Sist revidert: 12.11.2020

Hvordan vurderer du utløp for steinsprang?

Etter at du har identifisert potensielle løsneområder, må du vurdere hvor et eventuelt steinsprang kan bevege seg videre i terrenget og hva som potensielt kan skades på veien.

I områder hvor det over lang tid har gått mange steinsprang og steinskred, vil det dannes en ur med de groveste steinmaterialene i foten av skråningen. En velutviklet ur med stor ruhet vil øke sannsynligheten for at nye steinsprang stopper i ura. Antall steinblokker som forserer ura (1) er oftest under 10 prosent av det som danner ura. Likevel vil noen steinblokker møte mindre motstand – enten fordi de er vesentlig større enn blokkene i ura og derfor ruller lett over ujevnhetene, eller fordi de har stor fart og spretter forbi dem (Figur 1). De fleste fragmentene stanser like utenfor foten til ura og antallet avtar raskt utover.

Figur 1: Bildet viser et eksempel på større steinblokker som har rullet ut i flatt terreng, etter å ha forsert en lang ur som hadde for liten ruhet til å dempe og stanse steinblokkene. Ljøsne, Lærdal kommune i Sogn, Vestland fylke (Foto: NGI).

Figur 1: Bildet viser et eksempel på større steinblokker som har rullet ut i flatt terreng, etter å ha forsert en lang ur som hadde for liten ruhet til å dempe og stanse steinblokkene. Ljøsne, Lærdal kommune i Sogn, Vestland fylke (Foto: NGI).

Bruk av grunnlagsdata

Bruken av grunnlagsdata er beskrevet under Fase 2 - Utføre oppdrag, men det er likevel en rekke skredspesifikke punkter du må ta stilling til i forbindelse med en skredfareutredning. Under finner du utdypende kommentarer som gjelder spesielt for steinsprang.

DTM, flyfoto og geologiske kart for terrenganalyser

Du må så langt som det er mulig produsere helningskart og skyggekart ut fra en terrengmodell basert på LiDAR-data og med 1x1 meters oppløsning. Du må så benytte GIS-verktøy til å studere dette kartmaterialet, sammen med ortofoto, og slik identifisere skredavsetninger (ur) og antatte steinsprangblokker som skal inngå i registreringskartet.

Terrenghelning og -form har avgjørende betydning for utbredelsen og rekkevidden av steinsprang, og vurderes best fra en detaljert terrengmodell. Terrengtype (type underlag som bart fjell, ur, løsmassedekke, myr osv.) er viktig med tanke på demping av steinsprang og kan vurderes fra ortofoto og kvartærgeologiske kart (1:20.000 eller større), i tillegg til feltarbeid.  

Eldre ortofoto og andre foto må også gjennomgås hvis slike er tilgjengelig, da det gjerne var mindre vegetasjon for noen tiår tilbake. Eksempelvis var det ofte mer slåtte- og beitemark høyere opp i terrenget før enn i dag. Dette kan gjøre det mulig å identifisere flere skredblokker eller observere relevante endringer i terrenget, som skredhendelser. 

Skyggerelieffkart er godt egnet til å kartlegge skredavsetninger, hvor du kan se grovheten/ruheten i urer samt store blokker i terrenget, mens helningskartet vil bidra til å kunne klassifisere en vifteformet avsetning som en steinsprangur. Terrengruhet er en viktig parameter med tanke på rekkevidde og kan vurderes kvalitativt utfra skyggekart i tillegg til feltbefaring. Vær likevel oppmerksom på at prosessering av LiDAR-data kan bidra til at store steinsprangblokker kan bli filtrert bort. Det samme gjelder i områder hvor det ikke er samlet inn tilstrekkelig punkter – her kan overflaten se "blokkrik" ut, eller den kan flates ut på grunn av triangulering (for eksempel hogstfelt).

Sideveis spredning

I tillegg må du alltid gjøre en vurdering av sideveis spredning i forhold til bratteste fallinje. Denne spredningen vil avhenge av topografien i utløpsområdet, fallretningen på blokka før bakkekontakt, blokkhastigheten og blokkform. Foreslått (2maksimum spredningsvinkel (δ) er 15 grader i forhold til bratteste fallinje for steinsprang. Spredningskjeglen vil da være på 2δ (se Figur 2). Hestnes angir at potensiell sidepsredning i utløpsområdet for steinsprang er mer enn to ganger den vertikale høyden på utløpsområdet (16).

Terrengformen i utløpsområdet må inngå i vurderingen, da forsenkninger typisk vil kanalisere skred mens rygger vil spre dem. Et konservativt anslag for spredningsvinkel mellom 15º og 30º bør benyttes. I tillegg bør du benytte en 3D-steinsprangmodell (Se Infoboks 1: Sideveis spredning av steinsprang).

