Die Modellierung der Geschwindigkeiten, Sprunghöhen und Auslaufstrecken eines Sturzblockes ist ein wertvolles Hilfsmittel zur Abschätzung des Gefahrenpotentials und der Dimensionierung von Schutzbauten in steinschlaggefährdeten Gebieten. Die 2D-Modellierung bietet sich dort an, wo bei guter Kenntnis der lokalen Steinschlagaktivität mit wenig Aufwand aussagekräftige Analysen bezüglich Schutzmassnahmen gemacht werden sollen.
Die 2D-Steinschlagmodellierungs-Software ROFMOD 5.0 besteht aus einem zentralen Modul zur Berechnung der Sturztrajektorien, einem Modul zur Simulation von Schutzdämmen sowie einer Bedieneroberfläche, welche die Dateneingabe und -ausgabe steuert.
Der Modellansatz des zentralen Berechnungsmoduls kann wie folgt zusammengefasst werden: Auf einem Geländeprofil werden max. 500 Sturzbahnen berechnet. Die Startpunkte werden innerhalb einer definierbaren Ausbruchzone (Startzone) gleichverteilt generiert. Das gesamte Profil ist in einen Berechnungsraster mit einer frei wählbaren Auflösung unterteilt. Beim Durchgang eines Blockes durch eine Zelle des Berechnungsrasters werden die aktuellen Bewegungsparameter Sprunghöhe, Translationsenergie, Rotationsenergie und Geschwindigkeit festgehalten. Ausserdem wird pro Rasterzelle festgestellt, wie viele Blöcke diese Zelle erreichen bzw. passieren.
Für jede Berechnungsrasterzelle werden für die genannten Bewegungsparameter statistische Kennzahlen berechnet: Die Maximalwerte (100%-Quantil), die Medianwerte (50%-Quantil) sowie die berechneten Werte für ein frei wählbares Quantil (zwischen 51% und 99%).
Es ist sehr wichtig festzuhalten, dass ROFMOD 5.0 ein deterministisches Modell ist. Das heisst, die Modellparameter werden vom Anwender für ein bestimmtes Szenario fix definiert. Im Gegensatz dazu werden in einem probabilistischen Modell die Modellparameter durch die Software innerhalb eines Wertebereichs variiert.
Die Bedeutung der modellierten Quantile ist deshalb für die beiden Modellansätze sehr unterschiedlich: Die grosse Bandbreite der Resultate probabilistischer Modellierungen muss in der Regel via Quantile eingeschränkt werden, bei deterministischen Modellierungen hingegen nicht. Hier ist eine aktive Variation der Modellierungsparameter mit Szenarien durch den Anwender von zentraler Bedeutung.
Die Bedienungsoberfläche von ROFMOD 5.0 ist die Schnittstelle zum Berechnungsmodul. Durch die direkte graphische Darstellung der Eingabedaten und der Modellierungsresultate können fehlerhafte Grundlagedaten sofort erkannt und korrigiert werden.
Die Arbeit mit ROFMOD 5.0 gliedert sich grundsätzlich in drei Teilbereiche, Erfassung des Geländemodells (2D-Profil und Geländebeschaffenheit), Modellierung der Sturzbahnen (Steinschlag Simulation) und Darstellung der Resultate (Layout und Grafik). Bei der Bearbeitung eines Projektes werden diese drei Teilbereiche iterativ durchlaufen: Erst die Variation der Modellparameter (mit dem neuen Szenarien-Manager) und evtl. Verfeinerung der Grundlagedaten führen zusammen mit den Beobachtungen im Feld zu einem guten Verständnis der Steinschlagaktivität auf einem realen Geländeabschnitt.
Optional kann mit den modellierten Sturztrajektorien als Input ein definierter Schutzdamm simuliert werden. Eine detaillierte Statistik der Sturztrajektorien und deren Einwirkung auf den Schutzdamm liefert wichtige Grundlagen zu Lage und Geometrie des Dammes.
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