Ungewöhnliche Regenfälle am Gipfel
Verhalten des oberen Einzugsgebiets bei extremen Niederschlagsereignissen
Ein ungewöhnlich starker Regenguss auf dem Gipfel stellt eine der gefährlichsten Gefahren für das gesamte Gebirgsentwässerungssystem dar. Zwar gibt es im oberen Bereich keine großen Flüsse oder breiten Kanäle, doch bilden sich hier innerhalb weniger Minuten zahlreiche kleine Bäche, die sich weiter unten am Hang zu einer zerstörerischen Flutwelle vereinen.
Die Gefahr wird nicht allein durch die Gesamtniederschlagsmenge bestimmt. Von entscheidender Bedeutung sind:
Niederschlagsintensität;
Dauer des Regengusses;
Gewitterzellenbereich;
Windrichtung;
Bodenbeschaffenheit;
Neigung;
Vegetationsdecke;
Vorhandensein von Schnee oder Eis;
Schäden nach einem Brand;
Straßen und Wege;
Zustand der oberen Täler;
eine Abfolge mehrerer Regenfälle.
Das Hauptprinzip:
Auf dem Gipfel geht es nicht darum, den gesamten extremen Regenguss zurückzuhalten, sondern darum, zu verhindern, dass sich das Wasser zu früh zu einem einzigen schnellen Strom vereint.
Die obere Ebene muss die ersten Wassermengen aufnehmen, sie verteilen, Sedimente zurückhalten und den Überschuss sicher in die nächsthöheren Ebenen des Einzugsgebiets weiterleiten.
1. Worin unterscheidet sich ein ungewöhnlich starker Regenguss von normalem Regen?
Bei einem normalen Regenguss wird ein erheblicher Teil des Wassers abgeführt:
von Vegetation abgefangen;
vom Bettungsmaterial zurückgehalten;
dringt in den Boden ein;
sammelt sich in kleinen Vertiefungen;
fließt allmählich in die Bäche.
Bei einem ungewöhnlich starken Regenguss ist die Fähigkeit des Gebiets, Wasser aufzunehmen, schnell erschöpft.
Die Reihenfolge ändert sich:
Laub und Streu werden durchnässt;
Die Bodenporen sind gefüllt;
Mikrovertiefungen laufen über;
Es bildet sich ein Oberflächenfilm aus Wasser;
Einzelne Datenströme vereinigen sich;
Der Bach mündet in Wege, Furchen und Gräben;
Der Transport von Erde, Steinen und Pflanzenresten beginnt;
Es bildet sich die obere Flutwelle.
Selbst ein gut saniertes Gebiet kann Wasser nicht unbegrenzt aufnehmen. Daher bleibt ein sicherer Überlauf ein unerlässlicher Bestandteil des Systems.
2. Hauptarten von Extremniederschlägen
2.1. Kurzer, heftiger Regenguss
Es dauert relativ kurz, erzeugt aber sehr hohe Niederschlagsintensitäten.
Typische Folgen:
Das Wasser hat keine Zeit, absorbiert zu werden;
Oberflächenabfluss bildet sich schnell;
Mikrostrukturen treten nahezu gleichzeitig auf;
Es entstehen lokale Hochgeschwindigkeitsströmungen;
Die Erosion von Straßen und Wegen nimmt rapide zu.
Ein solches Ereignis ist besonders gefährlich für kleine Quellgebiete.
2.2. Anhaltender Starkregen
Die größte Gefahr besteht in der allmählichen Sättigung des Bodens.
Zunächst mag das System einwandfrei funktionieren, aber dann:
Die Infiltration nimmt ab;
Der Untergrunddruck steigt;
Die Hänge werden nass;
Alte Erdrutsche werden aktiviert;
Bäume verlieren an Wurzelstabilität;
Selbst mäßiger zusätzlicher Regen führt zu starkem Oberflächenabfluss.
2.3. Eine Reihe aufeinanderfolgender Schauer
Zwischen den einzelnen Ereignissen hat der Boden keine Zeit zum Austrocknen.
Jeder weitere Regenguss ist gefährlicher als der vorherige.
Mögliche Reihenfolge:
Der erste Regen füllt den Boden;
Die zweite Schicht durchdringt die unteren Horizonte;
Der dritte verwandelt sich fast vollständig in einen Abfluss;
Der vierte Faktor löst einen Erdrutsch oder eine Schlammlawine aus.
