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Artikel

Autor(en): Frank Perzl, Andreas Huber, Reinhard Fromm, Karl Hagen, Monika Rössel, Jennifer Den Outer
Redaktion: BFW, Österreich
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Wald mit Steinschlag-Objektschutzfunktion in Österreich

Jährlich sind 49 Schadensereignisse durch Steinschlag an Siedlungsflächen und Infrastruktur zu verzeichnen. Objektschutzwälder, die vor Steinschlag schützen sollen, stellen hohe Anforderungen an die Waldbewirtschaftung. Zur Identifikation potenzieller Schwerpunkte präventiver Maßnahmen wurde im Auftrag des BMLFUW die Waldfläche mit Steinschlag-Objektschutzfunktion für ganz Österreich modelliert.

Die Ereignis-Dokumentationen des Forsttechnischen Dienstes für Wildbach- und Lawinenverbauung (WLV) und des Bundesforschungszentrums für Wald (BFW) weisen für Österreich im Zeitraum 2009 bis 2015 jährlich 20 bis 70 Schadensereignisse durch Steinschlag (im Durchschnitt 49) an Siedlungsflächen und der Infrastruktur aus. Zehn Personen wurden auf Siedlungsflächen und Verkehrs wegen verletzt. Der Datenbestand umfasst auch zwei Todesfälle und drei Verletzte im Übergangsbereich
zum Wander- und Bergsport (Forst-, Schauwanderwege).

Steinschlag (Foto: Monika Rössler)
Abbildung 1: Je nach Situation kann der Wald auch große Blöcke abfangen
Foto: M. Rössel

Die Schutzwirkung des Waldes ist nur schwer wahrzunehmen, wenn bei spektakulären Schadensereignissen mit großen Blockvolumina die Widerstandswirkung des Waldes nicht ausreicht. Es lässt sich nicht abschätzen, wie oft es vorkommt, dass kleinere Steinschlagereignisse stattfinden, die Geröllmassen vom Wald zum Stillstand abgebremst werden und keine Schäden im Siedlungsraum
auftreten (Abbildung 1).

Verschiedene Studien geben an, dass der Wald Blöcke zwischen 1 m3 und 8 m3 auffangen kann (Berger et al. 2002, Rickli et al. 2004, Dorren et al. 2006, Thali 2006 zit. aus Dorren et al. 2015). Beim Felssturz in Gurtnellen (CH) 2006 wurden nach Thali (2006, zit. aus. Dorren et al. 2015) 20 % der 20-m³-Blöcke vom Wald aufgehalten.

In der Diskussion über die Schutzwirkung des Waldes vor Steinschlag geht es derzeit vor allem um die Brems- und Auffangwirkung in der Sturzbahn. Oft sind Waldflächen aber auch Auslöseflächen von Steinschlag. Bereits Matznetter (1952) kam bei seiner Analyse des Streckennetzes der Österreichischen Bundesbahnen zum Schluss, dass Steinschlag weniger von glatten, hohen Felswänden droht, sondern dass  felsdurchsetzte oder mit Blockstreu bedeckte, oft bewaldete Steilhänge ein großes, verstecktes Gefahrenpotenzial darstellen.
Nach Daten der WLV und des BFW lagen bei 74 % der Schadensereignisse die Auslöseflächen im Wald.

Das stellt hohe Anforderungen an die Waldbewirtschaftung. Der Wald soll stabil sein, sodass bei Störungen (zum Beispiel Windwurf) kein Stein- und Baumschlag entsteht.  Er soll genügend dicht und frei von Sturzgassen sein, um Schutz vor Bodenerosion und eine hohe Brems- und Auffangwirkung in der Sturzbahn zu bieten. Der Wald soll jedoch auch ausreichend licht für die Verjüngung sein. Bei der Holzernte muss die Gefährdung der Unterlieger beachtet werden.

Der Zustand und die Schutzwirkung des Waldes sind aber nur dort von Bedeutung, wo Steine oder Stämme die zu schützende Infrastruktur erreichen könnten. Die Steinschlag-Objektschutzfunktion des Waldes ist in vielen Fällen bekannt. Es gibt aber auch ein verstecktes Gefahrenpotenzial, da es schwierig ist, großflächig Auslösungspotenziale und das Schadenspotenzial abzuschätzen. Dabei können Prozess-Reichweitenmodelle helfen.

Zur Identifikation von Schadenspotenzialen und potenzieller Schwerpunkte präventiver Maßnahmen wurde am BFW im Auftrag des BMLFUW die Waldfläche mit Steinschlag-Objektschutzfunktion für ganz Österreich auf Ebene einer Gefahrenhinweiskarte modelliert (Projekte GRAVIPROMOD und GRAVIPROFOR). Im Rahmen des Projekts DAKUMO (im Auftrag der WLV) wurden die Ergebnisse dieser Steinschlag-Modellierung evaluiert.

