Modellierung der Felssturzgefährdung am Mittelrhein- und Moseltal

Das Mittelrhein- und das Moseltal sind in den letzten Jahren häufig von Steinschlägen und Felsstürzen betroffen gewesen. Durch die geomorphologische Grundsituation sowie die dichte Verkehrsinfrastruktur innerhalb der Täler kommt es in diesem Gebiet immer wieder zu erheblichen Schadensfällen. Diese haben weitreichende wirtschaftliche und infrastrukturelle Folgen, bei denen auch Personenschäden nicht auszuschließen sind. Es besteht daher der konkrete Bedarf einer vorsorgenden Gefahrenanalyse um weitere Schäden nach Möglichkeit zu verhindern und Präventionsmaßnahmen zu realisieren. Der hier vorgestellte Forschungsansatz hat die Ausweisung unterschiedlicher Gefahrenzonen von Steinschlägen und Felsstürzen für die anliegende Infrastruktur innerhalb des Mittelrhein- sowie Moseltals zum Ziel. Dafür wurden auf Basis von hochauflösenden LiDAR-Geländemodellen in die Fläche gerechnete Steinschlagsimulationen mittels der Open Source Software SAGA GIS durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass durch die präzise Ausweisung der Steinschlagquellgebiete mittels Surf-Slope-Index, sowie von Daten zur Vegetation und Geologie konkrete Felssturzereignisse plausibel nachgestellt werden können. Durch die Validierung mittels der Rutschungsdatenbanken von LGB und LBM sowie zahlreichen Groundchecks im Gelände konnten die Modellierungsergebnisse bestätigt und weitere Verbesserungen erzielt werden. Anhand der Verschneidung mit realen Infrastrukturdaten wurden Vulnerabilitätsberechnungen durchgeführt, die eine Gefährdungsabschätzung konkreter Streckenabschnitte der Verkehrsinfrastruktur ermöglicht. Diese decken sich mit den tatsächlich stattgefundenen Schadensfällen und Sicherungsmaßnahmen und können entsprechend als plausibel eingeschätzt und für eine Gefährdungszonierung verwendet werden.Abstract: In recent years the Middle Rhine- and Moselle-valley has often been affected by rockfall- events. Due to the high geogenic exposure as well as the dense traffic infrastructure in the valleys, significant cases of damage with far-reaching economic and infrastructural consequences occurred in this area. Therefore there is a specific need for a precautionary risk analysis in order to prevent further damage and to implement preventive measures. The research approach presented here aims to identify different danger zones for adjacent infrastructure in the valleys. For this purpose, rockfall simulations were calculated using the open source software SAGA GIS on the base of high-resolution LiDAR terrain models. It could be shown that concrete rockfall events were plausibly simulated through the precise identification of the rockfall source areas and further input data like vegetation and geology. Validation using the LGB and LBM landslide databases as well as numerous ground checks allowed the modelling results to be plausible. By intersecting with real infrastructure data, it was possible to carry out risk assessments of specific sections of roads and railway lines. These coincide with the actual cases of damage and safety measures and can therefore be assessed as plausible and used for hazard zoning.researc

Multi-Methodological Investigation of the Biersdorf Hillslope Debris Flow (Rheinland-Pfalz, Germany) Associated to the Torrential Rainfall Event of 14 July 2021

The investigation of mass movements is of major interest in mountain regions as these events represent a significant hazard for people and cause severe damage to crucial infrastructure. The torrential rainfall event that mainly occurred on the 14 July 2021 in western Central Europe not only led to severe flooding catastrophes (e.g., Meuse, Ahr and Erft rivers) but also triggered hundreds of mass movements in the low mountain range. Here, we investigate a hillslope debris flow that occurred in Biersdorf in the Eifel area (Rhenish Massif, Rheinland-Pfalz) using a comprehensive geomorphological–geophysical approach in order to better understand the triggering mechanisms and process dynamics. We combined field studies by means of Electrical Resistivity Tomography (ERT), Direct Push Hydraulic Profiling (HPT) and sediment coring with UAV-generated photogrammetry, as well as debris flow runout modelling. Our results show that for the Biersdorf hillslope debris flow, the geomorphological and geotectonic position played a crucial role. The hillslope debris flow was triggered at a normal fault separating well-draining limestones of the Lower Muschelkalk, from dense weathered clay and sandstones of the Upper Buntsandstein. The combination of a large surface runoff and strong interflow at the sliding surface caused a transformation from an initial translational slide into the high-energy and widespread hillslope debris flow. We further created and validated a stand-alone model of the debris flow on a local scale achieving promising results. The model yields a 97% match to the observed runout area as well as to deposition spreads and heights. Thus, our study provides a pathway for analyzing hillslope debris flows triggered by torrential rainfall events in low mountain ranges. General knowledge on hillslope debris flows, risk assessment and hazard prevention were improved, and results can be transferred to other regions to improve risk assessment and hazard prevention