Dr. Alexandre Badoux

Hochwasserereignisse verursachten in der Schweiz während der letzten 52 Jahre rund 14 Mia. Franken Schaden. Deren Bedeutung für die Gesellschaft wird von einigen Grossereignissen dominiert. Diese verursachten 54% der gesamten finanziellen Hochwasserschäden und haben in der Folge zu neuen organisatorischen und baulichen Schutzmassnahmen geführt. Massnahmen, welche aufgrund von sich wandelnden klimatischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen einer regelmässigen Überprüfung und Weiterentwicklung bedürfen. Dieser Beitrag zeigt die räumliche und zeitliche Verteilung sowie die Ursachen von Hochwasserschäden in der Schweiz für den Zeitraum von 1972 bis 2023. Die verwendeten Daten basieren auf der Unwetterschadens-Datenbank Schweiz, welche die WSL in Zusammenarbeit mit dem BAFU betreibt.

Les crues ont causé des degâts estimés à environ 14 milliards de francs en Suisse au cours des 52 dernières années. Leur importance pour la société est dominée par quelques événments majeurs. Ceux-ci ont causé 54% de l'ensemble des dommages financiers causés par les crues et les inondations, incitant à de nouvelles mesures de protection organisationnelles et structurelles. Des mesures qui, en raison de l'évolution des conditions climatiques et societales, nécessitent un réexamen et un développement reguliers. Cet article montre la repartition spatiale et temporelle ainsi que les causes des dommages causes par les crues en Suisse pour la période de 1972 a 2023. Les donnöes utilisées se basent sur la base de données suisse sur les dommages dus aux intempéries, gérée par le WSL en collaboration avec l'OFEV.

Im Jahr 2023 verursachten Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzprozesse schweizweit Schäden von rund 75 Mio. Franken. Wesentlich zu dieser Schadenssumme beigetragen haben die Ereignisse in Schwanden GL (Gemeinde Glarus Süd), wo am 29. August eine grosse Rutschung ins Siedlungsgebiet niederging, mehrere Häuser zerstörte und weitere unbewohnbar machte. Eine aussergewöhnliche Situation erlebte auch das Dorf Brienz/Brinzauls in der Gemeinde Albula GR, wo nach wochenlanger Evakuation der Dorfbevölkerung am 15. Juni der erwartete Felssturz/Schuttstrom niederging, ohne im Dorf selbst Schaden anzurichten. Dauerregen führte Ende August schweizweit zu Hochwassersituationen, die Schäden hielten sich jedoch in Grenzen. Im November und Dezember führten anhaltende Niederschläge in Kombination mit Schneeschmelze vor allem in der Westschweiz, im Wallis, im Berner Oberland und um die Jurarandseen zu Überschwemmungen, Murgängen und Rutschungen. Trotz lokal
grosser Schäden war das Jahr 2023 im Vergleich zum langjährigen Mittel und Median ein eher schadenarmes Jahr. Nicht zuletzt dank guter Präventionsmassnahmen kam es im Jahr 2023 erfreulicherweise zu keinen Todesopfern durch Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzprozesse.

En 2023, les crues, les laves torrentielles, les glissements de terrain et les chutes de pierres et autres éboulements ont causé des dommages de près de 75 millions de francs dans toute la Suisse. Ce montant est en grande partie imputable aux dommages survenus à Schwanden GL (commune de Glaris Sud), où l'important glissement de terrain du 29 août dans la zone d’habitation a détruit plusieurs maisons et en a rendu d'autres inhabitables. Le village de Brienz/Brinzauls, dans la commune d'Albula GR, a également connu une situation exceptionnelle : après une évacuation de la population du village pendant plusieurs semaines, l'éboulement s'est produit le 15 juin, sans causer de dommages dans le village même. Fin août, des pluies continues ont provoqué des inondations dans toute la Suisse, mais les dommages sont restés limités. En novembre et décembre des précipitations persistantes combinées à la fonte des neiges ont provoqué des inondations, des laves torrentielles et des glissements de terrain, surtout en Suisse romande, en Valais, dans l'Oberland bernois et autour des  lacs du pied du Jura. Malgré des dommages localement importants, l'année 2023 a été une année plutôt peu sinistrée par rapport à la moyenne et à la médiane à long terme. Grâce notamment à de bonnes mesures de prévention, les crues, les laves torrentielles, les glissements de terrain et les chutes de pierres et les éboulements n’ont heureusement pas fait de victimes en 2023.

