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Contributo delle Nuove Tecnologie all'analisi e alla gestione del

Rischio idrogeologico

Dott. Geol. Niccolò Iandelli

Seminario Formazione internaFondo Sociale Europeo

Tolentini, 11 Marzo 2009

Contributo delle NTall'analisi e alla gestione del

Rischio idrogeologicoTolentini 11 Marzo 2009

N.Iandelli

AMBIENTE“geomorfologia”

UOMOattività antropica

Pericolosità geomorfologica Vulnerabilità territoriale

RISCHIO

X



N.Iandelli

Rapporto UNESCO di Varnes & IAEG 1984

Entità del danno atteso in una data area e in un certo intervallo di tempo in seguito al verificarsi di un particolare evento calamitoso

“ “

R = H x V x EEquazione del rischio

Hazard (Pericolosità) = probabilità che un fenomeno potenzialmente distruttivo si verifichi in un dato periodo di tempo ad in una data area.

Vulnerability ( Vulnerabilità) = grado di perdita prodotto su un certo elemento o gruppo di elementi espresso in scala da 0 (nessun danno) a 1 (perdita totale).

Element at risk (Elementi a rischio) = popolazione, proprietà, attività economiche, infrastrutture, beni naturali, etc... .



N.Iandelli

Rapporto UNESCO di Varnes & IAEG 1984

R = H x V x E

Rs

D

Specific Risk (Rischio specifico) = grado di perdita atteso quale conseguenza di un particolare fenomeno naturale, prodotto di HxV

Damage (Danno) = esprime l’entità potenziale delle perdite nel caso del verificarsi dell’evento temuto, con alcune ipotesi può essere definito dal prodotto V x E



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Rischi Ambientali

FraneAlluvioniErosioni costiere e mareggiateSubsidenze e sprofondamentiValangheCrisi idriche



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Esempi....

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Progetto IFFI

Annuario dei dati ambientali



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Fonte ISPRA

Frane e alluvioni rimangono tra le maggiori cause di rischio naturale in vaste porzioni

di territorio.(Annuario, Apat 2007)

Rischio idrogeologicoIndice di Franosità



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RISCHIO IDROGEOLOGICO

Processi naturali impulsivi

Processi naturali lenti

Processi antropici

Frane e alluvioniSubsidenza, desertificazione, cambiamenti climatici

Cementificazione, subsidenza antropica,

cave,etc..

Pericolosità idraulica

Pericolosità geologicaPericolosità

geomorfologica

Indica la PROBABILITA’ che un certo fenomeno di instabilitàgeomorfologica si verifichi, con una data energia, in un certopunto del territorio in un determinato intervallo di tempo



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Indica la PROBABILITA’ che un certo fenomeno di instabilitàgeomorfologica si verifichi, con una data energia, in un certopunto del territorio in un determinato intervallo di tempo

Pericolosità geomorfologica

- Dimensioni e Velocità?- Dove?- Quando?



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Il bacino idrografico è l'area topografica di raccolta delle acque che scorrono sulla superficie del suolo e che confluiscono verso un determinato corpo idrico, detto recettore o collettore. Ogni bacino idrografico è separato da quelli contigui dalla cosiddetta linea dello spartiacque. Il bacino idrografico può essere diverso dal bacino idrogeologico.

Cenni di idrogeologia

Spartiacque

Soglia



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Cenni di idrogeologia

E

D

P

I

+

+

=Precipitazione

Evapo-traspirazione = Perdite di acqua nelll'atmosfera che avvengono per evaporazione (fenomeno fisico) o per traspirazione (fenomeno biologico) L'evapotraspirazione viene calcolata sulla base di formule sperimentali basate sui valori di serie storiche del deficit (P-D).

Deflusso ipodermico = circolazione d'acqua nel terreno superficiale. Deflusso sotterraneo = corrisponde all'acqua che arriva al reticolo attraverso un deflusso all'interno del suolo

Infiltrazione = parte di precipitazione che va ad alimentare le falde acquifere.



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P

E

E

II

DDs

Dip

P=E+D+I

Il BILANCIO IDROLOGICO



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TEMPO DI RITORNOT di un evento X il numero di anni in cui il valore X è superato mediamente una sola volta.

