (som sender mikrobølger) svarer dette til -4,4 til +4,4 mm. Dette betyr konkret at hvis et punkt beveger seg 5 mm frem, vil det se ut som om det har beveget seg 0.6 mm tilbake. Dersom et punkt beveger seg 8.8 mm frem kan ingen bevegelse ses. I praksis vil det imidlertid ofte være en sammenheng i bevegelsen til de omkringliggende punkter, og man kan ut fra dette vurdere den absolutte bevegelse. Det er mulig å anvende radarmålinger både fra satellitt og fra bakkebasert radar. En bakkebasert radar har store fordeler i bratte skråninger, som er vanskelige at se fra satellitt. Dessuten bestemmer man selv når det skal måles, og er ikke er avhengig av når det finnes satellitt data. Åknes/Tafjord Beredskap anvender utstyr fra en italiensk leverandør, LiSALab Ellegi Srl, som også gir teknisk støtte i bruk av utstyr og databehandling. Oppløsning på målinger Pixeloppløsning avhenger av avstand til objekt og båndvidde, bølgelengde mm. Innenfor en enkelt lokalitet er avstands eller range oppløsningen konstant, mens azimuth oppløsningen økes med økt avstand. For lokalitetene på Sunndalsøra er det følgende oppløsning: Range: 0,5m - 0,75 Azimuth: 0,07m - 4,5 m SIDE 4 AV 15

5 Utfordringer og begrensninger Metoden fungerer bra for kontinuerlige målinger av bevegelse der det ikke vil være bevegelse på over 4.4 mm mellom de to målingene som sammenlignes. Typisk brukes gjennomsnitt av målinger over minst en dag til å sammenligne med gjennomsnitt for en annen dag. På Sunndalsøra er det ikke etablert et kontinuerlig målesystem, og det gjøres periodiske målinger. Det er da viktig å være klar over at bevegelser som overstiger 4,4 mm mellom to målinger er vanskelig å dokumentere. Om bevegelsen er større vil den stadig kunne identifiseres, men ikke kvantifiseres. En annen utfordring på Sunndalsøra er at en eventuell bevegelse kan være begrenset til et lite område (i forhold til oppløsningen til målingene), og da kan det være vankeligere å skille mellom signal og støy. Måleområder I rapport fra Multiconsult (2009) ble det definert fire veistrekninger av interesse (Figur 1), og områdene A9, B1 & B2, C5 & C6 samt D2 ble bestem valgt ut for radarkartlegging. FIGUR 1 OVERSIKT OVER DE FIRE RASUTSATTE VEISTREKNINGER. Radaren er søkt plassert best mulig for innsyn til de aktuelle kildeområder for skred, men er fysisk begrenset av at fjellsiden ofte går rett i sjøen. Derfor står radaren svært nær og ofte rett under de aktive fjellsidene, men likevel med bra utsyn til de bratteste partier. Figur 1 viser de fire veistrekninger av interesse og Figur 2 og Figur 3 viser de faktisk målte områder. SIDE 5 AV 15

6 FIGUR 2 DE FIRE POSISJONER TIL RADAREN (SORTE PRIKKER) OG DE MÅLTE OMRÅDER (BLÅ). FIGUR 3 DEKNINGSOMRÅDER FOR R ADAREN I 3D. LEGG MERKE TIL AT DEKNINGEN ER BEST PÅ DE NESTEN LODDRETTE VEGETASJONSFRIE BLOTNINGER, OMRÅDER SOM OGSÅ ANTAS Å VÆRE DE MEST AKTIVE KILDEOMRÅDER FOR SKRED. Målekampanjer Målepunktene ble definert i 2009 og det ble bygd fundamentering og bjelke for plassering av den bakkebaserte radaren ved 4 ulike lokaliteter. Selve målingene startet opp vinteren og våren 2010 (Åknes notat, 2010). Der er til nå gjennomført 2 hele målekampanjer for de fire lokalitetene i Sunndalsøra, se Tabell 1. I februar 2010 ble utstyret oppsatt og parametrisert for de fire lokaliteter og det ble forsøkt å kjøre en målekampanje, men den ble avbrutt av for mye snø i fjellsiden. Første hele kampanje ble derfor gjennomført i april/mai 2010 og kalles i det etterfølgende Vårkampanjen. Neste kampanje ble gjennomført i oktober og november 2010 og kaldes heretter Høstkampanjen. SIDE 6 AV 15

