prof.ssa monica papini ing. davide ... - provincia di lecco · sistemi di monitoraggio che...

MIARIA MIARIA MIARIA MIARIA

SITI PILOTASITI PILOTASITI PILOTASITI PILOTA

VARENNA, 29 SETTEMBRE 2010

Prof.ssa Monica PapiniIng. Davide BrambillaIng. Fabrizio Mazza

Scenari di rischio originati da fenomeni idrogeolog ici che attivano scenari di rischio di natura tecnologica ( effetto domino)

MIARIA: ambito del progetto2

Caratteristiche degli scenari di rischio idrogeologico: insiemi spesso complessi di stati ed eventi tra lo ro concatenati modellazione caratterizzata da significative fonti d i incertezza di difficile utilizzo non tanto nelle fasi di prevision e e prevenzione quanto nella gestione delle emergenze

Necessit di individuare metodi e tecniche basati su opportuni sistemi di monitoraggio che permettano di ridurre le incertezze nella

definizione delle soglie di allerta e di allarme

MIARIA: ambito del progetto3

costruzione di sistemi e tecnologie innovative per lacquisizione di dati territoriali connessi al r ischio idrogeologico comunicazione dei dati territoriali a sale operati ve di controllo di seconda generazione generazione di scenari dinamici di rischio (mappe dinamiche di rischio)

Piano di Rischio Integrato dArea in ambienti alpini transfrontalieri caratterizzato da

dinamicit

MIARIA: obiettivi idrogeologici4

MIARIA: strategie innovative di progetto

Sistemi di monitoraggio tradizionali: numero limitato di strumentazione non sempre capaci di catturare i fenomeni con sufficie nte dettaglio spaziale letture manuali o reti cablate sale di monitoraggio tradizionali

Sviluppo di sistemi di monitoraggio nellambito di MIARIA: sensori capaci di rilevare differenti grandezze fisiche con bassi costi e bassi dispendi energetici reti dinamiche wireless distribuite sale di monitoraggio di seconda generazione

5

Sviluppo attuale PROMETEO

Fully Wireless Sensor Network Hybrid Sensor Network

Sviluppo futuro

MIARIA: strategie innovative di progetto 6

Individuazione dei processi dominanti per le aree c ampione (WP1)

Rete di monitoraggio (WP3)

Generazione scenari (WP2)

Procedure (WP6)

Ingegnerizzazione (WP7)

Sistema informatico (WP4) Modelli fenomenologici (WP5)

Disseminazione (WP8)

Management (WP9)

Definizione delle tipologie di rischio naturale e a ntropico e fattori territorialI (elementi esposti) Sintesi degli strumenti disponibili per la gestione dellemergenza (reti di monitoraggio)

Sistemi innovativi distribuiti e wireless per ilmonitoraggioRealizzazione piattaforma distribuita di monitoraggio basata su tecnologia wireless sensor networks

Progettazione di un sistema informativo per la gestione dei dati dalla fase di ricezione fino a quella di aggregazione Scenario dinamico per il piano area

Modellazione dei processi fisici e antropici che caratterizzano il territorio per confrontare levoluzione del sistema rispetto a dei valori soglia Definizione dei differenti livelli di allertamento e individuazione scenari attesi

Modelli di intervento rispetto a scenari tipo

Integrazione in piattaforma funzionale validazione soluzioni sul campo

MIARIA: articolazione del progetto7

I casi studio8

Sono stati scelti due siti pilota:

Premana : fenomeno gravitativo profondo

Torrioni di Rialba : frane di crollo

Scenari applicativi: MIARIA locale9

ATTIVITA:

modellazione dei processi fisici e antropici

analisi dellevoluzione del sistema

messa in posa di sensori ad hoc per completare le informazioni

derivanti dal sistema di monitoraggio tradizionale (laddove

presente)

integrazione dei dati con sistemi informativi territoriali

definizione di procedure per redigere piani di emergenza

Scenari applicativi: MIARIA locale10

Scenario: Fenomeno Gravitativo profondo (DGPV) connesso a morfogenesi glaciale con estesi accumuli di frana al piede del versante.

