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IL DISSESTO IDROGEOLOGICO E LE OPERE DI MITIGAZIONE

 

di Brunella Giacoia

 

LA DEFINIZIONE DI RISCHIO IDROGEOLOGICO

L’Italia è un paese soggetto ad elevato rischio per dissesti idrogeologici.  Si tratta, come definito dalla Commissione De Marchi (1970), di “quei processi che vanno dalle erosioni contenute e lente alle forme più consistenti della degradazione superficiale e sottosuperficiale dei versanti, fino alle forme imponenti e gravi delle frane”. La legge sulla difesa del suolo n.183 del 1989 definisce dissesto idrogeologico “qualsiasi disordine o situazione di squilibrio che l’acqua produce nel suolo e/o nel sottosuolo”.

Il rischio dovuto al dissesto idrogeologico fa parte dei rischi geologici dovuti a processi geodinamici che interessano la superficie terrestre causando movimenti del terreno in relazione direttamente o indirettamente con le attività antropiche. Nel rapporto UNESCO di Varnes (1984) viene definito come rischio, il valore atteso di perdite (edifici, infrastrutture, persone, beni, attività economiche) dovute a un fenomeno naturale dannoso. È valutato in costo annuo o unità perse per anno. Il rischio atteso associato ad un particolare elemento a rischio (E) e ad una data intensità (I) è:

R (I,E) = H x V x E                          di cui:

H = Pericolosità: probabilità che un fenomeno potenzialmente distruttivo di una determinata intensità si verifichi in un dato periodo di tempo e in una data area.

Per la sua valutazione è necessario sapere: dove e quando sono avvenuti i processi in passato, l’intensità degli stessi, le aree in cui potrebbero avvenire i processi futuri, la frequenza di accadimento o ricorrenza, il fenomeno atteso e la sua possibile evoluzione.

V = Vulnerabilità: grado di danni o perdite potenziali in un elemento o insieme di elementi esposti a rischio come conseguenza del verificarsi di un fenomeno di una determinata intensità.

La vulnerabilità può essere distinta in:

-          Vulnerabilità strutturale (danni su edifici e strutture e sul contenuto degli stessi): dipende da intensità e velocità del fenomeno, tipo e caratteristiche delle costruzioni, concentrazione della popolazione in determinate aree.

-          Vulnerabilità sociale (morti, dispersi, feriti, persone senza tetto, ecc…): dipende da intensità e velocità del fenomeno, densità di popolazione, vulnerabilità strutturale, tempo di preavviso, sistemi di emergenza e risposta

-          Vulnerabilità economica: danni diretti (costi di ripristino, riparazione o manutenzione di strutture, ecc…) e danni indiretti (riduzione del valore dei beni, perdite di produttività, perdite di guadagni, inquinamento).

E = Esposizione degli elementi a rischio: popolazione, proprietà, attività economiche, servizi pubblici e beni ambientali in una data area esposta a rischio che possono subire conseguenze dirette o indirette di un processo geologico in una determinata zona.

CLASSIFICAZIONE DI DISSESTI IDROGEOLOGICI

I dissesti idrogeologici si distinguono in:

-          Dissesti del suolo: sono dovuti in gran parte all’azione delle acque superficiali che si esercitano in maniera estensiva, laminare causando erosione diffusa o secondo linee preferenziali lungo i pendii provocando erosione lineare, incanalata e a solchi e rivoli

-          Alluvioni: sono causate da un aumento delle precipitazioni di maggiore intensità e breve durata, da un aumento dell’impermeabilizzazione del territorio, da un incremento delle infrastrutture viarie che costituiscono delle barriere al deflusso delle acque dai versanti e da mancate opere di pulizia degli alvei fluviali.

-          Erosione costiera: è causata in maggior misura da un’intensa antropizzazione delle coste, da una diminuzione dell’apporto di materiale solido dai fiumi dovuta a estrazioni di materiale dagli alvei; ciò causa uno squilibrio nel bilancio tra il materiale solido trasportato dai fiumi e l’azione erosiva del mare.

Gli  stessi interventi di difesa delle coste in alcuni casi possono determinare accumulo di materiale in determinate aree ed erosione in altre zone.

