Kvantifisering av vegetasjonseffekter på de hydromekaniske egenskapene til en umettet skråning utsatt for nedbørinduserte grunne skred på Ryo i Aurland kommune
Nedbørsinduserte grunne jordskred er blant de vanligste gravitasjonsmassebevegelsene i skråninger i bratt terreng (Masi et al., 2021). Vegetasjon kan bidra til skråningsstabilitet gjennom både hydrologisk forsterkning i det umettede domenet og mekanisk forsterkning gjennom rotkohesjon, noe som forbedrer motstandsdyktigheten mot utløsning av grunne skred.
Et hydrologisk overvåkingsprogram er installert i en variert løvskog og i en slåttemark ved gården Ryo i Aurland kommune på Vestlandet. For tiden arbeides det med å etablere en stedsspesifikk karakterisering av de mekaniske egenskaper til røttene og løsmassene på stedet, ved hjelp av både strekktester av røtter i laboratorium og i felt, samt geotekniske laboratorieanalyser av løsmassene. Dataene innhentet fra feltovervåking og laboratorietester vil bli brukt til å mate modellen SlideforMap, en probabilistisk beregningsmodell for skråningsstabilitet, utviklet spesielt for å kunne ta hensyn til vegetasjonens effekt på skredfare (van Zadelhoff et al., 2022).
Oppgaven
Hovedformålene med denne oppgaven er å:
- kvantifisere røttenes effekt på jordas skjærfasthet, og inkludere denne tilleggstyrken i beregninger av skråningsstabilitet for Ryo, ved hjelp av den probabilistiske stabilitetsmodellen SlideforMAP
- kvantifisere jordas hydrauliske egenskaper i felt ved å konstruere jordas vannretensjonskurve, med hysterese og fukt- og tørkesykluser, fra volumetrisk vanninnhold og matrikspotensial kontinuerlig målt i forskjellige dybder i det vegeterte området
Masteroppgaven bør inneholde minst én av følgende oppgaver:
|
Målsetting |
Aktivitet |
| Bestemmelse av røtters strekkstyrke som funksjon av diameter for to ulike treslag, og sammenligne med litteraturverdier. | Tolkning av både strekktester utført på røtter i laboratoriet og i felt. Oppgaven vil omfatte: - Datainnsamling; - Dataanalyse; - Litteraturgjennomgang; - Bestemmelse av potenslov basert på utførte strekktester og sammenligning med litteraturverdier; - Bestemmelse av rotkohesjon til bruk som inngangsdata for numeriske modeller. |
| Bestemmelse av vannretensjonskurve for umettet jord, vegetert henholdsvis med gress (slåttemark) og med trær (skogfelt). | Oppgaven vil omfatte: - Datainnsamling av volumetrisk vanninnhold og matrikspotensial kontinuerlig målt i to forskjellige dybder; - Etablering av fukt- og tørkesykluser fra de overvåkede variablene, gruppering av syklusene, bestemmelse av hysteresekurver og trender for vannretensjonskurve; - Bestemmelse av beste kurvetilpasning for de overvåkede parameterne og sammenligning med relevante litteraturstudier. |
| Modellering av effektene av klimaendringer og endring av skogdekke på sannsynligheten for å utløse grunne skred på studiestedet Ryo. | Arbeidsoppgavene vil omfatte: - Definisjon av scenarier for klimaendringer og scenarier for endring av skogdekke/arealbruk til bruk i modellering; - Innsamling av inngangsparametere for modellen SlideforMap for ulike klimaendrings- og skogsdekkescenarier; - Modellering av de ulike scenariene; - Tolkning av resultatene. |
Det foreslåtte forskningsprosjektet er en skrivebordstudie. Fysisk tilstedeværelse på NGI-kontoret i Oslo (Sandakerveien 140) ønskes, men unntak kan aksepteres for korte perioder.
I løpet av dette prosjektet skal studenten lære å:
- Bestemme konvensjonelle geotekniske parametere og ta hensyn til effekten av vegetasjon på de hydromekaniske egenskapene til delvis mettet jord.
- Tolke strekktester utført på røtter i laboratorium og felt, og kvantifisere tilleggstyrken røtter gir til jordskjærstyrke i form av rotkohesjon.
- Forstå oppførselen til delvis mettet jord, inkludert røtter fra trær og gress, gjennom endringer i volumetrisk vanninnhold og matrikspotensial på grunn av sesongmessige og klimadrivere endringer (f.eks. nedbør, temperatur, relativ fuktighet osv.).
- Tolke vannretensjonskurver fra feltdata, inkludert hysterese og fukt- og tørkesykluser.
- Bruk programvaren SlideforMap for modellering av sannsynlighet for grunne skred i et skogkledd område.
Bakgrunn
Studenten bør ha en generell ingeniørbakgrunn, forståelse av jordmekanikk, ideelt umettet jordmekanikk, og ha interesse for å studere komposittjord som jord forsterket med røtter. Studenten vil få støtte til å utvikle kompetanse på følgende områder:
- matematikk, statistikk, laboratorietesting, felttesting og feltovervåking
- tolkning av de hydromekaniske egenskapene til umettet jord
- dataanalyse ved hjelp av beregningsverktøy, som Python og Excel.
Veiledere fra NGI
- Vittoria Capobianco
- Amanda Johansen DiBiagio
Referanser
- Masi, E. B., Segoni, S., & Tofani, V. (2021). Root Reinforcement in Slope Stability Models: A Review. Geosciences, 11(5), 212.
https://doi.org/10.3390/geosciences11050212 - van Zadelhoff, F. B., Albaba, A., Cohen, D., Phillips, C., Schaefli, B., Dorren, L., & Schwarz, M. (2022). Introducing SlideforMAP: a probabilistic finite slope approach for modeling shallow-landslide probability in forested situations. Natural Hazards and Earth System Sciences, 22(8), 2611–2635.
https://doi.org/10.5194/nhess-22-2611-2022
Vittoria Capobianco
Senioringeniør Klimatilpasning og hydrodynamikk vittoria.capobianco@ngi.no+47 459 17 953
Amanda Johansen DiBiagio
Prosjektingeniør I Risikovurdering og skråningsstabilitet amanda.johansen.dibiagio@ngi.no+47 906 30 922