Figur 2: Sideveis spredning av steinsprang i forhold til bratteste fallinje uttrykt ved spredningsvinkelen δ (3).

Aktsomhetskart

I det landsdekkende aktsomhetskartet er løsneområder beregnet automatisk basert på blant annet helning, og rekkevidden er beregnet ved bruk av alfa-beta-metoden for steinsprang (3). Det er ikke gjort feltarbeid ved utarbeiding av aktsomhetskartet, og effekten av lokale faktorer som for eksempel skog, utførte sikringstiltak og lignende er derfor ikke vurdert. Kartet er basert på en digital terrengmodell med 25x25 meters oppløsning og noen potensielle løsneområder fanges dermed ikke opp. Ved vurdering av utløp av steinsprang kan derfor aktsomhetskartet kun brukes til å gi et forsiktig førsteanslag.

Skog

Effekten som skog vil ha på utløpslengden til et steinsprang, vil avhenge av sannsynligheten for at blokkene treffer stammene samt sannsynligheten for at stammene er så grove at de tar opp en stor del av energien. Derfor er både skogens utbredelse og tetthet sammen med stammediameter og blokkstørrelse avgjørende. 

I NGIs litteraturstudie av skog og skred er det konkludert at skog kan ha en betydning for steinsprang med en øvre blokkstørrelse på omkring 2 m3 (4). Ved større blokkstørrelser er det mindre relevant å vurdere skogen nærmere. For blokker over 5 m3 har skog ingen dokumentert effekt på steinsprang.

Når du skal vurdere skogens bremseeffekt på mindre steinsprang (under 2 m3), må du vurdere parameterne oppgitt i Tabell 1. Tabellen angir de terskelverdiene for middel DBH (stammediameter i brysthøyde), skogtetthet (antall trær per hektar) og “stammetetthet” (stammeareal per hektar) som er nødvendige for at skogen skal ha tilstrekkelig beskyttende effekt mot ulike blokkstørrelser (4). Generelt bør skogbeltet være minst 100 meter i fallretning, og starte maks 40 meter fra løsneområdet, eller fra første sammenstøt med underlaget. 

Parameterne og anbefalingene er nærmere forklart og begrunnet i teksten under.

Tabell 1. Minimumstall for dimensjoner på vernskog relatert til blokkstørrelse.

Blokkstørrelse

(m3)

DBH

(cm)

Tetthet (trær/ha)

Stammeareal per hektar (m2/ha)

< 0.05

12-20

>600

>15

0.05-0.2

20-35

>400

>15

>0.2

>35

>200

>25

1

40

>350

>40

<2

50

>300

>60

>2

Særskilt vurdering

 

 

>5

Ingen effekt

 

 

 

Stammediameter

Stammediameter i brysthøyde (DBH) er benyttet som et mål på trær sin styrke og evne til å bremse steinsprang, men ulike treslag har også ulik styrke. Basert på NGIs anbefalinger (2015) anslås en DBH på 12 cm som nedre grense for at skog skal være relevant i en fareutredning for steinsprang (4). 

Studie fra Sveits

Det er ikke gjort spesifikke studier på effekt av stammediameter (DBH) på steinsprang i Norge, men en studie fra Sveits (5) har publisert en tabell med minimum DBH nødvendig for å bremse steinsprangblokker av ulike størrelser. Andre internasjonale studier har vist at midlere DBH i en skogbestand bør være minst en tredjedel av blokkdiameteren for at skogen skal være effektiv som vernskog mot steinsprang(6).

Skog- og stammetetthet

Tett skog øker sannsynligheten for at en steinsprangblokk treffer et tre, og det er hevdet at antall treff mellom trær og skredblokk er viktigere enn DBH relativt til blokkstørrelsen (7). Det er ansett som nødvendig at stammearealet er mer enn 25 m2 per hektar for at skogen skal ha tilstrekkelig beskyttende effekt til å stoppe/bremse steinsprang (8). Stammearealet i kvadratmeter regnes ut etter denne ligningen: 

(Stammeareal = antall trær · π ·(DBH/2)2)

Dersom en steinsprangblokk treffer flere hindringer i skredbanen, reduseres blokkens energi, og det blir gradvis lettere å stoppe blokken helt (4). Beregninger viser at en steinsprangblokk har maks hastighet etter 40 meter (9). Den kan da ødelegge skog. Om treet skal dempe hastigheten, bør skredblokka treffe treet før den passerer 40 meter og oftere enn hver 40. meter nedover skredløpet. Lengden på skogbeltet i fallretningen er derfor viktig. Det samme er plasseringen av trærne for å oppnå stor treffprosent. Skog med beskyttende effekt bør være minst 100 m i fallretning (4). For bergskrenter med lave fallhøyder må likevel ikke sistnevnte være tilfelle.