2.4. Starkregen mit starken Winden
Der Wind sorgt für eine ungleichmäßige Niederschlagsverteilung.
Er kann:
Regen über ein Wassereinzugsgebiet transportieren;
Niederschlagszunahme an einem Hang;
auf der anderen Seite reduzieren;
direktes Wasser unter die Pflanzenstreu gießen;
den Boden durch schrägen Aufprall von Tropfen zu zerstören;
Bäume wurden auf durchnässtem Boden gefällt.
Die übliche Berechnungsmethode, die von vertikalem und gleichmäßigem Niederschlag ausgeht, ist hier nicht ausreichend.
2.5. Gewitter mit Hagel
Stadt:
beschädigte Blätter;
beseitigt Pflanzenreste;
verstopft Abflüsse;
sammelt sich in Senken an;
Verhindert vorübergehend das Eindringen;
Nach dem Schmelzen weiteres Wasser hinzufügen.
Beschädigte Vegetation bietet dem Boden während des restlichen Ereignisses weniger Schutz.
2.6. Warmer Regen auf Schnee
Regen vermischt sich mit Schmelzwasser.
Der Durchfluss kann deutlich größer sein als das Regenvolumen selbst.
Besonders gefährlich sind:
reicher Schnee;
gefrorener Boden;
Eiskrusten;
durch Schnee blockierte Kanäle;
plötzliche Erwärmung;
starker, warmer Wind.
2.7. Starkregen nach dem Brand
Nach dem Brand:
Die Pflanzenabfangwirkung entfällt;
Die Rauheit wird reduziert;
Es entsteht Asche;
Die Oberfläche kann wasserabweisend werden;
Die Wurzeln verlieren allmählich an Kraft;
Die Sedimentmenge nimmt stark zu.
Selbst Regen, der bisher nicht als kritisch angesehen wurde, kann nach einem Brand Überschwemmungen und Schlammlawinen verursachen.
3. Entwicklung der Ereignisse auf dem Gipfeltreffen
Phase 1. Beginn der Niederschläge
Die ersten Tropfen befeuchten:
Blätter;
Gras;
Moose;
Steine;
Pflanzenstreu;
oberste Bodenschicht.
In diesem Stadium befindet sich der größte Teil des Wassers noch an der Oberfläche.
Phase 2. Sättigung der Vegetationsbedeckung
Die Kronen und Gräser können kein zusätzliches Wasser mehr speichern.
Es beginnt:
Tropfablauf;
die Stämme hinabfließend;
Verfüllung von Erdtaschen;
Wasserbewegung unter der Streu.
Phase 3. Überschreiten der Infiltrationskapazität
Der Regen kommt schneller, als der Boden ihn aufnehmen kann.
Folgende Strukturen bilden sich auf der Oberfläche:
getrennte Pfützen;
dünne Ströme;
temporäre Abflussleitungen;
Überläufe zwischen Mikrovertiefungen.
Phase 4. Verbindung von Mikroströmen
Kleine Düsenjets landen:
Pfade;
Spuren;
Straßengräben;
natürliche Hohlräume;
alte Erosionsfurchen.
In diesem Stadium beginnt die gefährliche Verdichtung des Strömungsstroms.
Phase 5. Sedimenttransport
Erstens, Wasser transportiert:
Staub;
kleine Partikel;
Samen;
Kiefernnadeln;
Blätter.
Dann gelangen folgende Elemente in den Datenstrom:
Erdklumpen;
ein Zweig;
Zweige;
kleiner Stein;
beschädigte Pflanzen.
Das Wasser wird dichter und zerstörerischer.
Phase 6. Strukturelle Schäden
Bei weiterem Wachstum des Durchflusses ist Folgendes möglich:
Durchbruch der Steinlinie;
Zerstörung der Mikroterrasse;
Straßenböschungserosion;
Buschentfernung;
Einsturz des Schluchtenrandes;
Verstopfung eines kleinen Wasserdurchgangs.
Phase 7. Abwärtsübertragung der Welle
Das Wasser verlässt die obere Ebene nicht mehr als gleichmäßiger Strom, sondern als konzentrierter Impuls.
Wenn die nächste Ebene nicht vorbereitet ist, verstärkt sich der Fluss schnell.