Das Schweizer Platten-Geophon-System (SPG) ist ein Messsystem für Geschiebetransport in Kiesflüssen. Es wurde bereits in 20 Gewässern, vor allem in den Alpen installiert und getestet. Die entsprechenden Studien ergaben im Allgemeinen recht robuste Kalibrierungsbeziehungen zwischen Signalimpulszahlen und transportierter Geschiebemasse. Hier vergleichen wir dieses System mit drei alternativen indirekten Messsystemen zum Monitoring des Geschiebetransports. Für den Vergleich der Messsysteme wurde das Geschiebe an den Gewässern auch direkt mit Körben und Geschiebenetzen eingefangen.

Le système suisses de plaques à géophones (SPG) est un système de mesure pour le charriage dans les rivières de montagne. Il a déjà été installé et testé dans 20 cours d'eau, principalement dans les Alpes. Les études correspondantes ont généralement révélé des relations de calibration assez robustes entre le nombre d'impulsions du signal et la masse de sédiments transportée. Nous comparons ici ce système avec trois systèmes de mesure indirects alternatifs pour le suivi du transport de sédiments. Pour comparer les systèmes de mesure, les sédiments ont également été directement collectés sur les cours d'eau à l'aide de paniers et de filets.

Das Schweizer Platten-Geophon (SPG) ist ein Messsystem für Geschiebetransport in Kiesflüssen, das bisher in mehr als 20 Gewässern installiert wurde. Mit diesem Messsystem ergaben sich im Allgemeinen recht robuste Kalibrierungsbeziehungen zwischen den Impulsen des SPG-Signals (als einfacher Messwert) und der transportierten Geschiebemasse. Hier stellen wir die Umrechnung des SPG-Signals in fraktionierten Geschiebetransport vor, basierend auf Kalibrierungsmessungen in vier Schweizer Gerinnen. Im Weiteren diskutieren wir die Unsicherheiten im Hinblick auf die abgeleiteten Geschiebetransportraten, sowohl für die Umrechnung des SPG-Signals in den Gesamttransport (ohne Information über die transportierten Korngrössen) als auch in den fraktionierten Geschiebetransport (d. h. aufgeschlüsselt für verschiedene Korngrössenklassen).
Schliesslich beleuchten wir mögliche zukünftigen Anwendungen der indirekten Geschiebetransportmessung, insbesondere auch für ein neueres und kompakteres Messsystem, das sogenannte Square Pipe System (SPS).

Le système suisse de plaques à géophones (SPG) est un système de mesure pour le charriage dans les rivières de montagne, qui a été installé jusqu'à présent dans plus de 20 cours d’eau. Ce système de mesure a permis d'établir des relations de calibrage généralement assez robustes entre les impulsions du signal SPG (en tant que valeur de mesure simple) et la masse de charriage transportée. Nous présentons ici la conversion du signal SPG en transport de charriage fractionné, basée sur des mesures de calibrage dans quatre cours d'eau suisses. Nous discutons ensuite des incertitudes concernant les taux de transport de charriage dérivés, aussi bien pour la conversion du signal SPG en transport total (sans information sur la granulométrie transportée) qu'en transport fractionné (c'est-à-dire réparti pour différentes classes de granulométrie). Enfin, nous examinons les applications futures possibles de la mesure indirecte du transport sédimentaire, notamment pour un système de mesure plus récent et plus compact, appelé Square Pipe System (SPS).

