Master-Thesis ABGEGEBEN!!!!

Ich habe gestern meine Master-Thesis ABGEGEBEN!!

Was für eine eigenartiges Gefühl, sonntags nichts mer zu tun zu haben, außer den Blog zu pflegen 🙂 .

Mit der Arbeit, einschließlich Paper und Power-Point-Präsentation, bin ich ganz zufrieden. Die letzte Woche war eine einzige Berg- und Talfahrt der Gefühle: Ah, endlich fertig, Format passt, keine (zumindest für mich sichtbaren) Fehler mehr, … und dann doch wieder einen gefunden. Noch dazu einer der gleich in allen drei Dokumenten vorkommt. ALLES! NOCH MAL CHECKEN! So ging es mir jeden Tag.

Jetzt lehne ich mich aber entspannt zurück und lasse mir den Verlauf meines gesamten UNIGIS-Studiums durch den Kopf gehen. Wieder Höhen und Tiefen. Einigen lange anhaltende Flauten waren auch dabei. Während des Studiums hat sich unsere Familie von 2 auf 4 Menschen vergrößert, wir sind in ein Haus gezogen – und trotzdem bin ich tatsächlich so weit gekommen.

Ich bin gespannt auf die Rückmeldung auf die Thesis – und melde mich dann wieder!

Baba, inzwischen!

ERGEBNISSE

Ohje … wieder eine soo lange Pause. Dafür kann ich jetzt schon die Ergebnisse präsentieren! Mir dem Großteil meiner Thesis bin ich tatsächlich fertig. Jetzt gehts ans Korrigieren und Paper schreiben.

In diesem Post möchte ich Einblicke und Ergebnisse der Master-Thesis zeigen.

Das Hauptaugenmerk der Thesis war die innere Reibung der Mure M/D (Mass-to-Drag-Ratio) und ihre Auswirkungen auf die Simulationsergebnisse. Kann M/D dazu beitragen das Ergebnis plausiebler zu machen?

Die nächsten Abbildungen zeigen euch die Auswirkungen von einem kleinen, im Vergleich zu einem großen Wert für M/D als Eingangsparameter.

Geschwindigkeitsverlauf Murgang mit einem M/D von 20

Geschwindigkeitsverlauf Murgang mit einem M/D von 150

M/D, Mass-to-Drag-Ratio, hat einen Einfluss auf die Geschwindigkeit eines Murgangsprozesses. Je kleiner M/D ist, umso kleiner ist die Geschwindigkeit des Murgangs.

Die oben gezeigten Ergebnisse demonstrieren, dass durch das Variieren von M/D ein Simulationsergebnis erreicht werden kann, das sich dem realen Ereignis annähert. Die Ergebnisse konnten auf diese Weise plausibel wiedergegeben werden.

Kann M/D aufgrund der Geologie in einer Region oder einem Gebiet ausgewählt werden?

Die alleinige Information über die Geologie des EZG reicht jedoch nicht aus, um Rückschlüsse auf die Größe von M/D zu ziehen. Die bedeutsameren Informationen sind dagegen der Verwitterungsgrad und die Korn- und Blockgrößen im EZG. Diese Informationen können durch die Feldbegehung, aber auch aus der Dokumentation zuvor auftretender Ereignisse gewonnen werden. Hochauflösende Orthofotos sind obendrein imstande, zusätzliche Hinweise auf Schutthalden, Mur- oder Schwemmkegel zu liefern.

Durch die Berücksichtigung von M/D in der Simulation von Murgängen ist es schlussendlich möglich, die Geschwindigkeit und folglich auch die Reichweite des Prozesses nach in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnissen realistischer wiederzugeben. Dies kann auch bei der Simulation von Murgängen als Prognose berücksichtigt werden, denn je genauer die Betrachtung jedes individuellen EZG umso genauer kann die Simulation realistische Ereignisse wiederspiegeln.

So dass war jetzt ein kleiner Ausschnitt aus den Ergebnissen meiner Master-Thesis, die schlussendlich den Titel : “Plausibilität von Murgangsmodellen” – Eine Parameterstudie am Beispiel von Murgangsereignissen in der Steiermark, trägt.