4. Kritische Eigenschaften des Scheitelpunkts
4.1. Landform
Konvexe Spitze
Das Wasser breitet sich fächerförmig aus, doch Schäden an der Vegetation können viele parallele Erosionsrinnen verursachen.
Flaches Plateau
Es kann zu einer vorübergehenden, erheblichen Wasseransammlung kommen, gefolgt von einem plötzlichen Überlaufen über den Rand.
Scharfer Grat
Das Wasser verteilt sich schnell zwischen den Hängen. Die Wasserspeicherung ist durch die dünne Bodenschicht begrenzt.
Sattel
Es ist in der Lage, Wasser von beiden Seiten aufzunehmen und zwischen Becken zu transportieren.
Oberes Becken
Kann Wasser vorübergehend halten, erzeugt aber beim Überlaufen einen kraftvollen, gerichteten Wasserausstoß.
4.2. Steigung
Je steiler die Steigung, desto:
kürzere Kontaktzeit zwischen Wasser und Boden;
höhere Geschwindigkeit;
stärkere Erosion;
Die Datenströme verschmelzen schneller;
erhöhtes Risiko der Steinübertragung.
Allerdings kann auch ein geringes Gefälle gefährlich werden, wenn sich eine große Menge auf dem Plateau ansammelt und dann durch die Engstelle ausbricht.
4.3. Boden
Das Verhalten von Wasser wird beeinflusst durch:
Tiefe;
Struktur;
Organischer Anteil;
Risse;
Verdichtung;
Luftfeuchtigkeit vor dem Regen;
Vorhandensein einer Tonschicht;
Einfrieren;
Schäden nach einem Brand.
Dünner, steiniger Boden sättigt sich schnell mit Wasser, kann dieses aber durch Risse gut ableiten.
Lehmböden können Wasser nur langsam aufnehmen und dadurch einen hohen Oberflächenabfluss verursachen.
4.4. Vegetation
Nachhaltige Vegetation:
Abfangmengen;
erhöht die Rauheit;
hält den Boden;
verteilt Wasser;
Hält Sedimente zurück.
Im Falle eines außergewöhnlichen Ereignisses werden jedoch folgende Situationen gefährlich:
schlecht gesicherte Äste;
umgestürzte Baumstämme;
dichte Büsche im Notkanal;
gleichaltrige Bäume auf gesättigtem Boden;
schwerer, schwimmender Mulch.
4.5. Felsaufschlüsse
Gesteine nehmen fast kein Wasser auf.
Sie leiten den Fluss schnell weiter zu:
Risse;
Dachrinnen;
Bodentaschen;
Unterkanten der Platten.
Ein kleines Stück Erde unter einem großen Felsen kann plötzlich Wasser aus einem Gebiet erhalten, das um ein Vielfaches größer ist als sein eigenes.
5. Vorläufiger Bodenzustand
Außergewöhnliche Regenfälle lassen sich nicht beurteilen, ohne die anfängliche Luftfeuchtigkeit zu kennen.
Trockener Boden
Eine gute Versickerung ist möglich, aber eine zu stark ausgetrocknete Oberfläche nimmt die ersten Wassermengen manchmal nicht gut auf.
Nach einer langen Dürreperiode können sich auch folgende Phänomene bilden:
Risse;
Hartkork;
wasserabweisende organische Schicht.
Feuchter Boden
Ein Teil des Stausees ist bereits gefüllt. Der Oberflächenabfluss setzt früher ein.
Vollständig gesättigter Boden
Der Boden nimmt praktisch kein zusätzliches Wasser mehr auf.
Die Risiken steigen:
Erdrutsch;
Windsturm;
Grundwasser herauspressen;
Zerstörung der Terrassen;
Hangrutschung.
Gefrorener Boden
Selbst bei einer porösen Struktur kann Wasser normalerweise nicht eindringen.
Der größte Teil des Regen- und Schmelzwassers fließt an der Oberfläche ab.
6. Die Rolle des Windes
Ein ungewöhnlich starker Wind kann das tatsächliche Wasservolumen in jedem Mikro-Einzugsgebiet erheblich verändern.
Er:
lenkt die Flugbahn von Tropfen ab;
transportiert Sedimente über den Bergrücken;
konzentriert den Regen auf der Luvseite;
schafft trockene, windabgewandte Gebiete;
erhöht die Verdunstung vor dem Einsetzen eines Regengusses;
bricht Äste ab;
fällt Bäume;
Verträgt Hagel und Pflanzenreste.
