Kartlegging, terrenganalysar og simulering av eit trekantforma jordskred på Skredestranda, Nordfjord

Abstract

Skred som blir utløyst av nedbør kan auke i førekomst som følgje av klimaendringar. I Noreg er det venta nedbørsauke på 18 % mot år 2100 på utsleppsscenario RCP8,5. Utsleppscenarioet er utarbeida av FNs klimapanel og betyr at verdas utslepp fortset som i dag.

På Skredestranda i Eid kommune har det gått 12 skred dei siste 18 åra. Denne masteroppgåva skal ta føre seg eitt av skreda som stengde vegen under stormen «Hilde» 15. november 2013. Det aktuelle skredet er interessant på grunn av utbreiing og form samanlikna med hendingar frå same området. Skredet var om lag 250 m breitt og losna frå to punkt på 628 og 611 m o. h.

Det har vore utført feltarbeid for å kartlegge skredet si utbreiing med GPS og for å undersøke erosjonsspor i skredbana. Meteorologiske data har vorte samla inn for nedbør, snø og temperatur i det aktuelle tidsrommet. Analysar i ArcGIS var gjort for å digitalisere skredets ytterkant, kartlegge eventuelt samlingspunkt for overflatedrenering, estimere erosjonsvolum og klargjere digitale høgdemodellar til bruk i RAMMS::Debris Flow. Det vart gjort ein sensitivitetstest av den nye erosjonsmodulen der kvar enkelt erosjonsparameter vart systematisk variert for å undersøke korleis det påverka simuleringsresultatet. Tidlegare versjon av RAMMS::Debris Flow tok ikkje omsyn til medriving og erosjon i skredbana. Difor måtte inngangsvolumet for losneområdet vere likt totalvolumet for skredet. Den nye erosjonsmodulen gjer at simuleringa implementera erosjon i skredløpet utifrå tre parametrar utvikla av empirisk data.

Resultatet frå feltarbeidet gav ei kartlagd skredbane som vart brukt til å vurdere resultatet frå sensitivitetstesten. Samanlikning av lidardata før og etter skredet gav eit estimert erosjonsvolum og var grunnlag for vurdering av erosjonsvolumet berekna av RAMMS. På bakgrunn av erosjonsvolum og kartlagd skredbane vart resultatet frå sensitivitetstesten vurdert. Det mest realistiske resultatet var gitt når utløysingsdjupna for losneområdet var redusert frå 0,5 m til 0,2 m. Generelt kan det seiast at simuleringa si utbreiing og form i terrenget endra seg lite med endra inngangsverdi for erosjonsparametrane, medan total erosjonsvolum viste tydeleg endring. Meteorologiske data viste at det hadde vore lite nedbør tre veker før skredet, men at det låg snø i fjellet. Analyse i ArcGIS viste at losneområdet ikkje hadde naturlege søkk der nedbør kunne samla seg. Dette kan tyde på at auka temperatur og snøsmelte bidrog saman med kraftig nedbør under stormen «Hilde» til at skredet losna, men forklara ikkje kvifor det losna akkurat der det gjorde. Feltarbeidet viste at losneområdet bestod av eit tynt lausmassedekke, stadvis fjellblottingar og blokker, noko som kan ha auka porevasstrykket.

Det var muleg å få realistisk simulering med å bruke den nye erosjonsfunksjonen i RAMMS::Debris Flow. Utfordringa vil vere å avgrense losneområdet og velje brotkant for skredet. Med bakgrunn i feltarbeid vert det føreslått at fjellhamrane i skredbana kan ha vore årsak til at skredet utvikla ei trekantform.

Abstract in English

Rain induced mass movements could increase as an effect of climate change. Towards 2100, precipitation is expected to increase by 18 % on the RCP 8.5 scenario estimated by the IPPC.

The last 18 years, Skredestranda in Eid municipality has experienced 12 mass movements. This master thesis will investigate one of the debris avalanche leading to road closure during the storm “Hilde” 15. November 2013. Because of its shape and spatial distribution, the debris avalanche was found interesting to investigate further compared with the other debris flow during the same event. The debris avalanche had its run-out zone in the lake Hornindalsvatnet and had a 250 m width at that point. It had two release areas at 628 and 611 m a.s.l.

Field mapping with GPS was done to examine the outline of the debris avalanche and to map traces of erosion. Collecting meteorological data for rainfall, snow and temperature revealed the weather situation. ArcGIS was used to study the debris avalanche in ortophoto, investigate flow accumulation, estimate erosion volume and clarify digital elevation models to implement in RAMMS::Debris Flow. To consider the new erosion module in RAMMS::Debris Flow, a sensitivity test was gently carried out. Entrainment and erosion of the debris flow path were not considered in earlier versions of the simulation program. Forcing the user to simulate with large release areas or release depth to get correct total volume made the result unlikely.

The debris avalanche track was digitalized as a result from fieldwork and photos, and was used to compare the results from RAMMS. Total erosion volume was estimated by comparing lidar data collected before and after the event and was the basis for assessing the volume calculated in RAMMS. These were the available results to analyse. The most realistic results were given when the block release depth was reduced from 0,5 m until 0,2 m. The visual results showed in general little diversity when changing the input variables for the erosion parameters, while erosion volume had a wider spectre of values. Snow accumulated in the release area and little antecedent rainfall could indicated the importance of snowmelt. Results from flow accumulation tool in ArcGIS underpins this theory by showing no natural accumulation areas for antecedent precipitation. Meaning that temperature rise leading to snowmelt together with intense rainfall during the storm “Hilde” initiated the debris avalanche. However, this does not explain the specific release area. Fieldwork revealed the release area having sparse soil cover and bedrock exposure, which could have increased pore water pressure.

The new erosion version of RAMMS::Debris Flow made it possible to get realistic simulation results compared with total erosion volume and the mapped debris avalanche track. It could be appropriate using the method for future hazard mapping, making the demanding task to carefully select release area and depth. Due to fieldwork it is proposed that areas including rocky cliffs could be the reason why the debris avalanche had a triangular distribution in the terrain.