Legg merke til at i vurdering av en skogbestand, må du også ta i betraktning hva som er naturlige variasjoner i skogen over tid og skogens vekstsyklus.

Feltarbeid

Du må alltid kartlegge terrenget i utløpsområdet for å vurdere utbredelse og rekkevidde av fremtidige steinsprang. Feltarbeidet skjer til fots, og i tillegg er det en fordel å benytte drone/helikopter. Det forutsettes at feltarbeidet ditt dekker alle relevante utløpsområder. Du må dokumentere feltarbeidet og funnene fra det i et registreringskart.   

Skredavsetninger kartlegges for å vurdere aktivitet i fjellsiden og utbredelse av tidligere hendelser. Spor etter tidligere steinsprang som skal kartlegges i felt (i tillegg til studiet av topografiske kart og ortofoto) er:

  • Ur; kvalitativ beskrivelse av utbredelse, mektighet og ruhet på ura; anslag over volum og form på blokkene som utgjør ura 
  • Steinsprangblokker utenfor urfot; utbredelse, antall, volum og form 
  • Skader i vegetasjonen eller groper i terrenget som indikerer skredskade. Skader oppe på trestammene kan indikere spranghøyder i det aktuelle området.
  • Skog i utløpsområdet må vurderes med bakgrunn i retningslinjer fra forrige avsnitt
  • Observer også morenematerialet. Moreneblokker kan være vanskelig å skille fra steinsprangblokker, for eksempel om området er preget av kantede moreneblokker.
  • Mosevekst på blokker kan ikke uten videre brukes til å vurdere alder og aktivitet. Se Infoboks 2: Mose og lav for illustrasjoner og mer informasjon.
  • I tillegg må effekt og kapasitet på eventuelle sikringstiltak i utløpsområdet vurderes. 

Du må markere ur og antatte skredblokker utenfor urfot i registreringskartet. For vurdering av ruhet i ura bør du gjøre et anslag over høyde på hindringer i skredretningen (Figur 3) opp mot forventet blokkstørrelse på steinsprang.

Figur 3: Visualisering av hvordan ruhet av ur bør anslås basert på høyde på hindringer sett i skredretningen (H). Høyden (i m) må vurderes opp mot forventet blokkstørrelse om ruheten relativt sett er “liten” eller “stor” (figur modifisert fra Dorren, 2016)(10)

 

Du må alltid kartlegge terrengtypene (eksempelvis ur, tynt morenedekke, myr) i utløpsområdet, med ruhet og tilhørende dempingsegenskaper for steinsprang. Kvartærgeologiske kart fra NGU (i målestokk 1:20.000 og større) er et godt hjelpemiddel i dette arbeidet. Blokkform, størrelse og materialegenskaper til terrenget i utløpsområdet inngår i dynamiske modeller og må undersøkes for å gi realistiske inputverdier til modelleringen. 

En grov ur vil for eksempel ha større sannsynlighet for å stanse mindre steinsprang enn en mindre grov ur. Blokkform er dessuten av stor betydning for rekkevidde og retning. Hjulformede (disc shaped) blokker er observert å ha uvanlig lange utløp, og vil i mye større grad enn andre blokkformer bevege seg på tvers av fallretningen. Svært avlange blokker vil ha kortere utløp da de har dårlig rotasjon og vil i liten grad kunne rulle ut på flatere områder.

En studie av 122 steinspranghendelser med oppmålinger i felt, viste at mens hjulformede blokker når lengst, når elliptiske blokker nesten like langt såfremt kortaksen ikke er mindre enn halve langaksen. For sistnevnte ser ikke størrelse ut til å ha stor betydning, for volum mellom 30 og 100 m3. Avrundede, sylindriske (høyde over ⅓ diameter) og sekskantede blokker når kortere, mens kubiske blokker når kortest (11).

Modellering av utløp

Når utføre modellering

Det gjøres alltid en faglig vurdering av nødvendigheten av modellering i hvert tilfelle. Normalt skal en dynamisk modell brukes for høye fjellsider (over 50-100 m) og/eller fjellsider med kompleks topografi. Ved lave skrenter og små lokale skrenter, og vertikale skrenter med flatt utløpsområde kan modellering være mindre viktig, og bruk av en dynamisk modell anses normalt ikke som nødvendig. 

I utredninger for objekter i sikkerhetsklasse S1 kan også bruk av en empirisk modell holde – dersom ikke forholdene er meget komplekse. 

Det er viktig å merke seg at ingen program vil gi et fasitsvar, og skal kun brukes ut fra programmets forutsetninger. Det er altså uansett viktig at du bruker dem i kombinasjon med andre relevante vurderinger.

