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Dipartimento per l'Università, l'Alta
Formazione Artistica, Musicale e Coreutica e per la Ricerca Direzione Generale
per il Coordinamento e lo Sviluppo della Ricerca PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI
RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE |
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Progetto: Previsione
spazio-temporale di fenomeni franosi ad alto impatto nel quadro dei
cambiamenti del regime delle piogge |
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Work-packages |
I Work-packages |
News |
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WP1 - Project Management (Resp. UR-UNISANNIO) 1.1 Gestione finanziaria
e scientifica: prevede il coordinamento delle varie attività finalizzate
all'ottimale interazione tra i partner e l'organizzazione periodica di
riunioni di progetto per la valutazione del raggiungimento degli obiettivi
intermedi sulla base del cronoprogramma previsto. 1.2 Azioni preliminari:
servirà a stabilire i contatti preliminari con le organizzazioni e gli
individui potenzialmente interessati ai risultati del progetto (enti
territoriali, Protezione Civile) e ad analizzare le procedure di valutazione
della pericolosità da frana e di gestione del rischio attualmente utilizzate
dagli organi competenti. WP2 -
Caratterizzazione dei fenomeni franosi e definizione del modello fisico (Resp. UR-UNICH/UR-UNIFI). 2.1 Caratterizzazione
fisica dei materiali: saranno effettuate indagini di campionamento per
l'individuazione, in laboratorio, delle peculiarità intrinseche (proprietà
mineralogiche e fisiche, suscettività al rammollimento, perdita di
consistenza, proprietà meccaniche, tipologia di rottura attesa, dipendenza
dalla fase liquida). Potranno così essere
ottenuti modelli geotecnici completi che consentano una ricostruzione,
statisticamente corretta, per le successive modellazioni numeriche di
simulazione e validazione dei fenomeni. 2.2 Caratterizzazione
degli stati tensionali nella fase di pre- ed
incipiente rottura: sarà indirizzata ad individuare gli stati tensionali litostatici naturali nel momento dell'innesco.
Trattandosi di condizioni non lineari lo stato deformativo
assume grande importanza nella fase pre-rottura. Il terreno non sarà più
trattato come un mezzo rigido-plastico ma elastico non lineare-visco-plastico
ciò in linea anche con le modellazioni da effettuare su tipologie di frana
con cinematismi rapidi che comporteranno l'utilizzo anche di modelli
propriamente idraulici, già in una fase di studio da parte dell'UR-UNICH. 2.3 Individuazione e
mappatura delle situazioni di instabilità: servirà ad aggiornare, anche sulla
base dell'inventario IFFI, il rilievo della distribuzione e del tipo di
franosità in relazione all'assetto geologico o il tipo di copertura.
Un'analisi di controllo sarà effettuata su siti selezionati con: i) dati
satellitari e foto aeree; ii) voli di ricognizione con camere ottiche e termo
camera; iii) laser scanner; iv) misure di umidità del terreno. I DTM saranno
analizzati anche attraverso tecniche numeriche di analisi geomorfica
quantitativa (trasformate wavelet 2D) che,
consentendo l'identificazione delle anomalie topografiche, possono essere
correlate a frane di grandi e medie dimensioni. 2.4 Ricostruzione
tridimensionale delle geometrie di frana e dello spessore delle coperture:
Allo scopo di ricostruire le geometrie e gli spessori dei corpi di frana e
l'assetto stratigrafico delle coperture si utilizzeranno: i) prove in sito (penetrometriche dinamiche, scavi) e rilievi topografici,
2) tecniche geofisiche di superficie, che utilizzano i primi arrivi delle
onde P ed S e le proprietà dispersive di quelle di Rayleigh;
3) prospezioni con geo-radar. Il modello empirico GIST, sviluppato
dall'UR-UNIFI, sarà applicato a scala di bacino in contesti geomorfologici e
climatici differenti al fine di realizzare mappe distribuite dello spessore
del suolo. Gli output ricavati da questa task saranno utilizzati come dati
input per l'applicazione dei modelli di stabilità e/o simulazione (task 4.2,
4.3 e 4.4). WP3 - Analisi e
modellazione delle condizioni d'innesco (Resp.