In Sattellagen und Windkorridoren kann der Regen nahezu waagerecht fallen.
Daher ist es notwendig, nicht nur die Fläche der Regenzelle, sondern auch die Bewegungsrichtung der feuchten Luftmasse zu modellieren.
7. Berechnung des Regenvolumens
Für die erste Beurteilung ist die Beziehung zwischen Folgendem zu betrachten:
Niederschlagsmenge;
Mikro-Einzugsgebiet;
Verluste durch Abfangen und Infiltration;
Anteil am Oberflächenabfluss.
Ein Millimeter Regen auf einer Fläche von einem Quadratmeter entspricht einem Liter Wasser.
Somit:
10 mm pro Hektar - etwa 100 m³ Wasser;
50 mm pro Hektar - etwa 500 m³;
100 mm pro Hektar - etwa 1 000 m³.
Dies ist das gesamte atmosphärische Volumen vor Abzug von Infiltration, Interzeption, Verdunstung und lokaler Akkumulation.
Selbst ein kleines oberes Mikro-Einzugsgebiet ist in der Lage, in kurzer Zeit Hunderte von Kubikmetern Wasser zu erzeugen.
8. Effiziente Entwässerung
Nicht jeder Regen wird zu Oberflächenabfluss.
Folgende Aspekte werden vereinfacht berücksichtigt:
Abfangen durch Vegetation;
Auffüllen von Oberflächenvertiefungen;
Infiltration;
vorübergehende Inhaftierung;
Verdunstung während der Veranstaltung;
Windwurf.
Im Extremfall kann der normale durchschnittliche Abflussbeiwert nicht allein herangezogen werden.
Es müssen mindestens drei Zustände berechnet werden:
normaler Boden;
feuchter Boden;
Durchnässter oder gefrorener Boden.
Nach einem Brand oder starker Bodenverdichtung kann der Abflussbeiwert stark ansteigen.
9. Konzentrationszeit
Die Konzentrationszeit gibt an, wie lange das Wasser vom entferntesten Punkt des Mikro-Einzugsgebiets bis zum Auslass benötigt.
In den Spitzenzeiten kann es aufgrund folgender Faktoren sehr kurz sein:
geringe Größe des Pools;
starkes Gefälle;
Felsoberflächen;
Straßen;
Trope;
dünner Boden.
Wenn die Dauer der maximalen Niederschlagsintensität mit der Konzentrationszeit zusammenfällt, kommt es zu einem besonders hohen Abflussmaximum.
Das Hauptziel der Erholung besteht darin, die Konzentrationszeit zu verlängern, ohne dabei gefährliche Ansammlungen zu erzeugen.
Dies wird erreicht durch:
Rauheit der Pflanze;
Mikrotröpfchen;
verteilte Barrieren;
Bruch von Straßenkanälen;
Bodensanierung;
Durchflussverteilung.
10. Kritische Punkte
Auf der oberen Ebene werden im Voraus Orte identifiziert, an denen der Durchfluss schnell zunehmen kann.
Dazu gehören:
Sättel;
das Endplateau;
obere Täler;
Straßengräben;
Spuren;
Rohraustrittspunkte;
Wege entlang der Linie maximaler Steigung;
Kanten von Felsplatten;
zerstörte Terrassen;
Gebiete nach dem Brand;
windige Orte;
alte Erosionsrinnen;
Erdhalden;
Gebiete mit Massenbeweidung.
Jeder dieser Punkte erhält sein eigenes sicheres Überlaufszenario.
11. Kaskadenschutz des Gipfels
Die erste Barriere ist die Vegetation.
Aufgaben:
die Auswirkungen von Tropfen verringern;
Feinen Boden erhalten;
Rauheit erhöhen;
Die Geschwindigkeit der ersten Düsen reduzieren.
Die zweite Barriere ist das Mikrorelief.
Gebraucht:
kleine Erdtaschen;
natürliche Senken;
Steinsetzer;
kurze Mikroterrassen.
Sie halten zwar geringe Wassermengen zurück, sollten aber nicht wie große Staudämme wirken.
Die dritte Barriere sind Konturelemente.