Anbefaling til bruk av ulike modeller

Dynamiske modeller 

Felles for alle dynamiske modeller er at du må kalibrere de mot kjente utløp i området og metoden for kalibrering må dokumenteres. Uten grunnlag for å kalibrere modellen bør erfaring med parametre fra lignende områder legges til grunn. Alle inngangsparametere må være realistiske og basert på feltobservasjoner fra det aktuelle området. Blokkform og -størrelse, samt terrengparametere er avgjørende for sluttresulatet og må være dokumentert og begrunnet. I rapporten din må du alltid kommentere eventuell usikkerhet i resultatene som følge av usikkerheter i inngangsparametre og beregningsmetoder. 

3D-modeller anbefales for å studere utbredelsen av blokker i terrenget. Med bruk av en god terrengmodell, vil 3D-modellverktøyet vise hvordan terrenget bremser opp, sprer, styrer eller kanaliserer blokkene. De mer sannsynlige sprangbanene vil tre fram av modellresultatene, og i de fleste tilfeller gi deg verdifull ekstrainformasjon til fastsettelse av faresoner. Det er anbefalt å bruke en terrengmodell med oppløsning 1x1 meter for denne typen modellering, med mindre programvarens veileder anbefaler noe annet. 

2D-modeller anbefales brukt i områder hvor du har en god forståelse av skredbaner, eller hvor kun et fåtall skredbaner er relevante å vurdere. Modellene er også godt egnet for å studere skredbaner mer i detalj. I slike tilfeller er det avgjørende at du etter en nærmere vurdering velger ut de mest relevante sprangbanene. I de fleste tilfellene kan en 2D-modell med fordel brukes i tillegg til en 3D-modell, nettopp for å se nærmere på utvalgte sprangbaner og studere sannsynlig utløp langs et profil.

Dersom de ulike løsneområdene har ulik løsnesannsynlighet, kan det være enklere om du modellerer dem med like mange utfall for deretter å sammenligne resultatene og sette dette sammen med løsnesannsynligheten i den samlede vurderingen. Effekten av både blokkform og blokkvolum på faresonene må inkluderes og omtales i den samlede vurderingen, og egenskapene til de ulike løsne- og utløpsområdene må omtales selv om de ikke nødvendigvis inngår i simuleringsresultatene. 

Empirisk modell

Denne typen modell, også kalt statistisk modell, bør brukes for å få et anslag over maksimal rekkevidde til steinsprang basert på tidligere hendelser. Empiriske modeller er enkle i bruk og er nyttige som referansepunkt for videre utredning, som én av mange inngangsdata/informasjonskilder som vektes og settes sammen i en samlet vurdering (se steg 4). Metoden kan benyttes i tillegg til dynamiske modeller – eller alene dersom fjellsiden eller problemet ikke krever dynamisk modellering. Det finnes flere empiriske sammenhenger mellom fallhøyde og rekkevidde. Bruk og gyldighet av de vanligste av disse er omtalt i Infoboks 3: Empiriske modeller. Ved bruk av empiriske modeller må du påse at modellen passer for det aktuelle området (for eksempel høyde på fjellside og terrengform). 

En gjennomgang av de vanligste kommersielt tilgjengelige modellverktøyene og anbefalinger til bruk for steinsprangmodellering i skredfareutredning er gitt i NVE ekstern rapport nr. 24/2020

Skog med beskyttende effekt

Dersom du vurderer at skog har en beskyttende effekt i det aktuelle området, bør du benytte et beregningsprogram til å beregne sannsynlig dempingseffekt av skogen. Gratisverktøyet RockforNET (se Infoboks 4: Verktøyet RockforNET), eller modellering med en dynamisk modell med og uten skog, vil anslå sannsynlig prosentvis demping av steinsprang – altså hvor stor andel av steinsprang som stopper på grunn av skogen og hvor stor del som fortsetter gjennom den. Om beregningsprogrammet anslår dempingseffekten til å være 50 prosent, betyr dette altså at halvparten av utfallene vil stanse i skogen. Dette vil påvirke utløpssannsynlighet og må reflekteres i faresonene. Du må tydelig markere skog med betydning for utarbeidede faresoner i kartet “Skog med betydning for faresonen”.

Vurdering av utløp for flogstein og ved remobilisering av blokker

Flogstein

Under feltarbeidet må det undersøkes om mulige utslagsflater for flogstein er tilstede, se eksempel i Figur 4. Flatene har typisk rundt 30 graders helning.