7 Målepunkt Vinterkampanje Vårkampanje Høstkampanje Strekning A 5/2 12/2 (snø) 8/4 16/4 8/10 15/10 Strekning B 12/2 02/3 (snø) 16/4 28/4 15/10 22/10 Strekning C 28/4 12/5 22/10 1/11 Strekning D (Hydrotaket) 12/5 21/5 29/9 5/10: telt blåste bort natt til 4/10 1/11 5/11: Kontrollmåling TABELL 1 MÅLEPERIODER FOR DE FIRE VEISTREKNINGER. Installasjon av radar Etablering, installasjon, testing og parametrisering er dokumentert i Åknes notat (2010). LiSALab radaren bruker en teknikk som heter Syntethic Aperture hvor radaren beveger seg i løpet av en måling. Dette simulerer en større antenne en det som konkret blir brukt i systemet. Dermed oppnås en god oppløsning som ellers bare kunne oppnås ved bruk av store mer uhåndterlige antenner. Bevegelsen av radar oppnås ved at den kjører på en skinne som er 2,5 m parallell med fjellsiden den måler (Figur 4). Radaren måler cirka en uke på hver lokalitet, og den blir i denne perioden beskyttet mot regn og støv med et plastikk telt. Plastikk er nesten transparent for radarbølger. På lokalitet A, B og C står radaren i veisiden, mens den på lokalitet D står på taket av Hydro (Figur 4). FIGUR 4 INSTALLERING AV RADAR. VENSTRE: BRUK AV TELT I OMRÅDE A. MIDTEN: RADARPLASSERING PÅ TAKET AV HYDROBYGGET VED OMRÅDE D. HØYRE: RADAR I DRIFT I OMRÅD E A Uhell med radar Høstkampanjen 2010 startede uheldig i og med at teltet blåste av rammen fra taket på Hydro om kvelden d. 3. oktober. Samtidig ble radaren dreiet nedover, men fortsatte likevel å måle. Åknes/Tafjord Beredskap hentet radaren neste dag, og konstaterte en bøyning av en koblingsboks men ellers ingen synlige skader på utstyret. Målingene ble derfor gjenopptatt på lokalitet A den 8. oktober. Ved etterfølgende prosessering av data og sammenlikning med tidligere målinger kunne det konstateres at der var skjett en liten horisontal vridning av SIDE 7 AV 15

8 radaren. Dette kunne observeres ved systematiske feil i avstandsmålingene på et par mm mellom venstre og høyre side av interferogrammene. Feilen er illustrert i Figur 5. FIGUR 5 INTERFEROGRAM FOR STREKNING C HVOR MÅLINGEN FRA OKTOBER ER SAMMENLIGNET MED MÅLING FRA MAI. DEN SYSTEMATISKE FARGEFORSKYVNING MELLOM VENSTRE (OVERVEIENDE ORANSJE) TIL HØYRE (OVERVEIENDE LILLA) ILLUSTRERER BØYNINGEN AV RADAREN. På grunn av at feilen var systematisk, var det mulig å korrigere for denne i etterkant, og i figurene i denne rapport er derfor korrigert for dette. Høstkampanjen ble avsluttet med en kontrollmåling på lokalitet D, og denne kontrollmålingen er brukt for presentasjon av data fra område D. Resultat fra de fire veistrekningene Område A Området som måles er en mindre skrent, like ved Midtbekktunnellen, og tilsvarer område A9 i rapport fra Multiconsult (2009) (Figur 6). A9 anses som kildeområdet til hovedparten av tidligere registrerte skred på veistrekning A, men strekning A betegnes likevel som lite problematisk sammenlignet med de andre delstrekninger. Utsynet fra radaren til skrenten sperres til dels av noe skog. SIDE 8 AV 15

9 FIGUR 6 OMRÅDE A. VENSTRE: RADARMÅLINGENE LAGT OVER ET ORTOFOTO. HØYRE: BILDE MED LOKALISERING AV A9. Det er indikert bevegelse i flere mindre partier i område A; se Figur 7 og Figur 8. Partiene ligger i hovedsak i periferien av brattveggen og sikten kan være delvis påvirket av vegetasjon/trær. En feltinspeksjon av det nordvestligste del av området avslørte blokker som kan være ustabile (Figur 9). FIGUR 7 VENSTRE: RADARDATA FRA OMRÅDE A DER MINDRE OMRÅDER MED B EVEGELSE ER VIST MED SIRKLER. HØYRE: FOTO MED TILSVARENDE OMRÅDER MARKERT. SIDE 9 AV 15

10 FIGUR 8 RADARDATA FRA OMRÅDE A PLOTTET PÅ KART MED 5 M KOTER. PARTIER MED BEVEGELSE ER VIST MED SIRKLER. FIGUR 9 POTENSIELLE USTABILE BLOKKER I OMRÅDE A. Område B De viktigste partiene som ses fra radaren fra område B svarer til B1, B2 og B3 i rapporten fra Multiconsult (2009) (Figur 10). Radardataene viser ikke tegn på noe særlig bevegelse i område B (Figur 11). SIDE 10 AV 15

