Runout-modelling of shallow landslides in Carinthia (Austria)

Abstract

Shallow translational landslides and earth-flows (mixing process between landslide and flow process) are the most common and most problematic types of landslides relating to the weathering of the bedrock and unconsolidated slope deposits in Carinthia. These types of landslides can reach high speeds and travel long distances. Usually only the uppermost meters of loose sediments of the slope are affected and heavy rain events after a pre-saturation of the soil are typically triggers for such landslides. As part of a research project in Carinthia an Add-In for ArcGIS 10x was developed. This Add-In calculates the runout for these common types of mass movements on the basis of available data on a regional scale. The runout modelling assumes that the soil is presaturated and additional precipitation in susceptible area triggers the landslides. The calculation of the runout distances is performed using a specially programmed ArcGIS Add-In. The calculation requires the following information: Initiation cells of high susceptibility to landslide processes (slope failure initiation zones); digital elevation model (DEM); geology; surface roughness (generated from the landuse map); and curvature (this affects the drainage of the mass movement). The runout modelling takes into account the variability of the „trigger“ and mobility as a function of water saturation in shallow landslides. The calibration of the parameters is based on simulations of initiation cells with known events so that it can be assumed that the simulation results match the conditions corresponding to events observed in the region. The model allows easy and fast recalculation for parts of the area if needed (new findings due to events). Von den unterschiedlichen Rutschungstypen sind die Translationsrutschungen und Hangmuren, die die Verwitterungsund Lockersedimentüberlagerung betreffen, die häufigsten und problematischten in Kärnten. Meist sind nur die obersten Meter der Lockersedimente eines Hanges betroffen und als Auslöser für derartige Rutschungen ist meist ein Starkregenereignis nach einer Vorsättigung des Bodens mit Wasser verantwortlich. Diese Rutschungstypen können große Geschwindigkeiten und große Reichweiten erreichen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes des Landes Kärnten wurde ein Add-In für ArcGIS entwickelt, welches für diesen häufig auftretenden Typ von Massenbewegungen den Runout auf der Basis vorhandener Daten im regionalen Maßstab berechnen soll. Die Runoutmodellierung geht davon aus, dass der Boden mit Wasser vorgesättigt ist und ein zusätzlicher Niederschlag Rutschungen in den Startbereichen hoher Suszeptibilität auslöst. Die Berechnung der Runout-Reichweiten erfolgt mittels eines eigens programmierten ArcGIS Add-Ins. Zur Modellierung der Wirkungsräume werden folgende Datensätze verwendet: Suszeptibilitätsflächen (Startzellen), digitales Höhen modell, Geologie, Oberflächenrauigkeit (generiert aus der Landnutzung) und Curvature (Parameter für die Wölbung, beeinflusst u.a. die Entwässerung). Die Rutschungsmodellierung mit dem ArcGIS Add-in (Berechnung des Wirkungsraumes) berücksichtigt die Variabilitäten bei „Auslöser“ und Mobilität in Abhängigkeit von der Wassersättigung bei seichten Rutschungen. Die Kalibration der Parameter erfolgt auf Basis von Simulation an Startzellen mit bekannten Ereignissen, so dass davon ausgegangen werden kann, dass die Simulationsergebnisse den Rahmenbedingungen bei Ereignissen entsprechen, die in der Region beobachtet wurden. Das Modell erlaubt im Bedarfsfall (neue Erkenntnisse auf Grund von Ereignissen) Nachrechnungen für Teilbereiche.