Figur 4. Svaene nederst i fjellsiden er glatte, harde flater med slak helning, og ideelle utslagspunkter for flogstein når skredblokker faller ned fra stor høyde og knuses på svaberget. Oversiktsfoto (øverst). Detaljfoto (nederst) (Foto: Heidi Hefre, NGI)

Kjente hendelser viser at flogstein kan nå 400 m fra utslagspunktet og en høyde på over 100 meter over bakken (12)(13)(14). Hvor disse steinfragmentene slår ned er avhengig av orienteringen til kontaktflaten, utgangsfart og utgangsvinkel. Spor i terrenget eller informasjon om tidligere hendelser kan være en indikasjon på rekkevidden. 

Erfaringer NGI har med flogsteinhendelser i Norge viser at de aller fleste flogstein er av begrenset størrelse, typisk under 0,01 m3, tilsvarende en masse på ca. 30 kg, og mest typisk kun noen få kilo. Under en skredhendelse i 1975 i Tyssedal i Odda kommune ble det imidlertid registrert en flogstein som veide 80-100 kg (12). Tilbakeberegninger for flogstein under skredhendelsene i Tyssedal i Odda og Mo i Lærdal viser en refleksjonsvinkel fra utslagsflaten på 30 grader, utgangshastighet på ca. 50 m/s og oppnådde landingshastigheter på 76 m/s og 73 m/s (13)(14). Med observerte flogstein på mellom 10 kg og 100 kg tilsvarer dette en kinetisk energi på mellom 30 kJ og 300 kJ, som oftest under 100 kJ. 

Sprangbaner til flogstein kan beregnes matematisk som for et prosjektil, med klassiske bevegelsesligninger – om du ser bort fra luftmotstand. Dette kan være nyttig for å beregne sannsynlig rekkevidde, gitt at det sannsynlige utslagspunktet i fjellsiden er identifisert. Du kan også benytte en «standard» utgangshastighet på ca. 50 m/s og en utgangsvinkel på ca. 30 grader. Verktøyet RocFall har også blitt benyttet og vist seg å gi tilsvarende resultat (13)(14). Se eksempel i Infoboks 5: Beregning av utløp for flogstein.

Ut fra to hendelser omtalt av Jørstad i 1979 (Jondalsøra 1956 og Melhus 1960), hadde flogstein en spredningsvinkel på 30° og 35° målt fra utfallsstedet (15). Hestnes angir at potensiell sidespredning i utløpsområdet for steinsprang er mer enn to ganger den vertikale høyden på utløpsområdet (16). Figur 5 viser foreslått sammenheng mellom utløpslengde og spredning for flogstein (16). Rekkevidde er foreslått til maks 20° vinkel fra topp ur.

Figur 5: Foreslått sammenheng mellom rekkevidde til venstre og spredning til høyre for flogstein (16).

Remobilisering av terrengblokker 

Løsnesannsynlighet knyttet til remobilisering av blokker må vurderes ut fra hvordan blokka ligger i terrenget og hva som skal til for å få den i bevegelse. Blokker som for eksempel registreres hvilende på berg brattere enn 40 grader, vil ha stor sannsynlighet for å komme i bevegelse på grunn av is, sterk nedbør, røtter/trær i bevegelse og lav friksjon.

For å kunne vurdere om slike problemstillinger er relevante, må du derfor alltid se på faren for remobilisering av store blokker i bratt terreng under feltarbeidet. Typiske observasjoner knyttet til dette er stabilitet av blokka, type underlag, forankring i løsmasser, form og størrelse på blokk og om det er trær som kan medføre ustabilitet ved død eller rotvelt.

Der for eksempel mange moreneblokker ligger i overflaten av en bratt skråning, er det mer naturlig å vurdere løsmassenes stabilitet generelt og ikke bare enkeltblokkene. Dette kan du lese mer om i kapitlet om jordskred.

Utløp ved remobilisering av terrengblokker

Når en avløst blokk settes i bevegelse, er det terrengprofil, skog- og vegetasjonsforhold samt blokkas egenskaper som bestemmer utløpet – tilsvarende som for steinsprang ellers. Merk likevel at terrengblokker ikke vil ha en komponent av fritt fall slik de fleste steinsprang vil ha, og de vil derfor ikke oppnå samme hastigheter, energier eller spranghøyder. Blokkene vil bevege seg ved rulling, og det anbefales å modellere utløp med bruk av en 2D dynamisk modell i et profil fra hvor blokkene er observert og i bratteste fallretning.


Infoboks 1: Sideveis spredning av steinsprang

Dorren angir sannsynlighet for endring av fallretningen på blokka ut fra hastighet og terrenghelningen under nedslaget (Figur 1 og Tabell 1) som er implementert i programverktøyet Rockyfor3D for 3D-modellering av blokkbevegelse (10).