Niedrige Steinreihen und Pflanzenstreifen:
Wasser zerstäuben;
Sedimente zurückhalten;
den geraden Weg den Hang hinunter unterbrechen.
Sie werden in Abschnitten mit kontrolliertem Überlauf gefertigt.
Die vierte Barriere sind die oberen Schluchten.
Die Hohlräume nehmen den bereits gesammelten Wasserstrom auf.
Was hier benötigt wird:
verstärkter Boden;
flexible Vegetation;
Fehlen dichter Baumbestände;
freier Wasserweg;
nachhaltiger Fortschritt zur nächsten Stufe.
Die fünfte Barriere ist der Notüberlauf.
Wenn das gesamte System voll ist, muss der Überschuss einen vorbestimmten Weg nehmen.
Ein Notfallweg kann nicht wie folgt geplant werden:
Straße;
Gebäude;
Touristenattraktion;
Hangrutschung;
Trinkwasserquelle;
instabiler Damm.
12. Schnittprinzip
Ein langer Konturgraben oder eine durchgehende Terrasse auf dem Gipfel stellen eine Gefahr dar.
Im Falle einer Beschädigung kann es:
Wasser aus einem großen Gebiet sammeln;
An einem bestimmten Punkt den Durchbruch erzielen;
Das gesamte Volumen nach unten richten;
Eine neue Schlucht entsteht.
Daher werden die oberen Strukturen in kurze Abschnitte unterteilt.
Jeder Abschnitt muss Folgendes enthalten:
begrenztes Einzugsgebiet;
eigenes Arbeitsvolumen;
verstärkter Überlauf;
sichere Richtung des Versagens;
Unabhängigkeit von benachbarten Abschnitten.
13. Kontrollierter Überlauf
Ein Überlauf ist ein obligatorischer Bestandteil jedes Halteelements.
Er muss:
Beginnen Sie die Arbeiten, bevor das Gebäude zerstört wird;
unterhalb gefährdeter Kanten liegen;
ausreichend breit sein;
vor Erosion geschützt werden;
Wasser direkt auf eine stabile Oberfläche lenken;
Die angrenzende Struktur nicht treffen;
Pflanzenreste passieren.
Der schmale Überlauf kann verstopfen und seine Funktion einstellen.
14. Erosionsschutz
Bei extremen Strömungspfaden werden folgende Elemente verwendet:
dichter Rasen;
Steinschüttung;
flacher Stein;
Stufenunterschiede;
flexible Büsche an den Rändern;
Strömungsausdehnung;
Sedimentablagerungsgebiete.
Ziel ist es nicht, den gesamten natürlichen Hang zu bedecken, sondern nur kritische Punkte zu verstärken.
Ein vollkommen glatter Betonkanal mag zwar die Ufer sicher halten, beschleunigt aber gleichzeitig das Wasser erheblich und verlagert das Problem in die Tiefe.
15. Sedimente und Holzreste
Ein ungewöhnlicher Starkregen bringt mehr als nur Wasser mit sich.
Der Stream kann Folgendes enthalten:
Boden;
Steine;
Zweige;
Blätter;
Wurzeln;
Überreste von Zäunen;
Müll;
Straßenelemente.
Daher sollte der Durchsatz nicht nur für sauberes Wasser berechnet werden.
In den oberen Mulden ist Folgendes vorgesehen:
zugängliche Deponieplätze;
Erweiterungen;
raue Roste mit Bypass-Überlauf;
Holzfangzonen;
Die Fähigkeit, nach einer Veranstaltung aufzuräumen.
Es ist nicht möglich, ein Feingewebe über einen aktiven Durchfluss ohne Notumleitung zu installieren.
16. Straßen und Wege
Bei ungewöhnlich starken Regenfällen wird die Straße am Gipfel oft zum effizientesten Fahrweg.
Wasser ist enthalten in:
Spuren;
Binnengräben;
Schritte;
Kerben;
Ränder der Beschichtung.
Gefährliche Sequenz:
Die Straße fängt das Hangabwasser auf;
Wasser fließt über die Leinwand;
Mehrere Mikro-Einzugsgebiete werden zusammengeführt;
Der Durchfluss tritt durch ein einziges Rohr aus;
Der untere Hang erhält eine unnatürlich hohe Durchflussrate.
