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Bibliographic Metadata

Title
Hydrologische Bilanzierung und Abflussmodellierung der Großhangbewegung Misljoch im Navistal, Tirol, Österreich / Johannes Hildebrandt
Additional Titles
Hydrological balancing and runoff modeling of the deep-seated landslide Misljoch in Navistal, Tyrol, Austria
AuthorHildebrandt, Johannes
Thesis advisorStrasser, Michael ; Burger, Ulrich
PublishedInnsbruck, Februar 2018
Description118 Blätter : 1 CD-ROM mit Anlagen ; Illustrationen, Diagramme, Karten
Institutional NoteMasterarbeit, 2018
Date of SubmissionFebruary 2018
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)hydrologisch / Bilanzierung / Einzugsgebiete / Großhangbewegung / Niederschlag / Abflussmodell / Schuttstrom / Bewegungsraten / Speicherkaskaden
Keywords (EN)hydrological / balancing / catchments / deep-seated landslide / precipitation runoff-model / earth flow movement rates / storage cascades
Keywords (GND)Navistal / Hang / Massenbewegung <Geomorphologie> / Abflussmessung
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-14230 Persistent Identifier (URN)
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Hydrologische Bilanzierung und Abflussmodellierung der Großhangbewegung Misljoch im Navistal, Tirol, Österreich [3.08 mb]
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Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der hydrologischen Bilanzierung des Einzugsgebietes der Großhangbewegung Misljoch im Navistal, östlich von Matrei am Brenner. Des Weiteren wird für ein kleiner gefasstes Gebiet oberhalb der Kerschbaumsiedlung ein numerisches Niederschlag Abflussmodell (NAM) mit einem Zeitschritt von einem Tag entwickelt.

Die strukturgeologische Prädisposition im Untersuchungsgebiet begünstigt eine tiefreichende Felsgleitung. Auf der Felsgleitung lagern aktive Schuttstromkörper mit unterschiedlichen Bewegungsraten. Im Rahmen eines Monitoringprogramms werden sowohl die Bewegungsraten der Felsgleitung, als auch die der Schuttströme aufgezeichnet. Allerdings ist die Ursache des kinematischen Verhaltens der Massenbewegungen noch nicht klar. Daher sollten die Bewegungsraten auf Zusammenhänge mit dem Abflussverhalten der Massenbewegung untersucht werden. Zunächst wurden dazu mittlere hydrologische Jahresbilanzen der topographischen Einzugsgebiete der Großhangbewegung ermittelt. Durch eine Niederschlag Abfluss Modellierung (NAM) für das Einzugsgebiet der Schuttstromkörper wurden anschließend Abflussganglinien für den Zeitraum 07/2013 06/2017 berechnet. Die Abflussganglinien können künftig auf Zusammenhänge mit dem Verlauf der Hangbewegungsraten untersucht werden.

Die NAM basiert auf einem linearen Speicherkaskadenmodell. Dabei wurde die Modellfläche in zwei Einzugsgebiete mit jeweils drei Teileinzugsgebieten (TEG) unterteilt. Jedes TEG ist zusätzlich vertikal in Stockwerke gegliedert. Das Ergebnis sind zwei parallele Speicherkaskaden mit jeweils 14 Speichern. Das numerische Modell wird durch Niederschlags- und Temperaturdaten angetrieben. Für jeden Speicher wurden die Zu- und Abflüsse mit einem Zeitschritt von einem Tag modelliert. Da aufgrund von Datenmangel meist keine physikalisch basierten Berechnungsverfahren möglich waren, wurden diverse Parameter durch eine Kalibrierung bestimmt. Die Kalibrierung erfolgte anhand von Messwerten, die aus einem Datenpool stammen, der im Vorfeld zusammengestellt wurde. Durch eine Sensitivitätsanalyse wurde die Empfindlichkeit der verschiedenen Parameter ermittelt. Aus den Ergebnissen der Sensitivitätsanalyse wurde eine Vorgehensweise zur Weiterentwicklung des NAM erarbeitet.

Die wichtigsten Resultate der NAM in Bezug auf die Hangbewegungen sind: (i) Der westliche Bereich des Schuttstroms weißt deutlich höhere Infiltrationsraten und einen deutlich stärkeren unterirdischen Abfluss als der östliche Schuttstrombereich auf. (ii) Innerhalb der Felsgleitung existiert eine Grundwasserströmung von West nach Ost. (iii) Der Grundwasserandrang wird im östlichen Bereich des Schuttstroms vorwiegend durch Zwischenabfluss und Oberflächenabfluss drainiert.

Abstract (English)

The present thesis deals with the hydrological balance of the catchment area of the deep-seated landslide “Misljoch” in the valley of Navistal, east of “Matrei am Brenner”. Furthermore, a numerical Precipitation - Runoff Modeling System (PRMS) with a time step of one day is developed for a smaller captured area above the settlement Kerschbaum.

The structural geological predisposition in the investigation area favors a deep-seated rock slide. Active earth flows with different movement rates occur on the shallow upper part of deep-seated rock slide. In the context of a monitoring system, both the movement rates of the deep-seated rock slide and the earth flows are recorded. However, knowledge about the causes of the observed kinematic behavior of the mass movements is vague so far. Hence, the movement rates should be investigated with regard to correlations with the runoff behavior of the mass movements. Firstly, average hydrological annual balances of the topographical catchment areas of the deep-seated rock slide were determined. The runoff hydrographs for the period 07/2013 - 06/2017 were then calculated by means of a PRMS for the catchment area of the earth flows. In the future, the runoff hydrographs can be investigated with respect to correlations with the course of the slope movement rates.

The PRMS is based on a linear storage cascade model. The model area is subdivided into two catchments, each with three sub-catchments. Each sub-catchment is additionally divided vertically into different levels. This results in a model with two parallel storage cascades with 14 reservoirs each. The numerical model is driven by precipitation and temperature data. For each reservoir, the inflows and runoffs were modeled with a time step of one day. Since physics-based calculation methods were mostly not possible due to data deficiencies, various parameters were determined by empiric calibrations. The calibration was carried out on the basis of measured values, which originate from a data pool compiled in advance. The sensitivity of the various parameters was determined by means of a sensitivity analysis. From the results of the sensitivity analysis a procedure for the further development of the PRMS was derived.

The main results of the PRMS with respect to the slope movements are: (i) The western area of the earth flow has significantly higher infiltration rates and a significantly higher subsurface runoff than the eastern area of the earth flow. (ii) There is a groundwater flow from west to east within the deep-seated rock slide. (iii) The ingress of groundwater is drained in the eastern part of the earth flow mainly by interflow and surface runoff.

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