Figur 1: Sannsynlig endring i opprinnelig fallretning ut fra terrenghelningen på nedslagsstedet (10).

 

Tabell 1: Sannsynlighetsfordeling for endring i fallvinkel etter nedslag/bakkekontakt ut fra blokkhastighet (10).

Infoboks 2: Mose og lav

I en skredfareutredning brukes ofte mosevekst på blokker til å vurdere alder og aktivitet. Vær bevisst på at vekst av mose og lav vil avhenge av klima, høyde over havet, skogen i området og bergart, slik at en mosekledd ur ikke nødvendigvis kan klassifiseres som svært gammel eller inaktiv. Blokker som ser ferske ut kan være gamle (flere hundre år eller mer), og omvendt.

Eksempel A: Det er vanskelig å si noe om alder på mosegrodde blokker som i nederste foto. Foto er tatt i Fjærland og er fra 1899 (over) og 2016 (under), og viser mosevekst etter ca. 100 år. Foto illustrerer at det er vanskelig å bedømme at blokken er “relativt fersk”. (Foto: John B. Rekstad, NGU (over) og Pål Gran Kielland Naturvegleiar, Norsk bremuseum, Fjærland (under)

Eksempel B: Blokker i tett granskog kan se ferske ut, selv om de er gamle. I tett granskog vil mose og lav dø, og en gammel mosegrodd blokk vil etterhvert se fersk ut. (Foto: Heidi Hefre, NGI)

Infoboks 3: Empiriske modeller

To mye brukte sammenhenger for steinsprangutløp er vinklene Fahrböschung (F) og Minimum shadow angle (M), som er vinkelen fra hhv. toppen av løsneområdet og ura (talus apex) ned til ytre steinsprangblokk, se Figur 1. Det er viktig at vinkelen måles i fallinjen til blokka. Vinkelen vil avhenge av underlag, hvor jevne/glatte underlag vil gi flatere vinkel (lengre utløp). Energilinjer fra toppen av løsneområdet er erfaringsmessig lite egnet dersom fjellsiden blir veldig høy. Ved nært vertikalt fall på anslagsvis mer enn 600 m blir utløpet urealistisk langt med vinkel fra toppen av fjellsiden.

Figur 1: Fahrböschung (F) og Minimum shadow angle (M) (17).

Fahrböschung (F) er foreslått av Heim (18). Noen vanlige estimater for F, og resultater fra ulike studier:

F = 28-40°, hvor 95% stopper innen 32° (19)

F = 28,5°  (20)

F = 32° (21)

F ≥ 31° for fjellsider 100 - 350 m høye (11)

F ≥ 35° for fjellsider 350 - 650 m høye (11)

F ~ 30° (tommelfingerregel, NGI)

 

Minimum Shadow angle (M): Ved en sammenligning av flere studier ligger M vanligvis innenfor:

M = 22-30° (22)(23)(24)(25)(19)

M = 28-30° (24)

M = 27,5° (19)

M = 26,5° (26)

M ~ 25° (tommelfingerregel, NGI)

 

Runout ratio model er en sammenheng mellom maksimal rekkevidde for steinsprang og høyde på fjellsiden. Sammenhengen ble funnet etter en studie av fjellsider og urer i Norge der mer enn 120 enkeltsteinsprang ble analysert for å komme fram til geometriske metoder for beregning av rekkevidde for steinsprang (27). Bruk av modellen er begrenset til høye fjellsider (over 100 m) med velutviklet ur og slakt terreng utenfor urfot (under 12 grader).

Modellen beskriver sammenhengen mellom rekkevidden S1 relatert til høyden av fjellsiden Htot

S1 = 1/3Htot + 25 m 

der terrenget utenfor urfot (γ) er slakere enn 12 grader og høyden på fjellsiden Htot er > 100 m, se Figur 2.

Figur 2: Definisjon av topografiske parametere som beskriver terrengprofilet (11).

Ved utløpsområde brattere enn 15 grader er det målt over 300 meter lang utløpslengde langs terrenget utenfor urfoten ved høye fjellsider (11).

 

Alfa-beta modellen for steinsprang 

Alfa-beta er en empirisk modell basert på statistisk sammenheng mellom høyden til utløsningsområdet og rekkevidden av 122 observerte ekstremutløp av steinsprang kartlagt av Ulrik Domaas (NGI)(figur 3).

Figur 3: Topografiske parametere som beskriver Alfa-beta metoden (3).

Metoden er anvendt i aktsomhetskartene for steinsprang med følgende ligning basert på en lineær regresjon av grunnlagsdataene (3):

α = 0.77β + 3.9° (σ = 2.16°)

,der β-punktet er det punktet langs skredbanen der terrenget flater ut til en 23° helning.