T=1/Ps

Dove Ps è la probabilità di superamento dell'evento X = Ps = 1-P(X)

Parametro molto importante dal punto di vista dellapianificazione territoriale, ma è difficile da ottenere.



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TEMPO DI CORRIVAZIONETempo che intercorre fra la caduta dell'ultima “goccia” di precipitazione e il momento in cui questa “goccia” attraversa la sezione di chiusura. Si può calcolare con la formula di Giandotti:



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Relazione tra precipitazione e Idrogramma di piena

Qmax

Qbase



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CLASSE EFFETTI MISURE

P4 Perdita di vite umane, gravi danni a edifici e infrastrutture, attività economiche, patrimonio ambientale

Demolizioni senza ricostruzioniManutenzione straordinariaOpere sistemazione frane

P3 Problemi di incolumità delle personeDanni a edifici e al patrimonio ambientaleInterruzione attività economiche

Ristrutturazione edilizia senza aumento vol/supManutenzione ordinaria

P2 Danni minori agli edifici, danni sociali, danni economici Completamento previsioni urbanistiche previa compatibilità idrogeologica. Esclusa espansioni urbanistiche

P1 Danni marginali Ricordarsi che tali aree sono andate sommerse. Fare le necessarie verifiche prima di utilizzare quelle aree

P3P3 P2P2 P1P1150 m

1 m

Rusconi, modificato



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Pordenone, 2002



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FATTORI DI INNESCO DEI FENOMENI FRANA

- fattori geologici: riguardanti il tipo di roccia che costituisce l’area di interesse

- fattori idrogeologici: quali la permeabilità delle formazioni rocciose che condiziona il tipo di circolazione idrica superficiale e sotterranea

- fattori morfologici: le pendenze dei versanti dell’area di interesse che rivestono particolare importanza, poiché la forza che permette il movimento della frana è quella di gravità.

- fattori strutturali: quali la presenza o meno di fratture o faglie, superfici di stratificazione, scistosità (orientazione degli strati di roccia dovuta all’effetto della pressione esercitata) e quant’altro possa costituire una superficie di debolezza del deposito.

- fattori climatici e vegetazionali: che svolgono un ruolo determinante nell’innesco dei fenomeni franosi, soprattutto nei climi dove si alterano lunghe stagioni secche a periodi di intensa e/o prolungata piovosità.

- fattori antropici: ovvero legati all’azione dell’uomo che per le loro esigenze, impongono interventi in tempi estremamente brevi, provocando alterazioni improvvise delle situazioni naturali raggiunte in tempi molto lunghi.

“Movimento di una massa di roccia, terra o detrito lungo un versante” CRUDEN, 1991



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A B

CD

E

A – Crolli e ribaltamentiB – ScivolamentiC – Scivolamenti rotazionaliD – Coni detriticiE – Colate

FORZE STABILIZZANTIFORZE DE-

STABILIZZANTI

< 1

Morfologia Litologia

Energia del rilievoH

2O

Qualità



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B – Scivolamenti

Vajont Volume: 270×106 m3

Durata: 15 - 30 sVelocità: 70 - 110 km/hVittime: 1917



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E – Colate

153 morti

E

SARNO 5 maggio 1998



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GPS Lidar PSInSAR RETI di SENSORI

MODELLAZIONE MONITORAGGIO MITIGAZIONE PIANIFICAZIONE



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Global Positioning System

X,Y,Z

In orbita vi sono un minimo 24 satelliti per la trasmissione di dati GPS, più 3 di scorta. Da un punto del globo terrestre il ricevitore riesce 12 satelliti. La loro quota è di 20 200 km

Ciascun satellite emette sulle frequenze di 1,2 e 1,5 GHz derivate da un unico oscillatore ad alta stabilità. Su queste frequenze portanti viene modulato il messaggio di navigazione contenente effemeride, almanacco e stato della costellazione, tempo GPS e parametri di correzione ionosferica.



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LiDAR (Light Detection and Ranging ) = tecnica di telerilevamento che permette di determinare la distanza di un oggetto o di una superficie utilizzando un impulso laser.

