Quindici anni di progressi nell analisi, monitoraggio e gestione dei rischi territoriali

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1 18^ Mostra Internazionale delle Tecnologie ed attrezzature per la Ricerca, Estrazione e Trasporto dei Fluidi sotterranei Piacenza Expo, Piacenza, 8 ottobre 2010 Quindici anni di progressi nell analisi, monitoraggio e gestione dei rischi territoriali LEONARDO CASCINI Università degli Studi di Salerno

2 Alcuni fenomeni alla base dei rischi territoriali Terremoti Eruzioni vulcaniche Alluvioni L Aquila (Italia, 2009) Firenze (Italia), 1966 Frane Vesuvio (Italia, 1944) Subsidenza Giampilieri (ME, Italia), 2009 Emilia Romagna (1973/ ) 1999)

3 La rilevanza del rischio da frana in Italia Frana di Merano (BZ), 12 aprile 2010 Frana di Maierato (VV), 16 febbraio 2010 ( (

4 La rilevanza del rischio da frana in Italia da Nadim (2007)

5 Un esempio di conoscenze negli anni 60 La tragedia del Vajont (ottobre 1963) Vajont Incrementi di spostamento registrati nei mesi precedenti l accadimento l della frana del Monte Toc (Hutchinson( Hutchinson,, 2001).

6 L evento del 1998: uno spartiacque nel progresso delle conoscenze

7 Esempi di conseguenze degli eventi occorsi nel maggio 1998

8 La gestione scientifica dell emergenza emergenza del maggio 1998 Vista del versante del Pizzo d Alvano incombente sull abitato di Sarno (SA) immediatamente dopo gli eventi di colata rapida di fango del maggio Attività richieste all Unit Unità Operativa 2.38 (Cascini, 2005).

9 La gestione scientifica dell emergenza emergenza idrogeologica del maggio 1998 Perimetrazione delle aree a rischio residuo da colate rapide di fango (Cascini,, 2005) Livelli di allerta e procedure adottate nei Comuni coinvolti dagli eventi del maggio 1998.

10 I Piani Straordinari (D.L. 180/98, L. 267/98, D.P.C.M. 9/98, L. 226/99) A1 A1.2 A2.1 Segnalazioni di Enti vari sui dissesti A2.2 Pericolo incombente Rilievi da foto aeree A2 Carta inventario fenomeni franosi Elementi di geologia e geomorfologia A2.3 Ambiti morfologici A3.1 Valutazioni dalla letteratura A3 Carta degli scenari delle massime velocità attese I R Carta del Rischio da Frana molto elevato in base al D.L. 180/98 b) B2.2 H B2 V B2.3 Dati sui danni segnalati dai Comuni Carta della vulnerabilità segnalata per il tessuto urbano, infrastrutturale Dati sui danni desunti dalle relazioni del Dip. Protezione Civile I = intensità H = pericolosità V = vulnerabilità D = danno potenziale R = rischio B1 Carta degli insediamenti urbani e delle infrastrutture D a) c) Un esempio di zonazione del rischio da frana molto elevato nella Regione Campania: a) schema metodologico adottato; b) areale sede delle coltri piroclastiche; ; c) zonazione del rischio.

11 Esempi di eventi occorsi all interno delle aree perimetrate Localizzazione di fenomeni franosi di primo distacco occorsi a Cervinara C (AV) nel dicembre La carta inventario dei fenomeni franosi è stata redatta dall Autorit Autorità di Bacino Nazionale Liri-Garigliano e Volturno.

12 Esempi di eventi occorsi all interno delle aree perimetrate Localizzazione della colata detritica occorsa a Celle di Bulgheria (SA) il La carta inventario dei fenomeni franosi è stata redatta dal C.U.G.RI per conto dell Autorit Autorità di Bacino Regionale Sinistra Sele.