Metoden er publisert med følgende ligning (27):

α  = 0.77β + 4.24°

Infoboks 4: Verktøyet RockforNET

RockforNET er et verktøy for å estimere graden av skogens bremseeffekt på steinsprang, og gir et anslag for prosentandelen av steinsprang som stoppes av skogen (28). Verktøyet er et støtteverktøy for vurdering av skog, og er enkelt i bruk. Følgende inngangsdata kreves for å karakterisere (figur 1):

a. Steinsprangblokk

  1. Dimensjonerende blokkstørrelse (lxbxh, m)
  2. Tetthet bergmasse (kg/m3)
  3. Dimensjonerende blokkform

b. Skråningsgeometri

  1. Gjennomsnittlig helning (º)
  2. Utfallshøyde (m)
  3. Lengde skogkledd skråning (m)
  4. Lengde ikke-skogkledd skråning (m)

c. Skog

  1. Gjennomsnittlig tetthet for DBH > 8 cm (ha-1)
  2. Stammeareal per hektar (m2/ha) ELLER gjennomsnittlig DBH for DBH > 8 cm (cm)
  3. Forekomst dominante tretyper (%)

Figur 1: Inngangsparametre for beregninger i RockforNET.

Verktøyet er gratis tilgjengelig på http://www.ecorisq.org/rockfor-net-en.

Infoboks 5: Beregning av utløp for flogstein

Hefre og Sandersen (13) har tilbakeberegnet en flogsteinhendelse i Tyssedal, Odda kommune, dokumentert av Larsen i 1975 (12), se Figur 1 og 2 (13). Med samme metodikk har Hefre og Høydal (14) tilbakeberegnet sprangbanen til en flogstein på Mo i Lærdal etter en hendelse i 2017, se Figur 3 og 4 (14).

Figur 1: Sannsynlig skredbane til flogsteinen som hadde lengst utløp i 1975, under en skredhendelse i Tyssedal, Odda kommune. Regnestykket ser bort fra luftmotstand. Blokka nådde til x = 700 i det opptegnede profilet. For å oppnå denne rekkevidden har blokka sannsynligvis sprettet fra de nedre sva i fjellsiden (mellom kote ca. 150 og 250). Kote 200 er valgt i regnestykket som ligger til grunn for banen vist i figuren. For å nå til x=700 må denne blokka ha en utgangshastighet på ca. 54 m/s og en utgangsvinkel på ca. 30º. Oppnådd landingshastighet til blokka er da 76 m/s. Denne blokka var 80-100 kg, noe som gir en energi på 230 – 290 kJ (13).

 

Figur 2: Simulering av 1000 blokker med beregningsprogrammet RocFall fra løsneområdet i 1975, Tyssedal, Odda kommune. De lengste utløpene (ved x=700) stemmer overens med observert maksimal utløp av flogstein, utslagspunktet for flogstein i modellen stemmer med antagelser og landingshastighet stemmer med øvrige beregninger (13).

Figur 3: Tilbakeberegnet bane til flogstein på Mo i Lærdal i 2017. Regnestykket ser bort fra luftmotstand. Flogsteinen nådde gården ved x=550 i det opptegnede profilet. For å oppnå denne rekkevidden må blokka ha en utgangshastighet på ca. 50 m/s og en refleksjonsvinkel på 30°. Oppnådd landingshastighet til blokka er da 73 m/s, tilsvarende 260 km/t (14).

Figur 4. Beregning av sprangbaner til 1000 blokker sluppet fra løsneområdet i 2017 på Mo, Lærdal, i beregningsprogrammet RocFall. Innfelt bilde viser banen til stein med lengst sprang. Utslagspunktet stemmer med antagelser, men rekkevidden er 100 m kortere enn observerte flogstein (14).


 

 

Referanser

1. Domaas, U. Pers. komm. Oslo: Norges geotekniske institutt.

2. Costa, G. B, og Agliardi, F. (2004) Parametric evaluation of 3D dispersion of rockfall trajectories. Natural Hazards and Earth System Sciences 4. Göttingen: Copernicus Publications.

3. Derron, M.-H, Stalsberg, K, og Sletten, K. (2016) Method for susceptibility mapping of rock falls in Norway. Report no.: 2016.033. Trondheim: Norges geologiske undersøkelse.

4. NGI (2015) Skog og skred: Forslag til kriterier for vernskog mot skred. Rapport 20120078-01-R. Oslo: Norges geotekniske institutt.

5. Frehner, M, Wasser, B og Schwitter, R. (2007) Sustainability and success monitoring in forest with protective effects. Guidelines for silvicultural interventions in forests with protective functions (NaiS). Bern: Federal Office of the Environment.