Erforderlich:
häufige Cross-Releases;
lange Strecken unterbrechen;
Hanglage nach außen, wo es sicher ist;
breite Durchlässe;
geschützte Ausgänge;
Notüberlauf über einen stabilen Abschnitt.
17. Sättel
Der Sattelbereich stellt ein besonderes Risikogebiet dar.
Bei starkem Regen können hier Bäche auftreten:
aus zwei Gipfeln;
von den Luv- und Leehängen;
von der Straße aus;
aus einer Schneetasche;
aus dem oberen Sumpfgebiet.
Der Straßendamm im Sattel kann vorübergehend Wasser zurückhalten und dann einstürzen.
Daher ist Folgendes erforderlich:
genaues Reliefmodell;
Definition aller eingehenden Datenströme;
breiter, sicherer Überlauf;
Schutz vor Wasserüberlauf in ein gefährdetes Becken;
Fehlen von Gebäuden in der Zone eines möglichen Durchbruchs.
18. Obere Becken und Plateaus
Die breite obere Schale kann vorübergehend eine große Wassermenge aufnehmen.
Es ist jedoch notwendig, dies zu überprüfen:
geologische Grundlage;
das Vorhandensein eines alten Seebodens;
Bodentiefe;
wasserdichte Schichten;
Kantenstabilität;
Überlaufpfad.
Die größte Gefahr besteht in einem falschen Sicherheitsgefühl.
Während sich die Schale füllt, kann das Wasser darunter ruhig sein. Sobald der kritische Füllstand erreicht ist, wird eine große Wassermenge rasch abgelassen.
19. Nützlich
Anhaltender Regen erhöht den Wasserdruck im Boden und führt zu Rissen.
Anzeichen für wachsende Gefahr:
neue Risse;
Bodenhebung;
Neigung der Bäume;
Schlammwasser von den Hängen;
Entstehung neuer Quellen;
alte Risse schließen;
Straßenabsenkungen;
Bewegung von Steinmauern.
In potenziellen Erdrutschgebieten ist Folgendes verboten:
Konzentratwasser;
tiefe Infiltrationsgruben schaffen;
schwere Lagerhallen bauen;
Das überschüssige Wasser in den oberen Teil des Erdrutsches umleiten;
Man pflanzt große Bäume, ohne vorher den Boden zu prüfen.
20. Schlammstrom-Szenario
Der Schlammstrom könnte bereits im oberen Teil der Schlucht einsetzen.
Dazu benötigen Sie:
starker Zustrom;
loses Material;
ausreichendes Gefälle;
eingeschränkter Kanal.
Die Quellen für loses Material sind:
Talus;
Feuerwachen;
Straßenmüllhalden;
zerstörte Terrassen;
Unerwartete Gewinne;
zusammengebrochene Banken;
Lawinenablagerungen.
Ein Schlammstrom ist wesentlich dichter als Wasser und kann große Steine mit sich führen.
Kleine Rohre und gewöhnliche Abflüsse sind dafür nahezu nutzlos.
21. Ungewöhnlicher Starkregen nach Dürre
Nach einer langen Dürreperiode kann die Oberfläche wie folgt aussehen:
solide;
rissig;
ohne Vegetation;
mit Staub bedeckt;
teilweise wasserabweisend.
Die ersten Bäche spülen schnell weg:
Staub;
Samen;
Trockene organische Substanz;
Verschmutzung;
Asche.
Wasser kann tief in große Risse eindringen, dringt aber kaum in den Rest der Oberfläche ein.
Dies führt zu ungleichmäßiger Sättigung und lokaler Instabilität.
22. Kombination mit Blitz und Feuer
Ein Gewitter ist gleichzeitig zu Folgendem fähig:
einen Brand löschen;
einen neuen Brand durch Blitzschlag verursachen;
Beschädigung elektrischer Systeme;
Sensoren ausschalten;
Blockkommunikation;
eine Flut erzeugen.
Daher sollte das Warnsystem nicht von einem einzelnen Stromnetz oder einer einzelnen Station abhängig sein.
Erforderlich:
autonome Sensoren;
Notstromversorgung;
lokale Datenaufzeichnung;
Funkkommunikation;
manuelle Füllstandsmessgeräte;
vorbestimmte Inspektionsrouten.