13 Il caso di studio di Airola (BN) Progressi delle conoscenze a scala di versante 60 Dati geologici Q p Valutazione delle aree d innesco (TRIGRS UNSAT) Valutazione della distanza di propagazione (FLO-2D) Q [m 3 /s] t p t [min]

14 Il caso di studio di Airola (BN) Progressi delle conoscenze a scala di versante Dati geologici Riperimetrazione delle aree a rischio PsAI-Rf a scala 1:25.000

15 Esempio di perimetrazione nell ambito dei PsAI-Rf Studi Esistenti Cataloghi Lettura foto aeree Sopralluoghi Analisi geologica del Aggiornamento carta territorio e analisi Morfoevolutiva dei versanti inventario dei Fenomeni Franosi TAV. 1 Carta degli elementi sui Fenomeni di Dissesto forniti dagli Enti territoriali NO Verifica Ricerche storiche Avvio studi Geotecnici SI TAV. 3 Carta Geomorfologica Evidenze Morfologiche di Frane Indicatori Morfologici Caratterizzazione dei fenomeni franosi e Indicatori di Attività e di tendenza evolutiva TAV. 5 Carta Inventario dei Fenomeni Franosi TAV. 4 Carta dei Depositi di Copertura Massima Intensità attesa della franosità reale e potenziale TAV. 2 Carta Geologico-Strutturale Indicatori Geologici- Strutturali Ambiti geomorfologici 0Analisi del tessuto 67.5% urbano ed Studi esistenti Sopralluoghi TAV. 12 infrastrutturale Carta degli Scenari di Franosità in funzione della massima intensità attesa Carta delle aree innondabili da colate Modello Idraulico rapide di fango sulla base di modelli idraulici semplificati PIANI & PROGRAM M I TAV. 13 Carta degli scenari di Rischio TAV. 11 TAV. 7 TAV. 6 Segnalazioni Carta dei Carta dei Carta del degli enti Danni segnalati dagli Vincoli Ambientali Vincolo Idrogeologico Enti Territoriali e Culturali e Parchi Nazionali e Regionali Vulnerabilità NO SI Verifica del tessuto urbano e Sitap del Ministero Segnalazioni Studi dell' Analisi dei dati Elaborazione infrastrutturale BBCC e Studi dei del Corpo Autorità di rilevati e ipertestuale e Piani Paesistici forestale Bacino TAV. 10 attribuzione successiva dell'entità del archiviazione Carta del Danno dei dati Danno Rilevato e delle strutture ed infras trutture molto Definizione Rilievi di convenzionale vulnerabili Campagna dell'entità del Danno TAV. 9 TAV. 8 Carta dei detrattori Lettura Carta della ambientali foto aeree zonazione degli e delle Insediamenti urbani infrastrutture Streetnet Aggiornamento del Analisi Rac c ol ta Dati (della soc. Risorse tessuto urbano Strumenti Presso Enti ISTAT Ambientali) mediante ortofoto Urbanistici AIMA Min.Ambiente Comunali Diagramma metodologico per l individuazione l degli scenari di rischio (Autorità di Bacino Nazionale dei fiumi Liri-Garigliano Rischio ( e Volturno ) e Volturno Liri-Garigliano 18.1% 0.9% 13.5% del 20sBacino 40KilometerBacino del Volturno attive quiescenti creep dgpv Distribuzione delle frane a cinematica lenta nel territorio dell AdB LGV. Particolare della Carta degli Scenari di Rischio (Montecalvo Irpino,, Avellino)

16 Ulteriori progressi delle conoscenze a scala territoriale Eventi occorsi prima del XIX secolo Opere letterarie; Archivi parrocchiali ( Registro( dei morti ) Eventi occorsi nel XIX secolo Documenti conservati presso: L archivio di Stato di Salerno (Intendenza del Regno delle Due Sicilie,, Sezione Opere Pubbliche); Prefettura di Gabinetto; Fondo Protocolli Notarili; Manoscritti di famiglia Eventi occorsi nel XX secolo Letteratura storica Documenti conservati presso il Genio Civile e negli Uffici Tecnici Comunali; Progetto AVI Estensione del catalogo Numero di dati Dati selezionati (eventi con vittime) Estensione del catalogo Dataset disponibile Dal 5 secolo al dal 1640 al 2006 Areale della Regione Campania in cui sono presenti coperture di origine piroclastica. Studi possibili laddove sono disponibili fonti documentarie attendibili sugli eventi occorsi in passato Numero di dati 293

