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Titelaufnahme

Titel
Development and application of quantitative simulation tools for the analysis of rockfall protection forests / Werner Rammer
VerfasserRammer, Werner
Begutachter / BegutachterinHübl, Johannes ; Corominas, Jordi
GutachterLexer, Manfred J.
Erschienen2015
UmfangX, 78, 13 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Steinschlag / Gebirgswaldbewirtschaftung / Simulationsmodelle / PICUS RocknRoll
Schlagwörter (EN)rockfall / mountain forest management / simulation modeling / PICUS RocknRoll
Schlagwörter (GND)Schutzwald / Waldbau / Steinschlag / Simulation
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19153 Persistent Identifier (URN)
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Development and application of quantitative simulation tools for the analysis of rockfall protection forests [2.49 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Schutz von Siedlungen und Infrastruktur vor gravitativen Naturgefahren wie Steinschlag ist eine der wichtigsten Ökosystemleistungen von Bergwäldern. Daher sind Werkzeuge wichtig, die die langfristige Schutzwirkung von Wäldern analysieren helfen. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung, Evaluierung und Anwendung eines gekoppelten Steinschlag- und Wald-Simulationsmodells. Das Steinschlagmodell simuliert einzelne Steintrajektorien auf einem drei-dimensionalen Hang und berücksichtigt dabei die Schutzwirkung von Bäumen. Es wurde mit einem Waldökosystemmodell gekoppelt, das die dynamische Simulation von bewirtschafteten und unbewirtschafteten Waldbeständen erlaubt. Neben einer Reihe von Evaluationsexperimenten wurde das Modell auf einer 40 ha großen Fläche in den österreichischen Alpen angewandt. Dabei wurden die Langzeit-Auswirkungen unterschiedlicher Bewirtschaftungsstrategien sowohl auf den Steinschlagschutz- als auch auf Indikatoren für Holzproduktion analysiert. Die verwendeten Bewirtschaftungsstrategien waren ein streifenweises Schirmschlagverfahren (business-as-usual, BAU), zwei spezielle Steinschlagschutzszenarien (PFM1, PFM2) und ein Szenario ohne aktive Bewirtschaftung (NOM). In Summe über die 100 Jahre Simulation war die Holzerntemenge für BAU knapp höher, jedoch war der Deckungsbeitrag niedriger. Insgesamt wurden - abhängig von Steingröße und Waldzustand 30-70% der Steine durch die Waldvegetation gestoppt, die ohne Vegetation die Straße am Hangfuß erreicht hätten. Während die Schutzwaldszenarien (PFM1, PFM2) eine hohe Schutzwirkung über 100 Jahre zeigten, war die Schutzwirkung im BAU Szenario über einen längeren Zeitraum deutlich reduziert. Das NOM Szenario zeigte zwar eine gute Schutzwirkung zu Beginn der Simulation, die allerdings gegen Ende des Jahrhunderts nachließ. Insgesamt zeigt die Arbeit, dass ein Ansatz der Steinschlag- und Waldsimulation verbindet, wertvolle Einsichten über die Möglichkeiten der Bewirtschaftung von Schutzwäldern erlaubt.

Zusammenfassung (Englisch)

The protection of settlements and infrastructure against gravitational natural hazards such as rockfall is one of the key ecosystem services provided by forests in mountainous areas like the Alps. Tools are therefore needed that help analyzing the long-term protection effect of forests. This thesis describes the development, evaluation and application of a coupled rockfall and forest dynamics model. The rockfall model is a three-dimensional rockfall model that simulates individual rock trajectories on a forested slope. In addition, the rockfall model has been coupled with a forest ecosystem model capable of simulating forest dynamics of managed and un-managed forests stands at individual tree resolution. In addition to a series of evaluation experiments, the model has been applied to a 40ha case study in Austria. Rockfall and timber production indicators were compared for a stripwise shelterwood (business-as-usual BAU) management scenario, two protection forest scenarios (PFM1, PFM2) and a no-management scenario (NOM). Compared to PFM1 and PFM2, it was found that over 100 years the BAU management yielded slightly more timber, but lower contribution margins. Overall, depending on rock size and forest state, the forest was able to stop 3070% of the rocks that would otherwise hit the road at the foot of the slope. While the PFM scenarios preserved high levels of rockfall protection over 100 years, the BAU scenario suffered from periods of strongly reduced protection. The NOM scenario maintained favorable conditions in the beginning, but showed declining protection in the last decades of the century. It was concluded that such a coupled rockfall and forest modeling approach can provide useful insights for the management of protection forests.