Ich verabschiede mich und wünsche einen schönen SonntaG IS!

 

 

 

Datenvorbereitung für die Simulationen

Nach einer längeren Schreibpause, bedingt durch die arbeitsintesive letzte Phase in der Master-Thesis melde, ich mich heute wieder zurück.

Meine Simulationen laufen (wieder!)! Doch bevor sie das getan haben, wovon ich hoffe, dass sie es noch weiter tun werden, waren einige Schritte in der Vorbereitung der Raster notwendig.

Die individuellen Untersuchungsgebiete wurden mit der xy-Koordinatenfunktion in ArcMap ermittelt, während das Geländemodell auf das Untersuchungsgebiet passend zugeschnitten wurde (Clip). Danach wurde aus dem Geländemodell mit der Funktion Slope (Spatial Analyst-Toolset) ein Hangneigungsdatensatz in Grad erstellt.

Da aus den Ereignisdokumentationen die Anrisspunkte bzw. -zonen nicht ersichtlich waren, wurde ein Shape mit dem potentiellen Anrissgebiet oberhalb der dokumentierten Murgangsstrecke manuell erstellt. Polygon-to-Raster aus der Toolbox Conversion diente außerdem der Erstellung eines Anrissrasters.

Um dem Anrissraster einen Gleitreibungsfaktor µ zuzuordnen und die Anrisspunkte weiter einzugrenzen, wurden folgende Funktionen angewandt:

• Fließwege eingrenzen

Das Toolset Hydrology bietet die Möglichkeit, mit Fill Senken, die nicht abflussrelevant sind, also nicht von tieferliegenden Rasterzellen umgeben sind, aufzufüllen. Das Fill-Raster ist das Eingangsraster für den daran anknüpfenden Schritt, die Flow Direction (Hydrology Toolset), mit der die Richtungen der Fließwege bestimmt werden.

Darstellung des Fließrichtungs-Rasters in ArcGIS

Das Flow-Direction-Ergebnis-Raster stellt das Eingangsraster für die folgende Flow Accumulation (Hydrology Toolset) dar. Dieses Tool berechnet die Abflussakkumulation als kumulierte Gewichtung aller Zellen, die in die tiefer gelegene Zellen im Ergebnisraster fließen.

Darstellung der Akkumulation der Fließwege in ArcGIS

• Gleitreibungsfaktor μ berechnen

Das Toolset Raster-Math diente der Ermittlung der Gleitreibungswerte für die Anrisszellen. Dabei wurde das Ergebnisraster der Fließakkumulation mit den Tools Divide, Power und Times mit den Gleitreibungsfaktoren versehen.

Die Grenzen des Gleitreibungsfaktors μ (max: 0,3; min: 0,0045) können mit dem Tool Single-Output-Map-Algebra (Spatial- Analyst-Toolset) direkt in das Raster einfließen.

• Kombinieren

Im Anschluss wurde der Gleitreibungsfaktor auf das Anrissraster mit dem Tool Plus übertragen.

Mit einem digitalen Geländemodell, einem Raster mit Anriss- und Gleitreibungswerten und einem Hangneigungsraster kann schließlich die Simulation mit der TME starten.

In der nächsten Woche berichte ich euch (hoffentlich) über die Auswirkungen der Eingangsparameter in der Murgangssimulation.

Baba

 

 

 

 

Modellansätze zur Bestimmung der Reichweite L von Murgängen – Teil 2

Heute möchte ich über die Software RAMMS des Eidgenössischen Forschungsinstitut für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) schreiben.

RAMMS steht für Rapid Mass Movements. Bisher wird das Programm hauptsächlich für die Simulation von Lawinen angewandt – die Version heißt ß, das Modul Avanlanche. Die Rockfall-Variante wird derzeit mittels Versuchen kalibriert. Weitere Module sind Ramms Protect – künstliche und natürliche Schutzmaßnahmen können in das Modell miteinbezogen werden.

Das Modul das mich am meisten interessiert ist das RAMMS-Debris Flow, ein Modell zur Murganssimulation nach Iverson und Denlinger zur Modellierung von Fluid-Feststoff-Gemischen. Die fluviatile Phase wird als Newton’sches Fluid dargestellt, die feste Phase durch granulares Fließen. Die beiden Phasen werden durch den Porenanteil und einen Ansatz zum Impulsaustausch kombiniert.