-          Subsidenza: causata principalmente dallo sfruttamento eccessivo delle falde acquifere, dall'estrazione di idrocarburi e dalle bonifiche idrauliche.

-          Valanghe: sono dovute in maggior misura al sovraccarico nevoso al di sopra di un pendio.

-          Fenomeni franosi: sono dovuti principalmente alla forza di gravità, ma possono essere dovuti ad un insieme di fattori predisponenti, preparatori e scatenanti.

·         Fattori predisponenti: sono quei fattori caratteristici dell’ambiente naturale come la costituzione geologica (natura e caratteristiche idrologiche dei terreni, struttura dei terreni, eventuale presenza di fratture e alterazione nell’ammasso roccioso), la configurazione topografica, le condizioni climatiche e la copertura vegetale.

·         Fattori preparatori: sono quei fattori variabili che determinano situazioni di rischio, come piovosità, variazione del livello piezometrico, processi erosivi, disboscamento e attività estrattive, abbandono di campi agricoli in aree montane e collinari, realizzazione di nuovi insediamenti e infrastrutture che causano l’appesantimento dei versanti, modifica dell’assetto morfologico, inadeguato uso del suolo, ecc..

·         Fattori scatenanti: si tratta di quei fattori improvvisi che causano la frana, come precipitazioni eccezionali, fusione di nevi o ghiacciai, rapido scalzamento di ripe fluviali o marine per piene dei corsi d’acqua e mareggiate, sovraccarichi improvvisi per caduta massi o valanghe, terremoti, fenomeni vulcanici, emungimento di acque sotterranee, apertura di cave, trincee e gallerie, scavi superficiali che alterano il profilo di equilibrio dei pendii.

 

PREVISIONE E PREVENZIONE DEI FENOMENI FRANOSI

Per poter mettere in pratica azioni di previsione e prevenzione dei fenomeni franosi è necessario essere in grado di identificare i segni precursori delle frane effettuando indagini generali e di dettaglio su aree potenzialmente instabili.

1)      Studi preliminari: revisione delle informazioni e delle cartografie esistenti (carte geomorfologiche, topografiche, geologiche, carte derivanti da progetti per la mappatura di frane, come i progetti AVI, SCAI, IFFI, PAI), interpretazione di foto aeree, immagini multispettrali e telerilevamento. Dalle immagini aeree e dai modelli digitali del terreno (DTM) o di superficie (DSM) ad alta risoluzione è possibile ricavare informazioni relative a morfologia, vegetazione, condizioni di drenaggio e lineazioni strutturali.

2)      Indagini generali: sopralluoghi, rilevamenti sui caratteri topografici, geomorfologici, litologici (proprietà fisiche e di resistenza dei materiali) e di assetto stratigrafico, strutturali per i materiali rocciosi (distribuzione e orientamento dei piani di discontinuità di fratture o sistemi di fratture), idrogeologici, vegetazione presente sui pendii e uso del suolo dell’area di studio.

3)      Identificazione dei movimenti di versante (attivi o pregressi): osservazioni sul terreno di variazioni topografiche ed evidenze geomorfologiche e idrogeologiche. Si tratta di forme erosive e di accumulo (anomalie nella pendenza dei pendii), accumuli di frana, fratture e scarpate, danni a costruzioni o strutture, tipi e caratteristiche della vegetazione, presenza di zone acquitrinose e/o emergenze idriche, deviazioni di corsi dei fiumi, depositi di masse di materiale caotico scivolate in piane alluvionali.

4)      Indagini di dettaglio: sono necessarie per conoscere in dettaglio il meccanismo di rottura di un pendio ed effettuare l'analisi di stabilità. Gli obiettivi sono i seguenti:

·         Determinare le proprietà geomeccaniche ed idrogeologiche del terreno

·         Determinare le caratteristiche del movimento, piani di rottura e velocità

Per la caratterizzazione geomeccanica e idrogeologica dei materiali si ricorre a indagini geognostiche, ossia sondaggi con installazione di piezometri (per individuare il livello della falda), pozzetti e trincee (con prove di permeabilità del terreno e di portata dell’acqua), analisi geomeccaniche dell'ammasso roccioso, prove di laboratorio (forniscono i valori dei parametri fisici e geotecnici dei materiali).