UR-POLIBA/UR-UNINA) 3.1 Analisi dei processi
d'infiltrazione e di flusso idrico: sarà basata sulla caratterizzazione
idraulica e idrogeologica, nel dominio instauro/saturo, dei depositi di
copertura e sul monitoraggio dei parametri idrologici del suolo. Le
acquisizioni consentiranno sia l'implementazione di modelli numerici che la
loro calibrazione. La modellazione idrologica sarà effettuata in due fasi: 1)
incremento dell'umidità per effetto delle piogge misurata anche con
strumentazioni in sito; 2) accumulo del surplus d'acqua a seguito di eventi
di pioggia intensi con modelli 1D o 2D. Le analisi consentiranno di definire
le condizioni che conducono alla instabilità che, unitamente all'analisi
delle serie storiche termo-pluviometriche (task 5.3), sono alla base per la
definizione della frequenza temporale e della individuazione delle soglie
idrologiche d'innesco (WP5). 3.2 Analisi delle
condizioni di innesco: per gli eventi franosi a cinematica veloce, la
previsione delle condizioni di innesco sarà effettuata attraverso un sistema
di monitoraggio, già realizzato dalla UR-UNIBO, atto a valutare la porta
liquida in grado di produrre flusso incanalato e conseguente erosione del
detrito di fondo. Il sistema sarà potenziato al fine di ricostruire il
processo di mobilizzazione e correlarlo alle precipitazioni intense
convettive. Sarà testato un nuovo sensore di erosione al fine di comprendere
il processo di mobilizzazione del materiale. Il meccanismo di innesco sarà
riprodotto accoppiando un modello idrologico con uno di equilibrio idrodinamico
del detrito di fondo. 3.3 Modelli data-driven per la determinazione delle condizioni d'innesco:
si utilizzeranno approcci e metodologie di tipo data-driven
(algoritmi EPRMOGA-XL e ANNMOGA-XL). Esse consentono di costruire modelli
strutturalmente semplici anche se non fisicamente basati che mettano in
relazione le diverse grandezze che potenzialmente concorrono a determinare le
condizioni di innesco. I vantaggi sono: grande affidabilità e robustezza,
velocità computazionale, possibile interpretabilità fisica, inserimento della
conoscenza fisica a posteriori. WP4 - Previsione
spaziale (Resp. UR-UNIBO/UR-UNIMIB) 4.1 Valutazione della
suscettibilità con metodi statistici: ha l'obiettivo di redigere mappe di
suscettibilità dell'intero territorio nazionale, anche attraverso i dati
ottenuti dal WP 2.3 e carte di suscettibilità all'innesco di frane da
scorrimento-colata a livello locale, prendendo in considerazione parametri
direttamente o indirettamente correlati con l'instabilità dei versanti e la
distribuzione spaziale delle coperture. L'analisi avverrà in maniera
indipendente per diversi raggruppamenti di tipologie di frane e per diversi
ambiti fisiografici. Si utilizzeranno analisi
statistiche bivariate e tecniche di statistica
regressiva. I metodi saranno confrontati tra loro al fine di individuare
quello che fornisce i migliori risultati e che sarà poi applicato a tutto il
territorio nazionale. 4.2 Localizzazione delle
aree sorgenti con metodi fisici: si utilizzeranno approcci fisici, più o meno
