RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Analisi e mitigazione del rischio indotto da movimenti rapidi di versante.

Università di riferimento

Università degli Studi di MILANO - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Tiziana Apuani

Descrizione

Lo studio si propone di fornire i metodi per la caratterizzazione degli ammassi rocciosi evidenziando le strutture di correlazione spaziale che ne influenzano maggiormente il comportamento idrogeologico al fine di valutare gli effetti della circolazione idrica sotterranea sulla stabilità degli ammassi rocciosi.

I ANNO
Le attività partiranno dal recupero dei rilievi strutturali di dettaglio eseguiti nell’area della Valchiavenna al fine di organizzare un database delle informazioni e valutare la distribuzione spaziale dei punti in funzione delle caratteristiche geologiche e strutturali dell’area. Tutte le informazioni verranno gestite all’interno di un sistema informativo territoriale che conterrà anche altri dati tecnici sugli ammassi rocciosi rilevati in passate ricerche e che verrà continuamente aggiornato con i nuovi dati che verranno raccolti durante il progetto. I risultati dei rilievi strutturali sono organizzati in schede standard, basate sulle specifiche ISRM, che permettono un immediata visione delle distribuzioni statistiche che caratterizzano i parametri misurati alla scala del singolo sito ed i loro principali momenti statistici di diverso ordine.
A tale sistema informativo verranno accorpate ogni altro tipo di dati utili alle elaborazioni statistico-numeriche successive con particolare riferimento ai dati climatologici anche al fine di evidenziare le tendenze storiche e attuali.
Si prevede all’interno del progetto di procedere al censimento delle sorgenti presenti nell’area, che rappresentano l’espressione più immediata e sicura della circolazione idrica sotterranea all’interno degli ammassi rocciosi. Il censimento comporterà anche il reperimento dei dati idrochimici e di portata disponibili nell’area. Con i primi si ottengono infatti, dalla precisa conoscenza dei litotipi presenti nell’area, importanti informazioni sui percorsi di circolazione idrica nel sottosuolo. Con i regimi di portata si hanno invece importanti informazioni quantitative sulla entità della circolazione idrica sotterranea in settori specifici nonché sulla velocità di risposta che hanno gli ammassi incassanti in seguito ad eventi di ricarica superficiale. A completare questa fase si prevede inoltre di aumentare il grado di dettaglio delle informazioni relative al rapporto acque sotterranee – rocce incassanti tramite analisi isotopiche nelle sorgenti presenti nei settori considerati maggiormente significativi.
L’analisi preliminare spaziale delle informazioni di dettaglio e la sovrapposizione con le caratteristiche geologico-strutturali dell’area permetterà di identificare le aree a maggiore potenziale di dissesto, selezionate come aree pilota, all’interno delle quali concentrare le successive attività di caratterizzazione. Questa attività verrà condotta in stretta collaborazione con l’Unità 1 di Parma sfruttando le tecniche di osservazione in remoto delle discontinuità negli ammassi rocciosi e di elaborazione automatica dei principali cinematismi di rottura impiegati dall’Unità 1.
Nelle aree pilota si prevede di eseguire altri rilievi strutturali in modo da completare eventuali mancanze nel quadro delle informazioni tecniche relativo ai diversi litotipi presenti all’interno di queste e in funzione della complessità del quadro strutturale. Il primo obiettivo del progetto sarà perciò quello di contribuire a definire come integrare le diverse tecniche di rilievo in sito e da remoto degli ammassi per ottenere l’identificazione delle aree a maggior potenziale di crollo.
Su tutti i dati parametri che contribuiscono a definire le caratteristiche meccaniche e idrauliche dell’ammasso roccioso e su quelli in dettaglio relativi alle caratteristiche delle discontinuità verranno analizzate le distribuzioni statistiche che meglio definiscono le varie popolazioni di dati e come queste variano spazialmente in funzione del contesto morfologico e geologico-strutturale locale. Per l’analisi delle variazioni spaziali dei parametri che caratterizzano il comportamento idraulico delle discontinuità (spaziatura, persistenza/lunghezza, apertura) si farà riferimento ai modelli geostatistici di kriging. Il procedimento prevede, partendo dalla carta geologica di dettaglio disponibile su tutta l’area: a) identificazione di unità litologico-strutturali differenti; b) all’interno di queste per ogni parametro la valutazione dei variogrammi sperimentali anche al fine di evidenziare l’esistenza di direzioni di correlazione preferenziali in funzione dei lineamenti tettonici; c) adattamento dei variogrammi teorici a quelli sperimentali utilizzando criteri di discriminazione come l’approccio di Maximum Likelihood Cross Validation.
Una volta definite le correlazioni spaziali esistenti per i singoli parametri verranno prodotte delle specifiche carte tematiche su base raster per ognuno di essi che potranno essere utilizzate per la definizione delle unità idrogeologiche.

