Monitoraggio dei processi idroerosivi con impiego di rilievi ad alta risoluzione

Nella presente tesi sono stati analizzati, mediante rilievi topografici ad altissima risoluzione, i cambiamenti morfologici avvenuti, nel corso di tre anni, in un piccolo bacino alpino nel quale eventi meteorici di forte intensità provocano frequentemente l’innesco di colate detritiche. Lo studio ha anche riguardato i metodi di rilievo e di elaborazione dei dati raccolti, nell’ottica dell’affinamento delle tecniche di analisi ad alta risoluzione della morfologia. Lo studio è stato condotto sul bacino del Torrente Moscardo (Alpi Carniche), particolarmente esposto ai fenomeni idroerosivi e, nello specifico, alle colate detritiche. Concettualmente il lavoro è stato suddiviso in tre parti: monitoraggio degli eventi, rilievi ed elaborazioni TLS, rilievi ed elaborazioni fotogrammetrici terrestri. Queste parti, presentate distintamente nella tesi, possono tuttavia considerarsi strettamente interconnesse. La prima parte dello studio ha riguardato il monitoraggio degli eventi meteorici e dei processi idroerosivi ad essi associati. Su alcune aree del bacino caratterizzate da una sensibile esposizione alle dinamiche idroerosive è stato eseguito un monitoraggio periodico, finalizzato a catturare da un punto di vista prettamente qualitativo le variazioni insorte in seguito agli eventi meteorici occorsi nel triennio 2011-2013. Le precipitazioni sono state monitorate mediante una rete di 5 pluviometri installati sul bacino e in prossimità di esso. Il monitoraggio degli eventi ha inoltre interessato il ripristino di un sistema di rilevamento idrometrografico localizzato in area di conoide, che ha permesso di registrare il passaggio di tre colate detritiche ed effettuare le stime dei relativi volumi e delle portate di picco. Le due colate registrate nel settembre 2012 possono essere annoverate tra gli eventi di maggiore entità registrate dall’inizio del monitoraggio delle colate del Torrente Moscardo intrapreso alla fine degli anni ’80 del secolo scorso. I risultati del monitoraggio condotto nel triennio sono stati confrontati con le serie storiche relative al monitoraggio effettuato sul Moscardo e su altre aree esposte a simili processi, incrementando quella preziosa base di informazione rappresentata dai rilievi in campo che è necessaria allo sviluppo, all’affinamento e alla validazione dei metodi e dei modelli geo-idrologici. I volumi stimati dagli idrogrammi delle colate sono stati confrontati con i bilanci volumetrici ottenuti dalle analisi basate sui rilievi TLS multitemporali condotti a cavallo degli eventi. Il monitoraggio periodico effettuato sulle diverse aree nel corso del triennio ha permesso una migliore comprensione delle possibili cause delle discrepanze riscontrate tra le stime ottenute dai diversi metodi di rilievo. L’analisi delle variazioni morfologiche è stata realizzata attraverso il calcolo dei DEM delle Differenze (DEM of Differences – DoD), ottenuti dal confronto tra DEM alla risoluzione di 0.2 m ottenuti da rilievi consecutivi nel tempo. I DoD rappresentano un utile strumento per analizzare le variazioni morfologiche sui versanti e sui canali sia da un punto di vista quantitativo (volumi erosi e depositati) che qualitativo (pattern di erosione e deposizione). Nell’analisi basata sui rilievi TLS è stata posta particolare attenzione agli aspetti riguardanti la registrazione delle nuvole di punti, la rimozione dell’effetto di disturbo causato dalla vegetazione e la valutazione dell’accuratezza dei DEM. È stato sviluppato un nuovo indice, in grado di quantificare l’effetto di disturbo nella qualità dei DEM causato dalla presenza relativa della vegetazione nei confronti della disponibilità di informazione riferita al terreno. Tale indice è stato utilizzato assieme ad altri due indicatori (densità di punti del rilievo TLS e pendenza) per stimare l’incertezza verticale e propagarla nei DEM in maniera spazialmente variabile. Come prima cosa è stata analizzata la correlazione di ciascun indicatore con l’errore verticale nelle aree comuni ai diversi DEM multitemporali identificate come non soggette a variazioni; successivamente è stato impiegato un metodo di spazializzazione dell’errore basato su logica fuzzy proposto da Wheaton et al. (2010), tarato sulla base dei risultati dell’analisi di correlazione tra indicatori ed errore verticale. Spazializzando l’incertezza verticale e applicando un metodo che prende in considerazione la coerenza spaziale delle unità erosive e deposizionali, è stato possibile recuperare quell’informazione relativa alle variazioni morfologiche minori che sarebbe andata prevalentemente perduta se l’incertezza verticale fosse stata considerata spazialmente uniforme. Nel lavoro di tesi è stata infine analizzata la qualità dei modelli del terreno (0.5 m di risoluzione) ottenuti da rilievi fotogrammetrici terrestri, nell’ottica di un loro utilizzo indipendente o di una loro combinazione con i modelli ottenuti da rilievi TLS. I rilievi sono stati realizzati mediante l’utilizzo di strumentazione amatoriale e secondo principi di economicità dei tempi necessari al rilievo e al processamento dei dati, al fine di realizzare un confronto con le tecniche decisamente più accurate ma anche più onerose (soprattutto in termini di costi riferiti alla strumentazione) rappresentate dai rilievi LiDAR. L’analisi è stata condotta correlando l’errore verticale (quantificato sulla base dei confronti con i modelli di riferimento, rappresentati dai DEM TLS acquisiti nel corso della medesima giornata) con diversi indicatori di incertezza verticale. Nel complesso, se da un lato l’elevata risoluzione dei modelli del terreno ha consentito di cogliere nel dettaglio le variazioni occorse, dall’altro la limitata copertura dei rilievi ha evidenziato alcuni limiti per quello che può rappresentare un monitoraggio delle variazioni geomorfologiche condotto esclusivamente con mezzi terrestri in aree caratterizzata da elevata complessità morfologica