23. Überwachungssystem
Für das obere Einzugsgebiet werden folgende Methoden angewendet:
automatische Regenmesser;
Radardaten;
Bodenfeuchtesensoren;
Bodentemperatursensoren;
Füllstandsmesser in Trögen;
Kameras;
Bodenbewegungssensoren;
Baumneigungssensoren;
Durchflussmesser;
akustische Schlammstromsensoren;
Wetterstationen;
Anemometer;
Blitzsensoren.
Es ist besonders wichtig, die Niederschlagsintensität in kurzen Abständen zu messen. Tagesgesamtwerte können einen kritischen fünfzehnminütigen Spitzenwert verschleiern.
24. Gefahrenstufen
Grüne Stufe
Der Boden ist wasserspeichernd, der Oberflächenabfluss ist minimal.
Gelbe Stufe
Die oberste Schicht sättigt sich und die einzelnen Speichertanks füllen sich.
Orange Stufe
Es kommt zu stetigem Oberflächenabfluss, Überläufen und lokaler Erosion sind möglich.
Rote Stufe
Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für Erdrutsche, Schlammlawinen, Straßeneinstürze oder Kettenreaktionen.
Schwarzpegel
Es gab einen Durchbruch, einen gewaltigen Erdrutsch, eine Schlammlawine oder die Kommunikation mit dem Gebiet ging verloren.
Die Schwellenwerte werden für jedes Einzugsgebiet individuell festgelegt. Eine einheitliche Niederschlagsmenge in Millimetern kann nicht alle Niederschlagsspitzen gleichermaßen beschreiben.
25. Vorbereitung vor Regenfällen
Vor Beginn der Starkregensaison ist Folgendes notwendig:
klare kontrollierte Überläufe;
Straßen und Leitungen prüfen;
Gefährliche, ungesicherte Kofferräume entfernen;
beschädigte Steinreihen wiederherstellen;
Sensoren prüfen;
Sedimentfallen reinigen;
Nicht autorisierte Gleise schließen;
Notfallrouten prüfen;
Beweidung in gefährdeten Gebieten einschränken;
Aktualisieren Sie die Risikokarte.
Die Vorbereitung sollte nicht die vollständige Rodung des Gebiets beinhalten. Eine übermäßige Entfernung von Vegetation und Bäumen kann die Erosion verstärken.
26. Maßnahmen während einer Warnung
Bei der Vorhersage von ungewöhnlichen Niederschlägen:
Gefährliche Wege und Straßen sind gesperrt;
Die Bauarbeiten wurden eingestellt;
Die Ausrüstung wird aus den Mulden entfernt;
Erhöhter Datentransfer wird aktiviert;
Die Backup-Kommunikationskanäle werden überprüft;
Der Zugang für Touristen ist beschränkt;
Sättel und obere Schalen werden kontrolliert;
An den flussabwärts gelegenen Siedlungen wird gewarnt.
Man sollte keine Menschen während eines heftigen Gewitters nur zur visuellen Inspektion auf den Gipfel schicken.
27. Untersuchung nach dem Regen
Nach der Veranstaltung werden folgende Aspekte beurteilt:
neue Erosionsrinnen;
Schäden an der Vegetation;
Zustand von Überläufen;
Sedimentablagerung;
Straßenerosion;
Risse;
Neigung der Bäume;
neue Nassabflüsse;
Beschädigung der Sensoren;
Veränderung der Flussbetten;
Wassertransfer zwischen Becken.
Bei der ersten Sichtprüfung werden nicht immer alle Probleme aufgedeckt.
Erdrutsche und umstürzende Bäume können auch nach dem Ende des Regens anhalten.
28. Wiederherstellung nach Schäden
Die Arbeiten werden in folgender Reihenfolge durchgeführt:
Gewährleistung der Sicherheit;
Wiederherstellung der Notwasserroute;
Beseitigung gefährlicher Verstopfungen;
Stabilisierung aktiver Erosionsrinnen;
Schutz freiliegender Böden;
Instandsetzung von Straßen und Kreuzungen;
Wiederherstellung der Vegetationsdecke;
Reinigungsaufbewahrungsgeräte;
Aktualisierung des digitalen Modells;
Projektanpassung.
Man kann den beschädigten Bereich nicht sofort wieder in seinen vorherigen Zustand versetzen, wenn er einem realen Ereignis nicht standhalten konnte.
Der Wolkenbruch wird als Test für das System und als Quelle neuer Daten betrachtet.