Possibili effetti di una eventuale frana:

sbarramento della Valvarrone con formazione rapida di un invaso a

monte

distruzione della Centrale elettrica dellENEL

distruzione dellimpianto di depurazione comunale

allagamento di fabbricati e di impianti industriali

Scenari applicativi: MIARIA Premana11

Modellazione dei processi fisici e antropici e anal isi dellevoluzione del sistema

Inquadramento geologico- geomorfologicoInquadramento geologico- geomorfologico

Modellazione numerica del versante per valutare lo stato tenso-deformativo e le modalit evolutive


MIARIA Premana

Ricostruzione modello fisico del versanteRicostruzione modello fisico del versante

12

Modellazione dei processi fisici e antropici e anal isi dellevoluzione del sistema

MIARIA Premana

Inquadramento geologico- geomorfologicoInquadramento geologico- geomorfologico



Ricostruzione modello fisico del versanteRicostruzione modello fisico del versante

Studio Dott.G. Savazzi 2005

13

Premana

Inquadramento geografico14

Il versante oggetto di studio si trova in sinistra idrografica del torrente Varrone, sulla sponda opposta dellabitato di Premana che non minacciato direttamente.A rischio sono invece la centrale elettrica ENEL e il nuovo distretto industriale, oltre che il territorio a valle della frana in caso di occlusione dellalveo da parte del materiale mobilizzato.

15Inquadramento geografico

Gli studi hanno confermato che la zona pi critica della DGPV si trova a tergo della centrale Enel.

Ipotesi confermata anche dalle evidenze dellevento del 2002, con spostamenti di decine di centimetri nella zona incriminata

Immagini della zona critica16

La Val Varrone si presenta con un tipico profilo trasversale composito, in cui, immaginando di raccordare i prati di Ronco con limposta di Premana , si riconosce la tipica forma glaciale ad U, sospesa rispetto al fondovalle attuale; inoltre si individua facilmente il profilo fluviale a V, a quote inferiori rispetto allantico fondovalle glaciale.

Assetto geomorfolgico17

Premana

Il versante risulta essere direttamente interessato dal sovrascorrimento Orobico , localmente materializzato da una faglia inversa, immergente verso NNW che produce lanomala sovrapposizione tettonica del basamento cristallino pre-permiano sulla pi recente copertura sedimentaria permo-triassica , di cui ne costituisce loriginario substrato.

Basamento -> Gneiss ChiariCopertura sedimentaria -> ServinoNella zona del sovrascorrimento cataclasiti e carniole fortemente tettonizzate.

Il sovrascorrimento affiora alla base del versante e la placca gneissica sovrastante giace a franapoggio dando luogo a condizioni di instabilit.Legenda essenziale:

MM = zona del M. Muggio; 3=Linea della Valgrande Val Larga; 5=Linea Orobica;a=Basamento Cristallino (Gneiss di Morbegno: croci oblique; Gneiss Chiari: rigato verticale);c=Anticlinale Orobica e relativa copertura sedimentaria permo-triassica

Inquadramento geologico e tettonico18

Dalla panoramica del versante possibile riconoscere dei sistemi di faglie.

Inquadramento geologico-strutturale19

Inquadramento geologico-strutturale 20

Faglie con direzione N-S spaziatura variabile tra 100 e 300 m, immersione sia ad E che ad W, inclinazione mediamente elevata (70). Faglie a direzione ENE-WSW con spaziatura pielevata, circa 500 m ed inclinazione altrettanto elevata (70-75).

Assetto geologico-geomorfologico 21

Su territorio si nota la presenza di estesi e potenti accumuli di frana al piede del versante sovrastante la localitGrumello di Ronco, adagiati sui depositi glaciali dei prati di Ronco. Inoltre sono presenti diffusi fenomeni di rock flow

1. La presenza del sovrascorrimento e della fascia tettonizzata innesca una deformazione gravitativa profonda di versante (DGPV)

2. La DGPV da imputare al contrasto di rigidezza tra la successione sedimentaria e gli gneiss sia per la dissoluzione chimica dei gessi presenti nella carniola

3. Lassetto geologico delinea una circolazione idrica sotterranea costituita da due circuiti idrogeologici: il primo negli gneiss con circolazione rapida e direttamente alimentata dalle acque meteoriche, il secondo piprofondo e lento che porta a dissoluzione progressiva dei gessi

4. La presenza di due sistemi di faglie con direzioni ortogonali consente lo svincolo di ampie di porzioni di versante con movimenti differenziali tra blocchi

5. La DGPV si attivata anche a causa dello scalzamento al piede post-glaciale ad opera del Torrente Varrone

Instabilit del versante: Deformazione gravitativa profonda (DGPV)

