MIARIAMonitoraggio Idrogeologico Adattivo a Supporto del Piano di Rischio

Integrato Alpino

Modellazione numerica e monitoraggio Modellazione numerica e monitoraggio

di frane di crollo per la valutazione degli scenari di rischiodi frane di crollo per la valutazione degli scenari di rischio

nelle aree campione nell'ambito del progetto MIARIAnelle aree campione nell'ambito del progetto MIARIA

Silvio SenoChristian Ambrosi

SUPSIIstituto Scienze della Terra

ObiettiviObiettivi

MIARIA contributo svizzero

WP1. Individuazione dei processi dominanti

WP5. Modellazione dei processi fisici e antropici in Italia e Svizzera

•Val Canaria

•Modello di caduta massi

•Modello numerico di espandimento in massa

WP3. Rete di monitoraggio

Modello di caduta massi: Modello di caduta massi: torrioni di Rialbatorrioni di Rialba

� Porzione di ammasso roccioso isolato dalla frattura più a valle

fenomeni di scavernamento che aumentano la probabilità di un potenziale crollo

� La frattura, molto profonda (100 m) e larga circa 4 m alla base, isola un ‘naso’ calcareo di oltre 50’000 m3

Fon

te: S

tudi

o G

eolo

gico

Tec

nico

Lec

ches

e, 2

005

� 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.

Modello di caduta massi: Modello di caduta massi: torrioni di rialbatorrioni 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

Modello di caduta massi: Modello di caduta massi: torrioni di Rialbatorrioni di Rialba

� Input:

� Output:

• 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

• Traiettorie e punti di arresto dei massi• Istogrammi di velocità, frequenze di rotazione, altezze di volo, energie• Tabulati di dati cinematici e valori energetici.

Modello di caduta massi: Modello di caduta massi: torrioni di rialbatorrioni di rialba

V1= 13V1= 13’’000 m3000 m3

V2= 20V2= 20’’000 m3000 m3

V3= 22V3= 22’’000 m3000 m3

110 m

25 m

20 m

SEZIONE SUD-EST

scavernamentoscavernamento

Ribaltamento

Torrioni di Rialba: Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazioneipotesi di simulazione

V1= 13V1= 13’’000 m3000 m3

V2= 20V2= 20’’000 m3000 m3

V3= 22V3= 22’’000 m3000 m3

110 m

25 m

20 m

SEZIONE SUD-EST

scavernamentoscavernamento

Ribaltamento

Torrioni di Rialba: Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazioneipotesi di simulazione

Batimetria risoluzione 2m

Carta di uso del suolo DUSAF 2.1

Torrioni di Rialba: Torrioni di Rialba: ipotesi di simulazioneipotesi di simulazione

Quota

Distanza

Zona di stacco

Piani osservazione

Distanza arresto crollo passato

Zona di stacco

Piani osservazione

Distanza arresto crollo passato

Modello di espandimento in massaModello 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)

hu

Sfξ

φtan2

+′=

Modello di espandimento in massaModello 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)

�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)

spessore corpo iniziale di frana DTM risoluzione 1m

Modello di espandimento in massaModello di espandimento in massa

PRIMA ANALISI DI SENSITIVITÀ DEL MODELLO: Val Canari a (CH)

Val Canaria: Val Canaria: inquadramento geograficoinquadramento geografico

CORRIDOIO DEL SAN GOTTARDO (autostrada, strada cantonale, ferrovia)

Val Canaria: Val Canaria: inquadramento geoinquadramento geo--morfologicomorfologico

Fenomeni di dissestoFenomeni di dissesto

Val Canaria: Val Canaria: sistema di monitoraggio attualesistema di monitoraggio attuale

� MISURE GEODETICHE:

- Campagne di misura annuali

- Strumenti:

• GPS • stazione totale motorizzata

Val Canaria: Val Canaria: sistema di monitoraggio attualesistema di monitoraggio attuale

Piezometro con datalogger (1 lettura all’ora)

Piezometro manuale(lettura con freatimetro)

� MISURE DI FALDA� MISURE DI DEFLUSSO

Stazioni idrometriche posizionate a valle e a monte della Canaria

SISTEMA DI ALLARMEin caso di serra.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0.10.2

0.3

0.4

0.6

0.7

0.80.9

1.1

1.21.3

1.4

1.61.7

1.8

1.9

Def

luss

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gio

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iero

[m3/s

]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

Pre

cipi

tazi

oni g

iorn

alie

re [m

m]

2007 2008 2009

Precipitazioni giornaliere, AiroloDeflusso Canaria Presa AET

Dati stazione idrometrica AET

Val Canaria: Val Canaria: crollo in massa di Ce 27 ottobre 2009crollo in massa di Ce 27 ottobre 2009

�Anidriti con fratturazione alpina

�Infiltrazione sotterranea + piogge

�Anidriti � Gesso (>60%)

�Fratturazione e carsificazione

�Scivolamento-Crollo

Val Canaria: Val Canaria: crollo in massa di Cecrollo in massa di Ce

� EVENTO DEL 27 OTTOBRE 2009

L’accumulo del crollo, di volumetria quantificabile in 350'000 m3 (con blocchi di oltre 1000 m3), ha ostruito completamente la Garegna giungendo in prossimitàdella strada e di alcuni rustici.

Val Canaria: Val Canaria: crollo in massa di Cecrollo 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 prossimitàdel corso del riale.

Val Canaria: Val Canaria: dati di monitoraggiodati di monitoraggio

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.

� DATI RADAR

Fon

te: G

amm

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ensi

ng

Val Canaria: Val Canaria: dati di monitoraggiodati 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.

MIARIA: MIARIA: Implementazione di monitoraggioImplementazione di monitoraggio

� LASER + ACCELEROMETRO

� MISURA DEL TRASPORTO SOLIDO

� 2 ESTENSIMETRI

� SISTEMA DI COMUNICAZIONE - RETE WIRELESS

� INVIO DATI IN SALE DI CONTROLLO DI SECONDA GENERAZIONE

MIARIA: MIARIA: Modellazione numerica dei fenomeniModellazione 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)