Mi, 14. November 2018

Mure im Computer

24.09.2018 11:12

Software simuliert realistisch Hangrutschungen

Österreichische und deutsche Forscher haben ein neues Modell zur realistischen Simulation von Hangrutschungen entwickelt. Anstatt wie bislang üblich Muren oder Lawinen lediglich stark vereinfacht darzustellen, berücksichtigt die Software Wasser und Feststoffe sowie deren Interaktion.

Für die Raumplanung, Schutzbauten oder Frühwarnsysteme werden Computersimulationen von Hangrutschungen benötigt. Die derzeit dafür verwendeten Programme würden aber der Realität oft nicht gerecht, erklärte der Geograph Martin Mergili vom Institut für Angewandte Geologie der Universität für Bodenkultur Wien. Denn bei solchen Ereignissen seien komplexe physikalische Prozesse im Spiel. „Man hat Material von verschiedener Korngröße - von ganz feinem Schlamm bis hin zu großen Felsbrocken, dazu Wasser, im Extremfall Eis und Schnee“, so der Experte.

Wasser und Schutt getrennt berücksichtigen
Die meisten Simulationsmodelle würden aber dieses heterogene Gemisch als homogene Masse berechnen. Viele Naturereignisse ließen sich mit solchen „Ein-Phasen-Modellen“ aber kaum simulieren. Als Beispiel nannte Mergili den Bergrutsch von Bondo (Bild unten) in der Schweiz im August vergangenen Jahres, wo mehrere Millionen Kubikmeter Gestein abrutschten und schließlich als gewaltige Mure den Ort verwüsteten. Hier hätten Gestein und Wasser zusammengespielt und bisherige Berechnungsmethoden an ihre Grenzen gebracht.

In Kooperation mit deutschen Kollegen hat Mergili daher ein Zwei-Phasen-Modell entwickelt, das Wasser und Schutt getrennt berücksichtigt. Shiva Pudasaini von der Universität Bonn hat das Gleichungssystem, das die Bewegung von dieser Zwei-Phasen-Strömung beschreibt, entwickelt. Dieses wurde von Mergili in eine anwendbare Modellumgebung implementiert, um die Berechnungen mit realen Geländedaten durchführen zu können. „In unserem Modell wird die Interaktion von Wasser und Feststoffen berechnet, weil diese auch in der Realität interagieren“, so Mergili.

Die neue Simulationsumgebung namens „r.avaflow“, die die Wissenschaftler in mehreren Fachpublikationen vorgestellt haben, ist frei verfügbar als Open Source und wird derzeit international getestet und adaptiert.

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