Landslide Analysis and Early Warning Systems: Local and Regional Case Study in the Swabian Alb, Germany

رویدادهای اخیر زمین لغزش نیاز به بهبود قابلیت‌های پیش‌بینی زمین لغزش و هشدار اولیه به منظور کاهش خطرات مرتبط و محافظت از جان انسان‌ها را نشان می‌دهد. در این پایان نامه، تحقیقات محلی و منطقه ای برای تجزیه و تحلیل ویژگی های زمین لغزش در منطقه سوابین آلب، و توسعه سیستم های هشدار اولیه زمین لغزش انجام شد.
در منطقه مورد مطالعه محلی، یک سیستم نظارت بر حرکت هیدرولوژیکی و شیب گسترده بر روی بدنه زمین لغزش فعال فصلی واقع در Lichtenstein-
Unterhausen نصب شد. داده‌های پایش برای ارزیابی تأثیر بارندگی و ذوب برف بر شرایط آب‌های زیرزمینی و شروع حرکات شیب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
مدل پایداری هیدرولوژی-شیب CHASM برای شناسایی مناطقی که بیشتر مستعد خرابی شیب هستند و برای شبیه‌سازی پایداری شیب با استفاده از انواع داده‌های ورودی استفاده شد. متعاقباً، CHASM پالایش شد و دو برنامه کاربردی مبتنی بر وب توسعه یافت: یک سیستم هشدار اولیه فنی برای شبیه‌سازی دائمی پایداری شیب با یکپارچه‌سازی اندازه‌گیری‌های بارندگی، داده‌های پایش هیدرولوژیکی و پیش‌بینی آب‌وهوا. و یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری که امکان محاسبه سریع پایداری را برای پروفیل های شیب آزادانه انتخاب می کند. در مقیاس منطقه‌ای، داده‌های موجودی زمین لغزش برای استفاده از آن‌ها در ارزیابی آستانه‌های بارندگی پیشنهادی در مطالعات دیگر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. رویدادهای زمین لغزش مناسب انتخاب شدند و شرایط بارندگی و ذوب برف محرک آنها با آستانه‌های شدت-مدت و تجمعی مقایسه شد. بر اساس نتایج، یک سیستم هشدار سریع زمین لغزش منطقه ای به عنوان یک برنامه کاربردی مبتنی بر وب توسعه و پیاده سازی شد.
سیستم‌های هشدار زودهنگام لغزش محلی و منطقه‌ای هر دو بخشی از یک زنجیره هشدار اولیه جامع و یکپارچه هستند که توسط پروژه ILEWS توسعه یافته است و می‌تواند به راحتی به سایر مناطق مستعد زمین لغزش منتقل شود.

Recent landslide events demonstrate the need to improve landslide forecasting and early warning capabilities in order to reduce related risks and protect human lives. In this thesis, local and regional investigations were carried out to analyse landslide characteristics in the Swabian Alb region, and to develop prototypic landslide early warning systems.
In the local study area, an extensive hydrological and slope movement monitoring system was installed on a seasonally reactivated landslide body located in Lichtenstein-
Unterhausen. Monitoring data was analysed to assess the influence of rainfall and snow-melt on groundwater conditions, and the initiation of slope movements.
The coupled hydrology-slope stability model CHASM was applied to detect areas most prone to slope failures, and to simulate slope stability using a variety of input data. Subsequently, CHASM was refined and two web-based applications were developed: a technical early warning system to constantly simulate slope stability integrating rainfall measurements, hydrological monitoring data and weather forecasts; and a decision-support system allowing for quick calculation of stability for freely selectable slope profiles. On the regional scale, available landslide inventory data were analysed for their use in evaluation of rainfall thresholds proposed in other studies. Adequate landslide events were selected and their triggering rainfall and snow-melting conditions were compared to intensity-duration and cumulative thresholds. Based on the results, a regional landslide early warning system was developed and implemented as a webbased application.
Both, the local and the regional landslide early warning systems are part of a holistic and integrative early warning chain developed by the ILEWS project, and could easily be transferred to other landslide prone areas.