Das Steinschlag-Auslösungspotenzial

Eine Voraussetzung für die österreichweite Studie war es, Fels, Schutt- und Geröllhalden sowie grobskelettreiche Böden zu identifizieren, von denen Stein- oder Baumschlag ausgehen könnte. Da die dafür geeigneten Kartengrundlagen, aus denen sich solche Bereiche ableiten lassen, fehlen, wurde ein Ansatz mit Grenzneigungswinkel gewählt. Dabei wird geologischen Einheiten ein unterer Grenzwert der Hangneigung zugeordnet, ab der Steine mobilisiert werden können.

Über die aus einem digitalen Geländehöhenmodell abgeleitete Hangneigungen konnten potenzielle Auslösungsflächen bestimmt werden. Für die Modellierung wurden von Proske & Bauer (2013) publizierte Grenzneigungswinkel adaptiert. Für Waldflächen wurde ein Grenzneigungswinkel von 36 Grad angesetzt.

Steinschlag-Auslösungsflächen im Verhältnis zum Anteil des Geländes in Hangneigungsklassen
Abbildung 2: Anteil der dokumentierten Steinschlag-Auslösungsflächen im Verhältnis zum Anteil des Geländes in Hangneigungsklassen
(Datenquellen: WLV und BFW; aus den Projekten GRAVIPROMOD, GRAVIPROFOR

Vergleicht man die Anteile der Hangneigungsklassen des Geländes mit dem Anteil der Flächen mit Steinschlagauslösungen, zeigt sich deutlich der Anstieg ab 36 Grad (Abbildung 2).

Schutzrelevante Objekte

Um Waldflächen mit Objektschutzfunktion automatisiert feststellen zu können, müssen auch die zu schützende Siedlungsfläche und Infrastruktur digital abgebildet werden. Dazu wurden von Dienststellen des Bundes und der Bundesländer zur Verfügung gestellte Geodaten bearbeitet. Die Klassifikation erfolgte nach einem modifizierten Klassifikationsschema des Waldentwicklungsplans (WEP-R, 2012).

Modellierung der potenziellen Steinschlag-Prozesszonen

Für die Modellierung der potenziellen Steinschlag-Prozesszonen wurde ein Reichweitenmodell, das auf dem Fahrböschungsansatz (Heim, 1932) basiert, entwickelt. In einem Durchlauf wird von der potenziell von Steinschlag betroffenen Infrastruktur auf die schadensrelevante Sturzbahn zurückgerechnet. Die zu erwartende Blockgröße kann aufgrund fehlender Datengrundlagen nicht berücksichtigt werden.

Zonierung des Gefahrenpotenzials über den Ansatz von drei Fahrböschungswinkeln
Abbildung 3: Zonierung des Gefahrenpotenzials über den Ansatz von drei Fahrböschungswinkeln (Abbildung nach Brang, aus Duc et al. 2004, modifiziert)

Das Gefahrenpotenzial wurde anhand des Ansatzes von drei Fahrböschungswinkeln von jeder potenziellen Auslösefläche klassifiziert (Perzl 2008, Fey 2010, Berger et al. 2012). Dadurch werden drei Zonen verschiedener Prozessintensität definiert (Abbildung 3). Aus der Kombination mit der Objektklasse ergibt sich die Einstufung der Schutzfunktion des Waldes.

Das Ergebnis – die Waldfläche mit Steinschlag-Objektschutzfunktion

Aus der Verschneidung der klassifizierten Prozessfläche mit Schadenspotenzial mit der Waldfläche ergibt sich die Waldfläche mit Steinschlag-Objektschutzfunktion Österreichs. Damit stehen nun auf einer einheitlichen und nachvollziehbaren Methodik beruhende Zahlen zur Verfügung (Tabelle).

Nach GRAVIPROMOD und GRAVIPROFOR haben rund 2,9 % der Waldflächen (Holzboden, ohne Arrondierung) Österreichs eine Steinschlag-Objektschutzfunktion der Klassen S3 und S2 (Erklärung siehe Tabelle 1). Für die Waldbewirtschaftung bedeutsamer als die Gesamtsumme ist aber die flächendeckende Ausweisung von Schadenspotenzialen in einem für operative Zwecke geeigneten Maßstab. Dieser Gefahrenhinweis ermöglicht gezielte Überprüfungen des Waldzustands vor Ort als Grundlage für präventive Maßnahmenplanungen.

Die Evaluierung der Ergebnisse ergab, dass von 145 dokumentierten Schadensereignissen 133 Fälle (91,7 %) durch die mit diesem kostengünstigen Ansatz in kurzer Zeit modellierten Prozesszonen erfasst wurden (Huber
et al., 2017).

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