22

sul ciglio dei prati di Ronco lo spessore dei depositi glaciali di copertura pari a circa 22 metri. Al di sotto, fino alla profondit raggiunta, pari a 90 metri dal p.c., stata attraversata la formazione degli Gneiss Chiari

Centrale Enel

Sondaggio

Sul corpo frana stato effettuato un foro con carotaggio continuo fino alla profondit di 90 metri.Questo ha permesso di dimostrare:

Indagini del sottosuolo nella zona critica23

il sovrascorrimento orobico, come prevedibile attraverso valutazioni geometriche eseguibili sulla base del rilevamento geologico, situato localmente a profondit maggiori di 90 metri, risultando situato verosimilmente a profondit di 100 110 m

Sovrascorrimento Orobico, evidenziato dal contatto tra Gneiss chiari e Carniole divisi da uno strato fortemente cataclasato definito Melange tettonico.

Indagini del sottosuolo nella zona critica II24

localmente gli Gneiss Chiari sono caratterizzati da valori di RQD estremamente bassi (valore medio pari a 33,60% contro il 70%-80% di un ammasso sano).

Carotaggio alla profondit di 57,6 m, in corrispondenza di una frattura

Indagini del sottosuolo nella zona critica III25

il grado di permeabilit del substrato gneissico singolarmente maggiore di quello dei depositi glaciali di copertura

Andamento della permeabilit in funzione della profondit

Indagini del sottosuolo nella zona critica IV26

Si tratta di un versante interessato da DGPV antica, pleistocenica, riattivata nella sua porzione pi orientale. La causa dellinnesco di movimenti da ricercarsi nello scalzamento al piede seguito allincisione e allapprofondimento vallivo olocenico post-glaciale. Le faglie determinano una placca di gneiss chiari in lento e discontinuo scivolamento verso il fondovalle. I movimenti sembrano avvenire per scatti successivi in concomitanza di eventi pluviometrici eccezionali (novembre 2002).

Volumi in gioco stimati nello studio: 70.000 mc evento probabile70.000 + 115.000 mc minore probabilit650.000 mc estremamente improbabile

Ricostruzione modello fisico del versante27



Da Maggio 2003 operativo presso la ComunitMontana Valsassina Val Varrone Val dEsino e Riviera un ufficio di monitoraggio geologico

Lintera provincia dotata di un archivio di dati radar per unanalisi del tipo Permanent Scatterers

R1 R2 = R1

1 acquisizione 2 acquisizione

r

T0 T0+ttempo tempo

35 (o pi) giorni

r

Interferometria

= 5.66 cm

R1

R2Disturbi

atmosferici

Variazioneriflettivit

PS Caposaldostabile

PS

LOSLine of Sight

Baseline

Strumenti di monitoraggio disponibili30

Ulteriori indagini I 31

Indagini geofisiche per individuare le disconitnuit da inserire nel modello fisico

Sismica a rifrazione

Geofoni verticali

Geofoni orizzontali

Ulteriori indagini II 32

Ground Penetrating Radar

Il GPR permette di ricercare discontinuitsuperficiali e migliorare le nostre conoscenze geometriche per il modello fisico.

Modello geometrico fisico 33

Passaggi per la ricostruzione della geometria del versante.Inserimento discontinuit, creazione blocchi da curve di livello, assegnazione propriet.

Ad oggi si ricostruito il modello fisico del versante

Modellazione numerica del versante per valutare lo stato tenso- deformativo e le modalit evolutive

3DEC/FLAC3D

Premana34

35

Loc. Rialba

Scenari applicativi: il caso dei Torrioni di Rialba

Torrioni di rialba_stato di fatto

Scenari applicativi: il caso dei Torrioni di Rialba36

Torrioni di Rialba

Progetto CARG - Carta geologicaSezione B4d3

I torrioni di Rialba: stato delle conoscenze37

Torrioni di Rialba


Torrioni di Rialba

Carta geologica dItalia


Torrioni di Rialba

40

Volumi rocciosi :

V1 - VOLUME COMPRESO TRA LE FESSURE F2 - F1: larghezza circa 30 m, profondit circa 20 m ed altezza circa 80 m, per un volume approssimativo di circa 48.000 m3;


V3 - VOLUME COMPRESO TRA LE FESSURE F4-F3: larghezza circa 25 m, profondit circa 40 m ed altezza circa 100 m, per un volume approssimativo di circa 100.000 m3;

V4 - VOLUME SEPARATO DALLA FESSURA F4: larghezza circa 25 m, profondit circa 20 m ed altezza circa 100 m, per un volume approssimativo di circa 50.000 m3.