The performance of the Swiss Plate Geophone (SPG) system and three alternative indirect measurement systems is compared here based on calibration measurements made at the Swiss Erlenbach stream. Then we quantify the uncertainty of the SPG system using 308 calibration measurements at four channel sites in Switzerland. To determine total bedload transport, the SPG system allows robust calibration relationships to be established between the impulses (summary signal response) and the total transported bedload mass. Uncertainty calculations are also presented for the fractional bedload transport conversion of the SPG signal. Finally, we briefly introduce the new and relatively inexpensive Square Pipe System (SPS) prototype which is equipped with geophones, an accelerometer and a microphone, to combine the advantages of different systems.

In vielen Einzugsgebieten finden sich entlang von Wildbächen zahlreiche vegetationslose Steilhänge. Aus diesen Flächen wird durch Oberflächen- und Rinnenerosion sowie Steinschlag und flachgründige Rutschungen kontinuierlich Lockermaterial in die Gerinne verlagert. Während Hochwasserereignissen wird das Material dann als Geschiebe talwärts transportiert und kann zu Überschwemmungen und Übersarungen in besiedelten Gebieten führen. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurden auf einer unverbauten Teilfläche eines Rutsch- und Erosionsgebietes bei Dallenwil NW Untersuchungen zu Erosion in steilen Bacheinhängen durchgeführt. Ziel war dabei, wichtige Einflussgrössen auf die Materialverlagerung zu ermitteln und eine Quantifizierung auf verschiedenen Skalen zu ermöglichen. Zum Einsatz kamen dabei eine mobile Beregnungsanlage, Sedimentfallen, Drohnen sowie ein terrestrischer Laserscanner. Die Beregnungsanlage stiess im steilen Untersuchungsgebiet mit grobkörnigen Oberflächen an ihre Grenzen. Dennoch konnten insgesamt 24 Versuche auf Flächen von je 25 mal 25 cm durchgeführt werden. Die Parameter Oberflächenabfluss und Deckungsgrad der Vegetation erwiesen sich dabei als wichtige Einflussgrössen für den Abtrag von Bodenmaterial. Für die Messung von Erosion in den bachnahen Hängen wurden jeweils im Sommerhalbjahr anfänglich vier, und später zwei Sedimentfallen mit Flächen von je etwa 30 m2 betrieben. Diese Einrichtungen haben sich im Grossen und Ganzen bewährt. Im sehr steilen Untersuchungsgebiet mit den verschiedenen, teils enorm aktiven Verlagerungsprozessen traten jedoch auch Probleme auf, insbesondere infolge von Materialeinträgen von ausserhalb der abgegrenzten Flächen in Rinnen und durch Steinschlag. Wie zu erwarten war, erwies sich die Regenmenge hinsichtlich Intensität der Verlagerung als zentrale Einflussgrösse. Bei der Ermittlung von Erosion auf der Skala des ungefähr 0.6 ha grossen Untersuchungsgebietes mittels digitalen Terrainmodellen wurden ausreichende Genauigkeiten erreicht. Der LiDAR-Sensor eignete sich besser als die photogrammetrische Auswertungen und das Laserscanning, insbesondere aufgrund der geringeren Beeinträchtigungen durch die Vegetation. Bereiche mit Erosion bzw. Ablagerung waren durch die halbjährlich durchgeführten Erhebungen klar erkennbar. Beispielsweise konnten auch grössere Abbrüche oder flachgründige Rutschungen identifiziert werden. Vom Frühsommer 2021 bis März 2024 wurden im Untersuchungsgebiet insgesamt etwa 1730 m3 Bodenmaterial erodiert. Die Ablagerungen im Bachbett betrugen für den gleichen Zeitraum rund 370 m3. Anhand der DTM-Auswertungen konnten ferner saisonale Regimeänderungen in den Rinnen mit mehrheitlich Ablagerung im Winter und Erosion im Sommer nachgewiesen werden. Durch die mehrjährige Beobachtung des Untersuchungsgebietes ergaben sich neben den Messwerten wertvolle Beobachtungen und Erkenntnisse über die verschiedenen Verlagerungsprozesse in den steilen Bacheinhängen und über deren Zusammenwirken.

