Monitoraggio dei fenomeni franosi nel Bacino Padano di Torino

Generalità

L'Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica del Bacino Padano (IRPI) svolge attività di ricerca nel campo degli studi finalizzati a prevenire e mitigare i pericoli e i danni connessi ad eventi alluvionali, frane, piene torrentizie e fluviali nel territorio di competenza. Scopo finale di tali studi è pervenire alla prevedibilità degli eventi attraverso la prefigurazione quali-quantitativa di scenari in ordine a: tipologia, ubicazione, magnitudo, dinamica, effetti dell'evento. La ricerca, che in origine si avvaleva di finanziamenti autonomi, tende sempre più ad espletarsi attraverso molteplici forme di collaborazione con sostegno finanziario esterno, con Progetti in ambito GNDCI (Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche - CNR - Protezione Civile), Unione Europea, UNESCO Interreg e Convenzioni con Enti territoriali.

Sistema Inclinometrico Automatizzato (SIA)

Proprio in ragione della crescente necessità di fornire sempre migliori servizi, da cui ricadono opportunità di sviluppo scientifico, da un paio d'anni l'Istituto, con Decreto Presidenziale, è stato articolato in due Reparti: Gestione dati territoriali e Sistemi sperimentali per il monitoraggio ambientale.

Nei suoi lunghi anni di attività, l'IRPI di Torino è riuscito, grazie soprattutto al patrimonio di conoscenza acquisito, a creare le basi indispensabili per una corretta e pressoché esaustiva illustrazione dei fenomeni e degli effetti connessi a migliaia di eventi di piena e frana nell'arco degli ultimi secoli nell'Italia settentrionale. In pari tempo, le sistematiche misure dei parametri in gioco nel corso di eventi attuali, in aree attrezzate, opportunamente scelte ed allestite con sistemi innovativi di monitoraggio automatico ed in continuo, abbinate alle osservazioni dirette sul campo, effettuate di sovente nel corso del manifestarsi dei fenomeni alluvionali e di instabilità, col progredire degli anni hanno consentito di sviluppare elementi informativi, utili non soltanto alla descrizione quali-quantitativa dei fenomeni stessi, ma alla predizione degli scenari di evento.

Gli studi e le esperienze che ne sono derivate hanno costituito spesso un utile supporto per le attività di pianificazione e gestione del territorio. Per tal motivo non deve stupire il fatto che sin dagli inizi della sua attività l'Istituto ha sovente avuto come diretti interlocutori gli enti pubblici operanti sul territorio, che via via nell'arco degli anni si sono moltiplicati e potenziati nell'ambito delle scelte politiche di decentramento territoriale e di continuo incremento delle autonomie in sede locale. La situazione odierna vede perciò un ruolo-chiave dell'IRPI di Torino in ambito di consulenza scientifica e di scambio informativo, con una moltitudine di soggetti pressoché indipendenti l'uno dall'altro, comunque desiderosi di collaborazione con l'importante struttura di riferimento scientifico che il CNR rappresenta.

Il Reparto "Sistemi Sperimentali per il Monitoraggio Ambientale"

Da qualche anno il rapido sviluppo della tecnologia ha consentito notevoli progressi negli sviluppi di tecniche di monitoraggio innovative. La tecnologia avanzata applicata al controllo dei fenomeni franosi ha migliorato le tecniche di indagine, al fine di ottenere parametri più affidabili per una migliore interpretazione dei fenomeni.

Di conseguenza, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione a studi sugli sviluppi e sui miglioramenti di sistemi di monitoraggio per dare loro maggiore efficienza ed affidabilità nel controllo di fenomeni franosi che coinvolgono aree antropizzate, siti di interesse storico ed importanti infrastrutture viarie e ferroviarie.

In questo quadro l'Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica da tempo opera alla messa a punto di sistemi di controllo e misure in aree affette da dissesti naturali.

Sistema Inclinometrico Automatizzato (brevetto CNR)

Recentemente è stata sviluppata una nuova apparecchiatura nel campo delle misure inclinometriche, progettata per funzionare in automatico e con controllo a distanza.

Il Sistema Inclinometrico Automatizzato (SIA), brevettato dal CNR-IRPI di Torino, nasce dalla necessità di individuare i movimenti profondi di versante con maggiore precisione ed affidabilità. Esso è, inoltre, un importante passo avanti nel campo delle misure inclinometriche.

I dati acquisiti sono registrati su un hard disk ed inviati via modem ad una stazione remota per il controllo tecnico degli allarmi. La valutazione dei dati da parte di tecnici incaricati permette di intervenire in merito alla frequenza delle misure, funzione della velocità di movimento della frana.

Questo sistema integrato è più preciso ed affidabile delle tradizionali colonne inclinometriche fisse, usualmente utilizzate per il controllo in continuo dei movimenti profondi di versante. Il SIA, che può essere anche impiegato per il controllo di muri di sostegno, diaframmi, fronti di scavi, dighe, ponti, è stato concepito e realizzato per essere integrato nelle reti di monitoraggio anche complesse. Infatti, il processore interno non solo può acquisire e gestire i segnali elettrici provenienti dai due servo-acceleratori, ma anche da altri tipi di traduttori elettrici, installati per la sorveglianza di aree a rischio, quali piezometri elettrici, estensimetri a filo di superficie e di profondità, geofoni, stazioni meteorologiche, ecc.; in questo caso il SIA lavora come una stazione centrale di acquisizione dati con gestione a distanza.