17 Societal risk 1.0E+01 Risultati di analisi storiche Hong Kong ( ) 1.0E+00 Japan ( ) China ( ) 1.0E-01 Italy ( ) F 1.0E-02 Campania Region ( ) 1.0E E-04 Norway ( ) Colombia ( ) Canada ( ) Nepal ( ) 1.0E N b) 1.0E E-01 rollover Campania Region Context A1 Context A2 Context B Context C a) F 1.0E-02 a) Zonazione dell areale della Regione Campania in cui sono presenti coperture di origine piroclastica; b) curve F-N F N della Regione Campania, dell Italia, di Paesi europei ed extra-europei; europei; c) curve F-N F relative a contesti geo-ambientali omogenei della Regione Campania. rollover 1.0E E N (modificate da Cascini et al. 2008) c)

18 Risultato finale al quale tendere: QRA (Fell et al., 2005; 2008)

19 I Soggetti potenzialmente interessati al progresso delle conoscenze - Enti territorialmente competenti (Stato, Regioni, Province, Autorità di Bacino) - Agenzie per la Protezione dell Ambiente - Imprese di costruzioni (edili, geotecniche, )) e di opere infrastrutturali (viarie, idrauliche, ) - Professionisti operanti nel settore

20 Ambiti nei quali applicare le conoscenze disponibili - Gestione della risorsa suolo (PUC, PTCP) - Politiche ambientali - Interventi di mitigazione del rischio (strutturali e/o non strutturali) - Monitoraggio

21 Esempio di monitoraggio classico Contesto potenzialmente sede di fenomeni distruttivi 60 km 2 Pluviometro 1000 Pe [mm] upper envelope of rainfall that failed to trigger debris flows lower envelope of rainfall that triggered debris flows 100 r.e.f.d. - Sarno Raingauge r.e.f.d. - Lauro Raingauge Recorded Slope Failures Soglie pluviometriche (Rossi et al., 1998)

22 Esempio di monitoraggio innovativo Contesto potenzialmente sede di fenomeni distruttivi 60 km 2 Tensiometri Jetfill (profondità: : 1,5 m 4,0 m) Siti investigati Tensiometri Quick-Draw (profondità: : 0,2 m 1,6 m)

23 Esempio di monitoraggio innovativo Coperture piroclastiche Substrato carbonatico Confronto tra le medie mensili dei valori di suzione misurati a profondità inferiori a 1 m e la media mobile della pioggia giornaliera computata su due e su tre mesi (Cascini e Sorbino, 2003).

24 I rilievi satellitari nel monitoraggio degli spostamenti Interferometria Differenziale SAR (DInSAR) baseline φ 1 φ 2 Sensori: ERS1, ERS2, ENVISAT. Passaggi: ogni 35 giorni. Linea di vista LOS: 23. Razionale: individuare zone affette da deformazione e seguirne l evoluzione l temporale mediante la generazione di interferogrammi differenziali.

