Aufforstungsversuche an einem Gleitschneehang Ergebnisse der Winteruntersuchungen 19551 56 bis 19611 62
1 . Es werden . Ergebnisse von Feldversuchen über den Schutz . von Auffo st r ungen gegen d' ie schädigenden TP'._rk1tngen_ des _Schneegleitens (langsame Translation der Gesamtschneedecke ati/
der Bodenober/lache} mitgeteilt und Empfehlungen für die praktische Anwendung von Schutz-maßnahmen gegeben.
In der am Davoser Dorfberg (Schweiz, Kanton Graubünden) an einem typischen Gleitschnee-hang ]95S erstellten Versuchsanlage «Fopp» (SLFIEAFV) wurden Lärchenpflanzungen mit und ohne besondere Gleitschutzvorkehrungen einer mehrjiihrigen Feldprüfung nnterzogen. Der Gleit•
schneesclwtz umfaßte:
_ Erdbauten zur Erhöhung der Rauhigkeit der Bodenoberfläche (P/lanzlöcher, Terrassierungen);
ßauteri zur Verankerung der bodennahen Schneeschichten (PfähltLngen, Gleitschutzstützwerke);
_ P}lanwngen zur Verzahnung der Schnee- und Vegetationsdecke.
Die Hauptaufgabe der Schutzbanten bestand darin, den Gleitschneeprozeß derart zu beeinträch-tigen, daß die für Aufforstungen als besonders schädlich erkannten, bis auf die Bodenoberfläche rtichenden Gleitschneerisse und Schneerutsche nicht mehr entstehen konnten. Die mit dem Pflanz-/ochbohrer gepflanzten ½-Lärchen waren Gleitschutzmaßnahme und Gleitschutzobjekt zngleich.
In 32 Versuchsvarianten fanden verschiedenartige Ausführungen, Anordnungen und Kombina-rionen von Gleitschneeschutz und Pflanzungen ihre Berücksichtigung. Jede dieser Varianten wurde noch modernen statistischen Versuchsmethoden in 3 Variantenblöcken einmal wiederholt und zufällig rerteilt. Abschnitt 1 enthält eingehende Beschreibungen und Darstellungen der Versuchsanlage und Yersuchsvarianten.
Die Winteruntersnchungen erstreckten sich an/:
- Faktoren der Schneebedeckung (Niederschlags- und Temperaturbedingungen, Dauer und Höhe der Schneebedeckung, Schneedeckenentwicklung);
- Gleitschnee- und Lawinenbildung (Gleitschneemessungen, Erfassung von Gleitschneerissen, Schneerutschen und Lawinen sowie ihrer Auswirkungen auf Pflanzen und Schutzbauten);
- Ökologi.sche und mechanische Wechselwirkungen zwischen chneedecke, Pflanzen und chutz-bauten.
2. Der Schneeniederschlag wurde während der Dauer der regulären Schneebedeckung im Ver-wchsgebiet als Neuschneehöhe und TPassenuert des Neuschnees gemessen. Bei der Lufttemperatur mußten die das Schneegleiten beeinflussenden mehrtägigen Wärme- nnd Kälteperioden erfaßt wer-den. Die vergleichende Prüfu,ng von Temperaturmessungen der tationen Weißfliihjoch, Arosa, Davos und «Fopp» zeigte die Möglichkeit einer groben Abschätzung der Temperat1trverhältnisse am Ver-1uchshang «Fopp» durch Extrapolation cler Tagesmittel aus den Meßwerten Weiß/luhjoch mit einem millleren Gradienten von +0,6
°c
pro 100 m Höhenabnahme. iederschlag uncl L1,fttemperatnr sind in den Zeitprofilen der Schneedeckenentwicklung dargestellt. Nicht nur hinsichtlich der Boden-oberflächenbedingungen ( glatte Grasnarbe), sondern auch in bezug auf die durchschnittlichen ie-derschlags- und L1i/ttemperaturverhältnisse präsentiert sich der Versuchshang «Fopp» als poten-lieller extremer Gleitschneestandort: Es kann hier zu jeder Jahreszeit schneien und selbst im ll'inter regnen; außerdem liegt der Hang in der sogenannten «warmen Hangzone» über deni bei Temperaturinversion sich bildenden Davos er Kaltluftsee. Die Berichtsperiode 19S5/62 1car im gan-:1n mäßig 11iederschlagsarm und deshalb auch in bezug auf das chneegleiten nicht extrem; indes-s1n stellten sich mehrtägige Jfliirmeperioden mit Tagesmitteltemperaturen über 0°C jeden Winter, itlbst in der kältesten Jahreszeit ein. Jm Falle einer zum Gleiten bereiten clmeedecke stimulierten sie den Bewegungsprozeß.317
3. Beginn, Ende und Dauer <ler regulären 'cl ·, · <'1>edeclmng der Perio1e .. !955/62 entsprachen sowohl im. Talboden von Dauos wie arn Versuchshang «Fopp» dem zwanz1g1ahngen Durchschnitt (1946/66). Die mittlere Dauer der regulären, a1if der Versuchsfliiche «Fopp» geschlossenen clmce-bedeckiml( war mit )00 Tagen wegen di•m lwngklimatisch bedingten spä1en Beginn (Mitte Dezem-ber) 1111 / frühen Emle (E11de März) 9 IFochen kiirzer als im Talboden und an/ flachen T:lang-partien iri der Umgeb,wg des Ver ucl1.sgebietes.