In many catchment areas, steep unvegetated slopes along torrent channels are subject to surface and rill erosion, as well as rockfall and shallow landslides, which deliver sediment to the torrent channels. During floods, the sediment is transported downstream and can lead to flooding and overbank sedimentation in populated areas. As part of a feasibility study, investigations into erosion on steep slopes were carried out on a hillslope without construction or other mitigation measures near Dallenwil NW. The aim was to determine dominant factors controlling sediment delivery and to quantify the rates at various spatial scales. A mobile sprinkler system, sediment traps, drones and a terrestrial laser scanner were used. The sprinkler system was at the upper end of its range of applicability on the slopes and with coarse-grained surfaces. Nevertheless, 24 measurements could be carried out on areas of 25 x 25 cm each. Surface runoff and vegetation cover proved to be important factors influencing the removal of sediment by rainfall. To measure erosion on the hillslopes close to the stream, initially four and later two sediment traps, each with an area of around 30m2, were operated during the summer months. These installations proved to be generally successful. However, problems were encountered on the steep and sometimes extremely active hillslopes, especially due to sediment from upslope areas entering the plots through gullies and rockfall. As expected, the amount of rainfall was the main factor influencing the intensity of transport. Sufficient accuracy was achieved in measuring erosion at the scale of the ~0.6 ha study area using a comparison between digital terrain models. The LiDAR sensor was more suitable than the photogrammetric evaluations and laser scanning, particularly due to the lower interference from vegetation. Areas of net erosion or deposition were clearly visible in the semiannual surveys. For example, major slumps or shallow landslides could be identified. From early summer 2021 to March 2024, a total of ~1730m3 of sediment was eroded from the study area. Deposits in the streambed were ~370m3 for the same period. Based on the DTM evaluations, seasonal regime changes in the channels with mainly deposition in winter and erosion in summer could also be detected. In addition to the measured values, the observation of the study area over several years provided valuable observations and insights into the various sediment transport processes on the steep stream slopes and their interaction.

Différents systèmes de surveillance sont utilisés dans le monde entier pour l'observation et la saisie de paramètres importants des laves torrentielles, mais ils ont tous une résolution limitée dans le temps et/ou dans l'espace. Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode de surveillance basée sur des scanners laser 3D (LiDAR), qui fournit des données à haute résolution temporelle et spatiale sur les laves torrentielles. Dans l'Illgraben, plusieurs scanners LiDAR de ce type ont été installés le long du chenal et ont déjà enregistré onze événements de laves torrentielles. Grâce à ces données 3D, nous avons pu mesurer avec une grande précision la vitesse d'objets individuels dans le mélange des laves torrentielles et déterminer les débits et les volumes. Nos analyses montrent que la technologie LiDAR peut apporter une contribution essentielle à une description plus détaillée de la dynamique des laves torrentielles, d'autant plus que les premiers résultats indiquent des différences significatives, par exemple dans la détermination du débit, entre cette méthode et les méthodes conventionnelles.

Zur Beobachtung und Erfassung wichtiger Kenngrössen von Murgängen kommen weltweit verschiedene Monitoring-Systeme zum Einsatz, die alle eine zeitlich und/oder räumlich beschränkte Auflösung haben. In diesem Artikel präsentieren wir eine neue Monitoring- Methode basierend auf 3D-Laserscannern (LiDAR), die zeitlich und räumlich hochaufgelöste Daten von Murgängen liefert. Im Illgraben wurden mehrere solche LiDAR-Scanner entlang des Gerinnes installiert und haben bereits elf Murgangereignisse erfasst. Anhand dieser 3D-Daten konnten wir Geschwindigkeiten einzelner Objekte in der Murgangmischung mit hoher Genauigkeit messen sowie Abflüsse und Volumina ermitteln. Unsere Analysen zeigen, dass die LiDAR-Technologie einen wesentlichen Beitrag zur detaillierteren Beschreibung der Murgangdynamik leisten kann, zumal erste Resultate auf massgebliche Unterschiede etwa in der Bestimmung des Abflusses zwischen dieser Methode und konventionellen Verfahren hindeuten.