25 Il contributo dei dati DInSAR alla zonazione dei fenomeni franosi Importanza della scala di analisi (Cascini et al.,2010) Individuazione di porzioni di frana con differenti velocità A-A C-C B-B E-E D-D (Cascini et al.,2010)

26 Le tecniche DInSAR: una realtà nella analisi dei fenomeni di subsidenza Foce Volturno Pista aeroporto di Grazzanise Vulcano Buono Campi Flegrei Vesuvio Vomero (Na) Bradisisma Scavi in sotterraneo

27 Il caso di studio di Sarno (SA) La Piana Campana con indicazione dell area di studio Ubicazione delle aree interessate dai dissesti Cascini e Di Maio,, 1994

28 Il caso di studio di Sarno (SA) Confronto tra mappe di cedimenti cumulati ottenuti con: a) misure e topografiche (luglio 1992-ottobre 1993); b) dati DInSAR (giugno novembre 1993) Cascini et al., 2006

29 Il caso di studio di Sarno (SA) Analisi di dati DInSAR ad alta risoluzione alla scala del singolo edificio settlement (cm) settlement (cm) Chiesa Municipio Longitudinal Profile distance (m) Longitudinal Profile distance (m) Transverse Profile 1 08/06/ /12/ /04/ /10/2004 church border 08/06/ /12/ /04/ /10/2004 church border Dal rilievo dei danni agli edifici si era concluso che i danni registrati alla Chiesa erano stati causati dal terremoto del 1980 (Nigro( Nigro,, 1992). (Cascini et al.,2007) settlements (cm) settlements (cm) distance (m) Transverse Profile distance (m) 08/06/ /12/ /04/ /10/ /12/ /04/ /10/ /06/1992

30 Il caso di studio di Sarno (SA) Chiesa Municipio cedimenti (cm) distanza misurata lungo la facciata principale [m] 20/12/ /04/ /10/2004 Andamento dei cedimenti cumulati di punti disposti lungo una sezione longitudinale del Municipio e della Chiesa. Distribuzione spaziale dei pixel DInSAR ad alta risoluzione in corrispondenza c del Municipio e della Chiesa contigua. distanza misurata lungo la facciata principale [m] Definizione di rotazione relativa massima (Burland e Wroth,, 1974) Rotazione relativa, β Chiesa Municipio Rotazioni relative calcolate per un profilo longitudinale parallelo alla facciata dell edificio. edificio. I dati sono relativi ai cedimenti calcolati dall 8 giugno 1992 al 7 ottobre β max 1/588 < 1/500

31 Il caso di studio di Rovigo Chiesa della Rotonda Mappa dei punti DInSAR (Jurina et al, 2003) L impiego delle tecnologie satellitari PS-DInSAR ha fornito, sette anni dopo il verificarsi dei danni, elementi quantitativi decisivi per il riconoscimento delle cause dei dissesti strutturali riscontrati nel centro storico di Rovigo. L accuratezza L dei rilievi puntuali di cedimento, dimostrata sperimentalmente, e la disponibilità di un archivio storico di informazioni risalente al 1992 hanno avvalorato ed integrato le considerazioni tecniche degli esperti interpellati, basate sulla morfologia dei danni, consentendone la attribuzione alle opere di scavo del parcheggio sotterraneo. Assieme a considerazioni di tipo meccanico e geotecnico, pertanto, le misure satellitari utilizzate nella perizia di parte sono state fondamentali e riconosciute come probanti nel dispositivo della sentenza, favorevole ai danneggiati, emesso nel giugno 2002 dal Tribunale di Rovigo.

32 Il Progetto Terrafirma Terrafirma ( ): 2012): insieme di servizi che l Agenzia l Spaziale Europea (ESA) fornisce nell ambito del Global Monitoring for Environment and Security Program (GMES) dell UE; -promuove l impiego l di dati DInSAR per l analisi l di spostamenti della superficie topografica associati a: - subsidenze; -frane; -movimenti tettonici; -erosione costiera; -strutture/infrastrutture, -etc.

33 Ulteriori prospettive: dati DInSAR ad altissima risoluzione Ricostruzione 3D di spostamenti di edifici in aree densamente urbanizzate u (Crosetto et al., 2009)

34 Conclusioni Attualmente si applica non più del 10% delle conoscenze disponibili in ambito scientifico. Come trasformare le conoscenze scientifiche in applicazioni tecniche? Un argomento di discussione comune