So schaut das dann aus wenn es fertig ist (Quelle: ramms.slf.ch; 30.01.2019)

Ich habe das Modell leider noch nie Live gesehen finde aber, dass es vor allem wegen seiner (in Zukunft) Erweiterbarkeit und Kobinierbarkeit unbedingt erwähnt werden muss.

Mit meinen eigenen Simulationen die sich auf steirische Murgangsereignisse beziehen bin ich noch nicht so weit um sie hier groß zeigen zu wollen – vor allem nicht im Hinblick auf die Plausibilität ;-). Das regelmäßige schreiben hier auf dem Blog hilft mir allerdings ungemein meine Gedanken ein weinig zu sortieren und dient zusätzlich als eine Stufe zwischen Recherche und Niederschreiben in meiner Masterthesis.

Bis nächsten Sonntag …

Modellansätze zur Bestimmung der Reichweite L von Murgängen – Teil 1

Hier will ich meine Überlegungen zu den verschiedenen Möglichkeiten der Modellierung von Murgängen sammeln. Welche Ansätze gibt es, welche werden in der TME verwendet, warum? Gibt es vergleichbare Programme.

Um in der Form von Modellen naturwissenschaftliche Ereignisse wiederzugeben muss zuallererst das Ziel definiert werden. Sollen physikalische Gesetze die Grundlage darstellen oder soll ein Ereignis durch die Sammlung von “echten” Daten modelliert werden. Beide Ansätze sind natürlich richtig – führen aber in eine ganz andere Richtung.

Um eine Simulation, also eine Prozessanalyse durchzuführen werden mit einem bestehenden Gesetz eine Reihe von Durchläufen durchgeführt um mögliche reale Ereignisse abstecken zu können.

Es gibt eine Reihe von Ansätzen die die Reichweite L, die Auslauflänge LA, die Ablagerungslänge oder die Gesamtlänge von Murgängen bestimmen sollen bzw. eine Dendenz vorgeben sollen.

Methoden zur Bestimmung der Reichweite (Rickenmann 2005)

Volumsbasierte Ansätze:

• Pauschalgefälle nach Corominas (1996)

 

• TopRun DF – das genau nach dem gleichen Schema wie die Trajectory Modelling Extention von Abenis funktieniert. Mittels digitalem Geländemodell werden die potentiellen Ablagerungspfade modelliert. Der Startpunkt liegt am selbstbestimmten oder dokumentierten Kegelhals (Beginn der Ablagerung). Mit Hilfe eines D-8 Alogrithmus wird ein Pfad berechnet, immer dem größten Gefällegradienten folgend. Die Ablagerung von Material wird mit Hilfe der Monte-Carlo-Methode simuliert (wie in einem älteren Post über die Trajectory Modelling Extention).

Monte-Carlo-Methode in Kombination mit dem D8 – Alogrithmus (Scheidl und Rickenmann 2009)

Kanalisierten Gerinnen, die keinerlei Ausuberung aufgrund ihrer Höhendifferenz zulassen kann mit einer Überhhöhung der Zellen geholfen werden. Erreicht die Fläche der potentiellen Fleißwege die empirisch ermittelte Fäche, ist der erste Simulationsschritt fertig und als Ergebnis liegt ein Raster mit einer Überflutungswahrscheinlichkeit je Zelle vor.

“In einem zweiten Schritt werden diese Wahrscheinlichkeiten mit der
empirisch ermittelten Fläche B aus Gleichung 3.6 und dem Ereignisvolumen
V kombiniert. Am Startpunkt beginnend, wird das Volumen in Proportion zur
Überflutungswahrscheinlichkeit aufgeteilt, bis die gewünschte Fläche B erreicht wird. Das
Ergebnis ist ein Raster der simulierten Ablagerungsfläche. Jede Zelle zeigt die simulierte
Ablagerungshöhe.
TopRun DF verwendet ESRI-ARC-Objects und wurde für LiDAR generierte
Höhenmodelle mit einer Zellgröße von 2,5 m entwickelt.