LiDAR

Nuvola di punti



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PSinSAR

La tecnica dei Permanent Scatterers (Polimi PS TecniqueTM – PSInSARTM) è stata sviluppata e brevettata dal Politecnico di Milano. La tecnica si serve di dati acquisiti da sistemi di tipo SAR(Synthetic Aperture Radar); le microonde, impiegate da tali sistemi, possono essere utilizzate anche di notte,hanno buona penetrazione attraverso la copertura nuvolosa (quindi sono utilizzabili indipendentemente dalle condizioni meteorologiche), e consentono, grazie ad elaborazioni interferometriche, misurazioni delle variazioni nelle distanze tra sensore e bersaglio. La tecnica PSInSARTM rappresenta un efficace strumento per il monitoraggio dei movimenti di alcuni punti presenti sulla superficie terrestre, caratterizzati da peculiarità proprie adeguate e da condizioni al contorno particolari, e si basa sull’impiego di serie temporali di immagini radar,derivanti essenzialmente dai sistemi SAR ospitati sui satelliti ERS-1 ed ERS-2 della European Space Agency.I Permanent Scatterers (PS) sono quindi bersagli radar, tipicamente rappresentati da parti di edifici, da strutture metalliche, da porzioni di rocce esposte, le cui caratteristiche elettromagnetiche ed al contorno non variano sensibilmente nel caso di acquisizioni eseguite in tempi differenti.



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RETI DI SENSORI

Pluviometro

Idrometro ad ultrasuoni



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RETI DI SENSORI



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GIS

"il GIS é composto da una serie di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e visualizzare dati spaziali dal mondo reale. Si tratta di un sistema informatico in grado di produrre, gestire e analizzare dati spaziali associando a ciascun elemento geografico una o più descrizioni alfanumeriche. Burrough (1986)



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ESEMPI



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GOOGLE EARTH Esempio

Rischio idrogeologico-Capistrello(AQ)Rischio idraulico

Muravera_S.Vito_Villaputzu(CA)



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Maso, 2005



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Sezioni trasversaliTracciamento sezioni ogni 2 metriExport in formato vettoriale o ascii

Maso, 2005



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Integrazione dati LiDAR e MultibeamMaso, 2005

http://cirp.wes.army.mil/cirp/gallery/phpslideshow.php?directory=indianriver&currentPic=3



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“SIT per il monitoraggio morfologico degli alvei fluviali: supporto alla determinazione delle “fasce di pertinenza fluviale”

Tiziana Busà, 2008



N.Iandelli



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Rischio idrogeologico: applicazione di ArcView™ GIS per la pianificazione territoriale Paola ALLEGRA, Filomena CRISTALDI, Giorgio LOLLINO, Guido NIGRELLI -CNR – IRPI

A. VV. (2002), Risk Analisys III, Proceedings of the Third International Conference on Computer Simulation in Risk Analisys and Hazard Mitigation, Sintra, Portugal, June 19-21, Wessex Institute of Technology Press

Jensen, S.K., Domingue, J.O., Extracting topographic structure from digital elevation data for geographic information system analysis, Photogrammetry Engineering and Remote Sensing, 54,11,1593-1600, 1988.

Burrogh, P.A., Principles of Geographical Information Systems for Land Resouces Assessment. Monographs on Soil and Resources Survey, Clarendon Press, Oxford, 1986.

O’Callaghan, J.F., Mark, D.M., The extraction of drainage networks from digital elevation data, Computer Vision, Graphics and Image Processing, 28, 328-344, 1984

Olivera, F., Maidment, D.R., GIS-Based System of Hydrologic and Hydraulic Applications For Highway Engineering, Research Report 1738-6, Center of Transportation Research, University of Texas at Austin, USA, 1999.

Wise S.M., The effect of GIS interpolation errors on the use of Digital Elevation Models in geomorphology. In Landform Monitoring, Modelling and Analysis. Lane SN, Richards KS, Chandler JH (eds).Wiley: Chichester. 139-164, 1998.

Annuario Apat 2007 - www.apat.gov.it - http://annuario.apat.it

CNR – GNDCI - Considerazioni sulla valutazione del rischio di frana – Estratto da “Fenomeni Franosi e Centri Abitati”, Atti del Convegno di Bologna del 27 Maggio 1994.

http://www.apat.gov.it/

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