Trotz der schwachen morphologischen Glieder1mg des Geländes vollzog sich sowohl clas Ei,,.
schneien wie das Au.sapem der Ge a,ntfläche in mehrwöchigen Zeitspannen. Abschnitt 3 enthält detaillierte Darstellungen dieser Prozesse. Pfl011z1wge11 und Sclw.tzbartten hatten im Vergleich zu den reliefbedi11gten Faktoren nur einen unbedeutenden Einfluß auf die Ausaperung der Fläche; in ihrer nächst.ei1 Umgebung verursachten sie eine Verminderung der chneebedeckung dauer 1w, Tage bi JVacl,en, jedocli ohne letale An, wirkungen an den Pflanzen. Die Pflanzenabgänge stehen ;11 keinem eindeutigen Zusammenhang zur unterschiedlichen chneebedeckungsdazier der Einheits-flächen, obschon iRsbesondere frühes Au apem das Auftreten von Frostschäden begünstigt.
In den Vor- und Nachwintemionaten Oktober, November und Juni führten sporadische Schnee-bedeckrmgen auf der Versuchsfläche und in ihrer näheren Umgebung insgesamt zu 7 ituationen mit Gleitschneerntschen.
4. Die Höhe der c/111eedecke variiert immer auf größerer Fläche; damit ändern auch ihre k/i.
matischen Schutzwirkungen gegenüber der Pflanzendecke, ihre Kriech- und Gleitschneeprozesse sowie die dauon herrühren<len Deformationen und Bea11spru.cl111ngen' der Pflan.znnge11. Deshalb wnrde nicht nur die clmeehöhenentwicklrw" der Hanglage «Fopp» während der Berichtsperiode, sondern auch die Variabilität der Schneehöhen auf der Versuch fläche erfaßt. Dies geschah mit peri-Odischen clmeehöhenablesungen an einem stationären Pegelnetz.
Für den Beobachtwigszeitramn 1955/62 ergab sich allgemein, gemessen am Mittel 1931/60, ein.e schwache bis mäßige Schneearmut, die der besonderen hangklimatischen Bedingungen wegen in der Versuch.sfl.iiche ausgeprägter in Erscheimmg trat als im Talboden. Die chneehöhenmess11n-gei1 zeigten ini Versuchsgebiet stets gleichgerichtete, vom Beginn der chneebedeckung bis wm Ausapern zunehmende Differenzierungen. Bis zum Schneehöhenmaximum stiegen dabei die Unter•
schiede der durchsclmilllichen chneehöhen (1955/62) an den Pegelstandorten im Rahmen der durch Relief- und Windwirkungen diktierten Zufallsverteilungen an, ohne jedoch gesicherte wesent-liche Abweichungen au.fzuweisen. Reüef, Wind und Hangexposition wirklen sich im Falle .der Ver-suchsfläche «Fopp» auf die Schneeverteilung gleichsinnig aus. Die schon zu Beginn der Schnee-bedeckung eingeschlagene Entwicklungstendenz blieb deshalb auch während der Abbanperiode erhalten und wurde durch den nun hervortretenden Exposit.ionseinfluß derart verstärkt, daß zu Beginn der Ausaperung an 80 % der Schneepegel statistisch gesicherte wesentliche Schneehöhen•
unterschiede festgestellt werden konnten; auf die Mortalität der Pflanzen in den verschiedenen Versuchsvarian.ten hatten sie jedoch keinen Einfluß.
Für die völlige Schneebedeckung der Lärchen während ihres ersten Aufwuchsstadiums war trotz ihrer hohen Biegsamkeit im Durchschnitt eine der mittleren Pflanzenhöhe ebenbürtige Schnee-höhe erforderlich. Bis zur Gewährleistung eines genügenden Lawinen.schutzes, d. h. bis zu dem Zeit•
punkt, da die mittlere Baumhöhe der Lärchen die auf 2,5 m geschätzte durchschnittliche extreme Schneehöhe des Gebietes erreicht hat, dürfte es am Versuchshang «Fopp» von der Anpflanzung a11
gerechnet und bei unverändertem Höhenzuwachs 18-20 Jahre dauern.