In this study, a unique and extensive dataset was compiled that documents quantities of recruited and transported large wood (LW) during flood events. The dataset further includes various catchment and event specific characteristics that were used to derive empirical equations for estimating LW loads in Alpine mountain rivers and torrents. Power law functions were found to be the most suitable to describe the large scatter of LW volumes over several orders of magnitude. The results show that catchment area, sediment load and peak discharge are the most influential parameters to estimate LW transport. The empirical equations presented here provide a simple and quick tool to make an initial estimate of the magnitude of the LW load within a catchment. From a practical point of view, these estimation methods can serve as a basis for flood protection measures, such as the adequate dimensioning of wood retention structures.

Compte tenu des quantités de neige exceptionnelles dans l'ensemble de l'espace alpin, le risque de crues printanières généralisées a été évoqué très tôt au printemps 1999. Ces craintes se sont confirmées en mai, à la suite de deux épisodes de fortes précipitations à l'Ascension et à la Pentecôte. Les grands lacs subalpins - notamment le lac de Thoune et le lac de Constance - ont alors débordé, provoquant des dommages de l'ordre de 580 millions de CHF. La situation de crue tendue qui a duré plusieurs semaines reste dans les mémoires comme la dernière « crue printanière classique de grande ampleur en Suisse » et est considérée jusqu'à aujourd'hui comme l'exemple type d'une combinaison défavorable entre la fonte des neiges à grande échelle et de fortes précipitations. L'analyse globale des événements réalisée à l'époque par la Confédération a mis en évidence la nécessité d'un service hydrologique nivologique professionnalisé (permanent). Celui-ci a été mis en place quelques années plus tard au WSL Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF et a depuis fait ses preuves.

Angesichts der ausserordentlichen Schneemengen im ganzen Alpenraum wurde bereits zu einem frühen Zeitpunkt im Frühjahr 1999 auf die Gefahr eines verbreiteten Frühlingshochwassers hingewiesen. Diese Befürchtungen bewahrheiteten sich im Mai als Folge von zwei Starkniederschlagsereignissen über Auffahrt und Pfingsten. Dabei traten insbesondere die grossen Alpenrandseen – namentlich der Thunersee und Bodensee – über die Ufer und verursachten Schäden in der Grössenordnung von rund 580 Mio. CHF. Die über mehrere Wochen andauernde angespannte Hochwasserlage bleibt als bisher letztes «klassisches, grossflächiges Frühlingshochwasser der Schweiz» in Erinnerung und gilt bis heute als Musterbeispiel einer ungünstigen Kombination von grossflächiger Schneeschmelze und Starkniederschlägen. Die damalige umfassende Ereignisanalyse des Bundes hat die Notwendigkeit eines professionalisierten (ständigen) schneehydrologischen Dienstes aufgezeigt. Dieser wurde ein paar Jahre später am WSL-Institut für Schnee und Lawinenforschung SLF aufgebaut und hat sich seither bestens bewährt.

Seit 50 Jahren sammelt die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) Informationen über Schäden durch Unwetter. Seither erfasste sie 27.000 Unwetterereignisse mit geschätzten Schadenskosten von rund 15 Milliarden Schweizer Franken (CHF). Hochwasser verursachten bei weitem die größten Schäden, kaum eine Gemeinde blieb verschont.