Un apposito software installato nel SIA permette via modem telefonico o satellitare l'invio a distanza ed in tempo reale degli allarmi relativi al funzionamento del sistema e il superamento di un eventuale livello di soglia preimpostato dei dati misurati.

Questa strumentazione è già stata installata in aree con differenti caratteristiche geologiche per il controllo di importanti fenomeni franosi degli Appennini e delle Alpi, ed è a disposizione di Enti Pubblici operanti nel campo della Pianificazione Territoriale.

Standardizzazione di metodologie di monitoraggio dei parametri fisici per il controllo dei fenomeni franosi

Analizzando gli studi relativi ai fenomeni franosi sui quali sono state progettate ed installate reti di monitoraggio tradizionali e tecnologicamente avanzate, si intende individuare, con riferimento ad una casistica la più ampia possibile, i criteri per la messa a punto di una metodologia standard per la progettazione di sistemi di monitoraggio in funzione della tipologia del fenomeno e delle condizioni geologico-strutturali, geotecniche idrologiche, idrogeologiche. A tal fine si intende effettuare una sintesi relativa alle metodologie che con maggior efficacia hanno risposto alle finalità progettuali.

Per ogni sistema di monitoraggio si individueranno le procedure ottimali per la progettazione, nonché quelle relative alla fase di esercizio (comprendenti l'acquisizione, l'elaborazione e l'analisi dei dati) ed alla fase di manutenzione in efficienza dell'intera rete di controllo. La trasmissione periodica dei risultati, con protocollo unificato, conterrà anche le "valutazioni tecnico scientifiche" relative all'eventuale evoluzione dei fenomeni di dissesto, oggetto di monitoraggio. Infatti, con il rapido sviluppo che la tecnologia ha avuto negli ultimi anni, è possibile realizzare sistemi di controllo in grado di fornire un potente strumento, sempre più preciso, per la misura in continuo dei parametri ambientali che governano i fenomeni legati ai dissesti naturali.

Lo studio dei fenomeni sopra descritti richiede misure di forza, di pressione, di angoli, di altezze idrometriche e piezometriche, di vibrazione, di volumi, e di grandezze acustiche, ecc con sensori che, pur non prestando elevate caratteristiche metrologiche, devono essere stabili nel tempo e riferite al Sistema Internazionale. Solo in questo modo si potranno discriminare le variazioni ambientali da quelle strumentali. Dato il carattere prevalentemente sperimentale del programma, riveste particolare importanza la conoscenza delle caratteristiche metrologiche della strumentazione utilizzata per il monitoraggio ai fini di certificare le misurazioni effettuate, così da renderle omogenee e riferibili nel territorio regionale e nazionale (lavoro in collaborazione con l'Istituto Metrologico "G. Colonnetti" del CNR di Torino).

Un capitolo importante nel progetto di monitoraggio ambientale è rappresentato dalla valutazione dei valori soglia relativi ai parametri, fra loro interconnessi, di pioggia, di infiltrazione, di oscillazione di falda e di movimento.

In particolare, con riferimento alle influenze degli aspetti idrologici in relazione all'innesco dei movimenti di versante e data la complessità delle analisi prospettate (per la variabilità climatica e geologico-ambientale), è necessario partire da un approccio semplificato ed approfondire gradualmente le relazioni che legano le precipitazioni ai cinematismi dei fenomeni franosi.

Inoltre, l'iniziativa deve necessariamente coinvolgere enti pubblici (Autorità di Bacino di Parma e Regione Piemonte hanno espresso interesse al progetto) ed imprese operanti nel settore, al fine di raggiungere risultati concreti ed utilizzabili dalle categorie coinvolte nel progetto per la gestione del territorio.

Pianificazione e gestione del rischio per infrastrutture varie

Il Servizio di Protezione Civile della Provincia di Torino ha stipulato con il CNR-IRPI di Torino un'apposita convenzione per la messa in sicurezza dei tratti di infrastrutture viarie più a rischio nel territorio di sua competenza. Il contratto prevede la ricerca, sia negli archivi storici dell'IRPI di Torino sia da verifica diretta sul campo, delle informazioni relative ai fenomeni di dissesto (frane, inondazioni), che hanno interessato negli ultimi duecento anni tratti della rete stradale provinciale.

La trascrizione dei dati su apposite schede e la loro successiva elaborazione grafica, mediante software in ambiente GIS (Geographic Information System) permette di sviluppare un'analisi più attenta dei fenomeni di dissesto, al fine di conoscere i siti più a rischio, sui quali progettare interventi di difesa.

Ove risulti più conveniente, l'IRPI esegue la progettazione di reti di monitoraggio in continuo, con trasmissione telematica a distanza dei dati agli uffici del Servizio di Protezione Civile della Provincia di Torino, responsabili per la gestione degli interventi, e al Reparto Sistemi Sperimentali per il Monitoraggio del CNR-IRPI per la valutazione scientifica degli stessi dati.

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