5. Zur Erklärung der Gleitschnee- und Lawinenverhältnisse und zur Interpretation der Gleit-schneemessungen war es notwendig, die Schneedeckenentwicklungen der 7 IPinter mit den am Institut SLF angewendeten Feldaufnal11nemethoden systematisch zu verfolgen. Die Ergebnisse dieser Felduntersuchungen sind in den Sclmeedeckenzeitprofilen und in der Charakteristik der chnee·
deckenentwicklungen 195.5/56-1961l62 zusammengefaßt ( Abschnitt 5).
6. Der sechste und wichtigste Abschnitt dieser Arbeit befaßt sich mit dem Schneegleiten. Zuerst werden in zusammengefaßter Form die bisherigen, aus langjährigen Felduntersuchungen hervor-gegangenen Erkenntnisse über das Gleiten der Schneedecke milgeteilt und Folgerungen für die Versuchsdurchführung am Gleitschneehang «Fopp» gezogen»:
Das Schneegleiten ist eine langsame Translation der geneigten Schneedecke au./ ihrer Unterlage;
6i.e wird durch die vom Eigengewicht der Schneedecke herrührende, parallel zur Hangebene gerich•
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III• cli1tbkra/t v. emrsacht. Fiir das Zustandekommen der Gleitschneebewen,,nn
oc,,-sch11lt, maxir'.ia es eiten au ang za migern, i~ngabwiirts glattgestrichenem Grasteppich).
D·e Basissclncht der chneedecke muß naß sein (starke Vermindertinu l R 'b .
- 1 ) · o r. er e1 ung zwischen
chnee und Unterlage ,
Unter diesen Bedingungen steigt die Cleitgcsrhwindigkeit allgemein mit zuneh l H
· h . . . . m.enc em ang•
lo·J/e 1111d chneedeckengewic t an und strebt Jewctls einem stationären 1flert . . h
11 • • zu; sie erretc t
J'erte ill der Größenordrw~g von Millimetern bis Metern pro Tag. Außerdem wirkt sich in de, äber eillelll Geländeabschnitt ~usammenhängen~en Schneedecke die von den Schneetemperaturen s/ark abhängige Ver/orm~arkett der chneesch.ichten auf den Gleitprozeß ebenfalls aus ( starker
chnectemperaturab/all wirkt beweg1ingshemrnend, starker Anstieg bewegungs/ördernd).
lfegell den Einflüssen verschiedener zum Teil stark variierender Faktoren verläuft die Bewe-pin& über länger_e Zei~abschnitte und_ an/ ~rößerer '.läche_ unregelmäßig. Der Gleitschneeprozeß ist
~mit vor allein ein Reibungsproblem im weitesten inne dieses Begriffes.
Das chneegleiten kann an Hindernissen schwere Schäden anrichten. Extreme Cleitschnee-rirkunge11 entstehen in schneereichen Wintern vor allem dort, wo der Gleitschneeprozeß zu Riß-bildunge11 in der Schneedecke oder zur Bildung von chneemtschen führt und wo eine verhältnis•
mäBig große gleitende Schneemasse auf vereinzelte, exponierte Objekte stößt.
olche Gleitschneerisse und Gleitschneerutsche traten im Rawne des Davoser Tales und des Prätti·
raus 011/ glatter Grasnarbe an 30° und stärker geneigten Hiingen in Erscheinung. Bei der Wahl dtr VerstLChsmethode wurde diesen Erkenntnissen Rechnung getragen.
Zur Charakterisierung der Gleitschneebedingungen der Berichtsperiode sincl die Ergebnisse besonderer Feld1intersuchungen in Zeitprofilen dargestellt und kommentiert. Die bisherigen Er-kenntnisse fanden ihre Bestätigung. Von den. 7 betrachteten Wintern wiesen 3 mäßiges und 4 schtcoches bis sehr schwach es Schneegleiten auf.
Die Prii/ung der mechanischen Wirkung der verschiedenartigen Gleitschutzbauten und P/lan -umgen an/ das Schneegleiten erfolgte in au gewählten Versuchsi-arianten der Anlage jeden Jr'inter
111it Gleitwegmessungen. Für die Messung des totalen Wint<!rgleilwPges wurden die in {24] be-schriebenen Gleitsclwhe benützt. Eine vorn Winter 1961/62 an bei einem Teil der Messungen an.-itwendete digitale Meßmethode ist im Abschnitt 641 dargestellt. Die Meßergebnisse stammen a:1s lChicoch bis mäßig schneearrnen Wintern mit mäßigem bis sehr srhwarhem Schneegleilen. Es ist d11halb noch nicht zulässig, die Wirk amkeit der geprii/ten Gleitschutzmaßnahmen ab chließend zu bturteilen. Auf Grund der Rernltate der Feldprii/uugen J..önnen aber erste Empfehlungen für die p,aktische Anwendung von Gleitschutzbauten und Au//orstungsm.ethoden an Gleitschneehängen ge-i1ben werden (Abschnitt 642).
