Corso di frane
A.A. 2014/2015
Determinazione delle
soglie pluviometriche di
innesco di frane
superficiali
Studentessa: Capuano Clara
0622500167
Caratteristiche delle frane superficiali
Messina, dopo l’evento del
2009.
(http://www.informazionesoste
nibile.info/category/contempor
anea-mente/page/2/)
• Vengono innescate direttamente
dalle precipitazioni;
• scarsa profondità della superficie
di scorrimento (da alcuni decimetri
fino a 1.5m);
• hanno evoluzione istantanea, non
danno segni premonitori;
• si sviluppano principalmente su
versanti inclinati fra i 18° e i 45° e
che presentano una copertura
eluvio-colluviale
o
detriticocolluviale con sottostante substrato
roccioso.
Caratteristiche delle frane superficiali
Meccanismi di rottura per frane profonde a
cinematismo lento (in alto) e superficiali a
cinematismo rapido (in basso).
Le frane
superficiali
risultano difficili
da prevedere,
non danno
segni
premonitori
dell’imminente
collasso, a
differenza delle
frane a
cinematismo
lento, soggette a
mutevoli stati di
attività.
La soglia pluviometrica di innesco
La soglia pluviometrica di innesco
rappresenta la minima intensità o
durata di pioggia necessaria ad
innescare un fenomeno franoso.
Frana di Tizzano, Parma
(2014).
L’individuazione
della
soglia
pluviometrica dipende da:
• caratteristiche
geotecniche
e
litologiche del suolo e del substrato
roccioso;
• parametri morfologici;
• uso del suolo;
• temperatura e umidità dell’aria;
• complessa
interazione
delle
precedenti variabili.
La soglia pluviometrica di innesco
Allo stato attuale delle conoscenze l’approccio più efficace per
determinare la soglia pluviometrica su area vasta è quello statistico
basato su accadimenti delle frane avvenute in passato.
Viene identificata una soglia inferiore, al di sotto della quale non
accade nessun evento franoso, e tre soglie intermedie, che identificano
tre diversi livelli di criticità:
• probabilità bassa: inneschi isolati di frane superficiali e erosione
superficiale accelerata:
• probabilità media: inneschi poco diffusi di frane superficiali
(<10 eventi/km2);
• probabilità alta: inneschi molto diffusi di frane superficiali
(>10 eventi/km2).
I sistemi di allerta
Presso i Centri Funzionali Regionali
per il rischio idrogeologico ed
idraulico vengono effettuate non solo
le
tradizionali
previsioni
meteorologiche
ma
anche
le
valutazioni di criticità idrologica e
idrogeologica,
connesse
e
conseguenti agli eventi stessi.
Tale valutazione è propedeutica
all’attività di allertamento di
competenza
della
Protezione
Civile.
I dati disponibili
I dati di pioggia utili per la stima delle soglie pluviometriche sono
reperiti grazie al sistema di monitoraggio pluviometrico.
La scelta del periodo di analisi dipende dal tipo di terreno.
Le argille ad esempio
mostrano
una
forte
dipendenza da piogge
prolungate nel tempo e
da
condizioni
di
saturazione
maturate
in intervalli di tempo
antecedenti
anche
settimane rispetto al
giorno di accadimento
della frana.
Frana di Pitta, Parma 2014. Si tratta di una
formazione argilloso-calcarea.
(http://www.reteambienteparma.org/2014_03_
01_archive.html)
I dati disponibili
Le frane usate nei vari casi studio sono ricavate da inventari frane e le
caratteristiche degli eventi franosi sono generalmente ottenuti dalla
cronaca, e più raramente da tecniche di telerilevamento.
Telerilevamento: tecnica che permette di studiare gli oggetti
mantenendosi a distanza da loro, sfruttando l’interazione fra l’onda
elettromagnetica inviata da un sensore la superficie terrestre.
(Campbell, 2002; Jensen 2007).
Fotografia aerea della frana di
Giampilieri, Messina, 2009.
(http://www.aerosistemi.com/Prog
ettieseguiti.htm)
Immagine satellitare di una frana
nella città di Emarese, Aosta.
(http://treuropa.com/it/naturalhazards/landslides/).
Monitoraggio attraverso fotografie aeree
Vantaggi:
• metodo semplice;
• con condizioni meteo favorevoli si ottengono foto molto nitide.
Svantaggi:
• volando a quote relativamente basse
(alcuni km), riprende aree molto limitate;
• gli aerei non possono volare con
condizioni meteo sfavorevoli e di notte;
• il vento influenza l’orientazione dell’aereo,
causando problemi di distorsione delle
immagini;
• manutenzione e funzionamento molto
costoso;
• rilievi non continui spazialmente e
temporalmente;
• tempi di rivisitazione molto lunghi (anni);
• bassa precisione e accuratezza degli
spostamenti.
Foto aerea della frana di Sarno,
Salerno, 1998.
(http://www.massimosestini.it/Rassegna
Stampa.aspx?tipo=M&pf=portfolio%20a
ereo)
Monitoraggio attraverso satellite
Vantaggi:
• acquisire immagini su aree vaste;
• tempi di rivisitazione che vanno dai 35 giorni (ERS e ENVISAT) ai 4
giorni per (Cosmo-SkyMed);
• dettagliato studio temporale e spaziale degli spostamenti;
• definizione dello stato di attività dei fenomeni franosi.