I torrioni di Rialba: stato delle conoscenze

41

Legenda

principali fratture beanti

limite inferiore substrato roccioso

emergenze sorgentizie

riparo sotto roccia

Volumi rocciosi :



V3 - VOLUME COMPRESO TRA LE FESSURE F4-F3: larghezza circa 25 m, profondit circa 40 m ed altezza circa 100 m, per un volume approssimativo di circa 100.000 m3;

V4 - VOLUME SEPARATO DALLA FESSURA F4: larghezza circa 25 m, profondit circa 20 m ed altezza circa 100 m, per un volume approssimativo di circa 50.000 m3.


Carta geologica dItalia


Torrioni di Rialba

Affioramento dello strato di argillite (San Giovanni Bianco) nel riparo sotto roccia

I Torrioni di Rialba sono costituiti da rocce sedimentarie, in particolare da conglomerato calcareo (materiale eterogeneo con una vasta gamma di clasti con dimensioni superiori a 2 mm), di colore grigio-bianco in patina e grigio chiaro in frattura, a stratificazione quasi indistinta, generalmente fratturato, appartenente alla formazione del Conglomerato di Rialba (come indicato nella carta geologica). Tale Conglomerato in contatto tettonico con la formazione di San Giovanni Bianco.

Breccia di frizione allinterfaccia tettonica tra due formazioni

Materiale costituente la volta dellaggrottamento

Aggrottamento basale

43

Scavernamento frontale


Per capire se ci sia la possibilit di crollo di uno o pi torrioni necessario quindi approfondire la natura, ma soprattutto la giacitura, del contatto tettonico tra il Conglomerato di Rialba e la formazione di San Giovanni Bianco.

San Giovanni Bianco Potenza? Giacitura!?!

Rilievo geologico Indagini geofisiche Indagini geotecniche

Si pu ipotizzare che il sistema di fratture che interessa il complesso dei Torrioni di Rialba sia stato generato dal detensionamento successivo allo scioglimento glaciale.

?

Indagini in fase di realizzazione44

Sorgente: buffalo gun

Obiettivo: identificazione dei limiti tettonici e stratigrafici, con particolare attenzione per la giacitura del contatto tettonicotra Conglomerato di Rialba e Formazione di san Giovanni Bianco.

Le informazioni della sezione geologica verranno combinate con risultati di misure di laboratorio della velocit delle onde elastiche nei materiali presenti nel sito dinteresse.Sar cos possibile ricostruire un modello di velocit delle onde elastiche nel sottosuolo, che dovrebbe permettere di individuare il contatto tettonico.Sezione geologica (ricavata da carta geologica 1:10000,

lidar 1:1000, e indagini sul campo)

Sorgenti

Gruppi di ricevitori

?

?

Rilievo geofisico: tomografia sismica45

Nodo 1

Estensimetro

Inclinometro

E in corso di realizzazione/progettazione di un sistema di monitoraggiocostituito da:

- 3 inclinometri

- 3 estensimetri a filo

- 3 sensori termici- 1 pluviometro

Monitoraggio46

Unevoluzione del movimento franoso nella localit Rialba andrebbe ad interessare direttamente:

la viabilit stradale SS 36

la linea ferroviaria FFS 181

la condotta forzata di adduzione della centrale elettrica

la linea elettrica

Siti a rischio47

Attivit future48

Torrioni di Rialba

Individuazione della geometria del contatto tra Conglomerato di Rialba e Formazione di San Giovanni Bianco

Modellazione numerica volta alla valutazione dello stato tenso-deformativo del complesso dei torrioni in relazione alle possibili cause di innesco del ribaltamento

Premana

Calibrazione dei parametri meccanici del modello fisico, determinazione possibili cinematismi e entit dei movimenti.

Determinazione fattori scatenanti e individuazione soglie di innesco , ripristino del sistema di monitoraggio . Integrazione modello fisico con dati meteo e provenienti dalla strumentazione.

prof.ssa monica papini ing. davide ... - provincia di lecco · sistemi di monitoraggio che...

Documents