Im Jahr 2022 verursachten Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzprozesse schweizweit Schäden von knapp 45 Mio. CHF. Diese Jahresschadenssumme ist rund zehnmal kleiner als im Vorjahr und reiht sich in der 51-jährigen Beobachtungsreihe unter den zehn tiefsten ein. Der grösste Teil der Schäden wurde durch Überschwemmungen infolge Gewitter während der Sommermonate verursacht. Betroffen waren
vor allem das Mittelland und das Südtessin. Für die Bergregionen wurden nur wenige Schadensereignisse registriert. Obwohl die Schadenssumme auch aufgrund von langen Trockenphasen 2022 schweizweit tief ausfiel, wurden lokal grosse Schäden verzeichnet, so beispielsweise in Schangnau BE, Zell ZH und Manno TI. Todesfälle waren 2022 in der Unwetterschadens-Datenbank erfreulicherweise keine zu verzeichnen.

En 2022, les crues, les laves torrentielles, les glissements de terrain et les chutes de pierres et éboulements ont causé des dommages de près de CHF 45 millions dans toute la Suisse. Ce montant annuel est environ dix fois inférieur à celui de l’année précédente et se classe parmi les dix plus bas de la série d’observations sur 51 ans. La majeure partie des dommages a été causée par des inondations dues à des orages durant les mois d’été. Ce sont surtout le Plateau et le sud du Tessin qui ont été touchés. Pour les régions de montagne, seuls quelques sinistres ont été enregistrés. Bien que le montant des dommages ait été faible dans toute la Suisse, notamment en raison des longues phases de sécheresse en 2022, des dommages importants ont été enregistrés localement, par exemple à Schangnau BE, Zell ZH et Manno TI. Heureusement, aucune victime n’a été enregistrée en 2022 dans la base de données des dommages dus aux intempéries.

The volume of a debris flow is a critical parameter in hazard analysis, yet accurate estimates of volume are often unavailable due to mixing with larger rivers at the downstream end of alluvial fans. We describe a method to calculate the volume of debris flows using flow depth data collected at a check dam, using a Manning friction relation to describe the velocity of the debris flow as a function of flow depth, and the geometry of the channel cross section. The method is evaluated using a published data set from the USGS debris-flow flume where event volume and stage information have been accurately measured, and results in volume estimates either somewhat smaller than or up to 50% larger than observed volumes. We further demonstrate the method to single-surge and a multiple-surge debris flows observed at Illgraben.

Auf einer unverbauten Teilfläche eines Rutschund Erosionsgebietes bei Dallenwil (NW) wurden im Rahmen einer Machbarkeitsstudie Untersuchungen zu Erosion in steilen Bacheinhängen durchgeführt. Zum Einsatz kamen Sedimentfallen, eine mobile Beregnungsanlage sowie zwei verschiedene drohnengestützte Sensoren und ein terrestrischer Laserscanner. Aus dem Projekt ergaben sich interessante Einblicke in die verschiedenen Verlagerungsprozesse in den Hängen sowie deren Beitrag zum Geschiebepotential des Vorfluters. Weiter konnten die Möglichkeiten und Grenzen der Erosionsmessung in steilen Gebieten ausgelotet werden. Wie zu erwarten war, erweist sich der Regen als zentrale Einflussgrösse auf die Intensität der Materialverlagerung. Für die Erstellung von Terrainmodellen im Hinblick auf die Identifikation und Quantifizierung von Ablagerung und Erosion im Untersuchungsgebiet scheint LiDAR besser geeignet zu sein als photogrammetrische Auswertungen und terrestrisches Laserscanning.