semplificati e basati sull'analisi congiunta della stabilità e della
idrografia del pendio al fine di pervenire ad una mappa gerarchizzata delle
aree d'innesco. Si utilizzeranno software di estensione dei GIS, ma anche
approcci originali, al fine di adattare i modelli alle reali condizioni di
sito. 4.3 Previsione
dell'evoluzione - cinematica lenta: consisterà nell'implementazione di un
modello visco-plastico per la previsione di spostamenti in funzione di
oscillazioni del livello di falda ad eventi meteorici. Calibrando i parametri
di viscosità sembra possibile riprodurre con grande accuratezza la variazione
di velocità e prevedere il comportamento della frana in risposta ad un evento
meteo o ad interventi di drenaggio. La caratterizzazione reologica dei
materiali sarà condotta in laboratorio per confrontare i parametri di
viscosità e resistenza sperimentali con quelli ottenuti da analisi a ritroso. 4.4 Previsione della
propagazione - modellazione di flussi granulari: La possibile mobilitazione
sarà modellata in termini multidimensionali e con specifici algoritmi di
calcolo opportunamente validati nel corso del progetto. Le attività
consentiranno di: i) Stimare la magnitudo, le potenziali pressioni di impatto
e le velocità attese, anche mediante il calcolo dei volumi potenzialmente
mobilizzabili; ii) Modellare i fenomeni di intermittenza, a partire da codici
esistenti, con semplici modelli reologici; iii) Modellare in 2D e 3D la
propagazione e gli effetti di impatto anche su invasi, attraverso lo sviluppo
e l'implementazione di opportuni codici; iv) sviluppare modelli semplificati
per la frammentazione di ammassi rocciosi coinvolti in flussi attraverso
attività sperimentali ed osservazioni in sito; v) implementare un modello
operativo per la previsione delle aree inondabili recentemente sviluppato
dall'UR-UNIBO che permette una stima di massima delle aree colpite da un
certo evento di progetto con il vantaggio di fornire scenari realistici senza
necessità di calibrazione preliminare. WP5 - Previsione
temporale e simulazione della variazione del regime delle piogge (Resp. UR-UNIFI/UR-UNISANNIO) 5.1 Analisi
piogge-riattivazioni e soglie di preallerta: la relazione precipitazione-spostamenti
di frane quiescenti tipiche sarà valutata attraverso l'installazione di
sistemi di monitoraggio in continuo. Si prevede di raccogliere dati ad alta
frequenza relativi al movimento affiancati da misure piezometriche
automatiche o da sensori collocati in sito. Si opererà anche attraverso
tecniche di data-mining sia nell'analisi dei
rapporti livelli piogge-livelli-piezometrici riattivazioni, sia nella
definizione dei quantitativi e della distribuzione delle piogge che hanno
dato luogo alle riattivazioni definendo criteri particolarmente affidabili
essendo legati all'analisi di casi reali. 5.2 Definizione di soglie
pluviometriche per l'innesco di frane a scala nazionale e regionale: Le
informazioni derivanti dalle mappe di suscettibilità (task 4.1 e 4.2) saranno
integrate dall'applicazione di soglie pluviometriche d'innesco su scala
nazionale e regionale per valutare gli scenari di pericolosità (WP6).