Als wichtigste Eingangsparameter des Programms ist ein digitales Geländemodell des
Ablagerungsbereiches und das Ereignisvolumen erforderlich, des weiteren müssen der
Startpunkt und der kB – Wert definiert werden.
Der kB – Wert kann als Mobilitätsfaktor betrachtet werden und beinhaltet nach
Scheidl und Rickenmann (2009a) Informationen über das Fließverhalten während
der Ablagerungsphase. Granulare Murgänge weisen niedere kB – Werte auf, während
fluide Prozesse wie Lahars größere Werte zeigen.” (Hochschwarzer, 2009)

nächste Woche geht es mit anderen Modellansätzen weiter …

 

 

Formate, Quellen, Zitate, Seitenanzahl, …

Da die letzte Verfassung einer wissenschaftlichen Arbeit schon einige Zeit her ist, will ich mir die wichtigen Grundregeln des Zitierens, der Angabe von Quellen, usw. wieder in Erinnerung rufen. Wichtige Informationen darüber liefern mit unter anderem die Unterlagen zu dem Modul “wissenschaftliches Arbeiten”.

Zitieren

Um mir das Zitieren in der Master Thesis etwas zu erleichtern habe ich mir das Literaturverwaltungsprogramm “End Note X8” heruntergeladen und von Anfang an Artikel, Bücher usw. die ich bei der Recherche interessant gefunden habe in das Programm übernommen. In vielen Fällen geht das automatisch – bei der Online-Bibliothek-Suche, vor allem bei Papers oder neueren Büchern, gibt es die Option die Quellen in “End Note” zu überspielen. Das Ergebnis sieht dann so aus:

Screenshot End Note X8

Das Zitat innerhalb des wissenschaftlichen Textes sieht dann so aus:

Zitat aus meiner Master Thesis

Allgemeine Zitierregeln:

Es muss zitiert werden bei:

•  direkten Zitaten (wörtliche Übernahme)
•  indirekten Zitaten (Übernahme von Gedanken und Meinungen)
•  Sachverhalten die von anderen Autoren erarbeitet wurden (z. B.: Studien)

Das oben stehende Zitat ist somit ein direktes Zitat. Auch indirekte habe ich in meiner Master Thesis einige verwendet. Um ehrlich zu sein bin ich mir manchmal gar nicht so sicher ob nicht die ganze Thesis eine Art aneinanderreihnung verschiedenster Zitate ist. Der eigentliche Kern der Thesis, der Forschungsteil, wirkt verschwindend gering neben den Grundlagen und bereits bestehenden Theorien.

Am Ende der Arbeit sollen (müssen) alle verwendenten und im Text gekennzeichneten Quellen aufgelistet werden.

Wie lange soll die Master Thesis eigentlich sein?

Dazu hab ich nichts genaues gefunden. Es scheint ein unausgesprochenes Gesetz zu geben, das eine mindest Seitenanzahl von 50 nahelegt. Ich habe nachgeschaut wie viele Seiten die bereits eingereichten und online gestellten Arbeiten so haben. Ich würde sagen im Mittel 65-70 Seiten. Einige kommen auf 100, weniger auf 150 und manche auf 50. Der ein oder andere schreibt aber auch einfach gerne lang. Ich bin gespannt wo meine Arbeit seitenmäßig landen wird. Wahrscheinlich irgendwo in der Mitte.

Welches Format?

Da gibt es sicherlich mehrere Formate die als “gängig” gelten. Ich habe mich ganz klassisch dafür entschieden:

• klarerweise A4 😉
• einseitige Beschriftung mit Nummerierung in der Fußzeile
• Seitenrand auf beiden Seiten 2,5 cm
• Falls es einen Vorspann gibt werden hier die Seiten in römischen Ziffern dargestellt.
• die Titelseite wird von UNIGIS vorgegeben und trägt keine Seitenzahl
• Zeilenabstand 1,5
• Schriftgröße 12
• Arial (oder Times New Roman)

Bis nächsten Sonntag!