29. Nachhaltigkeitsindikatoren
Das obere Einzugsgebiet gilt als stabil, wenn nach einem außergewöhnlichen Starkregen:
Es bildeten sich keine großen neuen Erosionsrinnen;
Das Wasser wurde nicht in ein gefährdetes angrenzendes Becken umgeleitet;
Es kam zu keiner Kettenreaktion der Zerstörung;
Notüberläufe wurden aktiviert;
Die Straßen entwickelten sich nicht zu Hauptverkehrsadern;
Sedimente wurden an zugänglichen Stellen zurückgehalten;
Die Vegetationsdecke ist größtenteils erhalten;
Die untere Ebene erfuhr eher einen gedehnten als einen Stoßstrom;
Das Überwachungssystem funktionierte weiterhin;
Lokale Schäden können ohne größere Eingriffe behoben werden.
30. Was man nicht tun sollte
Ganz oben geht es nicht:
Das System wird ausschließlich auf Basis der durchschnittlichen Niederschlagsmenge berechnet;
versuchen, den extremen Durchfluss vollständig zu blockieren;
lange, durchgehende Gräben anlegen;
alle Mikro-Einzugsgebiete zu einem einzigen Kanal verbinden;
Elemente ohne Überlauf erstellen;
Wasser direkt auf einen Erdrutschhang leiten;
In gefährlichen Senken kleine Rohre verwenden;
Platzieren Sie dichte Büsche im Notkanal;
Fahrspuren ohne Kreuzungspunkte hinterlassen;
Trockener Boden ist stets als gut saugfähig anzusehen;
Hagel, Schnee, Wind und Feuer ignorieren;
Die Gefahr ausschließlich anhand der täglichen Niederschlagsmenge beurteilen;
Betrachten Sie das Ende des Risikos als das Ende des Regens.
31. Entwurfssequenz
Phase 1. Aufteilung des Gipfels in Mikro-Einzugsgebiete
Es wird festgelegt, woher jeder Teil des Wassers kommt und wohin er fließt.
Schritt 2. Berechnung des durchschnittlichen Niederschlags
Der tägliche Betrieb des Systems wird überprüft.
Schritt 3. Berechnung von außergewöhnlichen Niederschlägen
Es werden unterschiedliche Intensitäten und Dauern simuliert.
Schritt 4. Überprüfung des Bodenzustands
Es werden trockene, nasse, gesättigte und gefrorene Szenarien berücksichtigt.
Schritt 5: Wind hinzufügen
Schräg einfallender Niederschlag und dessen Transport über den Höhenrücken werden berücksichtigt.
Schritt 6. Sedimentberechnung
Es wird nicht nur der Wasserverbrauch bestimmt, sondern auch der Transport von Erde, Steinen und Holz.
Schritt 7. Erstellen einer Abschnittskaskade
Der Fluss verlangsamt sich und zerfällt in kleine, unabhängige Elemente.
Phase 8. Planung eines Notfallwegs
Der Wasserlauf wird nach dem Befüllen aller Bauwerke festgelegt.
Schritt 9. Überprüfung auf Kaskadenfehler
Die Zerstörung eines oder mehrerer Elemente wird simuliert.
Phase 10. Überwachung realer Ereignisse
Die Berechnungen werden nach jedem stärkeren Regenguss aktualisiert.
Das letzte Prinzip
Ein ungewöhnlich starker Regenguss auf dem Gipfel kann nicht völlig unschädlich gemacht werden. Man kann aber verhindern, dass er sich sofort zu einem einzigen zerstörerischen Strom entwickelt.
Ordnungsgemäß organisiertes oberes Einzugsgebiet:
empfängt den ersten Niederschlag;
verlangsamt die Oberflächenbewegung;
verteilt Wasser zwischen unabhängigen Abschnitten;
schont den Boden;
hält Sedimente zurück;
verwandelt keine Straßen in Flussbetten;
sicher überlaufen;
leitet den Überschuss an die nächste Ebene weiter;
Gewährleistet die Funktionalität auch bei lokalen Beschädigungen.
Die Sicherheit eines Gipfels wird nicht dadurch bestimmt, wie viel Wasser er halten kann, sondern dadurch, wie vorhersehbar und ohne Zerstörung das Wasservolumen abfließen kann, das er nicht mehr halten kann.