MIARIA Monitoraggio Idrogeologico Adattivo a Supporto del Piano di Rischio Integrato Alpino

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1 MIARIA Monitoraggio Idrogeologico Adattivo a Supporto del Piano di Rischio Integrato Alpino Modellazione numerica e monitoraggio di frane di crollo per la valutazione degli scenari di rischio nelle aree campione nell'ambito del progetto MIARIA Silvio Seno Christian Ambrosi SUPSI Istituto Scienze della Terra

2 Obiettivi MIARIA contributo svizzero WP1. Individuazione dei processi dominanti WP3. Rete di monitoraggio Val Canaria WP5. Modellazione dei processi fisici e antropici in Italia e Svizzera Modello di caduta massi Modello numerico di espandimento in massa

3 Modello di caduta massi: torrioni di Rialba Porzione di ammasso roccioso isolato dalla frattura più a valle Fonte: Studio Geologico Tecnico Lecchese, 2005 La frattura, molto profonda (100 m) e larga circa 4 m alla base, isola un naso calcareo di oltre m 3 fenomeni di scavernamento che aumentano la probabilità di un potenziale crollo

4 Modello di caduta massi: torrioni di rialba Un ipotetico crollo potrebbe comportare danni diretti a: - Linea ferroviaria Lecco - Sondrio - Viabilità stradale SS36 - Dorsale elettrica Scenario già verificatosi in passato ll rilievo subacqueo effettuato il 20 settembre ha confermato l appartenenza dei massi nel lago all accumulo di un crollo passato dei Torrioni.

5 Modello di caduta massi: torrioni di Rialba Sviluppato presso l ex Laboratorio di Fisica Terrestre del Canton Ticino (ora SUPSI) negli anni 80. Modello bidimensionale per la simulazione della caduta massi. Combina: - fondamenti della fisica (moto corpo rigido, equazione di bilancio energetico, etc) - analisi statistiche Masso descritto non come punto materiale ma come ellissoide di forma variabile definita dai tre assi a,b,c In tal modo si tiene conto dell influenza di parametri come forma e volume nella simulazione delle traiettorie Descrive fisicamente 4 fenomeni: scivolamento rotolamento salto rimbalzo

6 Modello di caduta massi: torrioni di rialba Input: Pendio discretizzato: x, y, tipologia (roccia, detrito, etc) Volume e dimensioni (a,b,c) dei massi Zona di distacco Piani di osservazione Eventuali distanze d arresto di crolli passati Output: Traiettorie e punti di arresto dei massi Istogrammi di velocità, frequenze di rotazione, altezze di volo, energie Tabulati di dati cinematici e valori energetici.

7 Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazione SEZIONE SUD-EST 25 m Ribaltamento V1= m3 110 m V2= m3 20 m V3= m3 scavernamento

8 Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazione SEZIONE SUD-EST 25 m Ribaltamento V1= m3 110 m V2= m3 20 m V3= m3 scavernamento

9 Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazione Carta di uso del suolo DUSAF 2.1 Quota Zona di stacco Piani osservazione Distanza arresto crollo passato Distanza Zona di stacco Piani osservazione Distanza arresto crollo passato Batimetria risoluzione 2m

10 Modello di espandimento in massa MODELLO MASSMOV2D Modello 2D per la simulazione di movimenti di masse su topografia complessa. Basato sulle equazioni di Navier-Stokes (moto di un fluido) Comportamento di flusso del materiale controllato dalla reologia di Voellmy (angolo d attrito alla base e coefficiente di turbolenza) Sf = tanφ + 2 u ξh

11 Modello di espandimento in massa MODELLO MASSMOV2D Implementato nell ambiente GIS PC Raster (università di Utrecht) Dati in ingresso: carte raster ricavate da dati laser-scanning pre e post-evento e parametri numerici da letteratura (SUPSI) spessore corpo iniziale di frana DTM risoluzione 1m Analisi di sensitività di calibrazione automatica e di verifica su fenomeni di crollo in massa (SUPSI) Creazione un servizio internet di processamento (WPS) per modellazioni on line (SUPSI)

12 Modello di espandimento in massa PRIMA ANALISI DI SENSITIVITÀ DEL MODELLO: Val Canaria (CH)

13 Val Canaria: inquadramento geografico CORRIDOIO DEL SAN GOTTARDO (autostrada, strada cantonale, ferrovia)

14 Val Canaria: inquadramento geo-morfologico

15 Fenomeni di dissesto

16 Val Canaria: sistema di monitoraggio attuale MISURE GEODETICHE: - Campagne di misura annuali - Strumenti: GPS stazione totale motorizzata

17 Val Canaria: sistema di monitoraggio attuale MISURE DI DEFLUSSO Stazioni idrometriche posizionate a valle e a monte della Canaria MISURE DI FALDA Piezometro con datalogger (1 lettura all ora) SISTEMA DI ALLARME in caso di serra. Piezometro manuale (lettura con freatimetro) Deflusso medio giornaliero [m 3 /s] Precipitazioni giornaliere, Airolo Deflusso Canaria Presa AET Dati stazione idrometrica AET Precipitazioni giornaliere [mm]

18 Val Canaria: crollo in massa di Ce 27 ottobre 2009 Anidriti con fratturazione alpina Infiltrazione sotterranea + piogge Anidriti Gesso (>60%) Fratturazione e carsificazione Scivolamento-Crollo

19 Val Canaria: crollo in massa di Ce EVENTO DEL 27 OTTOBRE 2009 L accumulo del crollo, di volumetria quantificabile in 350'000 m 3 (con blocchi di oltre 1000 m 3 ), ha ostruito completamente la Garegna giungendo in prossimità della strada e di alcuni rustici.

20 Val Canaria: crollo in massa di Ce EVENTO DEL 12 GIUGNO 2010 In seguito a precipitazioni intense e prolungate l accumulo ha provocato serra. La conseguente inondazione ha distrutto la strada e i rustici situati in prossimità del corso del riale.

21 Val Canaria: dati di monitoraggio DATI RADAR È stato effettuato un rilievo della frana di Ce il giorno prima del crollo utilizzando il radar interferometrico terrestre portatile GPRI. La carta degli spostamenti ottenuta evidenzia spostamenti significativi della scarpata: 0.6 cm in poco più di 3 ore. Fonte: Gamma Remote Sensing

22 Val Canaria: dati di monitoraggio DATI LIDAR I rilievi effettuati tramite laser-scanning terrestre hanno permesso di ricostruire i DTM pre e post-evento ad elevata risoluzione (20 cm) e di costruire le carte degli spessori in nicchia e dei depositi.

23 MIARIA: Implementazione di monitoraggio LASER + ACCELEROMETRO 2 ESTENSIMETRI MISURA DEL TRASPORTO SOLIDO SISTEMA DI COMUNICAZIONE - RETE WIRELESS INVIO DATI IN SALE DI CONTROLLO DI SECONDA GENERAZIONE

24 MIARIA: Modellazione numerica dei fenomeni MODELLAZIONE NUMERICA DEI FENOMENI (EFFETTO DOMINO) Mass Move Rottura sbarramento Mod. R.damflood (IST-SUPSI) CARTE DINAMICHE DEL RISCHIO (chiusura di 2 settimane del corridoio del gottardo 5 mil. CHF)