Dans le cadre d'une étude de faisabilité, des recherches sur l'érosion dans les pentes raides des ruisseaux ont été menées sur une partie non aménagée d'une zone de glissement et d'érosion près de Dallenwil (NW). Des pièges à sédiments, une installation d'arrosage mobile ainsi que deux deux capteurs différents basés sur des drones et un scanner laser terrestre ont été utilisés. Le projet a permis d'obtenir des informations intéressantes sur les différents processus de déplacement dans les pentes ainsi que sur leur contribution au potentiel de charriage du cours d'eau récepteur. En outre, les possibilités et les limites de la mesure de l'érosion dans les zones escarpées ont pu être explorées. Comme on pouvait s'y attendre, la pluie s'avère être un facteur d'influence central sur l'intensité du déplacement des matériaux. Pour l'élaboration de modèles de terrain en vue d'identifier et de quantifier les dépôts et l'érosion dans la zone étudiée, le LiDAR semble mieux adapté que les évaluations photogrammétriques et le balayage laser terrestre.

Different models have been used in science and practice to identify instream large-wood (LW) sources and to estimate LW supply to rivers. This contribution reviews the existing models proposed in the last 35 years and compares two of the most recent geographic information system (GIS)-based models by applying them to 40 catchments in Switzerland. Both models, which we call here the empirical GIS approach (EGA) and fuzzy-logic GIS approach (FGA), consider landslides, debris flows, bank erosion, and mobilization of instream wood as recruitment processes and compute volumetric estimates of LW supply based on three different scenarios of process frequency and magnitude. Despite being developed following similar concepts and fed with similar input data, the results from the two models differ markedly. In general, estimated supply wood volumes were larger in each of the scenarios when computed with the FGA and lower with the EGA models. Landslides were the dominant process identified by the EGA, whereas bank erosion was the predominant process according to the FGA model. These differences are discussed, and results are compared to available observations coming from a unique database. Regardless of the limitations of these models, they are useful tools for hazard assessment, the design of infrastructure, and other management strategies.

Understanding and predicting bedload transport is an important element of watershed management. Yet, predictions of bedload remain uncertain by up to several order(s) of magnitude. In this contribution, we use a five-year continuous time-series of streamflow and bedload transport monitoring in a 13.4 km² snow-dominated Alpine watershed in the Western Swiss Alps to investigate hydrological drivers of bedload transport. Following a calibration of the bedload sensors, and a quantification of the hydraulic forcing of streamflow upon bedload, a hydrological analysis is performed to identify daily flow hydrographs influenced by different hydrological drivers: rainfall, snowmelt, and combined rain and snowmelt events. We then quantify their respective contribution to bedload transport. Results emphasize the importance of combined rain and snowmelt events, for both annual bedload volumes (77% on average) and peaks in bedload transport rate. A non-negligible, but smaller, amount of bedload transport may occur during late summer and autumn storms, once the snowmelt contribution and baseflow have significantly decreased (9% of the annual volume on average). Although rainfall-driven changes in flow hydrographs are responsible for a large majority of the annual bedload volumes (86% on average), the identified melt-only events also represent a substantial contribution (14 % on average). The results of this study help to improve current predictions of bedload transport through a better understanding of the bedload magnitude-frequency relationship under different hydrological conditions. We further discuss how bedload transport could evolve under a changing climate through its effects on Alpine watershed hydrology.

Drop experiments with quartz spheres in a flume setting were performed to investigate the dynamic signal response of the Swiss plate geophone bedload monitoring system for varying particle size, vertical impact velocity, and impact location. For a similar sphere impact set-up, the finite element method was used to determine the propagation characteristics of the stress wave in the structure of the monitoring system. The experimental and numerical results showed a qualitative and partially quantitative agreement in the changes in the number of signal impulses per particle mass, the amplitude, and the centroid frequency with increasing colliding sphere size. These parameters characterizing the geophone vibrations also showed qualitatively similar dependencies with increasing bedload size as field measurements show with natural particles and a theoretical model. The findings of this study contribute to the understanding of the signal response of the monitoring system, which may result in improving bedload grain size classifications.