 

 

IST-Stand Masterarbeit

Zwischenzeitlich hat sich im eigentlichen Fortschritt der Masterthesis nicht so viel getan – unter der Oberfläche allerdings schon.

Neue Erkenntnise: Ich musste auf das DGM in der Auflösung 10 m umsteigen (geplant war das aktuelle in 5 Metern Auflösung), ganz einfach weil es nicht möglich war eine vernünftige ArcGis Kartengrundlage zu schaffen, die meine beiden Rechner bewältigen können. Für das Thema der Thesis ist das nicht unbedingt ausschlaggebend, da die Auswirkungen des Gleitreibungswertes usw. nicht unmittelbar mit dem digitalen Geländemodell zusammenhängen. Ärgerlich ist es trotzdem – das gängige, verfügbare Material mit der größtmöglichen Auflösung zu benützen wäre schon gut. Vielleicht lässt sich das Problem ja noch lösen.

Weiters stelle ich momentan Überlegungen an nach welchen Eigenschaften ich die Murenereignisse einteilen kann um bestmöglich Rückschlüsse ziehen zu können.

• Geologie – sollen alle Ereignisse aus dem selben geologischen Gebiet stammen? Ist das wirklich relevant um Ereignisse vergleichen zu können?
• Niederschlagsmengen die das Ereignis ausgelöst haben?
• Eigenschaften des Geländes – Hangneigung, Bewuchs, Besiedelung, …
• Größe des Einzugsgebietes

Da ich in meinen Recherchen gelesen habe (ich finde gerade nicht wo …), dass es für jedes Wildbacheinzugsgebiet eine bestimmte Niederschlagsschwelle gibt die ein Murereignis auslöst, fällt dieser Punkt für mich weg, das wäre viel zu komplex. Diese Niederschlagsschwelle gilt übrigens einerseits auf lange Zeit (mehrere Wochen, in denen der Boden entweder trocken oder gesättigt sein kann) und zusätzlich für einzelne Starkregenergeignisse die den Trigger darstellen.

Die einzig sinnvolle Einteilung erscheint mir momentan nach der Größe des Einzugsgebietes – regional beschränke ich mich sowoeso auf die Steiermark (auch wegen der verfügbaren Daten). Hangneigungen sind in Anbruchs- und Transitzonen in einem bestimmten Bereich (min. 20° – max. 45°), da macht die Einteilung wahrscheinlich auch keinen Sinn.

Ich arbeite mal weiter und halte den Blog am Laufenden wie es weiter geht.

Murgänge im Alpenraum

“In den verhältnismäßig dicht besiedelten Alpen konnten die Menschen ja nur beschränkt

zwischen den versumpften Flusstälern und den gefahrdrohenden Schwemmkegeln der Wildbäche in sichere Lebensräume ausweichen. In der Nähe der Wildbäche, der „größten Feinde der Gebirgsbewohner”, wie sie DUILE (1826) einer der ersten österreichischen Wildbachverbauer nannte, hatten früher nur Eisenschmiede, Müller und Sägewerker ihre Behausung, die der Wasserkraft – selbst um des Risikos willen – nicht entbehren konnten.

Alle andern suchten ihr Haus ja in gehörigem Achtungsabstand unter voller Berücksichtigung von Erfahrung, Überlieferung und Naturverständnis zu errichten, wobei meistens der Kirche dem Widum und dem Gemeindehaus die aller sichersten Lagen vorbehalten blieben. Dieses Augenmaß für die Gefahren der Natur hat in früheren Zeiten, in denen sich normalerweise ja jeder selbst schützen musste oder höchstens Nachbarschaftshilfe erwarten konnte, den Menschen bestimmt manch größeres Unheil erspart. So wie die „Wasser – Heiligen” künden aber auch mehrgeschossige Keller, tiefliegende Fenster und halbstockhohe Hauseingänge, sowie Orts-, Flur- und Bachnamen deutlich von eindrucksvollen Naturereignissen, die sich nicht zuletzt auch an typischen Landschaftsformen erkennen lassen.

