Utløpsmodellering av skred

Utløpsområdet omfatter arealet som kan nås av en mulig skredhendelse. Skredets rekkevidde og utbredelse beregnes ved hjelp av ulike modelleringsverktøy for de forskjellige skredtypene.
Utløpsmodellering av et mulig fjellskred ved bruk av programvaren FlowR (T. Oppikofer, NGU)

I NGUs skredkartleggingsarbeid benyttes ulike programvarer for utløpsmodellering. Pr. i dag brukes Rockyfor3D og RocFall for steinsprangsimulering, samt RAMMS og FlowR for jordskred. For fjellskred benyttes det ulike modelleringsverktøy basert på ønsket detaljeringsgrad iht. NGUs fjellskredkartleggingsmetodikk: FlowR brukes for en enkel vurdering av fjellskredutløpsområdet, mens den numeriske modellen DAN3D brukes for detaljerte tredimensjonale analyser. Felles for alle modelleringsverktøy er bruken av digitale høydemodeller som innmatingsdata for topografien.

Programvaren Rockyfor3D gjør en tredimensjonal kalkulering av sannsynlige utløpsbaner for steinsprangblokker som individuelt faller, spretter og/eller ruller ned en skråning. Modellen bruker en fysisk tilnærming ved å kalkulere sekvenser som har en klassisk parabolsk bevegelse gjennom luften, og som får endret egenskap for hver gang blokken berører en annen flate. Modellen regner med et tap av kinetisk energi nedover i skråningen som påvirkes av blokkens form og egenskapene til bakken de stedene blokken berører.

Rocfall et steinsprangsimuleringsprogram som utfører statistiske analyser i 2D langs utvalgte profiler . For hver enkel blokk beregnes energi, fart, spretthøyde (”bounce height”) og endepunkt for hele skråningens profil. Fordelingen langs skredbanen av disse parametrene kan fremstilles grafisk og inkluderer statistikk som blir beregnet automatisk fra programmet. Restitusjonskoeffisient for de ulike materialene langs skråningen må defineres for å ta høyde for energitap langs banen.

Jordskred kan modelleres ved hjelp av den dynamiske modellen RAMMS debris flow. Dette er kommersiell programvare basert på den vel utprøvde Voellmy modellen. For jordskred og fjellskred, NGU benytter også modellen FlowR, som er opprinnelig utviklet for framstilling av aktsomhetskart for jordskred i Sveits og ble også brukt for jordskredaktsomhetskart i Norge. Skredutløpet blir beregnet fra hvert kildeområde (dvs. jordskredstartsone eller ustabilt fjellparti) ved hjelp av en "multiple flow direction" modell. Modellen tar hensyn til topografien langs skredløpet, og beregner i hvilken retning skredet kan bevege seg og hvor langt det kan komme. Rekkevidden er avhenging av skredets siktevinkel, dvs. den gjennomsnittlige helningsvinkel mellom kildeområdet og yttergrensen av utløpsområdet. For jordskred er denne siktevinkelen rundt 10-11°. For fjellskred er siktevinkelen avhengig av skredets volum basert på en internasjonal studie fra Scheidegger (1973).

DAN3D simulerer fjellskredmassene som en væske, som er karakterisert av enkle reologiske forhold (”equivalent fluid”-dynamikk). Den interne reologien er alltid friksjonsavhengig, mens glideplanens reologi kan være enten basert på friksjon, viskositet eller være turbulent. Friksjonsavhengige og friksjonsturbulente (Voellmy) reologier brukes oftest for fjellskred. Programvaren tar hensyn til form og volumet av fjellpartiet før raset, til materialene og overflatebeskaffenhet i utløpsområdet og tar hensyn til mulig erosjon av løsmasser langs skredløpet. Resultatene inkluderer bl.a. fjellskredets hastighet, tykkelse av avsetninger, og erosjonsdybde.