RICERCA ITALIANA     

Analisi e controllo di fenomeni franosi attraverso sistemi di monitoraggio wireless e airborne

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Il programma di ricerca, a carattere fortemente multidisciplinare, ha come obiettivo principale lo studio e il controllo di fenomeni franosi a cinematica lenta tramite lo sviluppo e l’integrazione di sistemi innovativi per il monitoraggio (reti di sensori wireless e rilievi laser-scanner e iperspettrali da aereo).

Le cifre del dissesto idrogeologico in Italia testimoniano da sole la rilevanza del tema trattato. Negli ultimi 50 anni il costo direttamente imputabile a fenomeni franosi è stato dell’ordine di 1-2 miliardi di euro all’anno (circa il 1.5 per mille del PIL) e sale al 3-4 per mille del PIL conteggiando i danni indiretti (perdita di produttività, deprezzamento delle proprietà). Sulla base di queste stime, l’Italia è prima in Europa per rapporto danni/PIL e seconda al mondo dopo il Giappone.

Molte delle aree classificate a grande rischio di frana ai sensi della L267/98 consistono di grandi scorrimenti-colate in terra riattivatisi in epoca storica o recente. Tali fenomeni sono il risultato di processi naturali complessi, per cui è estremamente difficile giungere, attraverso modelli empirici o numerici, ad una definizione quantitativa della pericolosità in termini di probabilità spazio-temporale e di intensità. In tale contesto, il monitoraggio rappresenta uno strumento fondamentale per controllare l’evoluzione dei versanti e prevenire il rischio da frana. I metodi di monitoraggio tradizionali presentano però diversi limiti: sono >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Matteo Berti Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

11.1.Definizione del problema

L’obiettivo del progetto è quello di migliorare la capacità di comprendere e controllare i fenomeni franosi a cinematica lenta tramite lo sviluppo e la sperimentazione di sistemi di monitoraggio innovativi e a basso costo.

I fenomeni di interesse sono rappresentati da frane per scorrimento-colata che coinvolgono le argilliti caotiche e gli ammassi flyschoidi strutturalmente complessi presenti nell’Appennino settentrionale. Tali fenomeni sono tipicamente di grandi dimensioni (qualche km2 d’estensione e fino ad oltre 100 m di profondità), caratterizzati da uno stile d’attività composito e da riattivazioni periodiche. I volumi in gioco sono spesso dell’ordine di milioni di metri cubi e ciò rende problematica o estremamente costosa la realizzazione di misure attive di mitigazione del rischio. Di rado essi costituiscono un pericolo per la vita umana, date le velocità tra “molto lente” e “moderate” anche in fase parossistica (Cruden e Varnes, 1994), ma l’impatto in termini di danni economici e sociali è molto elevato.
I fattori che determinano il raggiungimento delle condizioni di rottura e la dinamica evolutiva di queste frane sono numerosi e interagiscono in maniera complessa. L’indubbio ruolo della risposta idrologica alla forzante climatica si sovrappone a fenomeni che agiscono a differenti scale temporali, quali il softening dei materiali e la rottura progessiva. Tali incertezze impediscono di fatto una >>>

Risultati parziali attesi

15.1 Risultati attesi

Il principale risultato atteso dal progetto è quello di migliorare la nostra capacità di comprendere e controllare i fenomeni franosi a cinematica lenta sfruttando le recenti innovazioni tecnologiche nell’ambito dei sistemi di monitoraggio. Tale risultato sarà raggiunto grazie ad una sperimentazione di campo in due siti di studio, già attrezzati con strumentazione tradizionale e nei quali sono già stati condotti test preliminari di successo.
I risultati specifici attesi sono:

1. Realizzazione di due sistemi di monitoraggio innovativo in due frane campione basati sull’integrazione di strumentazione tradizionale all’interno di reti di sensori wireless
2. Sviluppo di algoritmi avanzati per l’ottimizzazione delle infrastrutture WSN, mirati alla minimizzazione dei consumi, al prolungamento della vita dei sistemi, al campionamento adattativo dei dati
3. Sviluppo di tecniche di elaborazione di dati telerilevati (Lidar e iperspettrali, ALTM) per l’analisi della rugosità di superficie e la produzione di mappe di strain-rate
4. Realizzazione di una piattaforma Web 2.0 per l’integrazione e la pubblicazione dei dati sperimentali
5. Avanzamento della conoscenza sulla risposta idrologica delle grandi frane in argilla, con particolare riferimento alla propagazione in profondità dell’onda di infiltrazione e al contributo della circolazione nel substrato
6. Miglioramento nella comprensione dei >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Nel corso degli ultimi decenni, i metodi quantitativi per la valutazione della pericolosità da frana hanno ricevuto un’attenzione progressivamente crescente (Fell, 1994; Hutchinson, 1995; Einstein, 1997; Guzzetti et al., 2005). Tale attenzione è spinta in primo luogo dalla diversa percezione del problema da parte della comunità e degli enti territoriali, sempre meno disposti ad accettare la convivenza con i rischi naturali. Il problema è particolarmente sentito nel nostro paese, che si colloca al primo posto in Europa, ed al secondo posto nel mondo, come rapporto danni/PIL rispetto ai fenomeni di dissesto idrogeologico (Canuti et al., 2001).
In generale, gli studi di pericolosità da frana hanno lo scopo di identificare le zone potenzialmente instabili all’interno di un’area vasta e di fungere da supporto decisionale per la pianificazione territoriale e la gestione del rischio (Varnes, 1984; UNESCO, 1993; Schuster & Kockelman, 1996; Wong et al., 1997; Lee & Jones, 2004). L’importanza di questo ruolo ha portato, nell’ultimo decennio, ad un grande sviluppo di metodi previsionali fiscamente-basati (Montgomery & Dietrich, 1994; Wu & Sidle,1995; Borga et al., 2002; Casadei et al., 2003; Dhakal & Sidle, 2004; D'Odorico et al., 2005).
Tali metodi sono stati largamente utilizzati, talvolta anche al di fuori del loro contesto geologico (Iverson, 2000), ma l’obiettivo di una previsione quantitativa della pericolosità appare >>>