Wer in der Sprache der Landschaft zu lesen weiß, bedarf eigentlich gar nicht der geschriebenen Chronik, die in jedem Bundesland beeindruckende Schadensereignisse kennt.” (Luzian, (2002))

Die Zahl der auftretenden Naturgefahren werden jährlich erfasst und ausgewertet. Dabei werden nicht nur die zu beklagenden Opfer summiert, sondern auch die generelle Anzahl der Hochwasser-, Mur- und Lawinenereignisse zusammengefasst. Eine zeitliche Analyse gibt Aufschluss über Jahre mit höheren Prozessfrequenzen.

Hochwasser- und Murereignisse

Die Hochwasserereignisse und Muren in Wildbächen werden jeweils für ein Kalenderjahr erhoben. Die Aufzeichnungen umfassen die Gesamtzahl derartiger Schadensereignisse sowie die jeweils damit verbundenen Personenschäden und Schäden an Objekten, wie Wohngebäuden und Infrastrukturen.
Große Wildbachkatastrophen mit hohen Sach- und Personenschäden in jüngerer Zeit traten im Sommer 2011 in der Steiermark im Raum Oberwölz und 2012 in der Obersteiermark (Palten/Liesingtal, insbesondere Gemeinde Trieben) sowie in Osttirol (Virgen) auf.

(www.naturgefahren.at; 03.01.2019)

(Quelle: BMNT)

Leben mit Naturgehahren

Auf der Website Naturgefahren.at werden mittels Adresssuche Gefahrenbereiche in ganz Österreich dargestellt.

(Quelle: BMNT)

Auch die Chronik der Naturgefahren kann auf dieser Seite eingesehen werden.

(Quelle: BMNT)

 

 

 

Allgemeines zur TME

Die Trajectory Modelling Extention, die ich für meine Master Thesis nutze

• ermittelt Trajektoriern (Falllinien) anhand eines digitalen Geländemodells
• und die Auslauflänge bzw. Reichweite von Murgängen.

Die Grundlagen auf denen die Extention basiert sien folgende:

Das Trajektorienmodell (Monte Carlo Simulation)

Quelle: Andreas Zischg (Abenis.it)

Der Pauschalgefälleansatz nach Lied et al. (1995)

Quelle: Andreas Zischg (Abenis.it)

Nachdem die Simulation durchgelaufen ist kann das Ergebnis so ausschauen:

Quelle: Andreas Zischg (Abenis.it)

Auf die einzelnen Grundlagen der Extention werden ich evtl. noch in den nächsten Wochen eingehen. Jetzt mache ich mich ans Modellieren und hoffe nächste Woche schon ein kleines Zwischenergebnis liefern zu können!

Nächster Schritt: Eingrenzen des Anrissgebietes

Letzte Woche habe ich den Gleitreibungswert für meinen ersten Modellierungsversuch ermittelt und die benötigten Grundlagen bereitgestellt.

Nun ist es wichtig das Anrissgebiet der Mure zu Erkennen und als Rasterdatensatz mit den Gleitreibungsdaten zu versehen.

Die mir von der WLV bereitgestellte Dokumentation über ein Murenereignis in Radmer beinhaltet zwar gute Grundlagen wie eine Darstellung nach dem Ereignis, Fotodokumentation nach dem Ereignis, Informationen zum Einzugsgebiet usw. aber leider kleine Luftbildaugnahme unmittelbar nach dem Ereignis bzw. eine Fotodokumentation vom Anrisgebiet oder dessen genaue Koordinaten-Lage.

Somit werde ich aufgrund des digitalen Höhenmodells, der Slope und des Orthofotos ein bestimmtes Gebiet abgrenzen, in dem der Anriss realistisch ist. Eine andere Möglichkeit ist die Modellierung von geschieberelevanten Flächen. Meiner Meinung hier thematisch falsch, weil es nicht darum geht potentielle Anrissherde ausfindig zu machen und anhand dieser Ergebnisse mögliche Szenarien zu Modellieren, sondern darum die TME entweder anwenderfreundlicher zu machen oder einfach in Relation mit der Realität zu setztn. Es ist relativ klar ersichtilich in welchem Bereich sich der Anrisspunkt befindet.

Also wird ein Rasterlayer erstellt in dem die zuvor ermittelten Gleitreibungswerte behihaltet sind.

Weiter geht’ wieder nächste Woche …