11 FIGUR 10 OMRÅDE B. VENSTRE: RADARMÅLINGER LAGT OVER ET ORTOFOTO MED 5M HØYDEKURVER. HØYRE: POTENSIELLE LØSNEOMRÅDER. FIGUR 11 OMRÅDE B. VENSTRE: INTERFEROGRAM FOR OMRÅDET. HØYRE: SAMME DATA PLOTTET PÅ KART MED 5 M KOTER. DET ER IKKE TEGN PÅ BEVEGELSE I STØRRE PARTIER. Område C Radarmålingene i område C dekker partiene C5 og C6 fra rapporten til Multiconsult (2009), se Figur 12. Figur 13 og Figur 14 viser bevegelsene som er funnet med radarmålingene i perioden mai til oktober Flere fjellpartier ser ut til å ha vært i bevegelse, men dessverre ser det også ut til å være en del støy i målingene. Det anbefales en feltinspeksjon i de områder der det er tegn på bevegelse. SIDE 11 AV 15

12 FIGUR 12 OMRÅDE C. VENSTRE: RADARMÅLINGER LAGT OVER ET PÅ ORTOFOTO (DEKNING ER C5 OG C6). HØYRE: POTENSIELLE LØSNEOMRÅDER. FIGUR 13 OMRÅDE C. VENSTRE: INTERFEROGRAM SOM VISER BEVEGELSEN I PERIODEN MAI-OKTOBER SIRKLENE INDIKERER STEDER MED BEVEGELSE. HØYRE: FOTO SOM VISER SAMME OMRÅDER. SIDE 12 AV 15

13 FIGUR 14 INTERFEROGRAM PLOTTET PÅ ET KART MED 5 M HØYDEKOTER. Område D Radarmålingene i område D ser ut til at dekke de viktigste løsneområdene (Figur 15). Det er ikke mulig å se bevegelse i områdene (Figur 16). FIGUR 15 OMRÅDE D. VENSTRE: RADARMÅLINGENE DEKNINGSOMRÅDE PLOTTET PÅ ORTOFOTO MED KOTER. HØYRE: DE POTENSIELLE LØSNEOMRÅDENE (MULTICONSULT, 2009). SIDE 13 AV 15

14 FIGUR 16 OMRÅDE D. VENSTRE: INTERFEROGRAM. HØYRE: SAMME DATA PLOTTET PÅ KART MED 5 M KOTER. DET ER IKKE PÅVIST STØRRE PARTIER MED BEVEGELSE I OMRÅDET. Oppsummering og konklusjoner Radarmålingene i de 4 områdene har gitt en god dekning over de potensielle ustabile fjellpartiene som er prioritert fra Statens Vegvesen. Installering og etablering av radar gikk godt, og det har vært relativt lite problem med selve målingene. Det var problemer med første målekampanje på grunn av snø i fjellsiden, og vinterkampanjen måtte derfor avsluttes. Videre ble radaren satt ut av stilling på grunn av sterk vind. Disse problemene er blitt løst, men det har medført at det er gjennomført flere målekampanjer enn planlagt. Sammenligning mellom vårkampanjen og høstkampanjen viser ingen tegn til at det er store ustabile fjellpartier med bevegelse. Imidlertid viser dataene flere mindre områder med mulig bevegelse i område A og C. Disse områdene er viktig å følge opp med feltbefaring, der en også må vurdere muligheten for at noen av områdene er påvirket av støy fra vegetasjon/trær. Det vil også være viktig å kunne sjekke opp aktuelle partier med bevegelse med bruk av andre målemetoder. Radarkartleggingen langs Oppdølstranda har gitt verdifull kunnskap om potensialet til bakkebasert radar til kartlegging av større fjellsider med skredproblem. Store områder i fjelsidene er dekket med radardata. Videre ser det ut til at radardata også kan gi indikasjon på bevegelser av mindre blokkpartier. Både dette prosjektet og erfaringene med bruk av radar i andre prosjekter i Norge og andre land understreker sterkt det store potensialet denne metoden har for påvising av ustabile fjellparti. Spesielt det faktum at en får dekket store arealer er den store fordelen med denne metoden, men fremdeles er det viktig å kombinere radarkartlegging med andre SIDE 14 AV 15

15 metoder for verifisering av mulige områder med bevegelse. Slike uavhengige målemetoder vil også være viktig for testing og evaluering av bakkebasert radar for mulige fremtidige bruk i Statens vegvesen. For å få bedre utnyttelse av kartleggingen, og for å bli sikrere på tolking av data, blant annet mulige problemer med støy, vil det være en fordel med flere målekampanjer i Referanser Åknes notat, 2010: Feltrapport Radar Oppdølstranda. Notat Multiconsult, 2009: Risikovurdering av rv. 70 forbi Oppdølstranda. Rapport Ellegi srl, 2009: LISALab Technology: Methods and feasibility. SIDE 15 AV 15