Controlled experiments were performed to investigate the acoustic signal response of the Swiss plate geophone (SPG) system impacted by bedload particles varying in size, impact angle, and transport mode. The impacts of bedload particles moving by saltation, rolling, and sliding were determined by analyzing the experimental videos and corresponding vibration signals. The finite element method (FEM) was utilized to construct a numerical model of the SPG system and to simulate the signals triggered by a quartz sphere hitting the plate at impact angles ranging from 0^∘ to 90^∘. For a particle impact on the bed or on the geophone plates, the signature of the generated signal in terms of maximum amplitude, number of impulses, and centroid frequency was extracted from the raw monitoring data. So-called signal packets were determined by performing a Hilbert transform of the raw signal. The number of packets was calculated for each transport mode and for each particle size class, with sizes ranging from 28.1 to 171.5 mm. The results show how the number of signal impulses per particle mass, the amplitude of the signal envelope, and the centroid frequency change with increasing particle size, and they also demonstrate the effect of bedload transport mode on the signal response of the SPG system. We found that there is a general increase in the strength of the signal response or in the centroid frequency when the transport mode changes from sliding to rolling to saltation. The findings of this study help us to better understand the signal responses of the SPG system for different bedload transport modes, and may also contribute to an improvement of the procedure to determine bedload particle size from the SPG signal.

In der Unwetterschadens-Datenbank der Schweiz werden seit 1972 systematisch Schäden und Kosten erfasst, die durch natürlich auftretende Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzprozesse entstehen. Für Ingenieurbüros und Behörden bilden diese frei verfügbaren Daten eine Grundlage für Gefahrenbeurteilungen, Planung und Projektierung von Schutzmassnahmen, sowie für Ereignisanalysen. Mit der Aufarbeitung des schadenreichen Jahres 2021 wurde die Datenreihe stolze 50 Jahre lang.

Im Jahr 2021 verursachten Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzereignisse schweizweit Schäden in der Höhe von rund 450 Mio. CHF. Die Schadenskosten sind somit mehr als elf Mal höher als im Vorjahr und belegen in der 50-jährigen Beobachtungsreihe den neunten Rang. Sie liegen erstmals seit dem Jahr 2007 deutlich über dem teuerungsbereinigten Mittel der Jahre 1972 bis 2020 von rund 300 Mio. CHF. Im Jahr 2021 war ein Todesfall infolge Hochwasser zu beklagen.
Die Schäden konzentrierten sich auf die äusserst gewitterhaften und nassen Monate Juni und Juli und betrafen die gesamte Alpennordseite und das Tessin. Mehrheitlich verschont blieben die Kantone Wallis und Graubünden. Der weitaus grösste Teil der Schäden entstand durch Überschwemmungen infolge ausufernder Gewässer und Oberflächenabfluss. Ab Mitte Juli stiegen die Pegel vieler Flüsse und Seen über die Hochwassermarken. Nicht berücksichtigt in der vorliegenden Auswertung sind Hagelschäden, welche im Jahr 2021 regional ein sehr grosses Ausmass erreichten.

En 2021, les crues, les laves torrentielles, les glissements de terrain et les chutes de pierres et de blocs ont causé des dommages à hauteur d’environ CHF 450 millions dans toute la Suisse. Les dommages sont donc plus de onze fois plus élevés que l’année précédente et occupent le neuvième rang dans la série de données sur 50 ans. Pour la première fois depuis 2007, ils sont nettement supérieurs à la moyenne des années 1972 à 2020 d’environ CHF 300 millions en francs constants. En 2021, on a déploré un décès suite à une crue.
Les dommages se sont concentrés sur les mois très orageux et humides de juin et juillet et ont touché l’ensemble du nord des Alpes et le Tessin. Les cantons du Valais et des Grisons ont été largement épargnés. La grande majorité des dommages a été causé par des inondations dues aux débordements de lac et de cours d’eau et au ruissellement de surface. A partir de la mi-juillet, le niveau de nombreuses rivières et lacs a dépassé les limites de crue. La présente analyse ne tient pas compte des dommages causés par la grêle, qui ont atteint une très grande ampleur dans certaines régions en 2021.