Per l'individuazione di piani di rottura e/o superfici di scivolamento di un'area in frana si effettuano indagini geofisiche in superficie e prove in fori di sondaggio, ad esempio attraverso l'istallazione di inclinometri e prove geofisiche.

Per la valutazione delle caratteristiche e della velocità di movimento di un corpo di frana vengono effettuate misure in fratture e scarpate attraverso l'installazione di estensimetri, inclinometri e caposaldi che permettono di misurare gli spostamenti relativi nel tempo di due punti all'interno di un corpo in movimento. Si fa uso spesso anche di misure elettroniche e con GPS, esame di immagini satellitari, fotografie aeree ripetute in tempi successivi per la valutazione delle evoluzioni topografiche dell'ambiente circostante la frana.

Suddette analisi sono applicabili in pendii potenzialmente instabili con scivolamenti antichi o con instabilità attive, se la velocità dei movimenti è sufficientemente lenta da permettere azioni ed esami.

 

MONITORAGGIO DEI MOVIMENTI FRANOSI

Il monitoraggio viene effettuato attraverso un controllo su:

·         Topografia: Rilievi topografici di precisione attraverso stazioni, strumentazioni GPS, capisaldi di misura e postazioni fisse per l'installazione di apparecchiature topografiche, ad esempio il laser scanner (consente il rilevamento di modelli tridimensionali degli oggetti con varie scale e risoluzioni).

·         Parametri meteorologici: attraverso stazioni meteo fisse per il controllo di pioggia, temperatura e umidità.

·         Evoluzione delle caratteristiche strutturali dei terreni o degli ammassi rocciosi coinvolti nei movimenti di frana: attraverso strumentazione geotecnica (estensimetri, fessurimetri, inclinometri).

·         Parametri idrologici e idrogeologici: controllo del livello della falda attraverso i piezometri, controllo dell’evoluzione nel tempo di eventuali emergenze idriche presenti.

Dopo l'installazione dei sistemi di monitoraggio i tecnici provvedono alla gestione dei sistemi di trasmissione dei dati e realizzano sopralluoghi periodici e sistematici per effettuare le misurazioni necessarie al controllo dei movimenti superficiali del fenomeno franoso e la manutenzione delle attrezzature. Dai dati è possibile ottenere elaborazioni statistiche, costruzioni stratigrafiche, planimetrie con spostamenti, individuazione di possibili superfici di scorrimento e del tipo di movimento franoso e della sua evoluzione nel tempo, installazione di sistemi di allarme con l'invio di segnali di allarme in caso di pericolo da frana.

 

MITIGAZIONE DEI DISSESTI IDROGEOLOGICI

OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO DA FRANA

 

Le opere di mitigazione per la gestione del rischio da frana possono essere distinte in:

·         Interventi strutturali (hanno l’obiettivo di ridurre la pericolosità):

si tratta di opere di stabilizzazione del versante attraverso riduzione della pendenza tramite posa di materiale nei punti più acclivi e scavo di materiale nelle aree di accumulo di detriti, appesantimento al piede della frana attraverso l'applicazione di massi, riduzione del peso nella parte sommitale della frana, riduzione della pendenza attraverso la gradonatura.

·         Interventi di drenaggio (hanno l'obiettivo di ridurre le pressioni interstiziali all'interno del materiale):

trattasi di opere di protezione dall'erosione superficiale con rivestimenti di materiale sintetico o biodegradabile, inerbimenti attraverso piantumazioni, interventi di regimazione delle acque superficiali attraverso canalette superficiali, fossi, dreni, trincee drenanti e delle acque profonde attraverso pozzi e gallerie drenanti.

·         Strutture di sostegno (hanno l'obiettivo di stabilizzare il corpo frana):

vengono utilizzate strutture in cemento armato, gabbionate, muri di sostegno, paratie e palificate, sistemi di ancoraggio.