Svantaggi:
• presenza di distorsioni
geometriche dell’immagine;
• studio degli spostamenti lungo
la direzione bersaglio-sensore;
• non efficiente in caso di
copertura nuvolosa e presenza di
aree vegetate.
Immagine del satellite Cosmo SkyMed.
(http://www.nextme.it/scienza/universo/1
209-asi-il-satellite-cosmo-skymed-e-inorbita-qgrande-successo-italianoq)
Il caso studio: le frane scelte
Sono state studiate 100 frane
superficiali, avvenute in Italia dal
2002 al 2012 documentate nel
catalogo
frane
compilato
dal
gruppo di ricerca del CNR IRPI
(Rossi et al., 2012), composto da
più di 2000 eventi franosi.
Gli eventi scelti sono frane singole
di prima attivazione.
Le
caratteristiche
delle
frane
presenti in questo catalogo (ora e
luogo di accadimento, volumi e
dimensioni della massa in frana)
sono ricavate generalmente da
articoli di cronaca e da tecniche di
telerilevamento
(foto
aeree
e
immagini satellitari).
Localizzazione delle 100 frane scelte.
(http://www.nat-hazards-earth-systsci.net/14/2399/2014/nhess-14-23992014.html)
Il caso studio: la durata dell’evento critico
Una volta localizzata la frana si individua il pluviografo più
vicino, al fine di determinare la durata e la pioggia cumulata
dell’evento critico che ha portato all’innesco della frana.
Esistono due criteri per valutare la durata dell’evento di
poggia critico:
1- il primo approccio considera solo l’evento di pioggia
ritenuto responsabile dell’innesco della frana;
2 – il secondo approccio considera anche le caratteristiche
delle piogge precedenti l’evento critico.
La scelta di un criterio o dell’altro va effettuata a seconda del
tipo di terreno, e valgono per il sito studiato, non sono criteri
universali.
Il caso studio: il metodo esperto
Proposto da Brunetti (2010) determina la durata D dell’evento critico (in
ore) e dell’intensità media della precipitazione I (mm/h).
L’ora in cui è avvenuta la frana è identificata come il tempo finale
dell’evento piovoso (TE).
La scelta del tempo iniziale TS è più difficile, e va fatta utilizzando uno dei
due approcci definiti prima.
Noto TS e TE, si ricava D:
D = TE – TS [h]
Nota D si ricava la pioggia cumulata caduta in questo intervallo di tempo.
A questo punto si stima l’intensità dell’evento critico:
I = E/D [mm/h]
Alcune considerazioni su questo approccio:
è un metodo semplice, ma fortemente
dell’operatore.
influenzato
dalle
scelte
Il caso studio: la procedura automatizzata
Anche in questo caso TE coincide con l’ora di innesco della frana.
La durata dell’evento viene stimata con il secondo approccio, cioè
l’evento viene visto come un susseguirsi di periodi asciutti e di pioggia.
La procedura è stata testata impostando due periodi secchi con due
durate differenti (che possono essere modificate):
1TD = 48 h e 1 TD = 72 h.
La procedura calcola
la I(mm/h) all’interno
di finestre temporali la
cui lunghezza è scelta
dall’operatore.
Gli
autori
hanno
usato: W1 = 3h, W2 =
6h e W3 = 12h.
Andamento dell’intensità media (mm/h) nel
tempo per il caso W1.
(http://www.nat-hazards-earth-systsci.net/14/2399/2014/nhess-14-2399-2014.htlm)
Il caso studio: la procedura automatizzata
La procedura analizza le tre curve di
intensità media cumulata, partendo
da TE, cercando valori delle curve
caratterizzati da valori inefficaci per
l’innesco della frana (andamenti
“piatti”).
Andamento dell’intensità cumulata (mm/h) nel
tempo per il caso W1.
(http://www.nat-hazards-earth-systsci.net/14/2399/2014/nhess-14-2399-2014.htlm)
Infine la procedura automatizzata calcola i valori della durata, della
pioggia cumulata e dell’intensità di pioggia dell’evento critico.
La procedura è stata implementata in uno script, che non può essere
utilizzato con misurazioni di piogge “grezze”, ossia i dati vanno pretrattati.
Il caso studio: confronto fra i due metodi
La procedura automatizzata fornisce 6 coppie (D,E) per ogni frana,
mentre il metodo esperto ne fornisce una sola.
Confrontando i risultati ottenuti con le due metodologie si evince
che le due rette di tendenza sono molto vicine fra loro.
Osservazione:
La procedura automatizzata
ricostruisce
condizioni
di
pioggia che hanno indotto frane
più gravi rispetto a quelle
stimate con il metodo esperto.
Le differenze fra ognuna delle
100 coppie è pari circa al 40 %.
Confronto fra le coppie (D,E) calcolate con il
metodo esperto (in nero) e la procedura
automatizzata (in rosso).
(http://www.nat-hazards-earth-systsci.net/14/2399/2014/nhess-14-2399-2014.htlm)