An assessment of prediction tools to Norwegian debris flows

Abstract

Hvert år fører flomskred til stengte veger, jernbane, og isolerte samfunn. Stengninger forårsaket av skred utgjør en betydelig samfunnsøkonomisk kostnad for Norge. Flomskred er en skredtype som har blitt vanligere de siste årene og utgjør et stadig større problem for norsk infrastruktur. Det er forventet økt nedbør i Norge de neste hundre årene. Dette vil antageligvis øke hyppigheten av flomskred, og derfor også behovet for presise modelleringsverktøy for utløpsdistanse og hastighet. Enklere empiriske modeller har vært brukt tidligere, men det er i dag forholdsvis lite kunnskap om anvendelse av numeriske simuleringsmodeller i Norge. Målet med masteroppgaven er å anvende numeriske og empiriske modeller på norske flomskred, for å kunne vurdere hvilken modell/modeller som er best egnet. RAMMS, DAN- 3D og FLO-2D er de anvendte numeriske modellene, mens NGI-modellen, energilinjemodellen og UBCDflow er de valgte empiriske modellene. Fem norske flomskred er valgt og beskrevet for dette formålet. De observerte utløpsdistansene har blitt forsøkt tilbakeregnet av de numeriske modellene, ved å forandre skredvolumet. En enkel sensitivitetsanalyse vurderer RAMMS’ og DAN-3D’s sensitivitet til Voellmy koeffisientene. I tillegg er Voellmy koeffisienten, m, i utløpsområdet tilbakeregnet for alle fem hendelsene. Empirisk beregnede utløpsdistanser vurderes i forhold til de numeriske modellene. Ulike volum var påkrevd av de numeriske modellene for å tilbakregne observerte utløpsdistanser, i tillegg var modellene ulikt påvirket av volumforandringer. RAMMS og FLO- 2D simuleringene førte til mer spredning i utløpsområdet. Dette skyldes antageligvis at de to modellene er kalibrert etter mer flytende flomskred enn DAN-3D. DAN-3D modellerte generelt større maksimal hastigheter, og er sannsynligvis mer anvendelig for flomskred med mindre utpreget kanalisering. RAMMS var den mest brukervennlige numeriske modellen. Sensitivitetsanalysen indikerte ingen store forskjeller mellom RAMMS og DAN-3D. Den modellerte utløpsdistansen var mest sensitiv til forandring i friksjonskoeffisienten, m, mens den beregnede maksimal hastigheten var mest sensitiv til turbulentkoeffisienten, x . Sensitiviteten var noe påvirket av størrelsen på skredvolumet. Tilbakeregnede m-verdier viste seg å være avhengig av helningen i nedre del av skredløpet. Resultatene tyder på at numeriske modeller gir vel så gode resultater som de empiriske modellene. Likevel er ingen av de to metodene alene et tilstrekkelig godt nok vekrøy. Inntil modellene har blitt videreutviklet og grundigere testet, anbefales det at en kombinasjon av de to metodene anvendes. Studien har vist at RAMMS og NGI-modellen sannsynligvis vil utgjøre den mest passende kombinasjonen. Likevel bør ikke DAN-3D utelukkes helt som mulig modell å anvende, spesielt for mindre flytende flomskred.