Analisi della risposta di corpi di frana a fattori perturbanti di tipo idrogeologico per mezzo di dati di monitoraggio ad alta frequenza

La disponibilità di dati di monitoraggio ad alta frequenza ha aperto nuove prospettive nell’ambito dello studio e della comprensione delle dinamiche che governano la rosposta di corpi di frana alle forzanti meteo-idrogeologiche. L’analisi della relazioni esistenti tra input meteo-idrogeologico e spostamenti registrati in corpi di frana tramite dati di monitoraggio ad alta frequenza è il tema di questo Dottorato di Ricerca. L’obiettivo finale è quello di sfruttare l'informazione contenuta in dati di monitoraggio ad alta frequenza nell'ottica della gestione del rischio e l'allertamento basati su sistemi di monitoraggio. Tale scopo è stato raggiunto in tre siti di monitoraggio tramite lo sviluppo di analisi riproducibili basate sull'applicazione di metodi statistici quali la Funzione di Cross-Correlation (CCF), l'Analisi delle Componenti Principali (PCA) e le Receiver Operative Curves (ROC). Questi metodi, usualmente utilizzati in altre branche scientifiche, sono stati applicati a serie di monitoraggio di parametri meteo-idrologici e degli spostamenti registrate usando stazioni meteo, piezometri e strumenti topografici (GPS, Stazioni Totali Automatizzate ed Estensimetri a fondo foro), permettendo di sfruttare nell'ambito della geologia applicata le informazioni contenute in queste serie di monitoraggio. I casi studio analizzati consistono in frane di medie e grandi dimensioni (scivolamenti e colate in terra e scivolamenti in roccia) per le quali sono disponibili dati di monitoraggioche ricoprono più di un ciclo stagionale. Nello specifico si tratta delle frane di Col Piagneto (Appennino Reggiano, Italia), di Corvara in Val Badia (Dolomiti, Italia) e di Vallcebre (Pirenei, Spagna). Nell'ambito del caso studio di Col Piagneto le curve ROC sono state usate per determinare e qualificare le precipitazioni (in termini di durata e relativa quantità cumulata) responsabili per il superamento di determinate soglie critiche di velocità o accelerazione nel corpo di frana. La serie storica giornaliera degli spostamenti è stata acquisita da un Staziome Totale Automatizzata operativa per 4 anni nel sito mentre le precipitazioni sono state registrate da una vicina stazione meteo. Le soglie utilizzate corrispondono a tassi di spostamento limite che possono portare al collasso della parte frontale della frana con l'innesco di scivolamenti in detrito, come accaduto nel 1972 con il danneggiamento della sottostante stada statale. I risultati rappresentano un dato utile per la definizione di sistemi di allertamento. Per la frana di Vallcebre l'analisi di CCF è stata applicata sul record pluviometrico, gli spostamenti e le variazioni di piezometria registrati a cadenza oraria in tre punti della frana. Gli spostamenti sono stati misurati con estensimetri a fondo foro. I risultati evidenziano i tempi di latenza tra le variabili permettendo una migliore comprensione dei meccanismi responsabili per le riattivazioni della frana. Il mutuo effetto dell'erosione al piede del torrente Vallcebre e della variazione della superficie di falda in relazione alle precipitazioni è stato dimostrato. Nel caso della frana di Corvara in Badia il metodo delle PCA applicato a serie temporali di spostamenti ottenute da misure GPS fatte ogni 15 giorni ha permesso di valutare l'effetto destabilizzante delle precipitazioni (neve e pioggia) sul corpo di frana a scala stagionale usando 1a componente principale. Inoltre l'effetto di specifici periodi caratterizzati da condizioni meteo avversee viene evidenziato dalla 2a componente principale. Nel complesso la ricerca svolta dimostra quindi come l'analisi statistica di dati di monitoraggio ad alta frequenza di frane permetta una migliore comprensione dei meccanismi che determinano variazioni dei loro tassi di movimento.