Verranno utilizzate sia soglie già realizzate dalle UR di progetto, sia
soglie ex-novo derivanti dall'analisi statistica dei dati storici. I
risultati saranno confrontati e validati con quelli ricavati dalla
modellazione di processi di infiltrazione/flusso/stabilità del pendio e
nell'ottica delle variazioni del regime delle piogge. 5.3 Analisi delle serie
storiche termo-pluviometriche finalizzata con le (ri)attivazioni:
riguarderà l'analisi della relazione piogge-frane, basata sia sull'esame di
serie storiche termo-pluviometriche sia sui connessi processi
d'infiltrazione. Le distribuzioni di frequenza ottimali sulle serie di
pioggia cumulata saranno valutate per confrontare tra loro gli eventi di
pioggia ed individuare eventuali trend e ciclicità con approcci statistici,
test parametrici e non, analisi spettrale. Ciò consentirà di indagare sul
ruolo dei cambiamenti climatici, in termini di variazione della distribuzione
e dell'intensità della pioggia, sulla franosità. WP6 -Definizione
ed implementazione di scenari di pericolosità e di rischio, Sistemi di
allertamento (Resp. UR-IRPI/UR-UNIMIB) 6.1 Sviluppo di modelli
di pericolosità: Le analisi condotte a diverse scale ed in collaborazione con
tutte le UR di progetto saranno dirette alla preparazione di carte di
pericolosità da frana con stime della suscettibilità, degli spostamenti
attesi in corrispondenza di eventi con diverse caratteristiche e tempi di
ritorno, prevedendo le aree di possibile invasione in funzione degli scenari
attesi (volumi, probabilità innesco, area di espandimento), ed includendo ove
possibile analisi multi-hazard. 6.2 Definizione e
zonazione sinottica del rischio: Le attività previste saranno volte alla: 1)
Revisione e aggiornamento dei cataloghi degli eventi storici di frana che
hanno prodotto danni alla popolazione componendo un nuovo catalogo; 2)
Reperimento e organizzazione di informazioni e dati ancillari (ad es.
demografici storici, climatici); 3) Definizione dei livelli di rischio
sociale e individuale e i livelli di incertezza connessa attraverso codici di
calcolo implementati resi poi disponibili con una licenza “open source”. 6.3 Valutazione
quantitativa del rischio: Si procederà alla redazione di carte di
pericolosità e rischio da frana sulla base delle carte della suscettibilità a
franare e delle analisi statistico-probabilistiche ottenute dalle UR,
relativamente ad aree-campione su cui già si dispone di adeguata conoscenza
della franosità storica. 6.4 Previsione
dell'impatto sociale: Saranno condotte analisi di frequenza dei fenomeni
franosi e del numero di vittime, al fine di migliorare la comprensione dei
livelli di rischio da frana individuale e sociale e la loro variazione
geografica e temporale dal 1900 ad oggi. 6.5 Sistemi di
allertamento: la possibilità di individuare in anticipo gli eventi critici,
anticipando così un'eventuale allertamento, si baserà sulla misura in
continuo del potenziale elettrico atmosferico. Questa attività che prevede
l'installazione di sensori di campo elettrico nella zone sorgente delle
colate, sembra renda possibile individuare segnali chiari già 1-3 ore prima
dell'inizio della precipitazione. I dati saranno interpretati anche sulla
base dei rilievi dei radar meteorologici e della rete di pluviometri a terra. 6.6 Implementazione di
procedure e metodologie per la redazione di mappe di pericolosità e di
rischio: Il complesso delle analisi consentirà di ottenere sulle diverse aree
e sui diversi fenomeni oggetto di studio elementi di valutazione di scenari
di pericolosità. Utilizzando i risultati dei precedenti WP si potranno così
definire procedure e metodologie “ad hoc” per la produzione di cartografie
della pericolosità e del rischio da frana basate su una valutazione oggettiva
della previsione spaziale e temporale, anche nell'ottica di un cambio di
regime delle piogge. WP7
-Disseminazione (Resp. UR-UNISANNIO) 7.1. Sviluppo e
mantenimento di un sito dedicato: Verrà predisposto un sito web dedicato
costantemente aggiornato con i dati acquisiti, un applicativo WEB-GIS ed una
sezione extranet per la condivisione dei dati acquisiti. 7.2 - Disseminazione e
formazione: verranno pianificate le attività per la promozione dei risultati
del progetto (articoli su riviste ISI, partecipazione a congressi) e l'organizzazione
di eventi per la dimostrazione delle applicazioni derivate, con il
coinvolgimento della comunità scientifica e degli enti territoriali preposti. |
14-12-2012 Ore 12 - 17 Kick-off meeting CNR Piazzale
Aldo Moro, 7 00185 Roma |
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Università degli Studi del Sannio – Prof.
Francesco Maria Guadagno – guadagno@unisannio.it
– Å 0824
323634 |
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