II ANNO

La sovrapposizione delle carte tematiche all’interno del sistemo informativo territoriale permetterà di valutare la distribuzione areale del valore di conducibilità idraulica, associando ad ogni cella del dominio le equazioni di stima della conducibilità in funzione delle caratteristiche degli ammassi. Tale procedura permette di valutare all’interno di ogni litotipo presente nelle area pilota l’esistenza di zone a differente conducibilità identificando di conseguenza anche diverse Unità Idrogeologiche a cui associare uno specifico campo di variazione del valore stesso di conducibilità.
Una prima validazione della efficacia dell’interpretazione dei dati verrà effettuata comparando il campo di distribuzione delle conducibilità idraulica e delle unità idrogeologiche così definite, con la distribuzione delle numerose sorgenti presenti nell’area nelle quali verranno effettuate misure di portata per integrare le misure già a disposizione nell’area. Questo in modo da verificare la compatibilità fra posizione delle sorgenti e contrasti di conducibilità idraulica fra le Unità Idrogeologiche e fra regimi delle sorgenti e conducibilità idraulica assoluta delle Unità stesse.
L’analisi precedentemente descritta insieme alla stesura di opportune sezioni geologiche delle aree pilota servirà da base per la creazione del modello idrogeologico concettuale di riferimento che servirà per definire il dominio delle aree a diverso comportamento idraulico, le aree di maggiore ricarica potenziale in superficie del sistema di circolazione sotterraneo, dove sono collocabili e di che tipo sono i limiti idrogeologici delle aree pilota che determinano le condizioni al contorno del sistema.
Questo modello costituirà la base per l’implementazione di un modello di flusso tridimensionale la cui calibrazione verrà effettuata verificando le portate simulate lungo opportune sezioni idrogeologiche collocate in corrispondenze delle sorgenti esistenti nell’area di indagine di cui sono state misurate le portate in condizioni climatiche note.
Una volta calibrato il modello questa potrà essere utilizzato per l’analisi di eventi estremi al fine di valutare quali sono le condizioni di ricarica del sistema idrico sotterraneo che portano alla formazioni di pressioni neutre compatibili con quelle critiche (che causano instabilità) determinate dalle analisi di stabilità effettuate dall’Unità 1 di Parma. Questo permetterà di evidenziare, esprimendo la sollecitazioni di ricarica critica in funzione del tempo di ritorno dell’evento che la genera, le probabilità di accadimento del fenomeno di instabilità.
Verrà infine valutato come si possa effettuare un passaggio di scala del problema, in termini di infittimento delle reti di punti misura e di tecniche di validazione dei risultati, in modo da poter generare dal modello di partenza altri modelli che consentano osservazioni di maggiore dettaglio per problemi di instabilità di ammassi rocciosi molto localizzati, che possono essere importanti in termini di gestione del rischio perché potenzialmente interessanti obiettivi sensibili.