6. Schwitter, R. (1998) Arbeitstagung Schweizerischen Gebirgswaldpflegegruppe & FAN: Zusammenfassung und Schlussfolgerungen, In: Proc 14. Grafenort/Engelberg: unpublished report.

7. Dorren, L, Berger, F, Le Hir, C. og Mermin, E. (2005) Mechanisms, effects and management implications of rockfall in forests.  Forest Ecology and Management 215. Amsterdam: ELSEVIER.

8. Bauerhansl, C, Berger, F, Dorren, L, Duc, P, Ginzler, C, Kleemayr, K, Koch, V, Koukal, T, Mattiuzzi, M, Perzl, F, Prskawetz, M, Schadauer, K, Schneider W. og Seebach, L. (2010) Development of harmonized indicators and estimation procedures for forests with protective functions against natural hazards in the alpine space. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities.

9. Gsteiger, P. (1993) Steinschlagschutzwald. Ein Beitrag zur Abgrenzung, Beurteilung und Bewirtschaftung. Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen 144. Zürich: Schweizerischer Forstverein.

10. Dorren, L. K. A. (2016) Rockyfor3D (v5.2) revealed – Transparent description of the complete 3D rockfall model. Genève: ecorisQ.

11. Domaas, U. (1994) Geometrical methods of calculating rockfall range. NGI Rapport 585910-1. Oslo: Norges geotekniske institutt.

12. Larsen, J.O. (1975) Fjellskred fra Tveitanuten, Tyssedal. NGI-rapport 75414-1. Oslo: Norges geotekniske institutt.

13. Hefre, H. og Sandersen, F. (2012) Sikring mot skred for bebyggelse under Tveitanuten. Tyssedal, Odda kommune. NGI-rapport 20120559-01-R. Oslo: Norges geotekniske institutt.

14. Hefre, H. og Høydal, Ø. A. (2018) Vurdering av sikringsløsninger mot flogstein på Mo, Lærdal kommune. NGI-rapport 20171021-02-R. Oslo: Norges geotekniske institutt.

15. Jørstad, F. (1979) Veiledning ved undersøkelser av og sikring mot steinskred. NGI Rapport 54705-1. Oslo: Norges geotekniske institutt.

16. Hestnes , E. (1979) Hvilke skredtyper ma planleggerne ta hensyn til? Norske sivilingeniørers forening. Skredfare og arealplanlegging; vurdering av faregrad og sikringstiltak ; kurs Ullensvang 1979. [Foredrag].

17. Dorren, L.K.A. (2003) A review of rockfall mechanics and modelling approaches. Progress in Physical Geography 27. Thousand Oaks: SAGE Journals.

18. Heim, A. (1932) Der Bergsturz und Menschenleben.No. 20. Zürich: Fretz und Wasmuth Verlag, Zürich.

19. Evans, S.G, Hungr, O. (1993) The Assessment of rockfall hazard at the base of talus slopes. Canadian Geotechnical Journal 30. Ottawa: NRC Research Press.

20. Toppe, R. (1987) Terrain models: a tool for natural hazard mapping, in: Avalanche formation, movement and effects. Edited by: Salm, B.and Gubler, H. Wallingford: International Association of Hydrological Sciences.

21. Onofri, R. and Candian, C. (1979) Indagine sui limiti di massima invasion di blocchi rocciosi franati durante il sisma del Friuli del 1976. Reg. Aut. Friuli-Venezia-Giulia, Cluet 42.

22. Rapp, A. (1960) Recent Development of Mountain Slopes in Kärkevagge and Surroundings, Northern Scandinavia. Geografiska Annaler Vol. 42. Lund: Svenska Sällskapet för Antropologi och Geografi.

23. Govi, M. (1977) Photo-interpretation and mapping of the landslide triggered by the Friuli earthquake (1976). Bulletin of the the International Association of Engineering Geology 15. Berlin: Springer Science+Business Media.

24. Lied, K. (1977) Rockfall problems in Norway, in: Rockfall dynamics and protective work effectiveness.ISMES Publication 90.

25. Hunger, O. og Evans, S. G. (1988) Engineering evaluation of fragmental rockfall hazards. International symposium on landslides 5. Rotterdam: A.A. Balkema.

26. Hestnes, E. (1978) Forsøk med steinsprang. NGI-rapport 54702-2. Oslo: Norges geotekniske institutt.

27. Keylock, C. og Domaas, U. (1999) Evaluation of Topographic Models of Rockfall Travel Distance for Use in Hazard Applications. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 31. Milton: Taylor & Francis Group.

28. Berger, F. og Dorren, L. (2007) Principles of the tool Rockfor.NET for quantifying the rockfall hazard below a protection forest. Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen 158. Zürich: Schweizerischer Forstverein.