Die Pflanzenabgänge fielen im Zeitraum 19S5/63 auf Bermentrillen, auf Bermen und in P/iih-lungen (0-28 %) geringer aus als in Flächen ohne Schutzbauten und mit Gleitsclml:stiil:werken (3-Si % ). Soweit nicht andere Hangneigungseffekte dieses Resultat beeinflußten, ist es in Anbe-1,arht der nachgewiesenen Gleitschutzwirkung dieser il-laßnahmen vermutlich auf unterschiedliches hneegleiten zurückzuführen. Eine weitere Bestätigung hie/iir findet sich im a1lgemeinen Trend :u höheren Pflanzenabgängen mit zunehmender Hangneigung und somit mit :unehmendem polen•
titllem Sei, neeg/ eilen.
Während der Berichtsperiode kam es im Verlaufe von 11 Gleilschnee ituationen in der näheren ['mgebung der Versuchs/liiche und in 4 Fällen auch alL/ ihr elbst wr Entstehung von Gleitschnee-tmtn und Gleitschneerutschen. Mit Ausnahme einer einzigen Rißbildung in eillem Feld m't 2x2-m-P/lanz11ng ohne chutzmaßnahmen entstanden alle Risse 1111d Rutsche artßerhatb be11/la11zter wul mit Schutzballle11 versehener Felder. elbst im schweren Gleit chncewinter 1965166 kamen auf der Versuchsfläche keine Gleitschneeanbrüche zustandP. Abgesehen i•on wenigen srhic/gedriickten Pfäh-len und gelockerten Zugverankerungen von G/eilschut,züunen /raten an de11 chut:bauten der An-fa&e Fopp» keine Schäden auf. Auch in der höher gelegene11 1111d deshalb größeren ~ chneedriicken lll!gesetzten Versuchsanlage «Rudolf» waren die Srhiide11 verhiiltni ·miißig gering. tärkere Defor-1114/ionen erlillen weite P/ilhlw,gen im 2x2-m-Verband. besonders wenn die Rammtie/e die lliil/le dtr P/ahllänge (¾ m) betmg. Enge P/iihlungen (¼ x 3/, m) mit :i;, m Rammtie/e auf Bermen-trilttn mit¼ m Abstand wurden durch hneemtsche i11 beide11 Versuch.flächen in je einem Falle
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(I,
teilwei 6 abgepreßt. Ungenügend 1mren 2 lu.gverankerungen fiir die Gleit chutzzännc. Rechen und Böcke olme Zugueranl,·erungcn wurden teilweise ans dem Boden gehoben besonders wenn der Abstand bis zur nächstoberen clwtzbautc bei ca. 37° Hangneigung größer als 10 m. war. Abgesehell 11On diesen Un:ulänglich.J.-eiten haben die Gleitschutzmaßnahmen die ilwen gestellte lla11ptau/gabe _ nämlich die Verhinden111" der Bild1111g von Gleit clweerissen und Gleitschneerutschen _ er/iillt.
Dieses positfoe Resultat wird auch durch die Tatsache erhärtet daß die Pflanzenabgänge inller-halb der wenigen Riß· und Rutsch=onen im Dnrchsclmitt nicht rößer waren als auf den von Gleit-sclmeeanbriichen unberührten Flächen. Lage 1md Ausdehnung der Gleitschneeanbrüche bestätigten im übrigen die absolute 1otwendigkeit, Gleitsch11tzba11ten einerseits in hoher Flächendichte anzn.
legen und andererseits bera-wärts so weit hinauf auszuführen, wo starke Gleiten beginnt, d. h. auf glatter Unterla"e im all gern.einen bis und mit 28° Hangneig1mg.
In eine1n Falle durchflossen 150 111 oberhalb des Versuchsgebietes angebrochene Gleitschnee-rutsch die Fläche. Dahei zeigte es sich, claß Pfählungen und Gleilschutzstiitzwerke die Pflanzung
!'Or der völligen Erosion der chneedecke und damit vor schwereren Beschädigungen zum Teil be-u·ahren können. Ung schützte Pflanzen erlitten hauptsächlich stärkere chiirfschäden. An clen Gleit-schutzbauten entstanden verhältnismäßig gerinafiigige chäden (Abschnitt 65).
7. Die Lawinenaktivität war a1Lj der Versuchsfläche während des ganzen Beobachtungszeit-raumes unbedeutend. Im einzigen erwähnenswerten Falle ein.er an/ größerer Fläche angebrochenen Lockersclmeeschicht zei"te sich aber deutlich, daß Gleitschutzbauten m.it ihrer beschränkten wirk-samen Höhe nicht als tütwerbauu11gen. funktionieren können.