·         Strutture di rinforzo interne (hanno l'obiettivo di migliorare le caratteristiche meccaniche del materiale):

ancoraggi con chiodature del terreno e/o dell'ammasso roccioso, micropali, iniezioni di miscele trattamenti chimici e termici.

·         Interventi di protezione ed eliminazione del problema: eliminazione degli elementi instabili (massi e materiale detritico), barriere e reti paramassi.

 

OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO DA ESONDAZIONE

Per poter effettuare opere di mitigazione del rischio da esondazione è necessario effettuare analisi dello stato ambientale, analisi di bacino e analisi degli interventi antropici esistenti.

·         Analisi dello stato ambientale:

inquadramento del bacino di riferimento, analisi climatica e idrologica, analisi vegetazionale e faunistica, analisi dell'uso del suolo, analisi delle pressioni antropiche e delle condizioni dell'ecosistema, studio dello stato ecologico del sistema fluviale (carico trofico in azoto e fosforo, qualità delle acque e dei sedimenti).

·         Analisi di bacino:

determinazione della portata liquida attraverso il calcolo del rapporto tra afflussi e deflussi, determinazione della portata solida, intesa come somma tra la portata di materiale al fondo (massi e sassi trascinati sul fondo del fiume dalla corrente) e la portata di materiale in sospensione (particelle di sedimenti leggeri trasportati in sospensione dalla corrente), assetto fisico dei corsi d'acqua (caratteristiche plano-altimetriche di stabilità, sezione trasversale, profilo longitudinale, profondità dell'alveo)

·         Analisi degli interventi antropici esistenti e loro effetti:

disboscamento, abbandono delle colture, utilizzo delle risorse idriche, attività estrattive in alveo, opere di urbanizzazione, invasi artificiali dighe, incisioni del suolo.

Le opere di mitigazione del rischio di Alluvione sono le seguenti:

-          Argini e modificazioni della morfologia di alveo: si tratta di opere finalizzate ad aumentare la portata in alveo.

-          Opere di bonifica, laghetti collinari, serbatoi di piena: si tratta di opere destinate alla riduzione o al controllo della portata.

-          Murature, gabbionate, palificate, terre rinforzate laterali, briglie di trattenuta, strutture di intercettazione delle acque: si tratta di opere finalizzate alla difesa dall'erosione, dalle colate di detrito e di fango e al controllo del trasporto solido.

 

OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI EROSIONE COSTIERA

Le opere di difesa di un tratto di costa possono essere realizzate attraverso interventi tipo indiretto se prevedono il controllo, la prevenzione e la gestione delle risorse del territorio e diretto nel caso in cui determinino un cambiamento del profilo di spiaggia.

Le opere di tipo diretto sono le seguenti:

·         Interventi di riduzione del moto ondoso: opere finalizzate allo smorzamento del moto ondoso incidente sul tratto di costa in erosione (barriere radenti la costa, barriere distaccate emerse, barriere distaccate sommerse)

·         interventi di intercettazione del trasporto solido con l'obiettivo di bloccare il trasporto solido longitudinale in un certo tratto di costa: sistemi di drenaggio (i sedimenti ben drenati sono più stabili poiché viene ridotta la fluidificazione), opere di difesa trasversali alla costa (pennelli)

·         Rifornimento artificiale di sabbia per bilanciare le perdite di sedimenti: ripascimenti artificiali (versamento sulla spiaggia emersa o sommersa di sabbia o di altro materiale compatibile chimicamente con quello in posto)

 

OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI SUBSIDENZA

La subsidenza è un processo molto lento che può essere accelerato da azioni antropiche. È dovuto a variazioni di tensione indotte nel terreno in seguito ad abbassamento del livello freatico, scavi minerari sotterranei, estrazioni di petrolio o gas, sfruttamento intensivo degli acquiferi, processi morfotettonici e di sedimentazione, processi di consolidamento dei terreni teneri e organici.

Le misure per contenere gli effetti della subsidenza si basano sulla prevenzione di questi fenomeni agendo sui processi che la provocano. Negli scavi sotterranei la subsidenza può essere prevenuta mediante iniezioni di materiale cementizio e trattamenti preventivi di consolidamento dei terreni.

 

Brunella Giacoia

 

 


 

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